由中考“斜面”題引發的思考

祁廣春

(江蘇省揚州市生態科技新城杭集中學,江蘇 揚州 225111)

1 引言

近幾年江蘇各市中考物理試卷中頻頻出現與“斜面”模型有關的試題,且試題有一定難度和深度,處于平衡態的物體受力問題一直是教學的難點,筆者從小學科學教材和初中物理教材中“斜面”呈現的教學內容以及初中力學教學的角度,對“斜面”試題進行了思考。

2 中考題呈現

例1(2019年江蘇省連云港市中考物理試題)：如圖1所示,斜劈A放在固定的斜面上,其上表面水平,物體B放在A上,在A和B一起沿斜面勻速下滑的過程中( )。

圖1

A.A對B無支持力

B.AB之間無摩擦力

C.A對B的摩擦力方向水平向左

D.A對B的摩擦力方向沿斜面向上

解析：該題考查了勻速直線運動、彈力、摩擦力及其方向判定等知識點。物體B放在A上一起沿斜面勻速下滑,物體B處于平衡狀態,物體B受重力和彈力作用，不受摩擦力作用,如果它受到摩擦力作用,摩擦力的方向一定在水平方向上,那么物體B就不可能平衡了。說明物體B相對物體A沒有相對運動趨勢或沒有發生相對運動,即物體A、B之間不存在摩擦力,故本題答案是B。

例2(2017年江蘇省揚州市中考物理試題)：如圖2所示，某同學從滑梯上勻速下滑,滑梯對該同學作用力F的方向為( )。

圖2

解析：該題考查了勻速直線運動、物體間作用力等知識點。該題不但考查了物體處于平衡態時的受力分析,還從作用效果上考查學生對“作用力”理解的應變思維,具有一定的難度。首先,初中學生通過物理的學習,能正確判斷在滑梯上勻速下滑的物體受到重力、支持力和摩擦力三個力作用,其中重力的施力物體是地球,支持力和摩擦力的施力物體都是滑梯。通過審題發現,題干求解的是滑梯對該同學作用力F的方向,即該同學所受支持力和摩擦力的合力的方向,由二力平衡知識知：該同學所受滑梯的作用力F和重力G是一對平衡力。故答案是A。

例3(2018年江蘇省揚州市中考物理試題)：如圖3所示,A物體在斜面上處于靜止狀態,關于A所受摩擦力的說法中正確的是( )。

圖3

A.物體A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上

B.物體A受到的摩擦力方向一定沿斜面向下

C.物體A受到的摩擦力方向不是沿斜面向上,就是沿斜面向下

D.物體A受到的摩擦力可以為零

解析：該題考查了靜摩擦力及其方向判定等知識點。物體A靜止在斜面上,如果沒有受到物體B的拉力,則物體A將在重力、垂直斜面向上的支持力和沿斜面方向的靜摩擦力三個力作用下平衡。因題設中沒有明確A、B兩物體質量大小關系,要始終保持物體A靜止,可以假設物體B的質量由零逐漸變大,那么繩子對A的拉力會由零逐漸變大，物體A受到的靜摩擦力方向由沿斜面向上變為沿斜面向下，大小逐漸變小到零后再反方向不斷增大。故本題答案是D。

3 回首中考題

例2的示意圖源自教材原圖,它從力的概念入手,要求學生能理解“一個物體對另一個物體的作用力”,雖然從力的性質上看,滑梯對人的作用力有彈力和摩擦力,但從力的效果上來分析,這兩個力可以看成一個作用力F(合力的思想),這個作用力F只有和重力G相平衡,才能保證滑梯上的人處于平衡狀態。

例3是從例2的“力的作用效果分析”轉到“力的作用方向”判定,除了要求學生能分析在斜面上處于平衡態的物體受重力、支持力、摩擦力等的情況,又增加了拉力F的作用,使問題的難度進一步加大,同時增加了對靜摩擦力方向的判定,對學生嚴密的邏輯思維能力要求較高。再反思例2,發現變化的拉力與變化的靜摩擦力的合力作用效果應與物體A不受拉力時的靜摩擦力效果相同,是例2的拓展延伸。

例1和例3都涉及“連接體”問題,從表象上看好像是高中物理的問題,有超出課標要求之嫌,但仔細推敲發現,這正是初中升學考試命題中“指導性”原則和“適切性”原則的體現,堅持題目設置的梯度性和學生發展可持續性的原則,克服了初中物理教學中的“題海戰術、死記硬背”現象。

4 回歸教材

斜面是學生日常生活中接觸最頻繁的一種機械,“斜面”這個物理模型也是物理學習中一個重要的知識點,在義務教育教材中就出現過11次(表1)。

表1

簡單機械與我們的生活緊密相連,尤其“機械效率”與“摩擦力”又是生產生活中特別需要關注的問題,建立“斜面”物理模型,研究斜面上物體的平衡問題,培養學生的理解能力、推理能力、分析能力、實驗探究能力,有利于提升學生的核心素養。