立足基礎現平實 突出能力顯創新
——基于2019年武漢市中考物理綜合題的研究與思考

黃 坤 湯金華

(武漢市光谷第二初級中學,湖北 武漢 430074)

中考既是義務教育階段學業水平考試,也是高中招生的選拔性考試．通過分析發現,近幾年武漢市中考物理綜合題對學生的邏輯思維能力、物理知識運用能力這兩種能力的考查是比較好的．在試題的創設上,體現了物理學科的特點“從生活走向物理,從物理走向社會”這一理念,以及獨特的價值．在解決問題的方式上,運用了物理知識實現多種方法協同完成任務,促進學生的物理學科核心素養的發展,同時也突出了育人功能,通過選取“全球最大智能集裝碼頭”這一素材,凸顯我國海洋工程建設取得的驕人成績,增添青年一代學生的民族自豪感和愛國情懷,同時也是鼓勵和引導我們初中學生應該關注社會生活、關注國家進步,并通過思考和探索,聯系物理知識與它們的應用,真正發展學生物理學科核心素養．

1 中考試題呈現

上海洋山港是全球最大的智能集裝箱碼頭,圖甲是將我國自行研制的大型橋吊從運輸船上轉運到正在建設中的洋山港碼頭時的情景．橋吊是碼頭上進行貨物裝卸的起重機,其簡化示意圖如甲圖(圖1)中所示,它由控制室、水平橫梁AB以及兩個豎直的支架CD和EF組成．運輸船不同位置有數個密封的水艙,向這些水艙加水或減水,能保證牽引車將橋吊從運輸船轉運到碼頭的過程中,運輸船的甲板始終保持水平且與碼頭的地面向平．

(1) 牽引車將橋吊緩慢向右拖向碼頭時,支架CD和EF下的輪子會沿順時針方向轉動,請在圖乙(圖2所示)中畫出支架CD下的輪子對運輸船甲板摩擦力的示意圖．

圖1 2019年中考試題圖1

圖2 2019年中考試題圖2

(2) 若牽引車拖行橋吊的功率是50 kW,9 s內將橋吊沿水平方向勻速拖行了3 m,則這段時間內牽引車隊鋼纜的拉力是多少N?

(3) 已知橋吊的總質量是2200 t,支架CD和EF的高度均是50 m,C點到橫梁A端的距離是60 m,E點到橫梁B端的距離是18 m,橋吊的重心O到橫梁A端和B端的距離分別是72 m和28 m．試求牽引車將橋吊從圖甲所示的位置拖到圖丙所示的位置時,運輸船的水艙中增加了多少立方米的水?

2 試題解析過程

圖3 摩擦力示意圖

(1) 輪子對運輸甲板摩擦力的示意圖如圖3所示.

(2) 牽引車拖行橋吊時做的功為

W=Pt=50×103W×9 s=4.5×105J.

牽引車對鋼纜的拉力為

(3) 甲板對支架EF的支持力為

橋吊被拖到圖2丙所示的位置時,運輸船減少的載重為

ΔG=FEF=1.2×107N.

由題可知,運輸船的排水量沒有改變,即運輸船受到的浮力沒有改變．又因運輸船是漂浮的,所以運輸船的“總量”也沒有改變．

因此運輸船的水艙中增加的的水的重力為

ΔG=FEF=1.2×107N.

水艙中增加的水的體積為

3 試題評析

試題取材于當前工程技術前沿領域,考查學生運用物理知識解決問題的能力,增強學生對科技發展的關注,激發學生振興祖國的使命感和責任感．作為中考題,這類試題具有很強的育人功能,有利于對學生“創新精神”和“實踐能力”的考查．《義務教育物理課程標準》要求,要在過程與方法維度培養學生的物理學科能力．該題考查了學生對摩擦力方向分析及作力的示意圖、做功與功率的計算、杠桿平衡、浮力及阿基米德原理原理分析和綜合運用,該題分為3小問.

第(1)問正是基于課程標準表述“用示意圖描述力問題”為考查依據,將物理知識運用于生產實踐中,同時試題在設置中充分考慮當前初中學生認知特點,在試題呈現形式上盡量的不為難學生,只需充分審清問題條件,結合已學有關力學知識,靈活運用于問題情境中,正確答案很快就能得出．對橋吊整體受力分析,題中給出“緩慢”二字意為水平方向勻速直線運動,則水平方向上橋吊受鋼纜拉力與甲板摩擦力二力平衡,拉力方向水平向右,甲板對橋吊輪子摩擦力方向水平向左,問題求作輪子對甲板的摩擦力,又由相互作用力可得此摩擦力的方向應該水平向右．

同樣,在課程標準中提出“知道機械功和功率．用生活中的實例說明機械功和功率的含義”的表述,命題者依據課標要求在第(2)問設置時也是充分考慮學生“最近發展區”實際,功率與功的關系,通過功的公式推導來求力的大小,這些都是在學生必須掌握的核心知識前提下,通過關聯生產實際現象和物理情境,讓學生通過閱讀題中信息,選取正確的物理知識,熟練求解物理問題的一般方法和規律,從而達到基礎知識掌握和運用,進而提升物理學科必備能力和素養．

第(3)問凸顯運用物理知識的能力和構建物理模型的能力,考查學生的邏輯思維能力和物理運算能力,要求學生通過分析進行杠桿模型的構建及情境變化下杠桿平衡條件的運用,通過對學生詢問答題情況了解,學生普遍感覺到困難就是具體運用杠桿平衡條件列式,或者說杠桿支點的確定、動力臂與阻力臂的轉化時出現疑點,進而導致答題過多失誤而丟分,同時在轉移研究對象后,不能將橋吊受力變化與運輸船受力情況進行聯系,此處考查學生綜合運用學科內知識及遷移能力,可見命題人的“良苦用心”,通過對已公布的參考答案中不難發現在過程中簡單推理并進行“不可或缺”的關系表述,與計算得出正確結果都同等重要,這也是中考突出能力考查的必然需求．

4 教學思考

基于初中學生身心特點和學習經驗所形成的認知特點,在物理學習上普遍表現“上課一聽就懂,課后一做就錯”的現象,尤其是在武漢市中考物理綜合題的解答過程中就表現得尤為明顯,在復習教學過程中,老師采取多輪復習策略,依據課標要求,緊密聯系教材,重點知識重點講,但是我們學生在處理這樣具有很強原創性試題時,由于初中生對自然界、社會生活、生產中客觀存在的物理現象僅僅停留在感官階段,這就需要遵循物理復習的教學原則,加強此類問題的針對性,由淺入深,以真實生活場景、社會生產活動為切入點,通俗的說“海、陸、空”等現象經過一定程度抽象后聯系物理知識,繼而形成關聯物理模型,加工出對應練習作業,綜合訓練學生以文字描述的方式呈現,口述表達分享形成能力．總之,中考復習備考的教學是復雜的系統研究過程,找準學生問題,緊密聯系課程標準,創設針對性的問題情境,激發學生潛能是我們需要不斷努力的方向．