立足科學思維 凸顯模型建構

摘?? 要：2022年高考全國乙卷理綜物理25題，以彈性碰撞和斜面模型為素材，設置問題情境，深入考查學生對物理概念和規律的理解、從圖像獲取信息的能力以及物理建模能力.其命題理念，對中學物理教學有著極強的示范導向作用.

關鍵詞：科學思維；模型建構；2022年高考

中圖分類號：G632???????? 文獻標識碼：A? ???????文章編號：1008-0333（2023）07-0107-04

高考物理試題對高中物理教學具有極強的示范導向作用.其中，模型建構能力是考查的主要方向之一，注重通過模型組合檢驗學生科學思維.綜觀高考壓軸題，多對象、多過程問題成為命題主流，“情境+建模”成為主要特色，試題設計體現“源于教材、高于教材”的命題理念，旨在考查學生解決復雜問題的能力.2022年全國理綜乙卷第25題較好地呈現了這些特點.

1 試題（2022年全國理綜乙卷25題）

如圖1（a），一質量為m的物塊A與輕質彈簧連接，靜止在光滑水平面上；物塊B向A運動，t=0時與彈簧接觸，到t=2t0時與彈簧分離，第一次碰撞結束，A、B的v-t圖像如圖（b）所示.已知從t=0到t=t0時間內，物塊A運動的距離為0.36v0t0.A、B分離后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，與一直在水平面上運動的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，達到的最高點與前一次相同.斜面傾角為θ（sinθ=0.6），與水平面光滑連接.碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內，求：

（1）第一次碰撞過程中，彈簧彈性勢能最大值；

（2）第一次碰撞過程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊A與斜面間的動摩擦因數.

1.1 試題評析

試題屬于“多對象、多過程”問題，以生活中常見的碰撞為基本素材，結合中學物理教學實際，將彈性碰撞、勻變速直線運動、斜面模型、功能關系等概念、規律融入其中，深入考查學生對概念、規律的理解，重點考查學生物理建模能力.設計思路體現“源于教材、高于教材”的選拔性考試的命題理念，對物理教學有很好的指導作用.試題的一大特點是大量信息通過v-t圖像呈現，能否從圖中獲取關鍵信息是本題能否解決的關鍵.試題突出圖像應用，考查學生信息收集、加工能力.試題綜合考查學生物理核心素養的各個方面，側重考查學生建立模型解決實際問題的能力，體現選拔功能.具有較好的難度、區分度、信度和效度，兼顧了基礎性、綜合性、應用性、創新性等高考命題要求的各個維度.

試題另一個特點是：在立足物理建模等科學思維考查的同時，彰顯數學應用能力考查.數學是物理學理論的工具與表述形式，本題對數學知識和計算能力的考查要求很高，這不僅是因為數學是自然科學的語言，更因為科學思維能力的很大一個方面，就是運用數學知識解決問題的能力.

1.2 試題解構

題1?? 物塊B向靜止A運動，發生對心碰撞，屬于一維彈性碰撞模型.

由圖1（b）可知在碰撞過程中，B以初速度vB0=1.2v0做減速運動，A由靜止開始加速運動，到t=t0時刻，A、B同速且速度為vAB=v0，彈簧壓縮最短.在t=t0到t=2t0時間段內，彈簧逐步回歸原長，到t=2t0時刻，A以vA=2v0勻速水平右行，B以vB=0.8v0水平右行.

題2?? 物體A在斜面上的運動為兩個獨立的勻變速直線運動模型.

物體A以vA=2v0初速度沖上斜面，以加速度大小a1=gsinθ+μgcosθ

做勻減速直線運動；物體A從斜面高點滑下斜面，以加速度大小a2=gsinθ-μgcosθ做勻加速直線運動.

物塊A、B再次相撞后，A第二次到達斜面最高點與第一次相同，則物塊A第二次與B分離后速度大小為2v0且右行.

3 教學啟示

無模型，不物理.高考壓軸題通常是“情境+建模”的多對象、多過程問題，十分重視考查學生解決問題的能力，而模型建構能力，則是解決問題的必由之路.這啟示我們在物理教學中，要注重從情境中析出核心問題、通過建模解決核心問題.

學生往往被長長的題目嚇到.其實，大批量文字描述，目的在于創設情境，“解決問題”應在具體的情境中進行.學生解決實際問題能力的高低，往往取決于將情境與知識聯系的水平.能否將文字語言轉化成解決問題的物理語言，建立相應的物理模型，是解決問題的關鍵.在物理學習中，學生存在的一個主要問題是：不會讀題.通常是一口氣讀完全部題，讀完之后，究竟獲得什么信息，一片茫然.這種讀題是花費大量時間而效果極低下的一種讀題方式.為了有效解決物理問題，我們需要做如下改進：

3.1 樹立信心，堅定信念

“恐懼來源于未知.”所以堅定信心是第一要務.物理教與學中，必須踏實、細致，注重科學思維，注重建模能力的培養.

3.2 重視探究性學習

創造機會使學生動手、動腦、動筆、動口，通過探究學習實現建模能力的提高.教師有針對性地創設真實、具體、形象情境，搭建平臺，引起學生積極學習興趣，激發學生思維，激發主動探究知識的意識與行為.

3.3 正本清源，重視教材

所有的高考試題，考查的是對物理概念、規律的理解、掌握、應用，考查的是基礎知識.高考試題命制遵循“源于教材、高于教材、理在教材”的原則，因此教學中，應充分運用教材資源，真正體現以教材為本、以學生為本教學思想，學生才能從“刷題”中解放出來.高三物理復習，一定要回歸課本、做到章節過關、知識點過關，重視課本中的例題與課后問題與練習，注意解題規范，應反復研讀課本，加深對概念、規律理解、掌握與應用.

3.4 認真讀題，嘗試說題，解構問題

命題的過程是將知識溶于問題情境，考查學生解決問題的能力；解決問題的過程當然是將知識從問題情境中結晶析出.多對象、多過程的高考物理壓軸題，其物理過程看似復雜，其實可以分解成若干單對象、單過程問題，從而將抽象問題具體化，復雜問題簡單化，實際問題模型化.現在的物理壓軸題，為降低難度，都設置了幾個小問題，并且，小問題是逐層遞進的.對于設置現實物理情境的長敘述物理問題，為將物理問題轉化為數學問題，我們按照“文字語言——物理語言——數學描述”方向轉化.

3.5 建構模型，解決問題

經過“解構問題”過程，很長的題目將以十分簡潔的核心問題的形式呈現在我們面前，此時，建構物理模型，運用數學物理方法（牛頓動力學方法、能量方法、動量方法）解決問題.

3.6 加強實驗，學以致用

無實驗，不物理.物理建立在實驗基礎上，任何教學方法都替代不了實驗在教學中的作用，對教材中的實驗，包括“做一做”等，盡可能創造機會做實驗.在概念建立、規律得出、習題解答等方面精心設計實驗，引導學生從“解題”向“解決問題”轉變.讓物理實驗元素貫穿教學各個環節，以求給學生物理思維提供最本真、準確、原始的素材.

參考文獻：

［1］ 課程教材研究所.物理必修一［M］.北京：人民教育出版社，2017（6）.

［2］ 課程教材研究所.物理選修3-5［M］.北京：人民教育出版社，2017（6）.

［3］ 楊勇.立足物理概念考查，彰顯數學應用的能力［J］.物理教學，2022（2）：63.

［責任編輯：李?? 璟］

收稿日期：2022-12-05

作者簡介：陳衛國，男，湖南省株洲人，碩士，中學高級教師，從事高中物理教學研究.