落實核心素養 引領教學方向

摘" 要：本文對2023年天津中考物理第25題進行溯源和解析，剖析試題中蘊含的核心素養元素，并結合考生的答題情況闡述其對物理教學的啟示。

關鍵詞：核心素養；中考試題；初中物理；教學啟示

2022年4月，教育部頒布了《義務教育物理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》），確定了以核心素養為導向的課程目標。隨后，各地的中考試題都有了明顯變化，逐步從能力立意向素養立意轉變，以切實落實《課程標準》要求，強化育人導向。其中，2023年天津中考物理試卷的第25題就是一道典型試題。

1" 原題呈現

在學習“阿基米德原理”時，可用“實驗探究”與“理論探究”兩種方式進行研究。請你完成下列任務：

【實驗探究】

通過圖（a）所示的實驗，探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系。由實驗可得結論：""""""""""""" 。這就是阿基米德原理。

甲

乙

丙

丁

圖（a）

【理論探究】

圖（b）

第一步：建立模型——選取浸沒在液體中的長方體進行研究，如圖（b）所示；第二步：理論推導——利用浮力產生的原因推導阿基米德原理。

請你寫出推導過程。提示：推導過程中所用物理量需要設定［可在圖（b）中標出］。

【原理應用】

水平桌面上有一底面積為S1的柱形平底薄壁容器，內裝質量為m的液體。現將一個底面積為S2的金屬圓柱體放入液體中，圓柱體靜止后直立在容器底且未浸沒（與容器底接觸但不密合），整個過程液體未溢出。金屬圓柱體靜止時所受浮力F?。?"" 。

2" 試題溯源

本題的“實驗探究”和“理論探究”部分均取材于人教版初中物理八年級下冊第十章“浮力”［1］，其中“實驗探究”部分源自第2節“阿基米德原理”中的實驗“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”。題中所給出的實驗步驟與教材中的插圖（見圖1）完全相同，只是在教材插圖的基礎上給出了一組實驗數據。

甲

乙

丙

丁

“理論探究”部分源自教材同一章第1節“浮力”中“浮力產生的原因”相關內容，與之不同的是，教材中只是根據液體壓強的特點定性分析了物體上、下表面所受液體壓力的大小關系，從而說明浮力產生的原因，并沒有進一步通過定量計算推導出阿基米德原理。

3" 命題特點

作為2023年天津中考物理試卷的第25題，本題一改以往壓軸題的命題風格，沒有出現繁雜抽象的壓強與浮力的綜合計算，而是以一種全新的形式加強對學生核心素養水平的考查，讓人耳目一新。

《課程標準》將物理學科核心素養凝練為物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個維度，每個維度下又包含若干要素。［2］根據《課程標準》中的目標要求來看，本題涵蓋了核心素養的諸多要素，具體分析如表1所示。

可以看出，本題以“阿基米德原理”為紐帶，將質量與密度、壓力與壓強、浮力等多項力學重點知識有機地聯系起來，潛移默化地將核心素養的各

個要素滲透其中，突顯了物理學科的本質特征。

它既考查了學科主干知識，較好地反映出不同層次學生真實的學習質量，同時檢驗了學生核心素養的發展水平。該題目具有基礎性、探究性、開放性等特點，難度適中，區分度好，是一道難得的力學綜合試題。

4" 試題解析

【實驗探究】

由圖（a）甲、乙可知F浮＝G－F示＝2N－1N＝1N；由圖（a）丙、丁可知G排＝G總－G空＝1.5N－0.5N＝1N；比較兩式可得F浮＝G排。

【理論探究】

設長方體的底面積為S、高為h，液體密度為ρ液，長方體上、下表面所處的深度及受力情況如圖2所示。

根據液體壓強公式p＝ρgh可知，液體對長方體下表面的壓強大于對長方體上表面的壓強；根據F＝pS可知，液體對長方體向上的壓力大于對長方體向下的壓力，兩者之差即為浮力，即

F?。紽2－F1＝p2 S－p1 S＝ρ液 g h2 S－ρ液g·h1 S

＝ρ液 g（h2－h1）S＝ρ液 g h S＝ρ液 g V排

＝m排g＝G排。

【原理應用】

本小題的分析和處理方法具有較大的開放性，因此可以從不同角度展開分析。［3］

思路一：根據阿基米德原理導出式F?。溅岩篻V排進行分析。

解法1

根據V排＝S容Δh確定V排，進而求得F浮。

設液體密度為ρ液，根據密度的計算公式可知，柱形容器中液體體積為V液＝mρ液，放入圓柱體前，容器中液體的深度h容1＝V液S1＝mρ液S1，放入圓柱體后，容器中液體的深度變為h容2＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2）。圓柱體放入前后，柱形容器中液體深度變化量Δh＝h容2－h容1＝mρ液（S1－S2）－mρ液S1＝mS2ρ液（S1－S2）S1，圓柱體排開液體的體積V排＝S1Δh＝mS2ρ液（S1－S2），因此F浮＝ρ液gV排＝S2S1－S2mg。

