陳新傳

摘 ? 要：高三二輪復習為專題復習，是對學生一輪復習所學基本知識和方法的融會貫通，形成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡。二輪復習立足于提升學生的解題能力，力爭解題過關;立足于提升學生的認知結構，培養(yǎng)分析和解決綜合問題的能力。筆者以二輪復習“‘滑塊—木板模型”為例，從思維過程角度、動力學角度、圖像角度、動量角度和能量角度多重分析提升學生解題能力，最后談談筆者在二輪復習教學中的一點啟示。

關鍵詞：“滑塊—木板”模型;二輪復習;核心素養(yǎng);解題能力

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）5-0042-4

縱觀近年高考物理試題，“滑塊—木板”模型是命題人喜愛的問題之一，主要原因是過程多，物體多，綜合性強，難度大，涵蓋了動力學問題、能量問題及動量問題，可以很好地考查學生綜合分析問題的能力、解決問題的能力。在實際教學中發(fā)現(xiàn)，學生經過一輪系統(tǒng)復習后，對“滑塊—木板”模型仍存在較多的疑點和痛點，體現(xiàn)在公式應用不靈活，過程分析不清晰，時間、速度、位移、關系把握不準，關鍵詞抓不住。因此，二輪復習要力爭提升學生的分析、應用和解題能力，突破疑點和痛點，逐步強化應試能力。

1 ? ?高考試題演變，引領備考方向（見表1）

2015—2019年高考中每隔一年會有考查“滑塊—木板”模型的題目。2015年I卷第24題是水平面上的板塊模型，考查了摩擦力、牛頓運動定律和勻變速直線運動規(guī)律等的綜合應用;2015年II卷第25題是傾斜面上的板塊模型，考查了牛頓第二定律、物塊與木板相對運動等的綜合應用;2017年III卷第25題是水平面上多物體運動的板塊模型，考查了牛頓運動定律和勻變速直線運動等的綜合應用;2019年III卷第20題是水平面上的板塊模型，考查了牛頓運動定律和f-v、v-t圖像相結合。分析發(fā)現(xiàn)，目前考查的試題均涉及牛頓運動定律的應用，解題的關鍵在于分析滑塊與木板之間的相對運動，明確達到共同速度是臨界條件，然后才能分析滑塊與木板間的摩擦力、木板與地面間的摩擦力、滑塊對地的位移、木板對地的位移、滑塊對木板的相對位移，構建物理情境，分析求解。

2 ? ?案例多重分析，悟通方法提升能力

（2017·新課標Ⅲ卷） 如圖1，兩個滑塊A和B的質量分別為mA=1 kg和mB=5 kg，放在靜止于水平地面上的木板的兩端，兩者與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ1=0.5;木板的質量為m=4 kg，與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.1。某時刻A、B兩滑塊開始相向滑動，初速度大小均為v0=3 m/s。A、B相遇時，A與木板恰好相對靜止。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度大小g=10 m/s2。求：

（1）B與木板相對靜止時，木板的速度;

（2）A、B開始運動時，兩者之間的距離。

2.1 ? ?從思維過程角度分析

解決物理問題過程要有科學思維過程，即要逐字逐句科學審題，“文字表述”—“物理情境”—“物理問題”—“數(shù)學問題”—“物理問題”，突出核心素養(yǎng)。題目以A、B兩滑塊和木板為研究對象，分別畫出A、B兩滑塊和木板的受力示意圖，分析從初始狀態(tài)“A、B兩滑塊相向滑動”到最終狀態(tài)“A、B相遇時，A與木板恰好相對靜止”的過程中三者的運動情況，找到運動特征，深入挖掘隱含條件。要特別注意中間過程的細節(jié)，謹防發(fā)生跳躍性思維。

2.2 ? ?從動力學角度分析

需要弄清楚三個問題：

（1）在分析A、B兩滑塊和木板所受摩擦力時，需要弄清楚“相對運動”情況，即滑塊A相對木板向左運動，滑塊B相對木板向右運動。比較木板所受A、B兩滑塊和地面摩擦力的大小，可知木板在地面上滑動的方向。

（2）如何分析A、B兩滑塊和木板的運動性質呢？分析可知，A、B兩滑塊做勻減速運動，木板做勻加速運動，滑塊B與木板會達到共同速度。此后，滑塊B與木板保持相對靜止一起向右做勻減速運動，滑塊A繼續(xù)做勻減速運動，最終A、B兩滑塊和木板會達到共同速度。

