注重基礎(chǔ) 化繁為簡 凝煉方法 提升能力

蘇明義

摘 要：2021年全國高考物理壓軸題，聚焦基礎(chǔ)知識，典型運動過程，對中學(xué)物理教學(xué)起到良好的導(dǎo)向作用.本文以2021年全國乙卷第25題為例，闡述如何充分發(fā)揮壓軸題的教學(xué)功能，以注重基礎(chǔ)為前提，拆分復(fù)雜問題為途徑，提升學(xué)生解決物理問題的能力.

關(guān)鍵詞：物理高考;壓軸題;復(fù)雜問題拆分;能力提升

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標(biāo)識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）15-0055-04

作者簡介：蘇明義（1962-），男，北京人，中學(xué)正高級教師，中學(xué)特級教師，研究方向：高考改革和新課程改革、理科綜合能力測試的命題指導(dǎo)思想、原則、技術(shù)、評價研究.

高考的壓軸題在高中教學(xué)與復(fù)習(xí)過程中一直倍受關(guān)注，它在某種程度上引導(dǎo)高中物理教學(xué)向縱深發(fā)展的方向，這一點在實際中是毋容置疑的.近年來高考壓軸題大多突出對基本物理過程、典型物理狀態(tài)的準(zhǔn)確把握和綜合應(yīng)用，盡管試題有足夠的難度，但所涉及到的知識都是主干的基礎(chǔ)知識，所涉及到的過程和狀態(tài)，都是物理學(xué)中最基本、最典型的內(nèi)容，而不是一些偏、怪的情景，這樣的題對中學(xué)物理教學(xué)，特別是習(xí)題教學(xué)起到了良好的導(dǎo)向作用.

在面對高考壓軸的難題時，我們的教學(xué)是直指難題本身，還是注重對基礎(chǔ)知識、典型過程和狀態(tài)的分析，這是一個必須思考清楚的問題.如果我們直接將目光聚焦到這些壓軸題上，那么會因為對于一些基礎(chǔ)知識理解不深刻、典型物理過程（或狀態(tài)）分析不清楚，在能力提升方面事倍功半.本文以2021年全國乙卷第25題為例，闡述基礎(chǔ)知識、基本過程對解決綜合難題的重要性，以及應(yīng)如何充分發(fā)揮這種壓軸題的教學(xué)功能，以注重基礎(chǔ)為前提，以拆分復(fù)雜問題為途徑，提升學(xué)生解決物理問題的能力.

1 原題呈現(xiàn)

（2021年全國乙卷 25題）如圖1所示，一傾角為α的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量M=0.06kg的U型導(dǎo)體框，導(dǎo)體框的電阻忽略不計;一電阻R=3Ω的金屬棒CD的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路CDEF;EF與斜面底邊平行，長度L=0.6m.初始時CD與EF相距s0=0.4m，金屬棒與導(dǎo)體框同時由靜止開始下滑，金屬棒下滑距離s1=316m后進入一方向垂直于斜面的勻強磁場區(qū)域，磁場邊界（圖中虛線）與斜面底邊平行;金屬棒在磁場中做勻速運動，直至離開磁場區(qū)域.當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間，導(dǎo)體框的EF邊正好進入磁場，并在勻速運動一段距離后開始加速.已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好，磁場的磁感應(yīng)強度大小B=1T，重力加速度大小取g=10m/s2，sinα=0.6.求：

（1）金屬棒在磁場中運動時所受安培力的大小;

（2）金屬棒的質(zhì)量以及金屬棒與導(dǎo)體框之間的動摩擦因數(shù);

（3）導(dǎo)體框勻速運動的距離.

