由中考“斜面”題引發(fā)的思考

祁廣春

(江蘇省揚(yáng)州市生態(tài)科技新城杭集中學(xué),江蘇 揚(yáng)州 225111)

1 引言

近幾年江蘇各市中考物理試卷中頻頻出現(xiàn)與“斜面”模型有關(guān)的試題,且試題有一定難度和深度,處于平衡態(tài)的物體受力問(wèn)題一直是教學(xué)的難點(diǎn),筆者從小學(xué)科學(xué)教材和初中物理教材中“斜面”呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容以及初中力學(xué)教學(xué)的角度,對(duì)“斜面”試題進(jìn)行了思考。

2 中考題呈現(xiàn)

例1(2019年江蘇省連云港市中考物理試題)：如圖1所示,斜劈A放在固定的斜面上,其上表面水平,物體B放在A上,在A和B一起沿斜面勻速下滑的過(guò)程中( )。

圖1

A.A對(duì)B無(wú)支持力

B.AB之間無(wú)摩擦力

C.A對(duì)B的摩擦力方向水平向左

D.A對(duì)B的摩擦力方向沿斜面向上

解析：該題考查了勻速直線運(yùn)動(dòng)、彈力、摩擦力及其方向判定等知識(shí)點(diǎn)。物體B放在A上一起沿斜面勻速下滑,物體B處于平衡狀態(tài),物體B受重力和彈力作用，不受摩擦力作用,如果它受到摩擦力作用,摩擦力的方向一定在水平方向上,那么物體B就不可能平衡了。說(shuō)明物體B相對(duì)物體A沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或沒(méi)有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),即物體A、B之間不存在摩擦力,故本題答案是B。

例2(2017年江蘇省揚(yáng)州市中考物理試題)：如圖2所示，某同學(xué)從滑梯上勻速下滑,滑梯對(duì)該同學(xué)作用力F的方向?yàn)? )。

圖2

解析：該題考查了勻速直線運(yùn)動(dòng)、物體間作用力等知識(shí)點(diǎn)。該題不但考查了物體處于平衡態(tài)時(shí)的受力分析,還從作用效果上考查學(xué)生對(duì)“作用力”理解的應(yīng)變思維,具有一定的難度。首先,初中學(xué)生通過(guò)物理的學(xué)習(xí),能正確判斷在滑梯上勻速下滑的物體受到重力、支持力和摩擦力三個(gè)力作用,其中重力的施力物體是地球,支持力和摩擦力的施力物體都是滑梯。通過(guò)審題發(fā)現(xiàn),題干求解的是滑梯對(duì)該同學(xué)作用力F的方向,即該同學(xué)所受支持力和摩擦力的合力的方向,由二力平衡知識(shí)知：該同學(xué)所受滑梯的作用力F和重力G是一對(duì)平衡力。故答案是A。

例3(2018年江蘇省揚(yáng)州市中考物理試題)：如圖3所示,A物體在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài),關(guān)于A所受摩擦力的說(shuō)法中正確的是( )。

圖3

A.物體A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上

B.物體A受到的摩擦力方向一定沿斜面向下

C.物體A受到的摩擦力方向不是沿斜面向上,就是沿斜面向下

D.物體A受到的摩擦力可以為零

解析：該題考查了靜摩擦力及其方向判定等知識(shí)點(diǎn)。物體A靜止在斜面上,如果沒(méi)有受到物體B的拉力,則物體A將在重力、垂直斜面向上的支持力和沿斜面方向的靜摩擦力三個(gè)力作用下平衡。因題設(shè)中沒(méi)有明確A、B兩物體質(zhì)量大小關(guān)系,要始終保持物體A靜止,可以假設(shè)物體B的質(zhì)量由零逐漸變大,那么繩子對(duì)A的拉力會(huì)由零逐漸變大，物體A受到的靜摩擦力方向由沿斜面向上變?yōu)檠匦泵嫦蛳?，大小逐漸變小到零后再反方向不斷增大。故本題答案是D。

3 回首中考題

例2的示意圖源自教材原圖,它從力的概念入手,要求學(xué)生能理解“一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用力”,雖然從力的性質(zhì)上看,滑梯對(duì)人的作用力有彈力和摩擦力,但從力的效果上來(lái)分析,這兩個(gè)力可以看成一個(gè)作用力F(合力的思想),這個(gè)作用力F只有和重力G相平衡,才能保證滑梯上的人處于平衡狀態(tài)。

例3是從例2的“力的作用效果分析”轉(zhuǎn)到“力的作用方向”判定,除了要求學(xué)生能分析在斜面上處于平衡態(tài)的物體受重力、支持力、摩擦力等的情況,又增加了拉力F的作用,使問(wèn)題的難度進(jìn)一步加大,同時(shí)增加了對(duì)靜摩擦力方向的判定,對(duì)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力要求較高。再反思例2,發(fā)現(xiàn)變化的拉力與變化的靜摩擦力的合力作用效果應(yīng)與物體A不受拉力時(shí)的靜摩擦力效果相同,是例2的拓展延伸。

例1和例3都涉及“連接體”問(wèn)題,從表象上看好像是高中物理的問(wèn)題,有超出課標(biāo)要求之嫌,但仔細(xì)推敲發(fā)現(xiàn),這正是初中升學(xué)考試命題中“指導(dǎo)性”原則和“適切性”原則的體現(xiàn),堅(jiān)持題目設(shè)置的梯度性和學(xué)生發(fā)展可持續(xù)性的原則,克服了初中物理教學(xué)中的“題海戰(zhàn)術(shù)、死記硬背”現(xiàn)象。

4 回歸教材

斜面是學(xué)生日常生活中接觸最頻繁的一種機(jī)械,“斜面”這個(gè)物理模型也是物理學(xué)習(xí)中一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn),在義務(wù)教育教材中就出現(xiàn)過(guò)11次(表1)。

表1

簡(jiǎn)單機(jī)械與我們的生活緊密相連,尤其“機(jī)械效率”與“摩擦力”又是生產(chǎn)生活中特別需要關(guān)注的問(wèn)題,建立“斜面”物理模型,研究斜面上物體的平衡問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)探究能力,有利于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。