1 問題的提出

滑塊一木板模型作為高考物理中的重要題型，涉及多個研究對象和復(fù)雜的運(yùn)動過程，綜合性強(qiáng).這一模型不僅是高中物理的難點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)人才選拔和體現(xiàn)試卷區(qū)分度的重要命題角度.本文以2023年海南卷的壓軸題為例，從學(xué)習(xí)者角度出發(fā)，剖析此類問題的四大難點(diǎn)，即相對運(yùn)動方向的判斷、共速臨界條件的處理、運(yùn)動情境的圖像化表達(dá)以及速度一時間圖像的繪制，并針對這些難點(diǎn)，進(jìn)行歸因分析，提出進(jìn)階突破策略，旨在為學(xué)習(xí)者提供更具針對性和更高效的解題思路和方法.

22023年海南卷滑塊一木板模型例題分析

例 （2023年海南卷）如圖1所示，有一固定的光滑 圓弧軌道，半徑 R = 0 . 2 m ，一質(zhì)量為

1 k g 的小滑塊 B 從軌道頂端滑下，在其沖上長木板 C 左端時，給木板一個與小滑塊相同的初速度，已知 間動摩擦因數(shù) 0 . 2，C 與地面間的動摩擦因數(shù) 右端有一個擋板， C 長為 L ：

（ 1 ） B 滑到 A 的底端時對 A 的壓力是多大？（2）若 B 未與 C 右端擋板碰撞，當(dāng) B 與地面保持相對靜正時， B ， C 間因摩擦產(chǎn)生的熱量是多少？（3）在 0 . 1 6 m

（1）設(shè)小滑塊 B 滑到 A 底端時速度為 ，則有 2mBU2，解得uo=2m·s-1，在底 解得 根據(jù)牛頓第三定律可得 B 對 A 的壓力

（2）設(shè) B ， C 能一起向右運(yùn)動，對整體有 ，解得

對 B 有 ，解得 所受的最大靜摩擦力 ，解得

因?yàn)? ，所以 B 與 C 不共速.設(shè)向右為正方向，對 B 有 ，解得 對 C 有 ，解得 均做勻減速直線運(yùn)動，因?yàn)? ，所以 C 先停下.

從 B ， C 共速至 C 停下，其過程如圖2所示.對 C 有 ，解得 0 . 2s. C 對地運(yùn)動的位移為x2=1，解得x2=0.2m.

對 B 有 ，解得 對地運(yùn)動的位移為 Uo+u1t，解得x1=0.36m.B相對C 的位移 ，解得 ，此過程中產(chǎn)生的熱量 ，解得

因 C 停止后， B 將繼續(xù)向右做勻減速運(yùn)動，其情境如圖3所示.對 B （有 ，解得 所以 ，解得

（3）設(shè) B 從 C 停止到運(yùn)動至擋板所用時間為 對 B 有

解得 ，

當(dāng) B 運(yùn)動至擋板處與擋板碰撞時， B ， C 組成的系統(tǒng)動量守恒.對 B ， C 有 ，解得

.對 B ， C 有 （2

解得 （s）.根據(jù) ，解得

通過對學(xué)生解答本題情況的分析及與學(xué)生的交流，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解答此題時存在以下困惑：當(dāng)小滑塊 B 滑至圓弧最低點(diǎn)時，木板 C 被給予與 B 相同的初速度，這一情境引發(fā)學(xué)生疑問.許多學(xué)生誤以為二者將以相同速度向前做減速運(yùn)動，而另一些學(xué)生雖然意識到二者可能會分離，卻不知如何判斷.在明確了二者不共速前進(jìn)后，學(xué)生又面臨另一個難題：在對小滑塊和木板進(jìn)行受力分析時，摩擦力方向難以確定.特別是當(dāng) B 滑上 C 且二者速度相同時，學(xué)生難以根據(jù)相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢來判斷 B 相對 C 的運(yùn)動情況.此外，在繪制運(yùn)動過程的情境圖時，學(xué)生常遇到圖像重疊、對地位移標(biāo)注不清晰、相對位移標(biāo)注不明確等問題.在處理摩擦生熱問題時，部分學(xué)生嘗試使用 圖像來解決，但存在不能有效從 圖像中獲取正確的對地位移和相對位移的現(xiàn)象.

3滑塊一木板模型疑難點(diǎn)的歸因分析與進(jìn)階突破策略研究

分析發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解答滑塊一木板模型相關(guān)題目時，主要面臨以下疑難點(diǎn)：相對運(yùn)動方向判斷困難、共速臨界問題難處理、情境過程圖像難繪制以及速度—時間圖像的構(gòu)建難度較大.針對這些問題，本文基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，精選了滑塊一木板模型中的五類典型運(yùn)動情境，包括滑塊與木板同向運(yùn)動、反向運(yùn)動、斜面上運(yùn)動、碰撞后反彈以及多個滑塊和木板的復(fù)雜運(yùn)動，并對應(yīng)選取了五道高考真題進(jìn)行進(jìn)階教學(xué)策略的探討與實(shí)踐.