解法2

根據V排＝S物h浸確定V排，進而求得F浮。

根據密度的計算公式可知，柱形容器中液體體積為V液＝mρ液，放入圓柱體后，容器中液體深度為h容＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2），圓柱體排開液體體積為V排＝S2h容＝mS2ρ液（S1－S2），因此F?。溅岩篻V排＝S2S1－S2·mg。

思路二：根據浮力產生的原因F浮＝F向上－F向下進行分析。

因圓柱體直立在容器底且未浸沒，上表面所受液體向下的壓力為零，只有下表面受到液體向上的壓力，所以F?。紽向上。

解法3

根據液體壓強公式p＝ρ液gh確定圓柱體下表面所受壓強p，進而求得F向上。

根據密度的計算公式可知，柱形容器中液體體積為V液＝mρ液，放入圓柱體后，容器中液體深度為h容＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2），圓柱體下表面受到液體的壓強p＝ρ液gh容＝mgS1－S2，圓柱體下表面受到液體的壓力F向上＝pS2＝mgS2S1－S2，因此F浮＝F向上＝S2S1－S2mg。

解法4

根據壓強定義式p＝FS確定圓柱體下表面所受壓強p，進而求得F向上。

放入圓柱體后，容器中液體的重力為G＝mg，液體分布在底面積為（S1－S2）的柱形空間內，液體對容器底部的壓強為p＝FS＝GS＝mgS1－S2，液體對

圓柱體底部與容器底部

的壓強相等，則圓柱體下表面受到液體的壓力F向上＝pS2＝S2S1－S2mg，因此F?。紽向上＝S2S1－S2mg。

思路三：直接根據阿基米德原理F?。紾排進行分析。

放入圓柱體后，原來容器中質量為m的液體分布在底面積為（S1－S2）的柱形空間內。根據阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受浮力的大小等于它排開液體的重力，即圖3中V排 部分液體所受的重力G排，其底面積為S2，且與周圍液體深度相同。

解法5

根據同種物質的質量與體積關系求解。

因同種物質的質量與體積成正比，可得G排G液＝m排m液＝V排V液＝S2h（S1－S2）h＝S2S1－S2，圓柱體排開液體的重力G排＝S2S1－S2G液＝S2S1－S2mg，因此F?。紾排＝S2S1－S2mg。

解法6

根據液體的壓強特點求解。

V排 部分液體與周圍液體的密度和深度相同，根據液體壓強公式p＝ρ液gh可知，這兩部分液體對容器底部的壓強相等，即G排S2＝G液S1－S2，圓柱體排開液體的重力G排＝S2S1－S2G液＝S2S1－S2mg，因此F?。紾排＝S2S1－S2mg。

5" 教學啟示

為了解本題的解答情況，筆者在中考結束后對部分考生進行了追蹤訪談，發現本題的三個小問題中，第一問的正確率最高，但有的學生并不是根據題中所給的實驗數據通過計算、比較、分析得出的結論，而是憑以前的記憶寫出來的；第二問的答題情況不太理想，很多學生根本不知道如何入手，看到液體中的長方體物塊，由于思維定勢

認為它懸浮于水中，并

根據物體的浮沉條件F浮＝G物，在圖中作出了物塊所受浮力和重力的示意圖，但找不到F浮和G排的關系；第三問只有一小部分學生寫出了正確答案，其中多數

采用的是上述的思路一，另有一部分學生采用的是思路二中的解法3，能夠想到思路三并正確解答的學生寥寥無幾。

調查結果表明，雖然本題的難度較以前的綜合題降低了很多，但學生的答題情況并不樂觀。很多學生對物理規律的掌握僅停留在記憶階段，他們不知道物理規律的形成過程，更談不上理解和運用。鑒于此，教師在教學過程中應注意以下問題。

5.1" 活用教材，形成物理觀念

教材是物理學習的最佳資料，但透過考生對試題的解答情況可以發現，他們對教材內容的理解和掌握并不扎實，說明教師在教學過程中對教材的挖掘與使用還遠遠不夠。究其原因，在當前的物理教學過程中普遍存在著一個誤區，即過分重視知識的應用而忽視了知識的建構；強化知識的“去脈”而弱化知識的“來龍”。

