物理圖表試題的能力考查點分析及教學啟示

任曄

摘 要：新課標明確指出了學業水平考試對于能力考查的指向性。圖表試題對學生的能力提出了更高的要求。以2020—2022年江蘇省無錫市中考物理試題為樣本，可知：圖表試題有形象描繪情境、呈現相關數據兩類，指向的能力考查點有測量儀器的讀數能力、描點連線的作圖能力、關鍵點的數據分析能力、化繁為簡的建模能力等。得到的教學啟示為：關注儀器原理的教學流程，關注規范作圖的教學方法，關注相融相通的教學理念。

關鍵詞：中考物理；圖表問題；能力考查

*本文系江蘇省中小學教學研究第十四期學科發展示范（創新）中心專項立項課題“單元設計視域下的初中物理關鍵能力培養研究”（編號：2021JY14XK17）的階段性研究成果。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）“評價建議”部分明確指出：初中物理學業水平考試的主要目的是檢測學生在義務教育階段結束時的學業成就，為初中畢業和升學提供重要依據，為評價區域和學校的教學質量提供參考，為改進教學提供指導，體現立德樹人、服務選才、引導教學的評價理念。^［1］不難看出，學業水平考試對于能力考查的指向性。依據呈現試題的方式，我們可以將試題分為文字說明試題和圖表說明試題。其中，文字說明試題應用最為廣泛，圖表說明試題則對學生的能力提出了更高的要求。以2020—2022年江蘇省無錫市中考物理試題為樣本，簡要分析圖表說明試題（以下簡稱“圖表試題”）的能力考查點及相關教學啟示。

一、 中考物理圖表試題的歸類梳理

2020—2022年無錫中考物理試卷的總題量分別為29道、29道和30道，其中，圖表試題分別為25道、20道和25道，所占總題量的比例分別為86.2％、69.0％和83.3％。可以看到，圖表試題在無錫中考物理試卷中占比很高。圖表試題可分為兩類：

一類是形象描繪情境，如2020年無錫中考物理第4題：

例1 如圖1所示的一次性使用醫用口罩，由罩體、松緊和鋁條組成。佩戴時，罩體緊粘面部，松緊跨在兩耳耳根后，用手指緊壓鋁條，使口罩上端緊貼鼻梁；然后向下拉伸口罩，覆蓋鼻子、嘴巴。關于該口罩，以下說法中正確的是（）

A. 任何物質的分子都不能通過罩體

B. 壓彎的鋁條發生的是彈性形變

C. 松緊形變后會對耳根處產生彈力的作用

D. 松緊拉得越長，對耳根處的壓強越小

題干中已經通過文字說明的方式對一次性使用醫用口罩的構造進行了具體的描述，但這樣的描述對于一部分考生而言理解起來還是有困難的，因此，呈現實物圖像，幫助學生更好地認識情境、理解情境。

另一類是呈現相關數據，如2021年無錫中考物理第18題：

例2 小明在實驗室測量飲料的密度。調節好天平后，將裝有適量飲料的燒杯放在天平左盤，在右盤中加減砝碼并移動游碼，天平再次平衡后，所加砝碼和游碼的位置如圖2所示，則燒杯和飲料的總質量為________g。將燒杯中的部分飲料倒入量筒，如圖3所示，再測得燒杯和剩余飲料的質量為39 g，則所測得的飲料密度為________g/cm³。仔細觀察，小明發現在量筒的內壁上有大量小氣泡，則他測得的飲料密度________（選填“偏大”或“偏小”）。

從圖像中，學生可以讀出托盤天平和量筒的示數，從而獲取解決問題的重要數據信息。如果沒有上述圖像，學生將無法解決問題。

二、 中考物理圖表試題的能力考查點分析

（一）測量儀器的讀數能力

新課標明確羅列出對于測量類學生必做實驗，初中階段學生需要掌握的測量儀器有：托盤天平、量筒、實驗室溫度計、體溫計、刻度尺、秒表、彈簧測力計、電流表、電壓表。^［2］2020—2022年無錫中考物理試卷出現測量儀器的圖表試題情況如下頁表1所示。

不難發現，這三年無錫中考物理試卷對于實驗儀器讀數的考查，除了秒表外，實現了全覆蓋，每年考查實驗儀器讀數的數量也穩定在4—5個。

（二）描點連線的作圖能力

這類試題主要是要求學生利用表格中提供的數據或自主分析得出的實驗數據，通過描點連線等操作，作出相關的二維坐標系圖像。

三年無錫中考物理圖表試題均涉及該項

能力的考查，分別為2020年無錫中考物理第27題、2021年無錫中考物理第28題和2022年無錫中考物理第29題（具體題目略）。其中，后兩題為簡單的描點連線，屬于技術層面上的能力考查；前一題則涉及自主分析不同質量下對應的密度值，能力考查的要求更高一些。

（三）關鍵點的數據分析能力

除了通過對實驗儀器的讀取獲得重要的數據外，有時表格中也會反映相關物理量，這兩種情況相對而言都比較簡單。而如果通過圖像中的某個點傳遞重要的數據信息，則考查對圖像中關鍵點的數據分析能力，要求更高，如2020年無錫中考物理第28題第（3）小題：