（3）如何理解“相對靜止”呢？在搞不清楚滑塊B與木板是相對靜止還是相對運動時，先假設二者保持相對靜止。若B與木板整體勻減速運動的加速度大于最大靜摩擦力產生的加速度，二者仍有相對運動;若小于，則保持相對靜止。

在弄清楚以上三點后，對研究對象進行受力分析和運動性質分析，受力示意圖及運動過程圖如圖2、3所示，尋找位移關系列方程求解。圖2為滑塊B與木板共速前A、B兩滑塊和木板的受力示意圖。圖3為滑塊B與木板共速后滑塊A和滑塊B與木板整體的受力示意圖。

2.3 ? ?從圖像角度分析

物理解題能力，表現(xiàn)在科學審題、準確運算和清晰畫出運動圖像。在多物體發(fā)生相對滑動的“滑塊—木板”問題中，借助v-t圖像定性分析（圖4），往往比利用牛頓運動定律及運動學公式列方程定量分析要快捷、方便許多。利用v-t圖像可以從“點”“線”“斜率”“截距”和“面積”等方面尋找解題的突破口，通過圖像“面積”很直觀地將物體間的相對位移展現(xiàn)出來，使得問題情境一目了然。當然，這需要多做題、多體會才能很好地掌握。

2.4 ? ?從動量角度分析

動量守恒定律適用于兩個或兩個以上物體組成的系統(tǒng)，因木板與地面之間存在摩擦力，很容易判斷A、B兩滑塊和木板組成的系統(tǒng)動量不守恒。題目可以利用動量定理求解滑塊B與木板保持相對靜止和A、B兩滑塊與木板保持相對靜止時的速度和時間，比用牛頓運動定律要簡單。由于A、B兩滑塊相向運動，運用動量定理解題時要選好正方向。

2.5 ? ?從能量角度分析

題目還可研究系統(tǒng)因摩擦增加的熱能。

在摩擦生熱問題中，有一個二級結論Q=f·s ，很多學生把摩擦力的功與摩擦生熱相混淆，在寫動能定理或能量守恒方程時，到底代入相對位移還是對地位移，學生就會很隨意，或者很迷茫。系統(tǒng)因摩擦增加的熱能來自三部分——滑塊A與木板、滑塊B與木板、木板與地面，Q =f ·s ，Q =f ·s ，Q =f ·s ，Q =Q +Q +Q ，借助v-t圖像求解相對位移，系統(tǒng)因摩擦增加的熱能也就解出來了。

3 ? ?教學啟示

高三二輪復習階段是解決學生一輪復習遺留的疑點和難點，是提升能力的關鍵時期。二輪復習源于一輪，高于一輪。教師要匯總一輪復習測試、課堂、練習等學生存在的問題作為二輪復習的落腳點，整合知識和方法，整合問題和能力;注意把知識點連成線，把線串成面，幫助學生形成知識體系，將學生已經掌握的知識和方法轉化為實際的解題能力，學會分析物理問題，構建物理情境，解剖物理問題，提升解題能力。

3.1 ? ?重視構建分析和解決物理問題的思維過程

學生分析物理問題和解決物理問題的能力，表現(xiàn)在能夠正確分析物理過程，有正確的思維程序。物理考試提出理解能力、推理論證能力、模型建構能力、實驗探究能力、創(chuàng)新能力5種關鍵能力[1]。筆者認為，正確的思維程序，恰恰是這5種關鍵能力的必要過程。做到科學審題、精確析題、規(guī)范答題，就是要求學生在分析和解決物理問題的過程中常“讀一讀”“畫一畫”“寫一寫”“算一算”?！白x一讀”即讀題，逐字逐句細致審題，清楚各物理過程的細節(jié)、內在聯(lián)系、制約關系;“畫一畫”即畫圖，邊讀邊畫，畫出受力示意圖、運動過程圖、運動軌跡圖、能量轉化圖、思維導圖等，展示題目的物理情境、物理模型，使物理過程更加直觀、清晰;“寫一寫”即寫公式，邊畫邊寫，根據(jù)原理和實際情境找出規(guī)律，寫公式，列方程;“算一算”即計算，邊寫邊算，分析數(shù)據(jù)，快速準確計算。

3.2 ? ?重視應用解決物理問題的思維方法

學習物理就要解題，解題就要講究思維方法。物理難學，題目難解，不是知識結構的問題，往往是思維方法使用不當所致?？茖W的思維方法，是用科學嚴謹?shù)目茖W態(tài)度對待物理問題。教師在二輪復習過程中注重培養(yǎng)學生的思維方法，把學生解決物理問題的過程上升到思維層次，提升學生運用所學知識和方法分析問題、解決問題的能力。分析和解決問題，就是對研究對象、物理狀態(tài)或物理過程化整為零處理，拆分物體，拆分過程，拆分模型，劃分狀態(tài)（即初始狀態(tài)、中間狀態(tài)、臨界狀態(tài)和最終狀態(tài)），區(qū)分條件（即已知條件、臨界條件、隱含條件），拆題解題。

