李 建 張 露 李 鴻

(重慶市育才中學(xué)校 重慶 400050)

習(xí)題是中考物理復(fù)習(xí)的重要載體，精心設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)習(xí)題是提升中考物理復(fù)習(xí)效率的有效方式.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在教學(xué)建議中明確指出“要從培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的視角審視習(xí)題教學(xué)的目的，應(yīng)通過(guò)習(xí)題教學(xué)，使學(xué)生在科學(xué)思維、探究能力、實(shí)踐意識(shí)、科學(xué)態(tài)度等方面得到有效提升”[1].在中考物理復(fù)習(xí)中，一方面要關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)和歷年全國(guó)各省市中考物理真題，了解其考查的方式、方法和特點(diǎn)；另一方面，也要注意習(xí)題和試題的功能差異，不能將具有甄別和選拔功能的試題直接作為學(xué)生日常的復(fù)習(xí)習(xí)題.“習(xí)題功能是完善知識(shí)建構(gòu)，學(xué)會(huì)知識(shí)應(yīng)用”[2]，在中考復(fù)習(xí)中注重習(xí)題深度設(shè)計(jì)，既能提高復(fù)習(xí)效率，還能在解決問(wèn)題的過(guò)程中促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育.

1 課標(biāo)與考情分析 明確復(fù)習(xí)目標(biāo)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》在科學(xué)內(nèi)容中對(duì)密度、壓強(qiáng)部分的要求是“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解密度”“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解壓強(qiáng)”“通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)浮力”[3].密度、壓強(qiáng)、浮力等力學(xué)重要概念的綜合應(yīng)用是考查的重點(diǎn)，而且考查方式多樣化，綜合性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力有一定的要求，具有較好的區(qū)分度，是歷來(lái)全國(guó)各地的中考物理試題力學(xué)部分考查的重點(diǎn).

以重慶為例，如表1所示，近3年的中考物理試題中，涉及密度、壓強(qiáng)、浮力部分的試題分值在20左右，占全卷(滿分80分)比例在21%～26%之間浮動(dòng)，占據(jù)了較大的比例，是中考重點(diǎn)考查的內(nèi)容.此部分內(nèi)容涉及選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題、論述計(jì)算題等各種題型，考查方式靈活多樣，也包含著模型建構(gòu)思想、方程思想、等效替代思想，對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用物理規(guī)律，分析、推理、解決問(wèn)題的能力和素養(yǎng)有著較高的要求.在日常中考物理復(fù)習(xí)教學(xué)中，把握課程標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，熟悉近年考試規(guī)律，明確復(fù)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢，在復(fù)習(xí)中注重學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，提升中考復(fù)習(xí)的效率.

表1 重慶市2019-2021年中考物理試題密度、壓強(qiáng)、浮力部分分析統(tǒng)計(jì)表

2 注重習(xí)題深度設(shè)計(jì) 培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力

在中考物理復(fù)習(xí)教學(xué)中往往以習(xí)題作為載體逐步展開(kāi).每一年的中考物理試題集聚了命題專家的智慧，是中考復(fù)習(xí)不可或缺的資源.但由于試題和習(xí)題功能的差異，在選作復(fù)習(xí)習(xí)題時(shí)還需要進(jìn)行習(xí)題化深度設(shè)計(jì).對(duì)中考物理試題進(jìn)行習(xí)題化深度設(shè)計(jì)，既能較好地挖掘試題的內(nèi)在價(jià)值，也有利于學(xué)生完善知識(shí)的建構(gòu)，在分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的能力.

【例1】(2020年重慶中考物理試題) 小明有一個(gè)不吸水的工藝品，底座為質(zhì)地均勻的柱形木塊A，木塊上粘有合金塊B.他將工藝品豎直放置在水中，如圖1(a)所示，靜止時(shí)木塊浸入水中的深度為h1；按圖1(b)豎直放置，靜止時(shí)木塊浸入水中的深度為h2，工藝品所受浮力與圖1(a)相比______(選填“變大”“變小”或“不變”).因粘合處松開(kāi)導(dǎo)致合金塊沉底，若不計(jì)粘合材料的影響，合金的密度為水的n倍，當(dāng)木塊在水中豎直靜止時(shí)浸入的深度h3=______(用h1,h2,n表示).

