一題多變 培育科學(xué)思維

摘? ? 要：知識(shí)模塊專題教學(xué)是高三一輪復(fù)習(xí)的重要課型之一。文章以傳送帶專題教學(xué)為例，通過(guò)傳送帶模型總結(jié)、解題思維過(guò)程分析、常見(jiàn)求解問(wèn)題匯總及以2021年遼寧卷物理第13題的一題多變探討傳送帶問(wèn)題的解題方法，探索提升高三一輪專題教學(xué)效率的策略。

關(guān)鍵詞：傳送帶;專題教學(xué);一題多變;科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2022）3-0038-5

高三物理一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中必然需要進(jìn)行知識(shí)模塊專題教學(xué)，此過(guò)程是整合知識(shí)體系、培養(yǎng)科學(xué)思維、訓(xùn)練答題規(guī)范的關(guān)鍵一環(huán)。在以往的專題教學(xué)中，很多教師只是簡(jiǎn)單梳理知識(shí)點(diǎn)，然后讓學(xué)生做教輔資料的習(xí)題，最后對(duì)學(xué)生不理解的題目進(jìn)行評(píng)講，這樣的教學(xué)效率完全依賴選用的教輔資料質(zhì)量。而現(xiàn)在很多教輔資料對(duì)物理各個(gè)模塊知識(shí)面面俱到，但又點(diǎn)到即止。這種專題教學(xué)過(guò)程雖能達(dá)到知識(shí)與技能訓(xùn)練的目的，但是對(duì)具體問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行全面剖析，難以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。如何在高三一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面剖析，落實(shí)科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，是我們一線教師需要思考的問(wèn)題。

本文以2021年遼寧卷物理第13題為例，一題多變?nèi)嫫饰鰝魉蛶?wèn)題，探索培育學(xué)生科學(xué)思維的高三一輪知識(shí)模塊專題教學(xué)方式。

1? ? 傳送帶問(wèn)題模型特征

傳送帶問(wèn)題模型統(tǒng)計(jì)如表1、表2所示。

這幾年高考對(duì)傳送帶專題的考查可歸納為運(yùn)動(dòng)過(guò)程的摩擦力、運(yùn)動(dòng)過(guò)程的速度或時(shí)間、物體與傳送帶的相對(duì)位移、摩擦力對(duì)傳送帶做的功等問(wèn)題。考慮到高考真題題量有限，筆者再結(jié)合各地模擬試題對(duì)傳送帶專題的考查，匯總了傳送帶專題常見(jiàn)的四個(gè)求解問(wèn)題：

（1）物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)了多少時(shí)間？

（2）物體在傳送帶上留下的劃痕是多少？

（3）物體在傳送帶上產(chǎn)生的熱量是多少？

（4）電動(dòng)機(jī)因?yàn)槲矬w在傳送帶上滑動(dòng)額外做的功為多少？

我們?cè)诟呷惠唫魉蛶ｎ}復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)該將每個(gè)傳送帶模型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程都加上這4個(gè)常見(jiàn)的求解問(wèn)題，讓學(xué)生掌握每個(gè)運(yùn)動(dòng)模型的解題方法，培養(yǎng)他們的思維能力和歸納總結(jié)能力，以后無(wú)論傳送帶題目怎么變都能輕松應(yīng)對(duì)。

4? ? 高考真題賞析

（2021年遼寧卷物理第13題）機(jī)場(chǎng)地勤工作人員利用傳送帶從飛機(jī)上卸行李。如圖所示（見(jiàn)表3），以恒定速率v1=0.6 m/s運(yùn)行的傳送帶與水平面間的夾角α=37°，轉(zhuǎn)軸間距L=3.95 m。工作人員沿傳送方向以速度v2=1.6 m/s從傳送帶頂端推下一件小包裹（可視為質(zhì)點(diǎn)）。小包裹與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8。取重力加速度g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）小包裹相對(duì)傳送帶滑動(dòng)時(shí)加速度的大小a;

（2）小包裹通過(guò)傳送帶所需的時(shí)間t。

答案：（1）0.4 m/s2;（2）4.5 s。

解析 （1）小包裹的速度v2大于傳送帶的速度v1，對(duì)小包裹進(jìn)行受力分析列出牛頓第二定律方程即可求出結(jié)果，求解過(guò)程簡(jiǎn)單。

