滲透物理觀念發掘教學資源

夏良英

摘 要： 通過分析高考熱學命題的特點，談談熱學備考策略，試圖從生活中尋找與高中熱學知識相關的物理情景與模型，從司空見慣的氣體現象切入熱學考點，從原創的角度研究高考熱學生活類試題，做到高效備考.

關鍵詞： 物理觀念;資源;熱學;備考

文章編號： 1008-4134（2019）23-0055 ? ? 中圖分類號： G633.7 ? ? 文獻標識碼： B

1 引言

物理觀念是物理學家經歷長期的實踐和理論研究，概括總結出的對物理世界的根本認識，也是物理概念和規律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎.高考要求學生應具有清晰的物理觀念，能從物理學的視角正確描述和解釋自然現象，能綜合應用物理知識解決實際問題，能指導工作和生活實踐.

生活即物理，物理的考查就應加強物理與實際生活的聯系，以現代生活實例和現代科技應用為立意的應用型問題已成為高考物理命題的趨勢，理論聯系實際成為高考改革的一個永恒主題.以熱學部分為例，命題的熱點多集中分子動理論的內容，分子的內能，熱力學定律，氣體的體積、溫度、壓強之間的關系，因為熱學氣體現象與人們的生產和生活密切聯系，在高考物理試題中有淋漓盡致的表現.因此要充分發掘資源，做好熱學備考.

2 發掘課本資源

高考命題是“源于教材，高于教材”，課本就是高考題目的“源”. 近幾年的高考題中經常出現利用課本上的原圖或演示實驗，通過改變教材里的敘述表達形式來進行考查.

2.1 發掘中學物理課本

高考備考最佳的辦法就是讀透物理課本，高考命題組的總結中常常有某些試題源于課本，或稍加改造，或做拼合，或稍做提高，如圖1中的裝置圖，考點的切入可以是熱力學第一定律，可以是氣體狀態參量之間關系，由于這是傳統的實驗方法，筆者不意展開，下面著意以新的視覺尋找新的命題資源.

如初中物理課本的金屬空盒氣壓計見圖2，可做為熱學考查的切入點，彈性金屬做成的薄膜空盒作為金屬空盒氣壓計的感應元件，利用彈性應力與大氣壓力相平衡的原理，以它形變的位移測定氣壓.我們以密封在金屬膜片空盒內的氣體為對象，它的變化可以有很多命題切入點.

2.2 發掘中學化學課本

作為高考備考者，關注物理課本已不足以應對當今高考，學科的綜合常被作為試題設計的亮點加以“顯耀”，我們只得順應歷史的潮流把目光放遠些，關注化學等學科.

如氨氣溶水的噴泉實驗見圖3，當向燒瓶中擠入少許水后，立即形成紅色美麗的噴泉，形成噴泉實驗最關鍵條件——改變瓶內氣壓.如果少了膠頭滴管的裝置，又如何使它形成噴泉？可以打開夾子，用手或熱毛巾等將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，排出玻璃管內空氣，冷卻后就會形成噴泉.看似化學的問題，其中的氣體知識可謂是非常豐富，如影響氣體壓強的因素等.

還有如檢查容器氣密性（如圖4）的操作，無不都可作為物理熱學問題的原型，這里也不再一一說明.

2.3 發掘大學物理課本

高考命題專家更熟悉的是大學課本，大學物理課本某些實驗也可變成高考題目的素材，如《普通物理學》第一冊，測量空氣比熱容的主要裝置如圖5所示，其過程也是復雜的.但實驗的某一過程利用高中物理知識完全可以理解，如“迅速關閉活塞C2，由于此過程進行得迅速，可以認為是絕熱的，此時瓶內溫度會有所下降.當貯氣瓶內空氣的溫度上升至T0 （室溫）時記下貯氣瓶內氣體的壓強P2 ”.這一過程高考的切入點就很多很多，可設計熱學考題.

3 發掘生活資源

我們知道，高考命題的落腳點有時恰恰是陪在我們身邊的用品或現象，因此高考備考要聯系生活實際，關注社會熱點.注意觀察生活現象，有意識積累生活、生產中與物理有關的素材，不斷提高分析物理現象和應用物理知識解決實際問題的能力.

3.1 關注 “人”

關注生活，首先關注自己的身體，如自己的呼吸，如圖6吸氣時，膈肌擴張運動，擴大胸腔體積，肺舒張，體積變大，氣壓變小，小于外界大氣壓，空氣在大氣壓的作用下被壓入肺里，即為吸氣; 相反，呼氣時，肺收縮，體積變小，氣壓變大，大于外界大氣壓，空氣在肺中氣壓的作用下被從肺中壓出.胸腔內體積的變化，正是造成氣壓變化的原因，這一生理過程中隱含的物理知識是顯而易見的.經由命題者的挖掘也能通過生理活動考查氣體的有關知識.

