黃 坤 湯金華

(武漢市光谷第二初級中學(xué),湖北 武漢 430074)

中考既是義務(wù)教育階段學(xué)業(yè)水平考試,也是高中招生的選拔性考試．通過分析發(fā)現(xiàn),近幾年武漢市中考物理綜合題對學(xué)生的邏輯思維能力、物理知識運用能力這兩種能力的考查是比較好的．在試題的創(chuàng)設(shè)上,體現(xiàn)了物理學(xué)科的特點“從生活走向物理,從物理走向社會”這一理念,以及獨特的價值．在解決問題的方式上,運用了物理知識實現(xiàn)多種方法協(xié)同完成任務(wù),促進(jìn)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展,同時也突出了育人功能,通過選取“全球最大智能集裝碼頭”這一素材,凸顯我國海洋工程建設(shè)取得的驕人成績,增添青年一代學(xué)生的民族自豪感和愛國情懷,同時也是鼓勵和引導(dǎo)我們初中學(xué)生應(yīng)該關(guān)注社會生活、關(guān)注國家進(jìn)步,并通過思考和探索,聯(lián)系物理知識與它們的應(yīng)用,真正發(fā)展學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)．

1 中考試題呈現(xiàn)

上海洋山港是全球最大的智能集裝箱碼頭,圖甲是將我國自行研制的大型橋吊從運輸船上轉(zhuǎn)運到正在建設(shè)中的洋山港碼頭時的情景．橋吊是碼頭上進(jìn)行貨物裝卸的起重機,其簡化示意圖如甲圖(圖1)中所示,它由控制室、水平橫梁AB以及兩個豎直的支架CD和EF組成．運輸船不同位置有數(shù)個密封的水艙,向這些水艙加水或減水,能保證牽引車將橋吊從運輸船轉(zhuǎn)運到碼頭的過程中,運輸船的甲板始終保持水平且與碼頭的地面向平．

(1) 牽引車將橋吊緩慢向右拖向碼頭時,支架CD和EF下的輪子會沿順時針方向轉(zhuǎn)動,請在圖乙(圖2所示)中畫出支架CD下的輪子對運輸船甲板摩擦力的示意圖．

圖1 2019年中考試題圖1

圖2 2019年中考試題圖2

(2) 若牽引車拖行橋吊的功率是50 kW,9 s內(nèi)將橋吊沿水平方向勻速拖行了3 m,則這段時間內(nèi)牽引車隊鋼纜的拉力是多少N?

(3) 已知橋吊的總質(zhì)量是2200 t,支架CD和EF的高度均是50 m,C點到橫梁A端的距離是60 m,E點到橫梁B端的距離是18 m,橋吊的重心O到橫梁A端和B端的距離分別是72 m和28 m．試求牽引車將橋吊從圖甲所示的位置拖到圖丙所示的位置時,運輸船的水艙中增加了多少立方米的水?

2 試題解析過程

圖3 摩擦力示意圖

(1) 輪子對運輸甲板摩擦力的示意圖如圖3所示.

(2) 牽引車拖行橋吊時做的功為

W=Pt=50×103W×9 s=4.5×105J.

牽引車對鋼纜的拉力為

(3) 甲板對支架EF的支持力為

橋吊被拖到圖2丙所示的位置時,運輸船減少的載重為

ΔG=FEF=1.2×107N.

由題可知,運輸船的排水量沒有改變,即運輸船受到的浮力沒有改變．又因運輸船是漂浮的,所以運輸船的“總量”也沒有改變．

因此運輸船的水艙中增加的的水的重力為

ΔG=FEF=1.2×107N.

水艙中增加的水的體積為

3 試題評析

試題取材于當(dāng)前工程技術(shù)前沿領(lǐng)域,考查學(xué)生運用物理知識解決問題的能力,增強學(xué)生對科技發(fā)展的關(guān)注,激發(fā)學(xué)生振興祖國的使命感和責(zé)任感．作為中考題,這類試題具有很強的育人功能,有利于對學(xué)生“創(chuàng)新精神”和“實踐能力”的考查．《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》要求,要在過程與方法維度培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科能力．該題考查了學(xué)生對摩擦力方向分析及作力的示意圖、做功與功率的計算、杠桿平衡、浮力及阿基米德原理原理分析和綜合運用,該題分為3小問.