圖1 工藝品放置水中的示意圖

分析：先畫(huà)出合金塊沉底后的狀態(tài)圖，如圖2所示.解決此問(wèn)題有兩種思路，一是順向思維，逐個(gè)分析圖1(a)、(b)和圖2中各物理量間的關(guān)系，聯(lián)立求解出h3.二是從求解B物體密度出發(fā)，即通過(guò)圖1(a)和圖2兩圖情境算球B的質(zhì)量，通過(guò)圖1(a)、(b)兩圖情境計(jì)算球B的體積.最后利用物體B密度求出h3.兩種方法都利用了圖1(a)、(b)工藝品均處于漂浮狀態(tài)，浮力不變，大小都等于重力，進(jìn)而利用排開(kāi)水的體積相等來(lái)求出合金的體積.可以看出，正確找出物體體積是解決本題的關(guān)鍵.本題答案為：不變， h3=(1-n)h1+ nh2.

圖2 合金塊沉底狀態(tài)圖

此題以浮力知識(shí)為情境，考查了物體沉浮條件、阿基米德原理、密度公式、重力公式的知識(shí)及學(xué)生物理知識(shí)的綜合應(yīng)用能力.

題目問(wèn)題表面是求合金沉底后木塊在水中豎直靜止時(shí)浸入的深度，本質(zhì)上考查的是用特殊方法測(cè)量物體B的密度，在問(wèn)題設(shè)置上有創(chuàng)新之處，且本題中包含著模型建構(gòu)、等效替代、方程等思想在其中，具有較好地甄別和選拔功能.然而此題直接作為復(fù)習(xí)習(xí)題，對(duì)學(xué)生而言，思維跨度大，小問(wèn)間相互割裂，難度較高，不利于學(xué)生的知識(shí)建構(gòu).在中考復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，可以將此題改編，進(jìn)行習(xí)題化深度設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生問(wèn)題解決能力的提升.

【習(xí)題深度設(shè)計(jì)1】為了測(cè)量金屬球B的密度，聰明的小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案.(1)將一個(gè)圓柱形燒杯A漂浮在盛有水的長(zhǎng)方體玻璃水槽中，如圖3(a)所示，用刻度尺測(cè)出此時(shí)水槽中水的深度為H1；(2)將金屬球B輕輕放入水槽中，如圖3(b)所示，用刻度尺測(cè)出此時(shí)水槽中水的深度為H2；(3)將金屬球B從水槽中取出，平穩(wěn)地放在燒杯A中，如圖3(c)所示，用刻度尺測(cè)出此時(shí)水槽中水的深度為H3.

圖3 習(xí)題深度設(shè)計(jì)1示意圖

(1)圖1(b)、(c)中水槽中水的深度H2______H3(選填“大于”“小于”或“等于”)；

(2)已知水的密度ρ水，則金屬球B的密度表達(dá)式為ρB=______(用已知的物理量表示)；

(3) 同組的小紅對(duì)小明的實(shí)驗(yàn)過(guò)程提出質(zhì)疑，認(rèn)為將金屬球B從水中取出時(shí)會(huì)沾水，導(dǎo)致測(cè)量的密度會(huì)產(chǎn)生誤差.你認(rèn)為由于沾水導(dǎo)致測(cè)出的金屬球B的密度將______(選填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”).

分析：習(xí)題深度設(shè)計(jì)1與原試題不同之處在于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，逐步分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程，逐步完善知識(shí)的建構(gòu).較原試題不同的是，測(cè)量的深度不是物體A浸在水中的深度，而是容器中水的深度.學(xué)生的難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)誤差分析.金屬球取出時(shí)沾水，水槽里的水減少，放入燒杯中，排開(kāi)水的體積增加.由于A,B整體漂浮，所以水槽中減少的水的體積和增加的排開(kāi)水的體積相等，故水槽里液面的高度不變，即H3不變，測(cè)出的金屬球B的密度將無(wú)影響.

答案：(1)H2

(3)無(wú)影響.

【習(xí)題深度設(shè)計(jì)2】同組的小紅開(kāi)動(dòng)腦筋后，提出了另一種測(cè)量金屬球B密度的方案.(1)讓燒杯A在水槽中漂浮，如圖4(a)所示，用刻度尺測(cè)出此時(shí)燒杯A露出水面的高度為h1；(2)將金屬球B用細(xì)繩吊在燒杯A下方(忽略細(xì)繩的質(zhì)量和體積)，如圖4(b)所示，用刻度尺測(cè)出此時(shí)燒杯A露出水面的高度為h2，此時(shí)水槽中水的深度為H′2；(3)將金屬球B從水槽中取出，平穩(wěn)地放在燒杯A中，如圖4(c)所示，用刻度尺測(cè)出此時(shí)燒杯A露出水面的高度為h3，此時(shí)水槽中水的深度為H3.