例：圖6為人的呼吸系統示意圖，吸氣時，膈肌擴張運動，胸腔體積增大.如果閉住氣做吸氣動作時，胸腔內密閉有一定質量的氣體，設胸腔內氣體不與人體發生熱交換，這一過程中胸腔內氣體

A.壓強增大，內能增大

B.壓強增大，內能減小

C.壓強減小，內能增大

D.壓強減小，內能減小

3.2 關注生活中的“行”

廣泛應用在山地自行車及汽車上的氣壓減震器就是利用密封的氣體代替了彈簧作為避震介質實現避震的，其優點有：輕且舒適.簡單的采用單缸，高端的采用正負氣壓，如圖7 ，它利用封氣活塞將工作缸分成主氣室和輔氣室.氣室充有高壓氮氣.當車輪上下跳動時，減震器的工作活塞在缸筒內做往復運動，使工作活塞的上腔和下腔之間產生氣壓差，產生較大的阻尼力，使振動衰減.如果我們研究主氣室，抽象為一個打氣筒，學生還是能理解減震的道理，同樣設計問題的切入點也是豐富的、多樣的.

3.3 關注生活中的“玩”

很多玩具的設計就是對物理原理的運用，它是科技改變生活的簡單反映.有一種超級水槍（如圖8），有兩個貯水箱（圖中標為A和B），兩者通過管道連通.給水槍“裝彈”時，只是給容量較大的貯水箱 （A） 灌水.水槍準備噴射時，反復拉動水泵把手（C）幾次，每次從大貯水箱將水推入小貯水箱，就會向上推擠小貯水箱內部的所有空氣，使其壓力遠高于水槍外的空氣壓力.當向后扣拉扳機時，貯水箱B有足夠大的壓力，水就會以極高的速度噴射. 操作過程雖然復雜，但如果我們研究B箱的變化，箱內氣體變化的對應的物理過程相當明確.命題要是從這里入手也可打造出有品味的題目.

3.4 關注生活中的“樂”

香檳是一種慶祝佳節用的酒，由于打開的時候泡沫四散，還有聲響，增加歡樂氣氛，常出現汽車拉力賽慶祝、婚禮等各種慶祝場合.如圖9，浸潤軟木塞有效地封閉在酒瓶內的氣體，在外界條件變化時，瓶內壓強可相當于汽車輪胎內壓強的3倍.在德國西北部的C技術大學進行實驗表明，用力搖晃一瓶香檳，將產生0.25 MPa壓強，軟木塞噴出的速度達到40Km/h.軟木塞噴射的速度理論上可以達到100 Km/h.要達到這個速度，只需將香檳置于太陽下長時間暴曬能達到此效果. 根據上述這段話，就能設計考查氣體壓強，氣體對外做功的好題目.

例：圖9為密封良好的香檳，用力搖晃香檳產生大量氣體，在軟木塞未松動之前，關于瓶內氣體說法正確的是

A.氣體壓強增大，是因為其溫度升高

B. 氣體壓強增大，是因為單位體積氣體分子數目變大

C. 氣體壓強不變，是因為氣體不對木塞做功

D. 氣體壓強不變，是因為氣體沒有吸收熱量

3.5 關注生活中的“科技”

客車車門系統當壓縮氣體進入左邊氣缸，會把活塞向右推，右邊汽缸的封閉氣體被壓縮時壓強會增大，同時通過傳動機構將車門打開;但車門只能徐徐地打開.當壓縮氣體進入右邊氣缸時，會把活塞向左推，同時通過傳動機構將車門關閉.以左、右兩邊氣缸內氣體為研究，可以考查熱學中氣體的有關考點，如圖10所示.

4 結束語

在我們的生活周圍，只要我們留心觀察，總能找到所需的物理情景或模型，如高壓鍋、氣墊鞋、空氣壓縮機、吹出的肥皂泡…… 都能作為熱學試題的情景，從中原創的試題立意新，又能緊密聯系生活，還能更好考查我們學生運用物理知識解釋生活現象的能力，更能激勵學生學習物理的興趣.以上只是筆者在熱學備考中的一個嘗試，遠沒有命題專家們目光的那種獨到，但我相信生活中考熱學是一種信號，是一種方向，這種嘗試將是有益的.

參考文獻：

[1]顧祖恩.教學情境設計[M].上海：上海科技教育出版社，2013.

[2]吳國勇. 自制教具與創新實驗永無止境[J]. 中學物理，2013，31（4）：36-38.

（收稿日期：2019-07-08）