立足科學(xué)思維,凸顯模型建構

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，設置問(wèn)題情境，深入考查學(xué)生對物理概念和規律的理解、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(zhù)極強的示范導向作用.

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；
模型建構；
2022年高考

中圖分類(lèi)號：G632???????? 文獻標識碼：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)具有極強的示范導向作用.其中，模型建構能力是考查的主要方向之一，注重通過(guò)模型組合檢驗學(xué)生科學(xué)思維.綜觀(guān)高考壓軸題，多對象、多過(guò)程問(wèn)題成為命題主流，“情境+建?！背蔀橹饕厣?，試題設計體現“源于教材、高于教材”的命題理念，旨在考查學(xué)生解決復雜問(wèn)題的能力.2022年全國理綜乙卷第25題較好地呈現了這些特點(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運動(dòng)，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，物塊A運動(dòng)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動(dòng)的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，達到的最高點(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(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內，求：

（1）第一次碰撞過(guò)程中，彈簧彈性勢能最大值；

（2）第一次碰撞過(guò)程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊A與斜面間的動(dòng)摩擦因數.

1.1 試題評析

試題屬于“多對象、多過(guò)程”問(wèn)題，以生活中常見(jiàn)的碰撞為基本素材，結合中學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，將彈性碰撞、勻變速直線(xiàn)運動(dòng)、斜面模型、功能關(guān)系等概念、規律融入其中，深入考查學(xué)生對概念、規律的理解，重點(diǎn)考查學(xué)生物理建模能力.設計思路體現“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)有很好的指導作用.試題的一大特點(diǎn)是大量信息通過(guò)v-t圖像呈現，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)生物理核心素養的各個(gè)方面，側重考查學(xué)生建立模型解決實(shí)際問(wèn)題的能力，體現選拔功能.具有較好的難度、區分度、信度和效度，兼顧了基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng )新性等高考命題要求的各個(gè)維度.

試題另一個(gè)特點(diǎn)是：在立足物理建模等科學(xué)思維考查的同時(shí)，彰顯數學(xué)應用能力考查.數學(xué)是物理學(xué)理論的工具與表述形式，本題對數學(xué)知識和計算能力的考查要求很高，這不僅是因為數學(xué)是自然科學(xué)的語(yǔ)言，更因為科學(xué)思維能力的很大一個(gè)方面，就是運用數學(xué)知識解決問(wèn)題的能力.

1.2 試題解構

題1?? 物塊B向靜止A運動(dòng)，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(guò)程中，B以初速度vB0=1.2v0做減速運動(dòng)，A由靜止開(kāi)始加速運動(dòng)，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，彈簧逐步回歸原長(cháng)，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在斜面上的運動(dòng)為兩個(gè)獨立的勻變速直線(xiàn)運動(dòng)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(xiàn)運動(dòng)；
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(xiàn)運動(dòng).

物塊A、B再次相撞后，A第二次到達斜面最高點(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(wú)模型，不物理.高考壓軸題通常是“情境+建?！钡亩鄬ο?、多過(guò)程問(wèn)題，十分重視考查學(xué)生解決問(wèn)題的能力，而模型建構能力，則是解決問(wèn)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(wèn)題、通過(guò)建模解決核心問(wèn)題.

學(xué)生往往被長(cháng)長(cháng)的題目嚇到.其實(shí)，大批量文字描述，目的在于創(chuàng )設情境，“解決問(wèn)題”應在具體的情境中進(jìn)行.學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)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(yǔ)言轉化成解決問(wèn)題的物理語(yǔ)言，建立相應的物理模型，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.在物理學(xué)習中，學(xué)生存在的一個(gè)主要問(wèn)題是：不會(huì )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(wèn)題，我們需要做如下改進(jìn)：

3.1 樹(shù)立信心，堅定信念

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

3.2 重視探究性學(xué)習

創(chuàng )造機會(huì )使學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)筆、動(dòng)口，通過(guò)探究學(xué)習實(shí)現建模能力的提高.教師有針對性地創(chuàng )設真實(shí)、具體、形象情境，搭建平臺，引起學(xué)生積極學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)主動(dòng)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、規律的理解、掌握、應用，考查的是基礎知識.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，應充分運用教材資源，真正體現以教材為本、以學(xué)生為本教學(xué)思想，學(xué)生才能從“刷題”中解放出來(lái).高三物理復習，一定要回歸課本、做到章節過(guò)關(guān)、知識點(diǎn)過(guò)關(guān)，重視課本中的例題與課后問(wèn)題與練習，注意解題規范，應反復研讀課本，加深對概念、規律理解、掌握與應用.

3.4 認真讀題，嘗試說(shuō)題，解構問(wèn)題

命題的過(guò)程是將知識溶于問(wèn)題情境，考查學(xué)生解決問(wèn)題的能力；
解決問(wèn)題的過(guò)程當然是將知識從問(wèn)題情境中結晶析出.多對象、多過(guò)程的高考物理壓軸題，其物理過(guò)程看似復雜，其實(shí)可以分解成若干單對象、單過(guò)程問(wèn)題，從而將抽象問(wèn)題具體化，復雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，實(shí)際問(wèn)題模型化.現在的物理壓軸題，為降低難度，都設置了幾個(gè)小問(wèn)題，并且，小問(wèn)題是逐層遞進(jìn)的.對于設置現實(shí)物理情境的長(cháng)敘述物理問(wèn)題，為將物理問(wèn)題轉化為數學(xué)問(wèn)題，我們按照“文字語(yǔ)言——物理語(yǔ)言——數學(xué)描述”方向轉化.

3.5 建構模型，解決問(wèn)題

經(jīng)過(guò)“解構問(wèn)題”過(guò)程，很長(cháng)的題目將以十分簡(jiǎn)潔的核心問(wèn)題的形式呈現在我們面前，此時(shí)，建構物理模型，運用數學(xué)物理方法（牛頓動(dòng)力學(xué)方法、能量方法、動(dòng)量方法）解決問(wèn)題.

3.6 加強實(shí)驗，學(xué)以致用

無(wú)實(shí)驗，不物理.物理建立在實(shí)驗基礎上，任何教學(xué)方法都替代不了實(shí)驗在教學(xué)中的作用，對教材中的實(shí)驗，包括“做一做”等，盡可能創(chuàng )造機會(huì )做實(shí)驗.在概念建立、規律得出、習題解答等方面精心設計實(shí)驗，引導學(xué)生從“解題”向“解決問(wèn)題”轉變.讓物理實(shí)驗元素貫穿教學(xué)各個(gè)環(huán)節，以求給學(xué)生物理思維提供最本真、準確、原始的素材.

參考文獻：

［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，彰顯數學(xué)應用的能力［J］.物理教學(xué)，2022（2）：63.

［責任編輯：李?? 璟］

收稿日期：2022-12-05

作者簡(jiǎn)介：陳衛國，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.