王大云
初中物理是高中物理的基礎,是培養學生物理核心素養的重要階段。關注學生對物理概念和知識的理解、整合、內化,提高學生分析問題、解決問題的能力,培養學生科學的思維和態度,幫助學生樹立直面困難的勇氣、克服困難的信心和決心,是初中物理教育的重要目標。物理中考備考復習課以專題方式推進,課堂以訓練為主線,注重知識和方法的強化訓練及綜合運用,是學生實現學科知識內化和整合、提升學科思維能力和運用知識解決問題能力的必經階段。專題復習按知識板塊劃分,通常包括聲光專題、熱學專題、力學專題、電學專題和總復習之相關綜合專題。專題復習在保質保量完成任務的前提下,可適當降低過程難度,采取從單個知識點到多個知識點、從拆分到組合,由淺入深、循序漸進的教學設計方式。專題復習課教學主要包括課前準備鋪墊、課中次遞實施和課后鞏固訓練三大教學環節。下面筆者以總復習之“力學綜合專題”復習課為例,介紹該課型的基本操作流程和主要教學策略。
一、課前準備和鋪墊
教師的課前準備須認真考慮“教什么”“怎么教”兩大問題,它是課堂教學質量的保證,也是教師向學生傳達備考方向的“航標”。學生的課前準備,重點是在教師指導下做足“學什么”的知識和能力儲備。
(一)教師的課前準備
教師的課前準備主要包括與該專題相關的教材內容分析、中考考點分析、學情分析和訓練題設計四項內容。教材內容分析重在從課程學習目標、能力、要求的角度明確各有關內容的學科地位;中考考點分析重在厘清該專題內容在本地區中考中的題型、比例、難易度和能力要求等;學情分析重在分析學生對該專題內容的理解和掌握程度以及存在的常見問題等;訓練題設計則是在教材內容分析、中考考點分析、學情分析的基礎上,構建符合《義務教育物理課程標準(2011年版)》(以下簡稱課標)和該年度考綱要求,符合學生已有水平、認知特點和思維方式的專題復習內容。在本課中,教師須著重做好以下準備。
1.教材分析。力學是物理學五大知識板塊(聲學、光學、熱學、電學、力學)之一,初中力學主要包括功率、壓強、浮力、杠桿、滑輪組、受力分析等內容。課標要求學生達到認知和理解水平,也就是認識、分析、理解和計算的水平,這在初中階段來說是要求較高的一種認知水平,其中的受力分析內容需要為高中物理學習打下堅實基礎,因此也是初中物理學習的重中之重。
2.中考考點分析。力學一直是我市物理中考的重頭戲,考查知識點比例達45%,且近五年的壓軸題均是力學綜合題型,重點考查考生對力學基礎知識和基本技能的識記、理解和運用,以分析、推理、計算、表達為主,這是一種比較全面、高階的考查,有良好的區分度。盡管如此,題目本身還是有一定的難易梯度,往往包含三四個小問題,方便考查不同知識目標和不同水平的考生,就算是中等偏下的考生,只要審清了題目、記住了公式,也可以拿下這道壓軸題的第一問或前兩問。拿下壓軸題,是全面提高物理中考成績、尖子生獲得A+成績的關鍵。
3.學情分析。物理學習能力薄弱的學生通常只能背一些基本的原型公式或是一些簡單的變形公式,能做簡單的計算,對稍復雜的變化便無以應對,表述物理單位和規范容易亂,最主要的障礙是畏難心理,看到大題、壓軸題便直接放棄。中等生不僅能背出基本原型和變形公式,而且能做相應的計算,解題過程也能表述得比較規范,只是在遇到比較靈活和新穎的問法時難以應對。尖子生對于原型公式及其變式的應用或計算都非常嫻熟,且表述規范,對于靈活和新穎的問題也能較快想出解決辦法,只是有時會因解題速度太快、偶爾粗心導致不必要的失分。
4.知識清單和訓練題設計。兩項設計須關注學生的個體差異,體現梯度和層次。本專題應注意體現中考壓軸題模式,使每個學生學習物理學科的潛能都得到最大限度的發揮。
(二)學生的課前準備
學生的課前準備,主要是了解相關專題知識點的基礎概念、公式及其變式(含公式中各物理量的含義及準確的單位名稱),完成教師設計的知識清單。表1為教師為“力學綜合專題”編制的知識清單。