圖4 習(xí)題深度設(shè)計(jì)2示意圖

(1)圖4(b)、(c)中水槽中水的深度H′2______H3(選填“大于”“小于”或“等于”)；

(2)已知水的密度ρ水，則金屬球B的密度表達(dá)式為ρB=______(用已知的物理量表示)；

(3)小紅反思自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，認(rèn)為將金屬球B從水中取出時(shí)會(huì)沾水，導(dǎo)致測(cè)量的密度會(huì)產(chǎn)生誤差.你認(rèn)為測(cè)出的金屬球B的密度將______(選填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”).

(4) 小紅進(jìn)一步思考，如圖5所示，如果已知(a)、(b)、(c)中燒杯A浸在水中的深度，測(cè)得的金屬球B的密度表達(dá)式會(huì)不同，則ρB=______(用已知的物理量表示).

圖5 習(xí)題深度設(shè)計(jì)2第(4)小問(wèn)示意圖

(5) 愛(ài)動(dòng)腦筋的小紅繼續(xù)思考，在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步測(cè)量液體的密度.將金屬球B放在燒杯A中，測(cè)出此時(shí)燒杯A露出水面的高度為h3后，如圖6(a)所示；再把燒杯A和金屬球B放在另一個(gè)裝有某種液體的容器中，使其漂浮，如圖6(b)所示.

圖6 習(xí)題深度設(shè)計(jì)2 第(5)小問(wèn)示意圖

用刻度尺測(cè)出此時(shí)燒杯A露出水面的高度為h4.則未知液體的密度表達(dá)式為ρ液=______(用已知的物理量和ρ水,hA表示).

分析：習(xí)題深度設(shè)計(jì)2涉及的問(wèn)題又較習(xí)題深度設(shè)計(jì)1更進(jìn)一步.不同的是，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的是物體A露出水面的高度.此題不僅要求學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，而且還推廣到液體密度的測(cè)量.在分析實(shí)驗(yàn)誤差時(shí)用到物理表達(dá)式和數(shù)學(xué)代換.由于金屬球取出時(shí)沾水，放入燒杯中，排開(kāi)水的體積增加，燒杯浸在水中的深度增加，h3變小.對(duì)金屬球B的密度表達(dá)式變形為

由于h3變小，所以金屬球B的密度將偏小.

答案：(1)H′2=H3;

(3)偏小 ;

習(xí)題深度設(shè)計(jì)1和習(xí)題深度設(shè)計(jì)2歸納整合原中考試題情境中有關(guān)密度、壓強(qiáng)、浮力的綜合應(yīng)用，既有測(cè)量物體A浸在水中深度的情形，也有測(cè)量容器中水的深度的情形，還有測(cè)量物體A露出水面高度的情形.不管是哪種測(cè)量方式，都需要引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出對(duì)應(yīng)的物理情境狀態(tài)圖，運(yùn)用密度、壓強(qiáng)、浮力的規(guī)律求解.對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的處理需要學(xué)生進(jìn)行演繹推理，實(shí)驗(yàn)誤差的分析這個(gè)難點(diǎn)也可以通過(guò)理論分析、演示實(shí)驗(yàn)等多種方式來(lái)突破.在密度、壓強(qiáng)、浮力綜合應(yīng)用復(fù)習(xí)時(shí)，通過(guò)習(xí)題的深度設(shè)計(jì)，落實(shí)了基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法的熟悉、掌握，也滲透著物理思想，科學(xué)推理能力，在解決問(wèn)題的過(guò)程中幫助學(xué)生完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力的提升，也有著較好的復(fù)習(xí)效果.

3 總結(jié)

在中考物理復(fù)習(xí)教學(xué)中，以課標(biāo)為要求，結(jié)合中考試題的規(guī)律，明確復(fù)習(xí)目標(biāo)，通過(guò)復(fù)習(xí)習(xí)題的深度設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生分析問(wèn)題、模型建構(gòu)、科學(xué)推理能力的提升，在解決問(wèn)題中真正促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育.