（2）小包裹在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)過(guò)程：小包裹先減速到與傳送帶速度共速，求出第一段時(shí)間;再根據(jù)題意，小包裹所受滑動(dòng)摩擦力大于重力沿傳送帶方向上的分力，即μmgcosθ>mgsinθ，分析出第二段運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而求出第二段時(shí)間。兩段時(shí)間之和為求解結(jié)果。

此題主要考查學(xué)生的受力分析、傳送帶運(yùn)動(dòng)模型分析能力，順應(yīng)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的要求：理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理和物理建模的核心素養(yǎng)，提升分析推理能力和模型構(gòu)建能力[1]。

5? ? 一題多變剖析傳送帶問(wèn)題

5.1? ? 變式1

如圖所示（圖略），相距L=11.5 m的兩平臺(tái)位于同一水平面內(nèi)，二者之間用傳送帶相接。傳送帶向右勻速運(yùn)動(dòng)，其速度的大小v=4 m/s?，F(xiàn)將質(zhì)量m=10 kg的載物箱（可視為質(zhì)點(diǎn)）輕輕放在傳送帶左側(cè)。載物箱與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10，重力加速度取g=10 m/s2。求：

（1）載物箱在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間？

（2）載物箱在傳送帶上留下的劃痕是多少？

（3）載物箱在傳送帶上產(chǎn)生的熱量是多少？

（4）電動(dòng)機(jī)因?yàn)檩d物箱在傳送帶上滑動(dòng)額外做的功為多少？

5.3? ? 變式3

如圖所示（圖略），傳送帶與地面成夾角θ=37°，以v=2 m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)質(zhì)量m=0.5 kg的載物箱以速度v0=4 m/s開(kāi)始在傳送帶底端運(yùn)動(dòng)（v與v0同向），它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，已知傳送帶從底端到頂端的長(zhǎng)度L=9 m，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10 m/s2，求：

（1）載物箱在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？

（2）載物箱在傳送帶上運(yùn)動(dòng)留下的劃痕是多少？

（3）載物箱在傳送帶上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量是多少？

（4）電動(dòng)機(jī)因?yàn)檩d物箱在傳送帶上滑動(dòng)額外做的功為多少？

（3）載物箱在傳送帶上產(chǎn)生的熱量為

Q=μmg（Δs1+Δs2+Δs3）cos37°=10.64 J

（4）載物箱下落到傳送帶底端的速度為

v2=a3t3=2.52 m/s

6? ? 結(jié)束語(yǔ)

傳送帶問(wèn)題因?yàn)檠芯繉?duì)象的運(yùn)動(dòng)可能性較多，學(xué)生知識(shí)體系沒(méi)有完善，可能出現(xiàn)對(duì)某一過(guò)程分析不到位導(dǎo)致解題出錯(cuò)，會(huì)感覺(jué)傳送帶問(wèn)題很復(fù)雜。但是，我們通過(guò)對(duì)傳送帶問(wèn)題模型的總結(jié)，探索出傳送帶問(wèn)題解題的思維過(guò)程與解題方法：只要對(duì)物體受力分析求得各階段的運(yùn)動(dòng)加速度，找到v=v臨界點(diǎn)，就可以構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型，列出相應(yīng)運(yùn)動(dòng)學(xué)或者功能關(guān)系的式子進(jìn)行求解。

高三一輪知識(shí)模塊專題教學(xué)過(guò)程中，我們通過(guò)對(duì)傳送帶高考真題的一題多變，每個(gè)變式均配上常見(jiàn)的求解問(wèn)題，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的解題能力和歸納總結(jié)能力，提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]關(guān)健波.基于核心素養(yǎng)下科學(xué)思維的養(yǎng)成——以動(dòng)力學(xué)角度談“傳送帶”問(wèn)題為例[J].物理通報(bào)，2020（09）：36-38.

[3]黃超華.厘清物理概念 拓展科學(xué)思維——2021年高考理綜測(cè)試全國(guó)甲卷第34題賞析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2021，50（10）：58-59.（欄目編輯? ? 陳? 潔）