2 应用物理竞赛试题分析和设计

由于竞赛本身要以学生所掌握的课本知识为载体出发，且初中阶段的学生所学习的物理知识还是比较有限的，我们主要考虑从以下三块内容进行试题的研究及其设计（所涉及的也是初中物理科学中的重难点）：一、光学竞赛试题分析和设计；二、电学竞赛试题分析和设计；三、力学竞赛试题分析和设计。

为了能够更好地进行试题的设计，本文对上述的三块内容的有关竞赛试题进行了研究，从中摸索其命题的角度和规律，感受已有的初中物理竞赛试题所涵盖的学科知识点及其所要求的部分学科素养。感受各地名师在命题时所采取的不同命题思路并酌情学习参考。了解近几年来竞赛试题的出题方向和难度变化趋势，并结合调查所获得的信息，更加科学合理地进行试题设计。

2.1 光学试题分析和设计

在光学里，反射一直是重点中的难点，在以往的竞赛试题中，也不乏一些经典题型，例如：

1.如图1所示为一个黑盒子，两个侧面分别为MO和MO两面平面镜，在黑盒子中有一个点光源S，在侧面NE上开有一小孔P。当小超同学在黑盒子外延与NE方向平行的路径走过时，小超能从P点看到几次由光源S发出的光？（ ）

图1

A.1次       B.2次      C.3次     D.4次

在应对此类题型的时候，我们最常用的方法就是作图。除了光源S发出的光通过P点，S关于平面镜的像发出的光也可以通过P点。我们在EN的下方做WY为观察者的行进路线：

首先最直观的，连接SP交WY于点d,观察者在d点可以直接观察到由光源S发出的光①。

作S关于平面镜MO的像点S1，连接S1和点P，交WY于点c，观察者在点c可以观察到由像点S1发出的光②。

再做像点S1关于平面镜NO的像点S2，连接S2和点P交WY于点b，观察者在b点可以观察到像点S2发出的光③。

最后再做光源S关于NO的像点S3，连接S3和点P，交WY与点a，观察者在a点可以观察到像点S3发出的光④。

因此，综上所述，本题应当选择D选项，观察者可以分别于abcd四点四次观察到S发出的光线。

通过上题我们不难看出竞赛试题中的反射现象的问题，会以两块平面镜构成的光具组为情境，这样的难度提升应该说是必须的。除了反射外，凸透镜成像也是光学中的常考题型之一，例如在2013年全国初中应用物理知识竞赛的预赛中就有如下的题目：

2.如图2所示，物体AB与主光轴垂直，凸透镜的焦距是5厘米，距离物体AB10厘米，在距离凸透镜右侧15厘米处有一与凸透镜主光轴垂直的平面镜，则物体AB在该光具组的成像情况应是（ ）

图2

A.一个倒立实像，一个倒立虚像，一个正立实像

B.一个正立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像

C.一个正立虚像，一个倒立实像，一个倒立虚像

D.一个正立实像，一个倒立实像，一个正立虚像

这道题作为初赛试题，其本身的难度便不大，我们通过简单的分析便可以得到，物体处在透镜左侧的两倍焦距处，因此能在右侧的两倍焦距（10cm）处成一倒立的实像，而这一倒立的实像也可以通过平面镜成一倒立的虚像，而物体本身也可以成一正立的虚像，综上此题选A。这道题作为初中阶段的高频考点，我们可以发现，其在主要考察学生对于凸透镜成像规律的掌握程度，因此，在应用物理竞赛方面，凸透镜成像的试题宜作为简单题出现。

基于以上对于光学部分高频考点相关试题的分析，笔者也进行了部分光学试题的拟定：

1.有一面高1.5米的平面镜，小刚身高1.6米，当小刚从距离平面镜5米处慢慢靠近平面镜时，小刚的像将（ ）