表1 “力學綜合專題”知識清單
[1.請對下列物體進行受力分析,并完成填空。
(1)已知GA=100N,A對地面的壓力F壓= N;地面對A的支持力F支= N。
(2)已知GA=100N,F1=80N,A對地面的壓力F壓= N。
(3)完全浸沒在水中的物體A,重力為100N,拉力F1=80N,則所受的浮力為 N。
[(1)][(2)][(3)] ]
[2.壓強的計算公式為 ,公式中的F表示的是 ,壓強的單位是 。液體壓強的計算公式為 ,公式中的h表示的是 。
【例題1】一頭大象的質量為6 t,四只腳掌總面積為0.2m2,這頭大象受到的重力是 N,它站立時對地面的壓強是 Pa,行走時對地面的壓強 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
【例題2】如右圖所示,圖釘尖的面積
是5×10-8m2,圖釘帽的面積是1×10-4m2,
木塊能承受的最大壓強是6×108Pa,手指
至少要用 N的力,圖釘尖才能進
入木塊,此時圖釘帽處的壓強為 Pa。 3.計算浮力的常用方法:(1)稱量法
(2)平衡法
(3)原理法
【例題1】用手將一個重5N,體積為0.8dm3的物體全部壓入水中,此時該物體受到的浮力為 N;放手后,物體最終處于靜止狀態時,所受到的浮力為 N。
【例題2】一個重3.2N的合金塊,掛在彈簧測力計下全部浸沒在燒杯中的水里后,彈簧測力計的示數為2.2N,合金塊所受的浮力大小為 N;合金塊的體積是 m3,密度是 kg/m3。(g取10N/kg) 4.杠桿平衡條件的表達式為:
【例題1】古代的戰爭中,常常利
用圖中所示杠桿投擲“石彈”。在“投
彈”時作用在A點的力沿
(選填F1、F2或F3)方向時最小。已知
石球重120N,AO∶AB =1∶6,則作用在
A點的力的最小值為 N(不計杠桿自重及摩擦)。 5.密度的計算公式為 ,變式有 、 ,密度的單位為 。 6.功的計算公式為 ,功的單位是 。功率的計算公式為 ,變式有 ,功率的單位是 。
【例題1】如圖所示,分別用圖甲、乙兩種形式滑輪組合,把重為600N的物體以0.3m/s的速度勻速向上提起,每個滑輪重均為30N,忽略繩重及摩擦,圖甲中作用
在繩子上的拉力F 1為 N;圖乙中
繩子上的拉力F 2為 N,繩子自由
端移動的速度為 m/s,F 2的功率為
W。 ]
二、課堂實施
專題復習課中的課堂實施包括向學生介紹本專題內容在中考中的地位、常見題型、所占分值、難易程度,以及實施專題教學、落實教學反饋的整個過程。有了課前的準備鋪墊,學生可以較快進入課堂學習。復習課教學不能在每個知識點上平均用力,須重點聚焦那些出現了多個知識點或綜合性較強的題型,并在教學時從難度較小的問題入手,或對較難的題目進行拆分使難度降低,然后由易到難,逐漸過渡到兩個或幾個知識點的綜合,最終使學生掌握這一類綜合題型的解題思路,學會尋找知識點間的聯系,提高分析問題、解決問題的能力,進而培養學科思維、實現知識內化。復習中,教師應引導學生首先對課程內容做到心中有數,再通過訓練達成手中有招、手到擒來的復習效果。
(一)簡單呈現近年中考考點及賦分情況,讓學生明白本專題復習的重點所在
以“力學綜合專題”復習課為例,因為該專題考點較多,而且用壓軸題聚合考點的態勢明顯,教師可重點呈現本專題歷年重要考點(如表2所示),引導學生在重點掌握表中所列基礎力學知識點的應用之后,學會在綜合題中找出它們之間的聯系。
表2:近五年南寧市物理中考力學綜合壓軸題
知識點應用情況一覽表
