注重基礎 化繁為簡 凝煉方法 提升能力

蘇明義

摘 要：2021年全國高考物理壓軸題，聚焦基礎知識，典型運動過程，對中學物理教學起到良好的導向作用.本文以2021年全國乙卷第25題為例，闡述如何充分發揮壓軸題的教學功能，以注重基礎為前提，拆分復雜問題為途徑，提升學生解決物理問題的能力.

關鍵詞：物理高考;壓軸題;復雜問題拆分;能力提升

中圖分類號：G633.7 ? ? 文獻標識碼：B ? ? 文章編號：1008-4134（2021）15-0055-04

作者簡介：蘇明義（1962-），男，北京人，中學正高級教師，中學特級教師，研究方向：高考改革和新課程改革、理科綜合能力測試的命題指導思想、原則、技術、評價研究.

高考的壓軸題在高中教學與復習過程中一直倍受關注，它在某種程度上引導高中物理教學向縱深發展的方向，這一點在實際中是毋容置疑的.近年來高考壓軸題大多突出對基本物理過程、典型物理狀態的準確把握和綜合應用，盡管試題有足夠的難度，但所涉及到的知識都是主干的基礎知識，所涉及到的過程和狀態，都是物理學中最基本、最典型的內容，而不是一些偏、怪的情景，這樣的題對中學物理教學，特別是習題教學起到了良好的導向作用.

在面對高考壓軸的難題時，我們的教學是直指難題本身，還是注重對基礎知識、典型過程和狀態的分析，這是一個必須思考清楚的問題.如果我們直接將目光聚焦到這些壓軸題上，那么會因為對于一些基礎知識理解不深刻、典型物理過程（或狀態）分析不清楚，在能力提升方面事倍功半.本文以2021年全國乙卷第25題為例，闡述基礎知識、基本過程對解決綜合難題的重要性，以及應如何充分發揮這種壓軸題的教學功能，以注重基礎為前提，以拆分復雜問題為途徑，提升學生解決物理問題的能力.

1 原題呈現

（2021年全國乙卷 25題）如圖1所示，一傾角為α的光滑固定斜面的頂端放有質量M=0.06kg的U型導體框，導體框的電阻忽略不計;一電阻R=3Ω的金屬棒CD的兩端置于導體框上，與導體框構成矩形回路CDEF;EF與斜面底邊平行，長度L=0.6m.初始時CD與EF相距s0=0.4m，金屬棒與導體框同時由靜止開始下滑，金屬棒下滑距離s1=316m后進入一方向垂直于斜面的勻強磁場區域，磁場邊界（圖中虛線）與斜面底邊平行;金屬棒在磁場中做勻速運動，直至離開磁場區域.當金屬棒離開磁場的瞬間，導體框的EF邊正好進入磁場，并在勻速運動一段距離后開始加速.已知金屬棒與導體框之間始終接觸良好，磁場的磁感應強度大小B=1T，重力加速度大小取g=10m/s2，sinα=0.6.求：

（1）金屬棒在磁場中運動時所受安培力的大小;

（2）金屬棒的質量以及金屬棒與導體框之間的動摩擦因數;

（3）導體框勻速運動的距離.

分析：本題是電磁感應與力學的綜合題，涉及到了運動學、牛頓運動定律、電磁感應、歐姆定律、安培力等主干知識，以及學生熟悉的勻加速直線運動、勻速運動、導體勻速切割磁感線等物理過程.但由于問題的情景涉及到兩個研究對象和多個物理過程，且摩擦力是否存在以及方向的分析又比較隱蔽，加之金屬棒質量、棒與框之間的動摩擦因數未知，導致滑動摩擦力大小與運動狀態的變化二者的分析相互制約，這些都增大了分析解答的難度.如何充分發揮此類試題的教學功能，有效地提升學生的學科關鍵能力呢？

2 化繁為簡、拆分設問舉例

如果將原題直接用于教學或一輪復習之中，對于很多學生來說顯然是很難消化的，即使是勉強聽懂了也很難達到“會”的水平，很難達到掌握方法的程度.筆者認為，對于這樣的復雜問題，在教學中應結合學生的能力水平進行適當的拆分，將復雜問題化繁為簡，把拆分出的“小問題”逐一解決，引導學生對典型的物理過程或狀態進行準確的分析，從而達到培養能力的目的.

我們可以將問題進行展開，沿著解決問題的思路“沿途設問”，有些問題是沿著物理過程進行拆分，有些問題是沿著問題的結構進行拆分.意圖是以問題為導向，引導學生的思維向最終解決問題的方向進發.

（1）試分析說明U型導體框和金屬棒由靜止開始能否一起沿斜面下滑，框與棒間的摩擦力大小f1.

答：一起沿斜面下滑，f1=0.

當然，為了充分挖掘本題的教學價值，我們還可以在此基礎上，再深挖出一些問題來，如求解棒在磁場中勻速運動過程中產生的焦耳熱，以及摩擦所產生的熱;磁場區域的寬度x;棒與框共速后，棒的加速度大小a4;棒與框共速后，框的運動性質分析;整個過程中棒和框的v-t圖像……

3 化繁為簡的拆分，助力凝煉思路方法

拆分的目的是要在逐一的“小問題”上加深對知識和物理過程的理解，在這些問題各個擊破的過程中體會分析的思路、凝煉方法，所以在拆分過程中要注意以下幾個問題.

