摘 要：近日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》，要求“全面壓減作業(yè)總量和時(shí)長(zhǎng)，減輕學(xué)生過重作業(yè)負(fù)擔(dān).”為達(dá)到這一目標(biāo)，教師必須講究教學(xué)方法，提高課堂效率，同時(shí)，研究有效作業(yè)、高效作業(yè)，本文以2021年福建省物理中考試題解法為例，淺談物理課堂教學(xué)中對(duì)此類題目解法剖析.

關(guān)鍵詞：理想化模型;教學(xué)思考

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2022）05-0112-03

收稿日期：2021-11-15

作者簡(jiǎn)介：徐學(xué)林，從事中學(xué)物理教學(xué)研究.

“模型建構(gòu)”在物理學(xué)中指的是根據(jù)人們的抽象思維和想象力，采用理想化和純碎化的辦法，所創(chuàng)造的能再現(xiàn)原型的本質(zhì)聯(lián)系和內(nèi)在特性的一種簡(jiǎn)化模型，是高中物理必須掌握的解題分析方法，在初中物理不做特別要求，但歷年中考試題中屢屢出現(xiàn)且難度較大，給初中生的解題造成一定的困難，2021年福建省中考物理試題體現(xiàn)尤甚.

1 題目呈現(xiàn)

例1 （2021·福建·T15）如圖1，向右勻速行駛的動(dòng)車桌面上有杯水，一束光斜射到水面上，保持人射光方向不變.動(dòng)車減速時(shí)（? ）.

A.入射角不變，折射角不變

B.入射角變小，折射角變小

C.入射角變大，折射角變大

D.入射角變大，折射角變小

答案：C

錯(cuò)選“A”、“B”、“D”的人數(shù)較多，選“A”同學(xué)主要認(rèn)為動(dòng)車減速屬于動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，光的折射屬于光學(xué)知識(shí)兩者互不相干;選“B”同學(xué)認(rèn)為動(dòng)車減速時(shí)，水面由于慣性向右上方傾斜，或把入射角看作是光線與水面的夾角;選“D”同學(xué)明顯違背了光的折射規(guī)律.產(chǎn)生以上錯(cuò)誤的根源，在于學(xué)生不能正確建立動(dòng)車減速時(shí)水面所處狀態(tài)的正確模型.

例2 （2021·福建·T30）科學(xué)選種是提高糧食產(chǎn)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié).小華想測(cè)量稻谷種子的密度，具體做法如下：

（1）用調(diào)好的天平測(cè)量適量稻谷種子的總質(zhì)量m1，天平平衡時(shí)右盤砝碼質(zhì)量和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖2甲所示，m1=_________g;

（2）往量筒中加入適量的水，測(cè)得其體積V1為300 mL，將上述種子放入量筒中，種子全部沉入水中，如圖乙所示，此時(shí)水和種子的總體積V2=_________mL;

（3）種子的密度ρ=_________g/cm3，與真實(shí)值相比ρ偏_________，理由是_________;

（4）小華經(jīng)過反思后改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案：將量筒中種子倒出，用紙巾吸干種子表面的水后，再次測(cè)得種子總質(zhì)量為m2，則種子密度ρ=_________.（用ρ水和測(cè)得的物理量符號(hào)表示）

答案：153 400 1.53 大 種子浸沒水中，由于吸水，測(cè)得其體積偏小 m1ρ水m2-m1+V2-V1ρ水

大多數(shù)學(xué)生錯(cuò)在第（3）問的誤差分析上，誤將種子吸水后其體積膨脹直接作為所測(cè)種子的體積，因此認(rèn)為體積偏大，密度偏小;第（4）問小華改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案后計(jì)算種子密度的正確模型建構(gòu).

例3 （2021·福建·T33）為節(jié)約用水，小華為農(nóng)場(chǎng)的儲(chǔ)水箱設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)抽水控制裝置.如圖3，水箱高為1m，容積為0.8m3.在空水箱底部豎直放置一重5N的長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體高為1m、底面積為0.02m2，上端通過絕緣輕桿與控制電路的壓敏電阻R接觸，此時(shí)壓敏電阻受到的壓力為零.壓敏電阻R的阻值隨壓力F的增大而減小，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表.控制電路電源電壓U=12V，定值電阻R0為保護(hù)電阻.當(dāng)控制電路的電流I≥0.5A時(shí)，電磁鐵將銜鐵吸合，工作電路斷開，水泵停止給儲(chǔ)水箱抽水.

（1）若水泵的額定功率為440W，正常工作時(shí)通過的電流是多少？

（2）要使儲(chǔ)水箱裝滿水時(shí)水泵恰能自動(dòng)停止工作，R0應(yīng)為多少？

（3）從水箱頂部給空水箱注滿水的過程中，水的重力所做的功是多少？

壓力F/N180185190

195200壓敏電阻R/Ω1817161412

答案：（1）2A;（2）10Ω;（3）3900J

解題存在主要問題：①時(shí)間不夠.因2021福建省物理中考卷中等難度題目偏多，思維量、計(jì)算量較大，此題為試卷的最后一題，留給學(xué)生的時(shí)間較少;②信心不足.作為中考?jí)狠S題，比較陌生，題干長(zhǎng)，插圖復(fù)雜;③找不到解題的切入點(diǎn)，尤其是要先建立“重心“的模型，再進(jìn)行分析解題.

