孫鵬偉 于 勇

(西安交通大學(xué)附屬中學(xué) 陜西 西安 710043)

2021年全國高考剛剛落下帷幕，教育部考試中心就在《中國教育報》刊發(fā)了命題專家評析2021年高考試題的文章，其中物理命題專家在“注重綜合能力 加強學(xué)以致用”為主題的評析中指出：2021年高考物理貫徹落實《深化新時代教育評價改革總體方案》要求，……引導(dǎo)教學(xué)減少死記硬背和“機(jī)械刷題”的現(xiàn)象，助力高中育人方式改革，同時特別強調(diào)試題注重“創(chuàng)設(shè)真實問題情境，引導(dǎo)學(xué)生加強學(xué)以致用”的觀點.然而，走出理綜考場的許多考生卻對“真實問題情境”物理試題發(fā)出一聲聲“嘆息”！ “嘆息”什么？以“運動員拍籃球”為情境的第24題成為“拍砸理綜”的“拍砸球”！看到第24題，許多一線物理教師也在“隱隱嘆噓”中“反思”！備考復(fù)習(xí)中，以“擊球、拍球、踢球”為背景的試題不知“刷”了多少道！但考生為什么會“栽倒”在“拍籃球”的問題情境上？

【題目】(2021年高考全國理綜乙卷第24題)一籃球質(zhì)量m=0.60 kg，一運動員使其從距地面高度h1=1.8 m處由靜止自由落下，反彈高度h2=1.2 m.若使籃球從距地面h3=1.5 m 的高度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球，球落地后反彈的高度也為 1.5 m.假設(shè)運動員拍球時對球的作用力為恒力，作用時間t=0.20 s；該籃球每次與地面碰撞前后動能的比值不變.重力加速度大小取g=10 m/s2，不計空氣阻力.求 :

(1)運動員拍球過程中對籃球所做的功；

(2)運動員拍球時對籃球的作用力的大小.

1 典型錯解

(1)假設(shè)球自h高處自由落下后反彈高度h4=1.5 m，球兩次與地面碰撞前后的動能分別為Ek1,Ek2,Ek3,Ek4，根據(jù)題意可得

得

h=2.25 m

根據(jù)運動員拍球過程對籃球所做的功等效于球自由下落(h-h3)高度重力做的功，則

W=mg(h-h3)=4.5 J

(2)運動員向下拍球作用0.2 s時，球的速度“等于”球自由下落(h-h3)高度時運動的速度.

根據(jù)自由落體運動規(guī)律得

根據(jù)動量定理

(F+mg)t=mv

則

2 錯解剖析

(1)“機(jī)械刷題”導(dǎo)致學(xué)生失去物理“咬文嚼字”的功力

“擊球、拍球、踢球”作為物理問題的試題情境，在各種復(fù)習(xí)資料書中大量出現(xiàn)，但都以“擊球”的情境呈現(xiàn)，即假設(shè)手對球的作用力大、作用時間短，在“擊”的瞬間不考慮球位移變化.學(xué)生在大量“機(jī)械刷過”這類情境試題后所形成的思維定勢，使學(xué)生失去了對“擊球、拍球、踢球”情境的觀察和對比，也失去了物理“咬文嚼字”的功力，思維被“固化”在“擊球”模型的模具里，定格了學(xué)生直接將球自由下落(h-h3)高度時的速度視為“拍籃球”結(jié)束時瞬間的速度，也定格了學(xué)生應(yīng)用“動量定理”求解“運動員拍球時對籃球作用力的大小”.

(2)“機(jī)械刷題”導(dǎo)致學(xué)生對“等效思想”的實質(zhì)不求甚解

(3)“機(jī)械刷題”導(dǎo)致學(xué)生對“運動的時空觀”概念理解不到位

物體的運動都是在連續(xù)的時間和空間范疇之內(nèi)，時間和空間是物體運動中必定存在的兩條重要線索，因此，運動按照時間順序設(shè)置就是多過程運動，運動按照空間設(shè)置就是多場景運動[2].多過程與多場景相互對應(yīng)不可分割，即在一段時間里的運動必定對應(yīng)一段位移，運動了一段位移必定發(fā)生在一段時間里.基于此，在運動員對球作用0.20 s的時間里，籃球向下運動了s=0.5 m位移，根據(jù)上述等效思想，籃球在0.2 s末的速度應(yīng)等于自由下落(h-h3-s)高度時的速度，即

(4)“機(jī)械刷題”導(dǎo)致學(xué)生構(gòu)建真實問題情境“物理模型”能力的缺失

模型建構(gòu)是科學(xué)思維素養(yǎng)中的一個重要要素，物理學(xué)習(xí)中的分析、抽象、概括等思維方法在模型建構(gòu)中體現(xiàn)得最為充分，其重要性正像人教社彭前程教授所說：在某種意義上，物理學(xué)是用模型描述自然、用數(shù)學(xué)表達(dá)模型、用實驗檢驗?zāi)Ｐ偷目茖W(xué)[3].因此，培養(yǎng)學(xué)生運用知識、能力和素養(yǎng)解決實際問題的能力，必須注重將真實問題情境轉(zhuǎn)化為“物理模型”能力的培養(yǎng)，使學(xué)生在建構(gòu)“物理模型”中解決真實的問題，這些也正是近幾年高考命題專家就如何使考題發(fā)揮“引導(dǎo)教學(xué)”核心功能的守望.例如，2019年高考新課標(biāo)卷Ⅱ的第25題，一改所有復(fù)習(xí)資料中所呈現(xiàn)的“不考慮司機(jī)踩剎車過程”模型情境，以汽車在平直公路上剎車的真實運動情況為背景，即司機(jī)看到前方障礙物立即踩剎車，汽車的運動過程為“司機(jī)反應(yīng)過程運動(汽車勻速運動)+踩剎車過程的運動(汽車變速運動)+剎車板被踩死后的運動(汽車勻減速運動)”.“試”過境遷，當(dāng)年考生的“傷痛”或許因為時光的流逝而慢慢遺忘，但一線教師不可能忘記，大量的“機(jī)械刷題”使考生對“機(jī)動車輛剎車模型”形成了思維定勢，導(dǎo)致了他們在面對“阻力逐漸增大的剎車過程”情境無所適從.時隔兩年，“拍籃球”的真實問題情境，為什么再次被建構(gòu)成“擊球”的“物理模型”，這一點值得每位物理教師反思.

3 正確解析

(1)籃球自由下落碰地前后的動能之比不變，根據(jù)機(jī)械能守恒得

設(shè)運動員拍球過程中對籃球所做功為W,根據(jù)功能關(guān)系得

則

W=4.5 J

總之，無論是基于高考“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”核心功能的備考復(fù)習(xí)，還是基于“注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)”課程目標(biāo)的新課教學(xué)，教師都應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多一點從物理學(xué)科本質(zhì)的視角剖析真實問題情境，讓學(xué)生在建構(gòu)真實問題情境的“物理模型”中充分感受到所學(xué)內(nèi)容蘊含的應(yīng)用價值，少一點“機(jī)械刷題”，將疲于“機(jī)械刷題”的時間、精力和智力切實轉(zhuǎn)向解決真實問題中，在真實問題的解決中促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成.