摘 要： 2022年常州中考物理試題中的地震波傳播問題有三種解法，不同解法對(duì)應(yīng)學(xué)生不同的思維水平。在中考試題解析教學(xué)中通過解題思路可視化、解題方法多樣化以及解題結(jié)果規(guī)律化等措施培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，以達(dá)到減負(fù)增效的目的。

關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；中考試題；科學(xué)思維能力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2024）7-0053-4

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)“階段性評(píng)價(jià)”與“學(xué)業(yè)水平考試”試題命制提出要求，即創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，考查學(xué)生在真實(shí)問題情境中提取變量、分析綜合、創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題的能力［1］。階段性考試與學(xué)業(yè)水平考試只能檢測(cè)學(xué)生的思維發(fā)展水平與學(xué)習(xí)效果，教學(xué)過程中最重要的是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，即引導(dǎo)學(xué)生想得對(duì)、說得出、答得準(zhǔn)、做得好。在課堂教學(xué)中，教師要發(fā)揮學(xué)生的主體作用，同時(shí)要進(jìn)行及時(shí)評(píng)價(jià)，保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣與動(dòng)機(jī)。2022年常州市中考物理試卷第24題地震波傳播問題有多種解法，本文通過剖析習(xí)題課教學(xué)中學(xué)生對(duì)該題的解法，闡述在習(xí)題教學(xué)中如何突出學(xué)生主體地位，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，并與各位同行交流互鑒。

1 中考試題真題及解法

2021年12月22日，常州發(fā)生4.2級(jí)地震，震源處同時(shí)產(chǎn)生并向各個(gè)方向發(fā)出p波和s波，如圖1。p波的傳播速度是7×103 m/s，s波的傳播速度是3.5×103 m/s，常州市地震局于當(dāng)日21h46min07s探測(cè)到p波，于當(dāng)日21h46min09s探測(cè)到s波，問：

（1）地震局距離震源有多遠(yuǎn)？

（2）震源發(fā)生地震的時(shí)刻？

本題以地震波為背景，涉及長(zhǎng)度、時(shí)間、時(shí)刻、速度等物理概念，重點(diǎn)考查物理量之間的關(guān)系以及對(duì)速度公式的應(yīng)用能力。基本思路是設(shè)定未知量，列方程求解。下面列出課堂交流研討過程中學(xué)生給出的三種解法。

解法一：設(shè)出時(shí)間物理量，根據(jù)路程關(guān)系列方程。

設(shè)p波到達(dá)地震局的時(shí)間為t，則s波到達(dá)地震局的時(shí)間為（t+2 s）。

vpt=vs（t+2 s），

即7×103 m/s·t=3.5×103 m/s·（t+2 s）

解得t=2 s

s=vpt=7×103 m/s×2 s=1.4×104 m

21h46min07s-2s=21h46min05s

解法二：設(shè)出距離物理量，根據(jù)時(shí)間關(guān)系列方程。

（1）設(shè)地震局距震源的距離為s，兩列波到達(dá)地震局的時(shí)間差

解得：s=1.4×104 m

解法三：根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)，路程與速度成正比，vp=2vs，當(dāng)p波到達(dá)地震局時(shí)，s波到達(dá)中間位置。即s波傳播后半程的時(shí)間也為2 s，因此傳播全程所用時(shí)間為4 s。

s=vsts=3.5×103 m/s×4 s=1.4×104 m

21h46min09s-4s=21h46min05s

三種解法對(duì)比，可以看出學(xué)生思維能力的差異。課堂統(tǒng)計(jì)表明，解法一學(xué)生最易理解，因?yàn)榻忸}過程中方程兩邊是乘法，容易化簡(jiǎn)，運(yùn)算過程最為簡(jiǎn)單。解法二中方程左邊的分母較大，運(yùn)算過程中學(xué)生易出現(xiàn)錯(cuò)誤，部分學(xué)生列出了方程，但是運(yùn)算結(jié)果錯(cuò)誤。解法三要求學(xué)生及時(shí)觀察出速度之間的關(guān)系，根據(jù)速度公式發(fā)現(xiàn)兩列波運(yùn)動(dòng)過程的差異，這種解法屬于解題中的高級(jí)技巧，要求學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和較高的分析綜合能力。