[年份 題號 分值 涉及知識點 2013 第29題 9分 液體壓強、浮力、滑輪組、杠桿、受力分析 2014 第30題 11分 浮力、密度、滑輪組及其機械效率、壓強、功率、受力分析 2015 第30題 11分 功率、重力、壓強、滑輪組及其機械效率、受力分析 2016 第29題 9分 受力分析、重力、功率、滑輪組及其機械效率 2017 第30題 10分 密度、滑輪組及其機械效率、浮力、杠桿、受力分析 ]
(二)檢查知識清單完成情況,重點進行例題點撥,夯實知識和能力基礎(約5分鐘)
檢查學生知識清單課前完成情況,重點抽查部分能力薄弱學生,讓學生說清楚清單例題所用的公式、代入的數據及答案等。表揚認真完成知識清單和正確率較高的學生。重點點撥知識點6中例題的受力分析,強調滑輪組的自由端移動距離和動滑輪的軸(或重物)移動距離的不同及關系。(具體過程略)
此環節旨在檢查學生課前知識與能力準備情況,也是本課的學習引入,因為難度較小且要求規范,可重點抽查中等偏下的學生,使其樹立信心,積極參與課堂學習。
(三)重點展開小型綜合訓練,引導學生學會解決問題、拓展解題能力(約20分鐘)
依照中考壓軸題的出題模式,對知識清單中的知識點進行2—3個知識點的小型整合,訓練學生對綜合知識的靈活應用,培養初步的綜合知識運用能力、邏輯思維能力以及嚴謹的學風。
【訓練1】如圖1所示,放置在水平地面上的平底薄壁容器水深0.15m。現將重為17.8N的實心銅塊系在輕質杠桿OB的中點A處,并將它完全浸沒于容器內的水中(水未溢出,銅塊未接觸容器底部, ρ銅=8.9×103kg/m3)。求:(1)銅塊的體積;(2)杠桿B端受到的拉力FB。
師:此題中銅塊的體積應如何計算?
生1:用m =[Gg]計算出銅塊的質量,再用V =[mρ]計算出銅塊的體積。
師:很好!但作為計算題在表述上還得注意什么呢?
生1:用變形公式前先寫出原型公式,即先寫G =m g,再用m =[Gg];先寫ρ =[mV],再用V =[mρ]計算。
師:對!使用公式要知其來龍去脈。對于杠桿B端的拉力F又怎么考慮?
生2:利用銅塊的體積先求銅塊浸沒在水中時的浮力F浮,然后對A進行受力分析,得到A的拉力FA =G - F浮,再用杠桿平衡求出B端的拉力FB = FA×OA /OB。
生3:還要先寫原型公式F浮=G排= ρ水 gV排,F1×L 1=F2×L 2。
生4:還要強調因為浸沒,所以V排=V。
師:同學們的思路非常清晰,解題過程也很規范,非常棒!計算題的三環節“公式”“過程”“結果”一定要完整。公式如果用到的是變式,一定要先寫出原型公式;過程和結果的代入不要忘記單位。此外,還有一些解題的關鍵點、聯系點,如浸沒、勻速、F壓=G……要特別強調說明。
學生自行寫出完整的解題過程后,教師請一名學生上講臺用投影方式展示答案,全班一起點評其解題過程及解題規范。(過程略)
本題第(1)問是課前知識清單5的內容,是單個知識點,是基礎也是回顧,90%以上的學生都能順利解決,設置該問的主要目的在于增強學生的學習信心;第(2)問是知識清單1、3、4的簡單綜合,大約60%的學生能順利通過,說明仍然有一部分學生就算單一知識點能夠順利過關,當涉及2—3個知識點的簡單綜合時便出現了困難,本問的設計就是訓練學生初步的綜合知識應用能力。強調理順解題思路、厘清解題規范,培養學生嚴謹的學習態度和科學的思維習慣。
【訓練2】如圖2所示,一個實心正方體合金塊M的邊長為20cm,把它掛在以O為支點的輕質杠桿的A點處,OA∶OB =1∶3,一個重為700N的人在杠桿的B點通過定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡,此時M對水平地面的壓強為1.15×104Pa,人對水平地面的壓強為1.2×104Pa。已知人單獨站在水平地面上,對地面的壓強為1.4×104Pa。求:(1)人與地面的接觸面積;(2)力F1的大小;(3)合金塊M的重量。
師:怎樣解決人與地面的接觸面積問題?
