深圳市南山區(qū)八年級期末考試物理試卷壓軸題之“說題”

肖映健

【內(nèi)容摘要】通過說題，提高課堂教學(xué)質(zhì)效。浮力的計算綜合性強、難度大，涉及質(zhì)量和密度、物體間相互作用力、多力平衡、受力分析等力學(xué)知識。本文通過緊密聯(lián)系生活的典型例題的分析，歸納浮力的計算方法，讓學(xué)生學(xué)會受力分析，感受物理之美。

【關(guān)鍵詞】相互作用力 受力分析浮力計算

一、試題呈現(xiàn)

（南山區(qū)八年級期末考試第28題）現(xiàn)在很多潛艇不僅能在厚厚的冰層下航行，關(guān)鍵的時候也能破冰上浮，破冰上浮時首先接觸冰面的是潛艇的指揮室圓殼。假如某潛艇選擇在一大塊浮冰下破冰上浮，指揮室圓殼截面積28m2，冰層的厚度1m。已知要頂破冰層需要230kN的力。我們把上浮初期理想化為指揮室圓殼頂破冰層并載著同底面積大小的冰塊上浮，如圖。在頂破并上浮過程中整個大塊浮冰不發(fā)生移動。試計算：（g=10N/kg，冰的密度為水的密度的0.9倍）

（1）假設(shè)頂破冰層前潛艇懸浮冰下，要頂破該冰層至少要排出多少千克的水。

（2）在頂著冰塊緩慢上浮0.45米時該冰塊對該潛艇指揮室圓殼的壓力。（假設(shè)此時艇身還未與冰層接觸）

二、試題立意

根據(jù)實測本題難度值為0.24，其中第一小題難度值為0.36，第二小題難度值為0.12。題目設(shè)計由易到難，較好的區(qū)分了不同考生的解題能力，提高了試卷的區(qū)分度。核潛艇是一個國家海軍強大的象征，也是一個國家綜合實力強大的象征，其戰(zhàn)略意義非比尋常。這是一道原創(chuàng)題，命題者很好運用了“從生活走向物理，從物理走向社會”的教學(xué)理念，關(guān)注物理課本內(nèi)容和社會的緊密聯(lián)系，讓物理知識回歸生活，服務(wù)社會。本題作為壓軸題，考查了相互作用力、受力分析等內(nèi)容，特別是第二問，用整體思想來解答，思路清晰，解法簡單方便。

本題涉及考點“物體間力的作用是相互”、“阿基米德原理”、“運用浮力公式解決有關(guān)問題”、“運用物體的浮沉條件解決有關(guān)問題”的知識點，考查了學(xué)生綜合分析問題、學(xué)會運用知識能力，屬于綜合高層次思維，側(cè)重考查學(xué)生的整體性和物理過程分析、物理理想模型的構(gòu)建。

本題的最大難點在于學(xué)生對大閱讀量，對海量文字中提取有效信息方面的難度，構(gòu)建不了物理模型，總之讀不懂題，理解不了出題人的意圖。近年來，高考物理也有增大閱讀量的趨勢，從大量文字中提取有用信息，構(gòu)建物理建模，分析物理過程。大部分學(xué)生在老師的詳細(xì)評講后，又能完全理解題意，說明學(xué)生對知識掌握深度和理解程度不夠。

三、學(xué)情分析

經(jīng)過八年級近一年的物理學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)了從簡單物理量的測量到力的相互作用分析，力與物體的運動結(jié)合，學(xué)生的邏輯思維、分析解決問題能力都有提高。本題解答過程的障礙：（1）試題信息閱讀量大，學(xué)生不能分析出物理過程，不能建立物理模型，把已知量和所求物理量關(guān)聯(lián)起來。（2）學(xué)生已經(jīng)形成定性思維，平時學(xué)習(xí)和練習(xí)中出現(xiàn)較多的是已知排開液體體積求浮力，或者已知物體在液體中漂浮或者懸浮狀態(tài)，根據(jù)二力平衡求得浮力等于物體重力。（3）沒有考慮到冰密度小于水密度，冰在水中是漂浮狀態(tài)，需要計算冰浸入水中深度，學(xué)生想當(dāng)然以為冰塊的厚度就是冰塊浸入水中的深度。（4）不能對物體進(jìn)行正確的受力分析，當(dāng)物體受到浮力、支持力、重力多個力的作用時，不能從多個力平衡角度對物體進(jìn)行受力分析，物體間相互作用力理解不透徹。

四、解題分析

（1）審題指導(dǎo)

第二問：以冰塊為研究對象進(jìn)行受力分析。潛水艇圓殼頂破冰層并載著冰塊上浮0.45米時受到的壓力，此時，由第一問靜態(tài)受力變?yōu)閯討B(tài)受力過程的分析，潛水艇頂部破冰力變?yōu)楸鶋K對潛水艇的壓力，受力對象發(fā)生變化，因為冰塊浮出水面，冰塊的重力不變，排開水的體積變小，受到浮力發(fā)生變化，根據(jù)多力平衡，冰塊的所受重力減去所受浮力即為冰塊所受到的支持力，根據(jù)相互作用力，冰塊所受到的支持力大小等于冰塊對潛水艇圓殼壓力的大小。

五、試題感悟

本試題涉及教材中潛水艇改變自身重力實現(xiàn)上浮和下沉知識點，也對物體受到重力、浮力、壓力等多個力時進(jìn)行受力分析，物體間相互作用力的全面考查。既考查了學(xué)生邏輯思維能力，也拓深物理學(xué)習(xí)前景，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硗评砟芰?。近年來，深圳中考對浮力知識點的考查僅停留在選擇題、實驗填空題上，例如探究影響浮力大小因素、阿基米德原理、物體浮沉的條件等實驗。最近五年沒有出現(xiàn)過有關(guān)浮力的計算，在全市教研會議上教研專家指出，浮力內(nèi)容的計算以前沒考不代表以后不考，高中物理不再繼續(xù)深入學(xué)習(xí)浮力，因為初中的內(nèi)容已經(jīng)達(dá)到知識點應(yīng)有的難度，再拓展深度意義不太大，所以，初中物理中考完全有可能也有必要涉及浮力的計算題。有關(guān)浮力的計算變化多端，通過本文浮力試題的分析，歸納出有關(guān)浮力的計算方法，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)物理之美。

（作者單位：南山實驗教育集團(tuán)南海中學(xué)）