例題 （2011年新課標）如圖5，在光滑水平面上有一質量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是（ ? ? ? ? ）

分析：木塊和木板之間相對靜止時，所受的摩擦力為靜摩擦力。在達到最大靜摩擦力前，木塊和木板以相同的加速度運動，根據(jù)牛頓第二定律a= ， = 。木塊和木板相對運動時， a = 恒定不變， =0;a2= -μg， = > 。所以，正確答案是A選項。

3.3 ? ?重視整合和比較，實現(xiàn)學生認知升級

所謂“認知”，就是人腦認識、加工和存儲信息的過程。學生的認知能力是在持續(xù)的學習、練習和實踐中反復鍛煉升級的。實現(xiàn)學生認知升級，需要找對認知升級的路子，找到有效的復習方法，體現(xiàn)二輪復習課堂教學的有效性。在復習過程中，教師應重視整合核心知識，構建主干知識網(wǎng)絡;整合基本方法，突出靈活應用;整合突出問題，強化處理思路;通過比較不同問題與相似、相近問題之間的聯(lián)系和區(qū)別，引導學生分析規(guī)律的差異，實現(xiàn)學生認知升級，促進核心素養(yǎng)的提升。

例如，關于電學實驗。電學實驗主要考查“R、U和I”的測量，解決電學實驗問題的關鍵是弄清楚實驗目的（即干什么）、實驗器材（即有什么）、實驗原理（即根據(jù)什么）、實驗步驟（即怎么做）和注意事項（即注意什么）。

例如，關于電磁感應的理解。電磁感應的前提是磁通量變化Δφ≠0，功能是產生了感應電動勢，本質上是其他形式的能量轉化為電能，效果上是阻礙原磁場磁通量的變化。從產生的方式上可分為互感和自感，從產生原因上可分為感生電動勢E=n =nS· 和動生電動勢E=n =nB· ，從運動方向上可分為平動切割E=Blv和轉動切割E= BL2ω。

3.4 ? ?重視問題拓展和延伸，激活學生思維

多角度設置問題，變換設問方式，變換不同物理情境，改變試題呈現(xiàn)方式等，可以拓寬學生的思路，激活學生的思維，提升學生的思維認知能力。在《普通高中物理課程標準》提出的4個學科核心素養(yǎng)中，“科學思維”和“科學探究”是關鍵能力[2]，應該是思維認知能力的具體化。二輪復習教師通過變式訓練和拓展訓練，引導學生關注問題的拓展和延伸方式，開闊學生的思路，激活學生思維。

例題 （2018·全國Ⅰ卷·18）如圖6，abc是豎直面內的光滑固定軌道，ab水平，長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點。一質量為m的小球，始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點處從靜止開始向右運動。重力加速度大小為g。小球從a點開始運動到其軌跡最高點，機械能的增量為（）

為拓展學生思維，引導學生養(yǎng)成良好的思維習慣，此題可設置梯度問題拆分思維難度：（1）小球在bc兩點的速度分別為多大？（2）小球在離開軌道前對軌道壓力最大在什么位置？多大？（3）小球離開軌道后做什么運動？（4）小球離開軌道后在最高點的速度為多大？（5）小球離開軌道后在最高點與地面的高度為多大？（6）小球離開軌道后下落至與c等高時距離為多遠？（7）小球離開軌道后下落至與c等高時速度為多大？（8）題目還可以怎樣設置問題？如此，通過變換設置題目問題的方式“借題發(fā)揮”，一題多問，一題多變，多題歸一，讓學生掌握較復雜計算題的一般思考過程，充分激活學生思維，拓寬學生思路，提升學生分析、理解和解決問題的能力。

4 ? ?結束語

總之，教師要優(yōu)化二輪復習的思路，認真研讀考綱，精心研究考題，提升復習的科學性、針對性和有效性。教學中滲透科學思維方法，培養(yǎng)學生科學思維的能力、分析問題的能力和解決綜合問題的能力，提升解題素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]程力，李勇.基于高考評價體系的物理科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：41.

[2]胡衛(wèi)平.物理學科核心素養(yǎng)的內涵與表現(xiàn)[J].中學物理教學參考，2017，46（15）：1-3.

（欄目編輯 ? ?陳 ?潔）