生1:用公式P =[FS],得S =[FP],代入數據計算即可。
師:題目中的壓強有三個,解決這一問題用的是哪一個壓強?
生1:人單獨站立,對地面的壓強為1.4×104Pa這個數據;壓力F用到人的重力700N這個數據。
生1:還要強調人站在水平地面F = G人=700N。
師:清晰而規范,很好!那么又怎樣解決第(2)問的問題?
生2:人拉繩時,因為同時受到繩子對人向上的拉力,所以,對地面的壓力會發生變化,壓強則變成了1.2×104Pa(設為P 2),用變形公式F壓 =P 2 S可以求出人拉繩時對地面的壓力。
生2:對人的受力進行分析,人受到三個力而平衡,重力(G人)、支持力(等于F壓)、繩子的拉力(等于人拉繩子的力F 1)。所以F1=G人-F壓。
師:大家的受力分析思路不錯。那么第(3)問呢?
生3:M也受到三個力而平衡,重力G M、A處繩子的拉力F A、地面對M的支持力(等于M對地面的壓力F M)。所以G M =F A + FM。
師:也就是說,找出FA、 FM就能解決問題。那題目中有沒有給出F A 、 FM的數據?
生3:沒有,但可以用一些已知條件求出來。M對地面的壓力F M可以用FM =P3 S求出來,其中P 3為M對地面的壓強(1.15×104Pa)。
師:FM =P3 S中的S是第(1)問中的S嗎?
生3:不是,是M的底面積,SM =(0.2m)2=0.04m2,所以變式應寫成F M =P 3 S M。
生4:FA作用在杠桿上的力,可以通過杠桿平衡條件F1×L 1=F2×L 2得出,即FA=FB×OB /OA求得。
師:能把第(3)問解題的順序描述出來嗎?
生4:可以!先求M 的底面積,S M =(0.2m)2=0.04m2,再用變式F M = P3 SM求出FM,用FA =FB×OB /OA求出FA,最后對M進行受力分析G M =F A +F M ,從而求出G M。
師:非常棒!這道題主要是壓強和受力分析,易錯的是題目中有三個壓強,要清楚地知道每個壓強對應的力是屬于哪個物體、在什么狀況下的壓力,而且為了避免混淆,不同的壓強、壓力、面積要用不同的下標加以區分。
學生解題。教師巡堂,從學生作業中選出一兩份典型解答,用實物投影展示后,師生一起點評,厘清必要的概念和解題思路。
本題第(1)問是課前知識清單2的單一知識點,85%以上的學生能夠順利完成,少部分學生因為不能區分題目中的三個壓強導致出錯。第(2)問是清單中知識點1、2的綜合,難度也不大,80%的學生能完成。以上兩小問的設計,目的在于繼續夯實基礎。第(3)問是清單1、2、4的知識點綜合,題型與訓練1第(3)問類似,目的是讓學生繼續加強力學各知識點的綜合運用。教學過程中強調知識點的聯系,對于三個不同的壓強容易發生混淆導致出錯的問題,教師強調要認清研究對象并進行受力分析、用下標加以區分的方法,教學中強調方法的滲透,培養學生分析問題的能力。
【訓練3】如圖3甲中所示的滑輪組從水中提升重物M,已知被提升的重物M的重量為750N,在提升重物的過程中,重物M始終未露出水面,動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力F0始終為720N,繩子自由端的拉力F將重物M以0.5m/s的速度勻速提升了10m的高度,拉力F做功的功率P隨時間t的變化圖像如圖3乙所示,不計繩重及摩擦。求:(1)重物M所受的浮力;(2)重物M的體積;(3)滑輪組提升重物的機械效率。
鑒于本題第(1)(2)問的解答與“訓練1”的第(2)問相似,本文不再細述解題過程。
師:怎樣計算豎直的滑輪組提升浸在水中的物體的機械效率?