第(1)問正是基于課程標(biāo)準(zhǔn)表述“用示意圖描述力問題”為考查依據(jù),將物理知識運用于生產(chǎn)實踐中,同時試題在設(shè)置中充分考慮當(dāng)前初中學(xué)生認(rèn)知特點,在試題呈現(xiàn)形式上盡量的不為難學(xué)生,只需充分審清問題條件,結(jié)合已學(xué)有關(guān)力學(xué)知識,靈活運用于問題情境中,正確答案很快就能得出．對橋吊整體受力分析,題中給出“緩慢”二字意為水平方向勻速直線運動,則水平方向上橋吊受鋼纜拉力與甲板摩擦力二力平衡,拉力方向水平向右,甲板對橋吊輪子摩擦力方向水平向左,問題求作輪子對甲板的摩擦力,又由相互作用力可得此摩擦力的方向應(yīng)該水平向右．

同樣,在課程標(biāo)準(zhǔn)中提出“知道機械功和功率．用生活中的實例說明機械功和功率的含義”的表述,命題者依據(jù)課標(biāo)要求在第(2)問設(shè)置時也是充分考慮學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”實際,功率與功的關(guān)系,通過功的公式推導(dǎo)來求力的大小,這些都是在學(xué)生必須掌握的核心知識前提下,通過關(guān)聯(lián)生產(chǎn)實際現(xiàn)象和物理情境,讓學(xué)生通過閱讀題中信息,選取正確的物理知識,熟練求解物理問題的一般方法和規(guī)律,從而達(dá)到基礎(chǔ)知識掌握和運用,進(jìn)而提升物理學(xué)科必備能力和素養(yǎng)．

第(3)問凸顯運用物理知識的能力和構(gòu)建物理模型的能力,考查學(xué)生的邏輯思維能力和物理運算能力,要求學(xué)生通過分析進(jìn)行杠桿模型的構(gòu)建及情境變化下杠桿平衡條件的運用,通過對學(xué)生詢問答題情況了解,學(xué)生普遍感覺到困難就是具體運用杠桿平衡條件列式,或者說杠桿支點的確定、動力臂與阻力臂的轉(zhuǎn)化時出現(xiàn)疑點,進(jìn)而導(dǎo)致答題過多失誤而丟分,同時在轉(zhuǎn)移研究對象后,不能將橋吊受力變化與運輸船受力情況進(jìn)行聯(lián)系,此處考查學(xué)生綜合運用學(xué)科內(nèi)知識及遷移能力,可見命題人的“良苦用心”,通過對已公布的參考答案中不難發(fā)現(xiàn)在過程中簡單推理并進(jìn)行“不可或缺”的關(guān)系表述,與計算得出正確結(jié)果都同等重要,這也是中考突出能力考查的必然需求．

4 教學(xué)思考

基于初中學(xué)生身心特點和學(xué)習(xí)經(jīng)驗所形成的認(rèn)知特點,在物理學(xué)習(xí)上普遍表現(xiàn)“上課一聽就懂,課后一做就錯”的現(xiàn)象,尤其是在武漢市中考物理綜合題的解答過程中就表現(xiàn)得尤為明顯,在復(fù)習(xí)教學(xué)過程中,老師采取多輪復(fù)習(xí)策略,依據(jù)課標(biāo)要求,緊密聯(lián)系教材,重點知識重點講,但是我們學(xué)生在處理這樣具有很強原創(chuàng)性試題時,由于初中生對自然界、社會生活、生產(chǎn)中客觀存在的物理現(xiàn)象僅僅停留在感官階段,這就需要遵循物理復(fù)習(xí)的教學(xué)原則,加強此類問題的針對性,由淺入深,以真實生活場景、社會生產(chǎn)活動為切入點,通俗的說“海、陸、空”等現(xiàn)象經(jīng)過一定程度抽象后聯(lián)系物理知識,繼而形成關(guān)聯(lián)物理模型,加工出對應(yīng)練習(xí)作業(yè),綜合訓(xùn)練學(xué)生以文字描述的方式呈現(xiàn),口述表達(dá)分享形成能力．總之,中考復(fù)習(xí)備考的教學(xué)是復(fù)雜的系統(tǒng)研究過程,找準(zhǔn)學(xué)生問題,緊密聯(lián)系課程標(biāo)準(zhǔn),創(chuàng)設(shè)針對性的問題情境,激發(fā)學(xué)生潛能是我們需要不斷努力的方向．