滲透物理觀念發(fā)掘教學(xué)資源

夏良英

摘 要： 通過分析高考熱學(xué)命題的特點，談?wù)劅釋W(xué)備考策略，試圖從生活中尋找與高中熱學(xué)知識相關(guān)的物理情景與模型，從司空見慣的氣體現(xiàn)象切入熱學(xué)考點，從原創(chuàng)的角度研究高考熱學(xué)生活類試題，做到高效備考.

關(guān)鍵詞： 物理觀念;資源;熱學(xué);備考

文章編號： 1008-4134（2019）23-0055 ? ? 中圖分類號： G633.7 ? ? 文獻標識碼： B

1 引言

物理觀念是物理學(xué)家經(jīng)歷長期的實踐和理論研究，概括總結(jié)出的對物理世界的根本認識，也是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ).高考要求學(xué)生應(yīng)具有清晰的物理觀念，能從物理學(xué)的視角正確描述和解釋自然現(xiàn)象，能綜合應(yīng)用物理知識解決實際問題，能指導(dǎo)工作和生活實踐.

生活即物理，物理的考查就應(yīng)加強物理與實際生活的聯(lián)系，以現(xiàn)代生活實例和現(xiàn)代科技應(yīng)用為立意的應(yīng)用型問題已成為高考物理命題的趨勢，理論聯(lián)系實際成為高考改革的一個永恒主題.以熱學(xué)部分為例，命題的熱點多集中分子動理論的內(nèi)容，分子的內(nèi)能，熱力學(xué)定律，氣體的體積、溫度、壓強之間的關(guān)系，因為熱學(xué)氣體現(xiàn)象與人們的生產(chǎn)和生活密切聯(lián)系，在高考物理試題中有淋漓盡致的表現(xiàn).因此要充分發(fā)掘資源，做好熱學(xué)備考.

2 發(fā)掘課本資源

高考命題是“源于教材，高于教材”，課本就是高考題目的“源”. 近幾年的高考題中經(jīng)常出現(xiàn)利用課本上的原圖或演示實驗，通過改變教材里的敘述表達形式來進行考查.

2.1 發(fā)掘中學(xué)物理課本

高考備考最佳的辦法就是讀透物理課本，高考命題組的總結(jié)中常常有某些試題源于課本，或稍加改造，或做拼合，或稍做提高，如圖1中的裝置圖，考點的切入可以是熱力學(xué)第一定律，可以是氣體狀態(tài)參量之間關(guān)系，由于這是傳統(tǒng)的實驗方法，筆者不意展開，下面著意以新的視覺尋找新的命題資源.

如初中物理課本的金屬空盒氣壓計見圖2，可做為熱學(xué)考查的切入點，彈性金屬做成的薄膜空盒作為金屬空盒氣壓計的感應(yīng)元件，利用彈性應(yīng)力與大氣壓力相平衡的原理，以它形變的位移測定氣壓.我們以密封在金屬膜片空盒內(nèi)的氣體為對象，它的變化可以有很多命題切入點.

2.2 發(fā)掘中學(xué)化學(xué)課本

作為高考備考者，關(guān)注物理課本已不足以應(yīng)對當(dāng)今高考，學(xué)科的綜合常被作為試題設(shè)計的亮點加以“顯耀”，我們只得順應(yīng)歷史的潮流把目光放遠些，關(guān)注化學(xué)等學(xué)科.

如氨氣溶水的噴泉實驗見圖3，當(dāng)向燒瓶中擠入少許水后，立即形成紅色美麗的噴泉，形成噴泉實驗最關(guān)鍵條件——改變瓶內(nèi)氣壓.如果少了膠頭滴管的裝置，又如何使它形成噴泉？可以打開夾子，用手或熱毛巾等將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，排出玻璃管內(nèi)空氣，冷卻后就會形成噴泉.看似化學(xué)的問題，其中的氣體知識可謂是非常豐富，如影響氣體壓強的因素等.

還有如檢查容器氣密性（如圖4）的操作，無不都可作為物理熱學(xué)問題的原型，這里也不再一一說明.

2.3 發(fā)掘大學(xué)物理課本

高考命題專家更熟悉的是大學(xué)課本，大學(xué)物理課本某些實驗也可變成高考題目的素材，如《普通物理學(xué)》第一冊，測量空氣比熱容的主要裝置如圖5所示，其過程也是復(fù)雜的.但實驗的某一過程利用高中物理知識完全可以理解，如“迅速關(guān)閉活塞C2，由于此過程進行得迅速，可以認為是絕熱的，此時瓶內(nèi)溫度會有所下降.當(dāng)貯氣瓶內(nèi)空氣的溫度上升至T0 （室溫）時記下貯氣瓶內(nèi)氣體的壓強P2 ”.這一過程高考的切入點就很多很多，可設(shè)計熱學(xué)考題.

3 發(fā)掘生活資源

我們知道，高考命題的落腳點有時恰恰是陪在我們身邊的用品或現(xiàn)象，因此高考備考要聯(lián)系生活實際，關(guān)注社會熱點.注意觀察生活現(xiàn)象，有意識積累生活、生產(chǎn)中與物理有關(guān)的素材，不斷提高分析物理現(xiàn)象和應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力.