許多人誤以為只要記住了基本概念和規律、知道了其應用時的注意事項，就能解決物理問題，而沒有意識到在知識建構過程中提升的課程素養在解決問題時所起的作用。甚至有的教師在物理概念和規律的教學中，置教材內容于不顧，匆忙給出結論，然后讓學生反復強化練習，試圖讓他們熟能生巧，導致學生雖然花了大量的時間、做了大量的習題，卻收效甚微，事倍功半。

因此，教師要深挖教材，把握知識形成與發展的過程，使學生理解知識的來龍去脈，并在頭腦中建立起清晰、系統的認知結構，深刻地理解概念與規律的本質。同時，還應注意強化物理知識與實際生產、生活的聯系，使學生頭腦中的物理知識在遷移與運用中真正得到升華。

5.2" 動手動腦，注重科學探究

科學探究是學習物理規律的重要途徑，因此教師在教學過程中要充分發揮其應有的作用，努力創設有利于學生思考的問題情境，激發學生的探究興趣，引導學生發現并提出問題，鼓勵他們根據已有的知識經驗大膽地猜想和假設。同時，指導學生通過小組合作設計科學探究的方案，并運用科學的實驗方法收集所需的實驗數據，通過對實驗數據的分析處理，得出初步結論，并就探究的結果進行交流和反思。

此外，科學探究包括實驗探究和理論演繹（理論探究），實驗與理論相結合，才能幫助學生在探究物理規律的同時真正理解物理規律。但在當前的初中物理教學中，教師往往重視實驗探究，而忽視了對物理規律的理論演繹。

實際上，對于很多物理規律，在通過實驗探究得到了初步的結論后，教師還應該根據學生的現有知識水平引導他們進行理論推導，以加深他們對物理規律的理解。比如，串聯和并聯電路中的電壓和電流的關系、電功公式、焦耳定律等。

5.3" 滲透方法，發展科學思維

科學思維是物理學科核心素養的核心，物理知識的學習與應用在每一個環節都離不開科學思維的參與。但科學思維的培養并不是一蹴而就的，而是一個循序漸進、逐步提高的過程。因此，教師在教學過程中，應根據學生現有的知識經驗和思維發展水平，建構物理模型，滲透和顯化科學思維方法，潛移默化地提高學生的科學思維水平。在學生遇到問題時，教師要大膽放手，讓學生充分暴露思維過程，找出問題的節點，有的放矢地引導學生從不同的角度思考問題，用不同的方法來解決問題，提高學生思維的靈活性。

5.4" 立足實驗，培養科學態度與責任

學生在物理學習過程中，不但要建構物理概念、探索物理規律、領會科學研究的方法，還要思考科學的本質，并形成正確的科學態度和社會責任感。因此，教師要充分發揮物理課程的育人價值，深入挖掘其中的育人素材，努力探索其培育路徑。

物理育人的重點不在于知識本身，而在于物理問題的發現、探究和應用的過程，這正是實驗教學的優勢所在。

但在當前的物理教學中，由于受一些客觀因素的影響，還存在著諸如不重視證據收集、不經過嚴密的科學論證就將實驗結論強加給學生的問題，甚至出現了“以講代做”“照方抓藥”的現象。這不但削弱了實驗教學的育人功能，還會對學生產生不良影響，嚴重阻礙了學生形成正確的科學態度。為此，教師在開展實驗教學時，應努力創造條件，盡量給學生提供觀察、思考與探究的機會，優化教學設計，改進實驗方法，提高實驗教學效果，降低科學論證的難度，突出科學事實。這樣不但能消除學生的疑惑，使其形成實事求是的科學態度，還能潛移默化地提高學生的社會責任感。

6" 結語

中考試題除了具有甄別和選拔的功能外，還對課堂教學起著重要的引領作用。對典型的中考試題深入剖析和解讀，能研判中考的命題走向，促進教學觀念的更新和教學改革的深化，助推物理學科核心素養的順利落地，實現物理教學的減負增效。

參考文獻

［1］人民教育出版社" 課程教材研究所" 物理課程教材研究開發中心.義務教育教科書" 物理" 八年級" 下冊［M］.北京：人民教育出版社，2012：50，54-55.

［2］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022：4-5.

［3］戴軍，謝代紅.一道中考物理試題的解法分析與教學啟示［J］.理科考試研究，2021，28（2）：32-34.