立足科學(xué)思維 凸顯模型建構(gòu)

摘?? 要：2022年高考全國乙卷理綜物理25題，以彈性碰撞和斜面模型為素材，設(shè)置問題情境，深入考查學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解、從圖像獲取信息的能力以及物理建模能力.其命題理念，對中學(xué)物理教學(xué)有著極強(qiáng)的示范導(dǎo)向作用.

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；模型建構(gòu)；2022年高考

中圖分類號：G632???????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ???????文章編號：1008-0333（2023）07-0107-04

高考物理試題對高中物理教學(xué)具有極強(qiáng)的示范導(dǎo)向作用.其中，模型建構(gòu)能力是考查的主要方向之一，注重通過模型組合檢驗(yàn)學(xué)生科學(xué)思維.綜觀高考壓軸題，多對象、多過程問題成為命題主流，“情境+建?！背蔀橹饕厣?，試題設(shè)計(jì)體現(xiàn)“源于教材、高于教材”的命題理念，旨在考查學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力.2022年全國理綜乙卷第25題較好地呈現(xiàn)了這些特點(diǎn).

1 試題（2022年全國理綜乙卷25題）

如圖1（a），一質(zhì)量為m的物塊A與輕質(zhì)彈簧連接，靜止在光滑水平面上；物塊B向A運(yùn)動，t=0時(shí)與彈簧接觸，到t=2t0時(shí)與彈簧分離，第一次碰撞結(jié)束，A、B的v-t圖像如圖（b）所示.已知從t=0到t=t0時(shí)間內(nèi)，物塊A運(yùn)動的距離為0.36v0t0.A、B分離后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，與一直在水平面上運(yùn)動的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同.斜面傾角為θ（sinθ=0.6），與水平面光滑連接.碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，求：

（1）第一次碰撞過程中，彈簧彈性勢能最大值；

（2）第一次碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊A與斜面間的動摩擦因數(shù).

1.1 試題評析

試題屬于“多對象、多過程”問題，以生活中常見的碰撞為基本素材，結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，將彈性碰撞、勻變速直線運(yùn)動、斜面模型、功能關(guān)系等概念、規(guī)律融入其中，深入考查學(xué)生對概念、規(guī)律的理解，重點(diǎn)考查學(xué)生物理建模能力.設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)“源于教材、高于教材”的選拔性考試的命題理念，對物理教學(xué)有很好的指導(dǎo)作用.試題的一大特點(diǎn)是大量信息通過v-t圖像呈現(xiàn)，能否從圖中獲取關(guān)鍵信息是本題能否解決的關(guān)鍵.試題突出圖像應(yīng)用，考查學(xué)生信息收集、加工能力.試題綜合考查學(xué)生物理核心素養(yǎng)的各個方面，側(cè)重考查學(xué)生建立模型解決實(shí)際問題的能力，體現(xiàn)選拔功能.具有較好的難度、區(qū)分度、信度和效度，兼顧了基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性等高考命題要求的各個維度.

試題另一個特點(diǎn)是：在立足物理建模等科學(xué)思維考查的同時(shí)，彰顯數(shù)學(xué)應(yīng)用能力考查.數(shù)學(xué)是物理學(xué)理論的工具與表述形式，本題對數(shù)學(xué)知識和計(jì)算能力的考查要求很高，這不僅是因?yàn)閿?shù)學(xué)是自然科學(xué)的語言，更因?yàn)榭茖W(xué)思維能力的很大一個方面，就是運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決問題的能力.

1.2 試題解構(gòu)

題1?? 物塊B向靜止A運(yùn)動，發(fā)生對心碰撞，屬于一維彈性碰撞模型.

由圖1（b）可知在碰撞過程中，B以初速度vB0=1.2v0做減速運(yùn)動，A由靜止開始加速運(yùn)動，到t=t0時(shí)刻，A、B同速且速度為vAB=v0，彈簧壓縮最短.在t=t0到t=2t0時(shí)間段內(nèi)，彈簧逐步回歸原長，到t=2t0時(shí)刻，A以vA=2v0勻速水平右行，B以vB=0.8v0水平右行.

題2?? 物體A在斜面上的運(yùn)動為兩個獨(dú)立的勻變速直線運(yùn)動模型.

物體A以vA=2v0初速度沖上斜面，以加速度大小a1=gsinθ+μgcosθ

做勻減速直線運(yùn)動；物體A從斜面高點(diǎn)滑下斜面，以加速度大小a2=gsinθ-μgcosθ做勻加速直線運(yùn)動.

物塊A、B再次相撞后，A第二次到達(dá)斜面最高點(diǎn)與第一次相同，則物塊A第二次與B分離后速度大小為2v0且右行.