例3 小明和小華在進行“測量定值電阻的阻值”實驗，器材有：干電池兩節，開關、電壓表、電流表、滑動變阻器（20Ω 1.5A）、電阻箱（0—9999Ω 5A）各一個，待測電阻R₁、R₂，導線若干。

（3）為測量電阻R₂的阻值，他們在已連接好的電路中，用R₂替換R₁接入電路。測量過程中，發現電流表示數始終小于分度值。于是，他們按照如圖4所示的電路圖，重新連接了電路，閉合開關后，改變電阻箱接入的阻值進行多次測量。記錄下電阻箱的阻值R及對應的電壓表示數U，并根據記錄的數據繪制出1/U-1/R圖像，如圖5所示，則所測電阻R₂的阻值為________Ω。

不難發現，圖5中的橫坐標和縱坐標都是不常見的物理量，這無形中增加了數據分析的難度。圖像中看似著重標記了四個點，但其實這四個點中有具體數據、可以用于分析的只有一個點（0.025，1.8）；圖像中還有一個隱藏的點（0，0.36），該點雖然在實際測量中無法取到，卻是解決該問題的重要信息。1R的值無限接近于0，意味著電阻R的阻值趨于無窮大，根據分壓原理可知，此時電阻R分得的電壓應該無限接近于電源電壓，因此可以直接從圖像中獲取信息，電源電壓的值為0.36的倒數，從而獲得解決該問題的突破口。

（四）化繁為簡的建模能力

物理中有一些常見的模型，這些模型結合具體的情境時有一定的難度，而學生只需要抽象出其中的模型，結合相應的物理知識即可解決問題。從圖表中化繁為簡建立模型的過程，對學生提出了較高的能力要求，如2022年無錫中考物理第22題：

例4 桿秤是我國古代勞動人民的一項發明，是各種衡器中歷史最悠久的一種。稱量物體質量時，它相當于一個________（填簡單機械名稱）。某桿秤的示意圖如圖6所示，C處是秤鉤，A、B位置各有一個提紐，BC=7cm，秤砣質量為0.5kg。提起B處提紐，秤鉤不掛物體，將秤砣移至D點，桿秤恰好水平平衡，BD=1cm；將質量為2.5kg的物體掛在秤鉤上，提起B處提紐，秤砣移至最大刻度E處，桿秤再次水平平衡，則BE=________cm。若要稱量質量更大的物體，應選用________處提紐。

該題以桿秤為情境，通篇沒有提及“杠桿”二字，卻一直在用杠桿的知識解決問題，學生需要建立杠桿模型，分析杠桿中的支點和力臂，利用杠桿平衡條件解決問題。

三、 幾點教學啟示

（一）關注儀器原理的教學流程

對于測量儀器的讀數問題，不能僅僅局限于單個儀器讀數方法的訓練，還應該形成系統的關于測量儀器的教學流程（如圖7所示）。經歷這樣的過程，學生能夠實現測量儀器讀數能力的提升，從而在面對新的測量儀器時也可以自主采用以上方法，遷移已有經驗，掌握新的測量技能。

（二）關注規范作圖的教學方法

對于描點連線問題，學生需要明確橫坐標、縱坐標的內容和單位，依據具體的數據描出相應的點。教師則需要提醒學生注意：所有的已知點都需要描出，點越多越準確，然后依據點的分布作出相應的圖像，如果點大致呈現直線分布，則用刻度尺連接成一條直線，確保每個點分布在該直線的附近；如果點明顯不呈直線分布，則用平滑的曲線將各個點依次連接。

（三）關注相融相通的教學理念

相融相通的教學理念，要求學生能夠真正意識到物理來源于生活，并將自己的生活經驗用于解決物理問題。教師要帶領學生解讀典型案例，在案例中不斷總結方法，相融相通，凝練經驗，實現數據分析能力和建模能力的提升，如2022年無錫中考物理第24題第（1）小題：

例5 2022年北京冬奧會花樣滑冰雙人自由滑比賽中，中國組合隋文靜、韓聰完美發揮，摘得冠軍。如圖8所示是比賽中的一個場景，韓聰雙腳立于冰面，僅用0.40s就將原本站立于冰面的隋文靜托舉起來，隋文靜的質量為38kg，韓聰的質量為62kg，身高h=170cm。（g取10N/kg）

（1）若韓聰將隋文靜托舉起的過程中所施加的力的大小等于隋文靜所受的重力大小，韓聰將隋文靜托舉起的高度h₁=________cm，托舉過程中所做功的功率為________W。

大部分考生看到此題時毫無思路，因為題目中并沒有明確的信息表明h和h₁之間有相應的聯系，這就需要學生具有相互融通的思維，意識到在圖像中h和h₁的放大倍數是相同的，從而將該問題化簡為用刻度尺測量長度的問題和比例尺問題。

當然，圖表問題涉及的知識和能力培養遠不止以上內容，在一線教學中，我們應該注意問題類型的積累和解決問題方法的總結，不斷提升學生的物理學科能力和素養。

參考文獻：

［1］［2］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：47，2829.