生1:用η =[W有W總]=[GhFS]。
生2:不對,重物浸沒在水中W有不等于Gh,在空氣中勻速提升時W有才等于Gh。
師:什么為有用功?
生2:不用機械時直接對物體用的力做的功。
師:對!那浸沒在水中的物體,不用機械直接對它用的力F拉等于G 嗎?
生3:不等于,F拉 = G - F浮。所以η =[W有W總]= [G-F浮hFS],且S =3h =30m。計算公式中G 、F浮、 S 、 h 已知,只有F未知。
師:所以接下來的主要目標就是解決滑輪組自由端拉力F如何求,有什么辦法?
生4:對動滑輪進行受力分析,三段繩子共同承擔拉動滑輪和水中的重物,3F=G動+F拉。
師:方法可行,但G動不知,還有什么辦法?
生4:在乙圖中可看到拉力F做功的功率P =600W,P =[Wt] =FV,已知V = 0.5m/s,所以F =[PV],可以求出F 。
師:看清題目,P =600W是繩子自由端拉力的功率,但V = 0.5m/s是繩子自由端的速度嗎?
生5:不是,是重物的提升速度,V繩=3V =3×0.5m/s =1.5m/s。
師:能把第(3)問的解題順序描述出來嗎?
生5:可以!先由圖n =3,求出V繩=3V =3×0.5m/s=1.5m/s;然后由P =[Wt]=F V ,有F = [PV繩],求出F的大小;S =3h =30m,最后η =[W有W總]= [G-F浮hFS],代入數據即可求出η 。
師:很好!此題易錯點在于易把0.5m/s當作繩子自由端的速度,提升浸在水中的物體有用功認為等于Gh。此外要學會在圖中尋找信息,查出P從而求出F,當然要知道P與F的關系,公式間的轉換、變式要熟練。
學生寫出完整的解題過程,上講臺用實物投影展示,師生點評。(過程略)
本題的第(1)(2)問與“訓練1”相似,起到反復訓練進而熟悉操作的目的,85%以上的學生能較快完成。第(3)問設計為圖像信息類題型,學生容易把本題中的有用功與空氣中提升重物的有用功混淆,正確率不高,說明學生對機械效率有用功的概念理解不透,有待加強,必要時可另增滑輪組專題進行針對性訓練。此外通過查圖像得出功率從而求出拉力,有利于培養學生初步的信息收集和分析能力。
(四)拓展較大型綜合訓練,引導學生突破難點、拔高思維層次(約10分鐘)
對知識清單中的知識點進行4—5個知識點的整合,在小型綜合訓練的基礎上讓學生對綜合題有進一步的理解和應用,這個環節主要是方法的滲透,目的是讓學生學會快速尋找知識點之間的聯系,快速梳理解題的思路和步驟,達到突破壓軸難點、提高高階思維能力和解題能力的目的。
【訓練4】圖4是某科技小組設計的在岸邊打撈水中物體A的裝置示意圖,電動機固定在地面。O為杠桿BC的支點,CO∶OB =1∶2。配重E通過繩子豎直拉著杠桿C端,每個滑輪重為100N;均勻實心物體A的密度為8×103 kg/m3,質量為80kg。不計繩重、杠桿重及摩擦,水對物體A的阻力亦忽略不計,物體A未露出水面時一直勻速上升。求:(1)物體A所受到的浮力(假定B端靜止);(2)此時滑輪組的機械效率;(3)物體A完全出水后,繼續勻速上升一段距離可以順利上岸,求所用的配重E重量的最小值。