2 解法及反思

“模型建構(gòu)”題型的解法關(guān)鍵是：把“實(shí)際的物理問題”進(jìn)行抽象，建立“理想化”模型，再與物理知識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、類比.要做到這一點(diǎn)，首先要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，其次要善于抓住題目的核心問題.比如2021福建省中考物理卷的15題，學(xué)生必需掌握的雙基知識(shí)有：光的折射定律、慣性;題目中核心問題是：動(dòng)車減速時(shí)，水面由于慣性發(fā)生傾斜，引起的折射中法線的改變，從而導(dǎo)致入射角的變化，學(xué)生依此建立如圖4所示物理模型，就能得出正確的答案C.即：水面向右傾斜引起法線向左上方傾斜，導(dǎo)致法線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，入射角變大，折射角也隨之變大.

同理第30題種子體積測(cè)量中出現(xiàn)的的種子吸水導(dǎo)致測(cè)種子密度大小出現(xiàn)的誤差，“改進(jìn)了的實(shí)驗(yàn)方案”可以用如圖5所示進(jìn)行建構(gòu)解答.

學(xué)生存在疑問：種子雖然吸水但水和種子的總質(zhì)量不變，水和種子的總體積也不變？對(duì)于這個(gè)微觀問題除了因?yàn)榉肿娱g有空隙外，可進(jìn)一步進(jìn)行演示：往一根裝有水的試管放入一些吸水的紙棉，觀察試管中水位的變化情況，便于幫助學(xué)生對(duì)模型的理解.

3 教學(xué)方法的改進(jìn)及提升

怎樣提升學(xué)生的解題能力，作為一線教師在教學(xué)中，首先研究初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，在根據(jù)課標(biāo)以教材為基礎(chǔ)備好課，平時(shí)有意識(shí)讓學(xué)生進(jìn)行空間思維能力的建構(gòu)，比如在“光的反射”這一節(jié)課教學(xué)中，教材中只是通過實(shí)驗(yàn)探究歸納得到光的反射定律：反射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線位于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角，教學(xué)中不能簡(jiǎn)單讓學(xué)生記住規(guī)律，而沒有給學(xué)生一個(gè)立體的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生在解題中思路不清晰、模棱兩可，易于出錯(cuò);在探究“光的反射定律”定律實(shí)驗(yàn)中，操作時(shí)為什么要求光屏必須與平面鏡垂直呢？因?yàn)橹挥羞@樣做，才能確保入射光線與法線構(gòu)成的平面與光屏在同一平面上，才能讓反射光線才能在光屏上顯示出來(lái)，反之就反射光線就無(wú)法在光屏上顯示;因此在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，教師就要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么在光的反射實(shí)驗(yàn)中必須引入法線（現(xiàn)實(shí)中看不到的線）”，讓學(xué)生知道光的反射是一個(gè)空間二維平面模型：首先是入射光線與法線構(gòu)成一個(gè)平面（兩條直線形成一個(gè)面），然后反射光線反射后剛好落在這個(gè)平面上并與入射光線關(guān)于法線對(duì)稱;如果沒有引入法線，就無(wú)法進(jìn)行空間平面的建構(gòu)（只有入射光線一條線，無(wú)法構(gòu)成面），這樣學(xué)生就能清晰建構(gòu)出 “三線”（反射光線，法線，入射光線）具體是如何共面的，解題時(shí)就不會(huì)出錯(cuò).

例 如圖6甲所示為研究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，平面鏡平放在水平板上，E、F是兩粘接起來(lái)的白色硬紙板，可繞垂直于鏡面的接縫ON轉(zhuǎn)動(dòng).

（1）此實(shí)驗(yàn)中可折轉(zhuǎn)的光屏在實(shí)驗(yàn)中的作用是：①顯示光的_________;②研究_________、_________及_________是否在同一平面上.

（2）為驗(yàn)證反射光線、入射光線、法線是否在同一平面上應(yīng)該將半面紙板F_________，觀察紙板F上是否有反射光線.

（3）在實(shí)驗(yàn)過程中，若將紙板傾斜，如圖乙所示，讓光線仍貼著紙板沿AO方向射向鏡面，此時(shí)反射光線與入射光線、法線_________（選填“在”或“不在”）同一平面內(nèi)，此時(shí)反射光束_________.

A.仍在紙板上呈現(xiàn)? B.被紙板擋住

C.在紙板前方D.不存在

答案：（1）傳播路徑 反射光線、入射光線、法線;（2）向后彎 （3）在 C

（3）題第2空選C而不能錯(cuò)選A，因紙板EF傾斜后，入射光線雖貼著紙板沿AO方向射向鏡面，但法線仍必須與鏡面垂直（接縫ON不再與法線重合），入射光線與法線構(gòu)成的平面就會(huì)偏離紙板EF，在EF紙板的前面并向前偏轉(zhuǎn)一定的角度，所以反射光線就會(huì)落在紙板的前方.

總之，2021年福建省中考物理卷中出現(xiàn)“理想化模型”的問題，在初中物理教學(xué)中還會(huì)常常出現(xiàn).比如，在物體受力分析中，把受力點(diǎn)集中到物體的“重心”上的理想化模型、液體對(duì)杯底（壁）的壓力等效為為“柱形液柱的重”、杠桿力臂的模型建構(gòu)等.因此，教師備課時(shí)要“吃透”教材，教學(xué)上在培養(yǎng)模型建構(gòu)的科學(xué)思維能力上下足功夫，才能在“兩減”和“五項(xiàng)管理”的大背景下，真正做到減負(fù)而不減質(zhì)，做到高效課堂，提升學(xué)生的解題能力.

參考文獻(xiàn)：

[1] 王溢然.模型[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2015.

[2] 于東威.由高考題引起的教學(xué)思考[J].數(shù)理化解題研究，2018（12）：43-44.

[責(zé)任編輯：李 璟]