分析：本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合題，涉及到了運動學(xué)、牛頓運動定律、電磁感應(yīng)、歐姆定律、安培力等主干知識，以及學(xué)生熟悉的勻加速直線運動、勻速運動、導(dǎo)體勻速切割磁感線等物理過程.但由于問題的情景涉及到兩個研究對象和多個物理過程，且摩擦力是否存在以及方向的分析又比較隱蔽，加之金屬棒質(zhì)量、棒與框之間的動摩擦因數(shù)未知，導(dǎo)致滑動摩擦力大小與運動狀態(tài)的變化二者的分析相互制約，這些都增大了分析解答的難度.如何充分發(fā)揮此類試題的教學(xué)功能，有效地提升學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力呢？

2 化繁為簡、拆分設(shè)問舉例

如果將原題直接用于教學(xué)或一輪復(fù)習(xí)之中，對于很多學(xué)生來說顯然是很難消化的，即使是勉強聽懂了也很難達到“會”的水平，很難達到掌握方法的程度.筆者認(rèn)為，對于這樣的復(fù)雜問題，在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合學(xué)生的能力水平進行適當(dāng)?shù)牟鸱?，將?fù)雜問題化繁為簡，把拆分出的“小問題”逐一解決，引導(dǎo)學(xué)生對典型的物理過程或狀態(tài)進行準(zhǔn)確的分析，從而達到培養(yǎng)能力的目的.

我們可以將問題進行展開，沿著解決問題的思路“沿途設(shè)問”，有些問題是沿著物理過程進行拆分，有些問題是沿著問題的結(jié)構(gòu)進行拆分.意圖是以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生的思維向最終解決問題的方向進發(fā).

（1）試分析說明U型導(dǎo)體框和金屬棒由靜止開始能否一起沿斜面下滑，框與棒間的摩擦力大小f1.

答：一起沿斜面下滑，f1=0.

當(dāng)然，為了充分挖掘本題的教學(xué)價值，我們還可以在此基礎(chǔ)上，再深挖出一些問題來，如求解棒在磁場中勻速運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱，以及摩擦所產(chǎn)生的熱;磁場區(qū)域的寬度x;棒與框共速后，棒的加速度大小a4;棒與框共速后，框的運動性質(zhì)分析;整個過程中棒和框的v-t圖像……

3 化繁為簡的拆分，助力凝煉思路方法

拆分的目的是要在逐一的“小問題”上加深對知識和物理過程的理解，在這些問題各個擊破的過程中體會分析的思路、凝煉方法，所以在拆分過程中要注意以下幾個問題.

3.1 把握好問題拆分的“度”

通過問題的拆分可以化繁為簡，從而有效地降低問題的思維難度，便于學(xué)生解決問題.但并不是拆分得越細(xì)越好.就像泰山陡峭不便攀登需要修臺階一樣，臺階修得過大攀登仍然困難，若臺階修得過小，也同樣不利于攀登.所以這種拆分教師要根據(jù)所教學(xué)生的能力水平而定，使得拆分出的每個問題都能讓學(xué)生通過努力得到解決，同時又能從中體會到隱含的思路方法.

3.2 形象化物理過程

上述拆分的問題是老師事先深思熟慮的結(jié)果，在將這些問題呈現(xiàn)給學(xué)生時，學(xué)生是否能與教師同步反應(yīng)出這些物理過程或狀態(tài)呢，這是我們在教學(xué)中必須要考慮的現(xiàn)實問題.如果學(xué)生頭腦中沒有這種物理圖景，那么這樣的講析可能就是教師的“一言堂”“獨角戲”.為了充分調(diào)動學(xué)生的思維活動，可以畫出（或讓學(xué)生畫出）如圖2所示的過程草圖，以將復(fù)雜、抽象的物理過程形象化.

3.3 戰(zhàn)略上的總體布局

在教學(xué)中這樣抓住典型物理過程的拆分，并不是到高考復(fù)習(xí)的最后階段才進行，應(yīng)該在日常的教學(xué)過程中做好戰(zhàn)略上的準(zhǔn)備，要對高中教學(xué)有一個整體的布局.

如在力學(xué)的教學(xué)過程中，可以先從水平面上的板塊模型的相互作用開始積累.如圖3所示，木板A在水平面上減速滑行，當(dāng)速度為v0時將物塊B輕放在板的右端.

