它是“下沉”的嗎
——從一道2023年中考試題說(shuō)開(kāi)

黃 坤

湖北省武漢市光谷第二初級(jí)中學(xué)(430074)

1 遵循新課標(biāo)指導(dǎo),提倡情境化試題

新課程理念提出“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”“從生活走向物理”不僅僅是舉例子,而是以具體事實(shí)、鮮活案例、生活經(jīng)驗(yàn)和基本概念等引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思考,遵循初中學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律。“從物理走向社會(huì)”注重時(shí)代性,與生產(chǎn)生活、社會(huì)發(fā)展及科技進(jìn)步相聯(lián)系,凸顯我國(guó)科技成就,引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)文化自信,樹(shù)立科技強(qiáng)國(guó)的遠(yuǎn)大理想。筆者就“運(yùn)動(dòng)和相互作用”主題中的內(nèi)容,從學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平出發(fā),聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)考查情境。

2 中考試題的評(píng)析

2.1 試題呈現(xiàn)

湖北省黃岡市、孝感市、咸寧市2023年初中畢業(yè)生學(xué)業(yè)水平考試物理試卷第8題: 物理課上,老師將整個(gè)橙子放入水中,漂浮在水面上,如圖1甲所示。將其切成大小兩塊,再次投入水中,發(fā)現(xiàn)大塊仍漂浮,小塊緩慢沉入水底,如圖1乙所示。下列說(shuō)法正確的是( )。

圖1 試題圖示

A. 整個(gè)橙子的密度等于水的密度

B. 大塊橙子受到的浮力大于其重力

C. 小塊橙子緩慢沉入水底的過(guò)程中受到的浮力逐漸變小

D. 兩塊橙子受到浮力之和不可能大于整個(gè)橙子受到的浮力

答案:D。

2.2 試題答案解析

通過(guò)生活中常見(jiàn)的水果橙子作為研究對(duì)象,采取一定操作先后放入水中,運(yùn)用浮力的概念和規(guī)律進(jìn)行科學(xué)思維的演繹推理,從而得出結(jié)論。

新課標(biāo)明確提出,學(xué)生要“知道阿基米德原理,能運(yùn)用物體的浮沉條件說(shuō)明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象?！盇選項(xiàng)中,整個(gè)橙子放入水中,漂浮在水面上,整個(gè)橙子的密度小于水的密度,故A錯(cuò)誤;B選項(xiàng)中,將其切成大小兩塊,再次投入水中,發(fā)現(xiàn)大塊橙子仍漂浮,因而大塊橙子受到的浮力等于其重力,故B錯(cuò)誤;C選項(xiàng)描述了小塊橙子緩慢沉入水底的過(guò)程中,體積不變,排開(kāi)水的體積不變,由阿基米德原理可知其受到的浮力不變,故C錯(cuò)誤;D選項(xiàng)中整個(gè)橙子在水中漂浮,所受浮力等于其重力。將其切成大小兩塊,再次投入水中,大塊橙子受到的浮力等于自身重力,小塊橙子受到的浮力小于自身重力,兩塊橙子受到浮力之和小于整個(gè)橙子受到的浮力,故D正確。因而該題最后給出的參考答案就是D。

2.3 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

初次看到這道中考試題,就感到有一些疑惑:一個(gè)完整的橙子,切成了大小兩個(gè)部分,放入水中就會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象,真相是這樣的嗎?

于是,筆者準(zhǔn)備了若干個(gè)橙子、水槽、水來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。將橙子直接放入水中,觀察到橙子靜止時(shí),在水面處于漂浮狀態(tài),如圖2所示。此時(shí)可以得出橙子受到的重力與浮力是一對(duì)平衡力。緊接著,用水果刀將一個(gè)完整的橙子切成大小兩塊,再次投入水中,如圖3所示。發(fā)現(xiàn)大塊橙子仍然漂浮,但小塊橙子并不是緩慢沉入水底,而是同樣漂浮在水面。為了實(shí)驗(yàn)更科學(xué),將大小兩塊橙子分別調(diào)整姿態(tài),依然觀察到它們漂浮在水面,并沒(méi)有出現(xiàn)其中一塊下沉到水底的情況。由此可以得出,這道有關(guān)情境素材命制的中考試題不夠嚴(yán)謹(jǐn),命題人員是否在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)后得出此結(jié)論,還是想當(dāng)然地認(rèn)為“小塊緩慢沉入水底”。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)命制中考試題,發(fā)揮立德樹(shù)人的導(dǎo)向作用,提倡情景化試題的命制,但一定要符合物理事實(shí),確保中考的權(quán)威性和公信力。