3.1 關(guān)注 “人”

關(guān)注生活，首先關(guān)注自己的身體，如自己的呼吸，如圖6吸氣時，膈肌擴張運動，擴大胸腔體積，肺舒張，體積變大，氣壓變小，小于外界大氣壓，空氣在大氣壓的作用下被壓入肺里，即為吸氣; 相反，呼氣時，肺收縮，體積變小，氣壓變大，大于外界大氣壓，空氣在肺中氣壓的作用下被從肺中壓出.胸腔內(nèi)體積的變化，正是造成氣壓變化的原因，這一生理過程中隱含的物理知識是顯而易見的.經(jīng)由命題者的挖掘也能通過生理活動考查氣體的有關(guān)知識.

例：圖6為人的呼吸系統(tǒng)示意圖，吸氣時，膈肌擴張運動，胸腔體積增大.如果閉住氣做吸氣動作時，胸腔內(nèi)密閉有一定質(zhì)量的氣體，設(shè)胸腔內(nèi)氣體不與人體發(fā)生熱交換，這一過程中胸腔內(nèi)氣體

A.壓強增大，內(nèi)能增大

B.壓強增大，內(nèi)能減小

C.壓強減小，內(nèi)能增大

D.壓強減小，內(nèi)能減小

3.2 關(guān)注生活中的“行”

廣泛應(yīng)用在山地自行車及汽車上的氣壓減震器就是利用密封的氣體代替了彈簧作為避震介質(zhì)實現(xiàn)避震的，其優(yōu)點有：輕且舒適.簡單的采用單缸，高端的采用正負氣壓，如圖7 ，它利用封氣活塞將工作缸分成主氣室和輔氣室.氣室充有高壓氮氣.當(dāng)車輪上下跳動時，減震器的工作活塞在缸筒內(nèi)做往復(fù)運動，使工作活塞的上腔和下腔之間產(chǎn)生氣壓差，產(chǎn)生較大的阻尼力，使振動衰減.如果我們研究主氣室，抽象為一個打氣筒，學(xué)生還是能理解減震的道理，同樣設(shè)計問題的切入點也是豐富的、多樣的.

3.3 關(guān)注生活中的“玩”

很多玩具的設(shè)計就是對物理原理的運用，它是科技改變生活的簡單反映.有一種超級水槍（如圖8），有兩個貯水箱（圖中標為A和B），兩者通過管道連通.給水槍“裝彈”時，只是給容量較大的貯水箱 （A） 灌水.水槍準備噴射時，反復(fù)拉動水泵把手（C）幾次，每次從大貯水箱將水推入小貯水箱，就會向上推擠小貯水箱內(nèi)部的所有空氣，使其壓力遠高于水槍外的空氣壓力.當(dāng)向后扣拉扳機時，貯水箱B有足夠大的壓力，水就會以極高的速度噴射. 操作過程雖然復(fù)雜，但如果我們研究B箱的變化，箱內(nèi)氣體變化的對應(yīng)的物理過程相當(dāng)明確.命題要是從這里入手也可打造出有品味的題目.

3.4 關(guān)注生活中的“樂”

香檳是一種慶祝佳節(jié)用的酒，由于打開的時候泡沫四散，還有聲響，增加歡樂氣氛，常出現(xiàn)汽車拉力賽慶祝、婚禮等各種慶祝場合.如圖9，浸潤軟木塞有效地封閉在酒瓶內(nèi)的氣體，在外界條件變化時，瓶內(nèi)壓強可相當(dāng)于汽車輪胎內(nèi)壓強的3倍.在德國西北部的C技術(shù)大學(xué)進行實驗表明，用力搖晃一瓶香檳，將產(chǎn)生0.25 MPa壓強，軟木塞噴出的速度達到40Km/h.軟木塞噴射的速度理論上可以達到100 Km/h.要達到這個速度，只需將香檳置于太陽下長時間暴曬能達到此效果. 根據(jù)上述這段話，就能設(shè)計考查氣體壓強，氣體對外做功的好題目.

例：圖9為密封良好的香檳，用力搖晃香檳產(chǎn)生大量氣體，在軟木塞未松動之前，關(guān)于瓶內(nèi)氣體說法正確的是

A.氣體壓強增大，是因為其溫度升高

B. 氣體壓強增大，是因為單位體積氣體分子數(shù)目變大

C. 氣體壓強不變，是因為氣體不對木塞做功

D. 氣體壓強不變，是因為氣體沒有吸收熱量

3.5 關(guān)注生活中的“科技”

客車車門系統(tǒng)當(dāng)壓縮氣體進入左邊氣缸，會把活塞向右推，右邊汽缸的封閉氣體被壓縮時壓強會增大，同時通過傳動機構(gòu)將車門打開;但車門只能徐徐地打開.當(dāng)壓縮氣體進入右邊氣缸時，會把活塞向左推，同時通過傳動機構(gòu)將車門關(guān)閉.以左、右兩邊氣缸內(nèi)氣體為研究，可以考查熱學(xué)中氣體的有關(guān)考點，如圖10所示.

4 結(jié)束語

在我們的生活周圍，只要我們留心觀察，總能找到所需的物理情景或模型，如高壓鍋、氣墊鞋、空氣壓縮機、吹出的肥皂泡…… 都能作為熱學(xué)試題的情景，從中原創(chuàng)的試題立意新，又能緊密聯(lián)系生活，還能更好考查我們學(xué)生運用物理知識解釋生活現(xiàn)象的能力，更能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.以上只是筆者在熱學(xué)備考中的一個嘗試，遠沒有命題專家們目光的那種獨到，但我相信生活中考熱學(xué)是一種信號，是一種方向，這種嘗試將是有益的.

參考文獻：

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[2]吳國勇. 自制教具與創(chuàng)新實驗永無止境[J]. 中學(xué)物理，2013，31（4）：36-38.

（收稿日期：2019-07-08）