再到沿斜面下滑的板塊模型：如圖4所示，在傾角為α的光滑斜面上的木板B上疊放有物塊A，由靜止釋放，當(dāng)B運動到C點時受到沿斜面向上的拉力F的作用使其勻速下滑……

具體的問題內(nèi)容，可以先從運動學(xué)角度分析兩個運動的關(guān)系，再從運動和力的關(guān)系把握物理過程的發(fā)展方向，然后再從能量角度綜合考慮位移與相互作用力的問題.這樣的戰(zhàn)略布局，才有可能到最后“力電”綜合時有效地提升學(xué)生的分析綜合能力.

3.4 適度綜合

上述的拆分練習(xí)，只是為了找到與學(xué)生思維水平相匹配的切入點，并以此來引導(dǎo)學(xué)生體會分析解決問題的思路方法，但我們也必須清醒地認(rèn)識到，這樣一個一個的個體問題的解決與簡單的疊加，決不等于學(xué)生分析綜合能力的形成.因此，在個體問題練習(xí)的基礎(chǔ)上，還要適時地進行適度的綜合訓(xùn)練，將“沿途設(shè)問”的臺階撤掉，讓學(xué)生自主搭建思維臺階，只有這樣，才能將能力的提升落到實處.

4 抓住基礎(chǔ)、梳理方法、提升能力

學(xué)生頭腦中累積豐富、準(zhǔn)確的物理過程圖景，這是將復(fù)雜問題進行拆分的基礎(chǔ)，同時這樣將復(fù)雜問題的拆分訓(xùn)練，又有利于加深對基礎(chǔ)知識的理解和物理圖景的精準(zhǔn)把握.因此，要充分考慮到將復(fù)雜問題進行適當(dāng)?shù)牟鸱?，夯實基礎(chǔ)，落實方法，提升能力，樹立學(xué)習(xí)自信心.

4.1 為學(xué)生走向成功搭建臺階

對一個復(fù)雜問題進行拆分，采用沿著解決問題的思路“沿途設(shè)問”的方式進行“一題多問”，降低問題的思維梯度，從而使拆分后的每一個問題都能處于學(xué)生“跳一跳，夠得著”的狀態(tài)，使學(xué)生在解決每一個小問題時，既能面對挑戰(zhàn)，又能通過努力獲得成功的體驗.因此，既可以有效地培養(yǎng)能力，又提升了學(xué)生克服困難的信心.

4.2 有利于對典型物理過程或狀態(tài)的理解與積累

通過對問題的拆分，可以在一些學(xué)生容易忽略的點上設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生對每個物理過程發(fā)生的條件、發(fā)展的規(guī)律都能作出邏輯的分析與判斷，特別是對物理過程發(fā)展有多種可能性的問題，通過設(shè)計相應(yīng)的問題，促進學(xué)生能辯得清、說得明、理得順.如對于板塊模型從有相對滑動到共速后它們之間的摩擦力的方向問題，以及能否保持住共速的過程等.這樣的處理，以“小問題”辨析，不僅可以豐富學(xué)生頭腦中物理過程和狀態(tài)的圖景，還可以促進這些物理圖像的精準(zhǔn)化，從而為解決復(fù)雜問題奠定基礎(chǔ).

4.3 感受與體驗解決復(fù)雜問題的思路方法

通過“沿途設(shè)問”多個簡單問題的逐一解決，可以使學(xué)生體會到綜合難題往往是多個簡單問題在疊加，因而使得解決問題的路徑“顯性化”，有利于學(xué)生體會到解決復(fù)雜問題的思維路徑，同時也為學(xué)生模仿分析復(fù)雜問題的思路方法提供了范例.因此這是引導(dǎo)學(xué)生凝煉思路方法的有效手段，是培養(yǎng)學(xué)生分析綜合能力的具體過程.

總之，高考壓軸題通常會成為物理習(xí)題中的經(jīng)典之作，因此引起教師在教學(xué)中的充分重視是正常的，但我們不應(yīng)只關(guān)注這些題的考點和解法，更應(yīng)該在教學(xué)中冷靜地分析這些試題的教學(xué)價值，要從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，要從學(xué)生的實際能力水平出發(fā)，最大限度地發(fā)揮這些經(jīng)典試題的教學(xué)功能.

（收稿日期：2021-06-20）