圖2 完整的橙子漂浮

圖3 大小兩塊橙子漂浮

筆者為了知道橙子在什么情況會(huì)在水中下沉或沉底,通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn),原來(lái)將橙子剝皮后,再放入水中,就會(huì)出現(xiàn)下沉,直至沉底了。如圖4所示,取盛水的容器,將一個(gè)剝了皮的橙子放入水槽中,我們會(huì)看到橙子逐漸下沉,直到沉底。再將不去皮的橙子也放入水槽中,我們會(huì)看到橙子漂浮在水面上。

圖4 剝了皮的橙子下沉

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn),可以發(fā)現(xiàn):沒(méi)剝皮的橙子在水中漂浮,而剝皮后的橙子在水中下沉。橙子的果皮內(nèi)部含有一部分空氣,導(dǎo)致橙子的整體平均密度比水的密度小,因此能夠漂浮在水面上。而剝皮后橙子的平均密度比水的密度大,完全浸沒(méi)水中時(shí)受到的浮力小于其重力,因此會(huì)下沉到水底。

3 同類型中考試題賞析

2023年河南省普通高中招生考試物理試卷第13題:水平桌面上有兩個(gè)完全相同的杯子,盛有等質(zhì)量的水。將橘子放入左側(cè)杯中,取出后剝皮再放入右側(cè)杯中,橘子靜止時(shí)的狀態(tài)分別如圖5甲、乙所示。下列分析正確的是( ) 。

圖5 試題圖示2

A. 甲圖中橘子所受浮力大于其所受重力

B. 甲圖中橘子比乙圖中橘子所受浮力大

C. 甲圖中杯子對(duì)桌面的壓強(qiáng)小于乙圖中杯子對(duì)桌面的壓強(qiáng)

D. 甲圖中杯底所受水的壓強(qiáng)大于乙圖中杯底所受水的壓強(qiáng)

答案:BD。

解析:由甲圖可知,橘子處于漂浮狀態(tài),受力平衡,根據(jù)浮沉條件可知,橘子受重力和浮力,重力等于浮力,故A錯(cuò)誤;放入橘子前兩杯中水的質(zhì)量相等,杯子體積相等,則放入橘子前兩杯中水的深度相同,因?qū)⒓讏D中的橘子取出后剝皮再放入右側(cè)杯中,右杯中的橘子重力變小,甲杯中橘子漂浮,所受浮力等于橘子的重力,乙杯中橘子沉底,所受浮力小于重力,則甲圖中橘子受到的浮力大,故B正確;橘子剝皮后的重力變小,水和杯子的重力相同,所以甲杯子的總重力大于乙杯子的總重力;受力面積相同,由此可知,甲圖中杯子對(duì)桌面的壓強(qiáng)大于乙圖中杯子對(duì)桌面的壓強(qiáng),故C錯(cuò)誤;另觀察可知甲圖中水的深度大于乙圖中水的深度,由此可知,甲圖中杯底受到水的壓強(qiáng)大于乙圖中杯底受到水的壓強(qiáng),故D正確。故選BD。

4 結(jié)語(yǔ)

情境化試題從生活情境入手,對(duì)于學(xué)生核心主干知識(shí)的掌握以及物理規(guī)律的運(yùn)用等均有不同考查要求,面對(duì)這樣的問(wèn)題,學(xué)生既要基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)選擇合適的物理知識(shí)或模型,同時(shí)也要善于對(duì)所選擇模型進(jìn)行必要的檢驗(yàn),判斷能否實(shí)現(xiàn)所述情境。