3.1 把握好問題拆分的“度”

通過問題的拆分可以化繁為簡，從而有效地降低問題的思維難度，便于學生解決問題.但并不是拆分得越細越好.就像泰山陡峭不便攀登需要修臺階一樣，臺階修得過大攀登仍然困難，若臺階修得過小，也同樣不利于攀登.所以這種拆分教師要根據所教學生的能力水平而定，使得拆分出的每個問題都能讓學生通過努力得到解決，同時又能從中體會到隱含的思路方法.

3.2 形象化物理過程

上述拆分的問題是老師事先深思熟慮的結果，在將這些問題呈現給學生時，學生是否能與教師同步反應出這些物理過程或狀態呢，這是我們在教學中必須要考慮的現實問題.如果學生頭腦中沒有這種物理圖景，那么這樣的講析可能就是教師的“一言堂”“獨角戲”.為了充分調動學生的思維活動，可以畫出（或讓學生畫出）如圖2所示的過程草圖，以將復雜、抽象的物理過程形象化.

3.3 戰略上的總體布局

在教學中這樣抓住典型物理過程的拆分，并不是到高考復習的最后階段才進行，應該在日常的教學過程中做好戰略上的準備，要對高中教學有一個整體的布局.

如在力學的教學過程中，可以先從水平面上的板塊模型的相互作用開始積累.如圖3所示，木板A在水平面上減速滑行，當速度為v0時將物塊B輕放在板的右端.

再到沿斜面下滑的板塊模型：如圖4所示，在傾角為α的光滑斜面上的木板B上疊放有物塊A，由靜止釋放，當B運動到C點時受到沿斜面向上的拉力F的作用使其勻速下滑……

具體的問題內容，可以先從運動學角度分析兩個運動的關系，再從運動和力的關系把握物理過程的發展方向，然后再從能量角度綜合考慮位移與相互作用力的問題.這樣的戰略布局，才有可能到最后“力電”綜合時有效地提升學生的分析綜合能力.

3.4 適度綜合

上述的拆分練習，只是為了找到與學生思維水平相匹配的切入點，并以此來引導學生體會分析解決問題的思路方法，但我們也必須清醒地認識到，這樣一個一個的個體問題的解決與簡單的疊加，決不等于學生分析綜合能力的形成.因此，在個體問題練習的基礎上，還要適時地進行適度的綜合訓練，將“沿途設問”的臺階撤掉，讓學生自主搭建思維臺階，只有這樣，才能將能力的提升落到實處.

4 抓住基礎、梳理方法、提升能力

學生頭腦中累積豐富、準確的物理過程圖景，這是將復雜問題進行拆分的基礎，同時這樣將復雜問題的拆分訓練，又有利于加深對基礎知識的理解和物理圖景的精準把握.因此，要充分考慮到將復雜問題進行適當的拆分，夯實基礎，落實方法，提升能力，樹立學習自信心.

4.1 為學生走向成功搭建臺階

對一個復雜問題進行拆分，采用沿著解決問題的思路“沿途設問”的方式進行“一題多問”，降低問題的思維梯度，從而使拆分后的每一個問題都能處于學生“跳一跳，夠得著”的狀態，使學生在解決每一個小問題時，既能面對挑戰，又能通過努力獲得成功的體驗.因此，既可以有效地培養能力，又提升了學生克服困難的信心.

4.2 有利于對典型物理過程或狀態的理解與積累

通過對問題的拆分，可以在一些學生容易忽略的點上設計問題，引導學生對每個物理過程發生的條件、發展的規律都能作出邏輯的分析與判斷，特別是對物理過程發展有多種可能性的問題，通過設計相應的問題，促進學生能辯得清、說得明、理得順.如對于板塊模型從有相對滑動到共速后它們之間的摩擦力的方向問題，以及能否保持住共速的過程等.這樣的處理，以“小問題”辨析，不僅可以豐富學生頭腦中物理過程和狀態的圖景，還可以促進這些物理圖像的精準化，從而為解決復雜問題奠定基礎.

4.3 感受與體驗解決復雜問題的思路方法

通過“沿途設問”多個簡單問題的逐一解決，可以使學生體會到綜合難題往往是多個簡單問題在疊加，因而使得解決問題的路徑“顯性化”，有利于學生體會到解決復雜問題的思維路徑，同時也為學生模仿分析復雜問題的思路方法提供了范例.因此這是引導學生凝煉思路方法的有效手段，是培養學生分析綜合能力的具體過程.

總之，高考壓軸題通常會成為物理習題中的經典之作，因此引起教師在教學中的充分重視是正常的，但我們不應只關注這些題的考點和解法，更應該在教學中冷靜地分析這些試題的教學價值，要從學生的認知規律出發，要從學生的實際能力水平出發，最大限度地發揮這些經典試題的教學功能.

（收稿日期：2021-06-20）