3 教學(xué)啟示

無模型，不物理.高考壓軸題通常是“情境+建模”的多對象、多過程問題，十分重視考查學(xué)生解決問題的能力，而模型建構(gòu)能力，則是解決問題的必由之路.這啟示我們在物理教學(xué)中，要注重從情境中析出核心問題、通過建模解決核心問題.

學(xué)生往往被長長的題目嚇到.其實(shí)，大批量文字描述，目的在于創(chuàng)設(shè)情境，“解決問題”應(yīng)在具體的情境中進(jìn)行.學(xué)生解決實(shí)際問題能力的高低，往往取決于將情境與知識聯(lián)系的水平.能否將文字語言轉(zhuǎn)化成解決問題的物理語言，建立相應(yīng)的物理模型，是解決問題的關(guān)鍵.在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生存在的一個主要問題是：不會讀題.通常是一口氣讀完全部題，讀完之后，究竟獲得什么信息，一片茫然.這種讀題是花費(fèi)大量時(shí)間而效果極低下的一種讀題方式.為了有效解決物理問題，我們需要做如下改進(jìn)：

3.1 樹立信心，堅(jiān)定信念

“恐懼來源于未知.”所以堅(jiān)定信心是第一要務(wù).物理教與學(xué)中，必須踏實(shí)、細(xì)致，注重科學(xué)思維，注重建模能力的培養(yǎng).

3.2 重視探究性學(xué)習(xí)

創(chuàng)造機(jī)會使學(xué)生動手、動腦、動筆、動口，通過探究學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)建模能力的提高.教師有針對性地創(chuàng)設(shè)真實(shí)、具體、形象情境，搭建平臺，引起學(xué)生積極學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)主動探究知識的意識與行為.

3.3 正本清源，重視教材

所有的高考試題，考查的是對物理概念、規(guī)律的理解、掌握、應(yīng)用，考查的是基礎(chǔ)知識.高考試題命制遵循“源于教材、高于教材、理在教材”的原則，因此教學(xué)中，應(yīng)充分運(yùn)用教材資源，真正體現(xiàn)以教材為本、以學(xué)生為本教學(xué)思想，學(xué)生才能從“刷題”中解放出來.高三物理復(fù)習(xí)，一定要回歸課本、做到章節(jié)過關(guān)、知識點(diǎn)過關(guān)，重視課本中的例題與課后問題與練習(xí)，注意解題規(guī)范，應(yīng)反復(fù)研讀課本，加深對概念、規(guī)律理解、掌握與應(yīng)用.

3.4 認(rèn)真讀題，嘗試說題，解構(gòu)問題

命題的過程是將知識溶于問題情境，考查學(xué)生解決問題的能力；解決問題的過程當(dāng)然是將知識從問題情境中結(jié)晶析出.多對象、多過程的高考物理壓軸題，其物理過程看似復(fù)雜，其實(shí)可以分解成若干單對象、單過程問題，從而將抽象問題具體化，復(fù)雜問題簡單化，實(shí)際問題模型化.現(xiàn)在的物理壓軸題，為降低難度，都設(shè)置了幾個小問題，并且，小問題是逐層遞進(jìn)的.對于設(shè)置現(xiàn)實(shí)物理情境的長敘述物理問題，為將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，我們按照“文字語言——物理語言——數(shù)學(xué)描述”方向轉(zhuǎn)化.

3.5 建構(gòu)模型，解決問題

經(jīng)過“解構(gòu)問題”過程，很長的題目將以十分簡潔的核心問題的形式呈現(xiàn)在我們面前，此時(shí)，建構(gòu)物理模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)物理方法（牛頓動力學(xué)方法、能量方法、動量方法）解決問題.

3.6 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)以致用

無實(shí)驗(yàn)，不物理.物理建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，任何教學(xué)方法都替代不了實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，對教材中的實(shí)驗(yàn)，包括“做一做”等，盡可能創(chuàng)造機(jī)會做實(shí)驗(yàn).在概念建立、規(guī)律得出、習(xí)題解答等方面精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從“解題”向“解決問題”轉(zhuǎn)變.讓物理實(shí)驗(yàn)元素貫穿教學(xué)各個環(huán)節(jié)，以求給學(xué)生物理思維提供最本真、準(zhǔn)確、原始的素材.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 課程教材研究所.物理必修一［M］.北京：人民教育出版社，2017（6）.

［2］ 課程教材研究所.物理選修3-5［M］.北京：人民教育出版社，2017（6）.

［3］ 楊勇.立足物理概念考查，彰顯數(shù)學(xué)應(yīng)用的能力［J］.物理教學(xué)，2022（2）：63.

［責(zé)任編輯：李?? 璟］

收稿日期：2022-12-05

作者簡介：陳衛(wèi)國，男，湖南省株洲人，碩士，中學(xué)高級教師，從事高中物理教學(xué)研究.