2 習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的方法

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)科學(xué)思維的界定如下：“科學(xué)思維是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)知方式；是建構(gòu)物理模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用……主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素”［1］。科學(xué)思維能力是智力的核心，在具體的問題中，科學(xué)思維能力強(qiáng)的學(xué)生表現(xiàn)在能夠及時(shí)畫出模型、理清關(guān)系、建立聯(lián)系，從而迅速、正確地解決問題。中考真題大多有較強(qiáng)的時(shí)代性、科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，在單元總結(jié)或復(fù)習(xí)備考階段，可通過中考真題解析教學(xué)，探索解題思路可視化、解題方法多樣化、解題結(jié)果規(guī)律化等方法，來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

2.1 解題思路可視化

解題思路可視化指對(duì)于較為復(fù)雜的問題，通過思維導(dǎo)圖、流程圖等形式展現(xiàn)解題思路及思維走向［2］，畫出物理模型或者畫出相關(guān)圖像，通過化動(dòng)為靜、化變?yōu)楹愕绒k法讓分析過程可視化。通過可視化的思維過程，提高解題質(zhì)量和效率，例如，解決電學(xué)問題中的動(dòng)態(tài)電路問題時(shí)，涉及電路圖的分析以及規(guī)律的應(yīng)用，通常畫出初、末狀態(tài)電路圖，通過“識(shí)圖、看表、找關(guān)系”三個(gè)步驟解決具體問題［3］。

（2023年郴州中考）如圖2所示，電阻R1、R2為定值電阻，電源電壓保持不變，當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2接a時(shí)，電流表示數(shù)為I；當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2接b端時(shí)，電流表示數(shù)為2I，則未知電阻Rx的阻值是（ ）

本題解題思路流程圖如圖3所示。

以上流程圖將求解過程分步分解，從已知到未知，從電路圖形到電路規(guī)律，直觀地展示了開關(guān)在兩種狀態(tài)下的電路關(guān)系。摒棄一步到位的解題做法。堅(jiān)持解題思維可視化練習(xí)，把相關(guān)過程及分析要點(diǎn)展示出來，形成完整的思維鏈條，既能鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，又能提升思維能力。

2.2 解題方法多樣化

一些涉及物理規(guī)律應(yīng)用的問題一般不只有一種解法，不同解法對(duì)應(yīng)不同的思維水平，反映出學(xué)生對(duì)同一問題的不同理解層次以及對(duì)相關(guān)知識(shí)的不同掌握深度。學(xué)生在解題時(shí)為了提高速度，一般缺少一題多解的意識(shí)，需要老師挑選典型問題，引導(dǎo)學(xué)生深思，通過追問、啟發(fā)或者直接示范，引導(dǎo)學(xué)生通過一題多解學(xué)會(huì)發(fā)散思維，提高思維能力。

（2021年安徽中考）利用地震波中縱波和橫波的傳播速度不同可以監(jiān)測(cè)震源的位置。圖4所示兩條直線分別表示這兩種波從震源開始傳播的距離（s）與所用時(shí)間（t）的關(guān)系，若測(cè)得這兩種波先后到達(dá)某監(jiān)測(cè)站的時(shí)間間隔為10 s，則震源到該監(jiān)測(cè)站的距離為（）

A. 25 km B. 50 km

C. 75 km D. 100 km

本題的常規(guī)解法是計(jì)算出縱波與橫波的速度，學(xué)生最容易想到的是通過時(shí)間關(guān)系列方程求出距離。學(xué)生學(xué)會(huì)基本解法之后，教師要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考，能否直接由圖像看出震源到監(jiān)測(cè)站的距離？此時(shí)，學(xué)生會(huì)再次仔細(xì)看圖像以及橫坐標(biāo)及縱坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)。不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)距離為75 km時(shí)，縱波傳播了15 s，橫波傳播了25 s，時(shí)間差正好為10 s。相比之下，第二種解法更為快捷，但是只能適用于圖像過方格交點(diǎn)的情況，不能生搬硬套。