此題的第(1)(2)問與“訓練3”相似,第(3)問類似“訓練2”和“訓練3”的組合,但有些問題的考慮又略有不同,所以在本教學環節,我們主要組織學生討論第(3)問的思路:①杠桿B端的受力,對定滑輪進行受力分析,動滑輪是兩段繩子,定滑輪是三段繩子,所以FB =G定+3F;②物體出水后的滑輪組繩子自由端的拉力F與物體浸沒在水中時不同,需要重新計算F;③物體出水后,C端所需力的大小就等于E重量的最小值。(過程略)
教師巡堂,抽取一兩份較典型的學生解答,用實物投影方式展示,師生點評。(過程略)
本題的設計其實是前面訓練題的變式,目的是通過反復訓練,讓學生真正熟練掌握這一類題型,掌握分析問題的方法,培養戰勝困難的精神品質。經過前面的訓練,學生解答第(1)(2)問的正確率可以高達80%以上。第(3)問受力分析要求較高,正確率較低。該問強調的是受力分析,這是初中物理教學的重難點,也是高中力學教學的重頭戲,所以教學生學會和掌握受力分析的方法,對學生初中乃至高中的學習都非常重要。此問也是本地區物理中考壓軸題的典型題型,讓全體學生在復習時接觸此類題目,旨在讓他們明白,壓軸題并不是不可逾越的,它既有一定難度也有一定梯度:第(1)(2)問面向大部分學生,鼓勵全體學生爭取得分;最后一問只要準確找出物理量之間的聯系,中等生也有可能拿下部分甚至全部分數。
(五)課堂訓練小結,讓學生自主歸納解題方法,提升解題能力(約5分鐘)
該教學環節主要是總結課堂訓練題的解題思路、方法和規范。可以讓學生自己歸納和補充,培養總結歸納能力,使之樂于參與課堂活動,體驗解決物理問題的喜悅。教師最后點評。(過程略)
(六)課后變式訓練,靈活應變、鞏固強化
教師布置相似度極高的課后練習,既能檢測課堂效果,又能鞏固課堂所學,使學生在學會方法的基礎上隨著題目的變化及時找出應對措施,培養應變能力。
【課后練習】用圖5所示的裝置來提升水下物體C,物體C的體積為0.02m3、重800N,其中AB是一個以O點為支點的輕質杠桿,且AO∶OB=1∶2,小明站在B端豎直向下拉繩子,當物體C全部離開水面時杠桿剛好在水平位置。已知小明的體重為500N,每個滑輪重100N,不計繩重及摩擦。求:(1)物體C未出水面時受到的浮力;(2)物體C未出水面時滑輪組的機械效率;(3)小明若能用這個裝置將物體完全拉出水面,這個物體的最大重量是多少。
中考專題復習課為中考備考而設,課堂中教師要特別注意鼓勵潛力生、中等生,引導他們每分必爭,比如在知識清單檢查環節提問這些學生,在小型綜合訓練、較大綜合訓練及課堂訓練小結環節,視問題難易度適當選擇讓他們參與問題討論和解答,讓他們切身感到老師對他們的不離不棄,就算是面對所謂的壓軸題,也鼓勵他們努力去完成部分甚至更多,不可對壓軸題輕易采取“視而不見”的對策。對于尖子生,教師要注意在綜合復習課的練習和作業中關注他們的解題細節和規范,確保他們不因過于隨意而輕易丟失一分。只有讓全體學生都逐漸養成細心、嚴謹的學習態度和習慣,擁有克服困難的信心和決心,物理教學的三維目標才有可能逐個落實,學生的物理核心素養才有可能得到有效的發展,中考復習也才能真正實現有效、高效。
(責編 白聰敏)