2.3 解題結(jié)果規(guī)律化

在教學(xué)檢測(cè)及學(xué)業(yè)水平考試中，不變的是知識(shí)點(diǎn)，變化的是題目的背景材料及已知條件，但

（2022年仙桃中考）小紅參加了學(xué)校組織的遠(yuǎn)足活動(dòng)，全程6 km，她行走前一半路程的平均速度是6 km/h，行走后一半路程的平均速度是4 km/h，則她通過全程的平均速度是（ ）

A. 4 km/h B. 4.8 km/h

C. 5 km/h D. 6 km/h

如果學(xué)生的答題結(jié)果為5 km/h，說明學(xué)生不理解平均速度的概念，把平均速度認(rèn)為是速度的平均值，這時(shí)的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)入對(duì)平均速度概念的學(xué)習(xí)。本題基本解法是求出前、后半程的時(shí)間，最后由總路程與總時(shí)間之比求出平均速度，結(jié)果為4.8 km/h。

在學(xué)習(xí)過基本解法之后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：如果不知道全程的路程，能否求出全程的平均速度？此時(shí)畫出如圖5示意圖，已知AB=BC，AB段平均速度為v1，BC段平均速度為v2，引導(dǎo)學(xué)生用v1和v2表示全程的平均速度v。

設(shè)AC段長(zhǎng)度為s。

（2022年蘇州中考）做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，將光具座上的蠟燭、凸透鏡、光屏按如圖6放置，光屏上呈現(xiàn)清晰的像。下列說法正確的是（）

A. 屏上像是倒立放大的

B. 該凸透鏡的焦距可能是8 cm

C. 先向右移動(dòng)光屏，再移動(dòng)凸透鏡到某位置一定能在光屏上看到清晰的像

D. 只將蠟燭向左移動(dòng)一段距離，放上遠(yuǎn)視眼鏡可在光屏上再次看到清晰的像

在學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用時(shí)，學(xué)生經(jīng)常遇到判斷凸透鏡焦距范圍的問題。如何快速判斷凸透鏡焦距的范圍？常規(guī)的方法是根據(jù)u>2f時(shí)成縮小的實(shí)像及f<v<2f，或者f<u<2f時(shí)成放大實(shí)像及v>2f，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)列不等式組進(jìn)行求解。在一次習(xí)題講解中，學(xué)生通過幾個(gè)類似的問題歸納出求解凸透鏡成實(shí)像時(shí)，根據(jù)物距和像距求解焦距范圍的簡(jiǎn)便方法。取u、v、0.5u、0.5v四個(gè)數(shù)據(jù)中較小的兩個(gè)數(shù)，凸透鏡焦距就在最小的兩個(gè)數(shù)之間。這與用不等式組求解的結(jié)果完全一致。即物距、像距各取半，四個(gè)數(shù)據(jù)排排看。取出兩個(gè)最小值，焦距就在其之間。在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生遇到類似的問題就直接使用這個(gè)簡(jiǎn)便方法，節(jié)約了時(shí)間，提高了效率。但是，該方法只適合求解凸

義務(wù)教育物理課程以提升全體學(xué)生核心素養(yǎng)為宗旨，科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重中之重，是物理觀念、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的基礎(chǔ)與內(nèi)核［4］。物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的內(nèi)容與方法有很多，比如概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐活動(dòng)等。在習(xí)題教學(xué)中，從著眼于發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力的角度選擇優(yōu)質(zhì)試題，通過解題思路可視化、解題方法多樣化、解題結(jié)果規(guī)律化等措施引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，講解展示，教師對(duì)不同類型的解題思維方式進(jìn)行總結(jié)和歸納，再舉一反三，趁熱打鐵，提高知識(shí)遷移能力和運(yùn)用能力［5］。

參考文獻(xiàn)：

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