3.1相對運(yùn)動方向判斷困難的成因分析與教學(xué)策略

滑塊一木板模型作為一種復(fù)雜的物理問題，涉及多個研究對象、多種中間狀態(tài)及運(yùn)動過程.在解決此類問題時，學(xué)生需對滑塊和木板進(jìn)行詳盡的受力分析，其中判斷相對運(yùn)動方向成為一大難題，進(jìn)而影響摩擦力的準(zhǔn)確分析.通過對人教版教材中關(guān)于相對運(yùn)動的描述進(jìn)行系統(tǒng)梳理（如表1），筆者發(fā)現(xiàn)相對運(yùn)動概念教學(xué)應(yīng)遵循由淺人深、循序漸進(jìn)的原則.然而，在實(shí)際教學(xué)中，部分教師未能充分遵循教材的進(jìn)階學(xué)習(xí)路徑，導(dǎo)致學(xué)生在分析相對運(yùn)動時方向判斷不清.

為幫助學(xué)生更好地理解相對運(yùn)動概念，建議在教學(xué)過程中回顧教材知識，按照教材邏輯線進(jìn)行復(fù)習(xí).基于進(jìn)階理念，針對滑塊一木板模型中的相對運(yùn)動問題，我們精選了2024年新課標(biāo)卷第25題、2024年遼寧卷第10題、2015年全國I卷第25題、2015年全國Ⅱ卷第25題以及2017年全國Ⅲ卷第25題作為進(jìn)階練習(xí)題（如表2）.通過漸進(jìn)式的練習(xí)，深化學(xué)生對相對運(yùn)動概念的理解，并強(qiáng)化運(yùn)動與相互作用的物理觀念.

3.2共速臨界問題處理的難點(diǎn)剖析與進(jìn)階突破策略

在滑塊與木板的運(yùn)動過程中，共速（ v= 0 或 0）臨界問題是解決滑塊一木板模型的難點(diǎn).許多學(xué)生難以迅速且準(zhǔn)確地判斷二者是否會發(fā)生相對滑動.究其原因，主要在于學(xué)生對速度與加速度概念的理解不夠透徹，部分學(xué)生誤以為速度相同即意味著加速度也相同，從而忽視了摩擦力可能發(fā)生突變的潛在條件.此外，學(xué)生在處理臨界問題時，對整體法和隔離法的運(yùn)用不當(dāng)，也加劇了這一難題的復(fù)雜性.

為攻克共速臨界問題這一教學(xué)難點(diǎn)，筆者在實(shí)踐教學(xué)中，選擇2024年新課標(biāo)卷第25題和2015年全國Ⅱ卷第25題作為習(xí)題，并圍繞這兩題進(jìn)行了變式訓(xùn)練.通過表3所示的方法，指導(dǎo)學(xué)生判斷共速后二者是否能夠相對滑動，旨在幫助學(xué)生突破這一疑難點(diǎn)，提升解題能力.

3.3情境過程圖繪制困難的成因分析與教學(xué)策略

準(zhǔn)確判斷相對運(yùn)動方向并進(jìn)行受力分析后，學(xué)生需進(jìn)一步進(jìn)行情境過程分析，并繪制情境過程圖，這不僅有助于學(xué)生將思維可視化，還能提升其綜合分析能力.然而，通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在繪制過程圖時存在諸多困惑：如不確定起始線應(yīng)畫在滑塊的哪個位置、難以找到多過程運(yùn)動中的中間銜接點(diǎn)，以及在繪制位移時容易混淆對地位移和相對位移.產(chǎn)生這些困惑的根源在于學(xué)生的模型建構(gòu)能力較弱，難以將具有一定大小的滑塊抽象為質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行分析.此外，多過程運(yùn)動的特點(diǎn)使得圖中起始線和終點(diǎn)線眾多，學(xué)生難以清晰標(biāo)注對地位移和相對位移.

為幫助學(xué)生克服這些困難，教師需在引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確判斷滑塊和木板的相對運(yùn)動方向、進(jìn)行受力分析、判斷運(yùn)動性質(zhì)以及正確處理共速臨界問題的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)其建構(gòu)情境過程圖.具體而言，教師應(yīng)幫助學(xué)生確定每個過程的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，并在木板上標(biāo)注原來重疊的位置.在實(shí)踐中，筆者采用長虛線表示起始線和終點(diǎn)線，短實(shí)線表示原來重疊位置，以此明確相對位移和對地位移.通過精選的5個高考題進(jìn)行進(jìn)階教學(xué)（如表4），引導(dǎo)學(xué)生逐步繪制過程圖，從而提升其模型建構(gòu)能力和綜合分析能力.

3.4速度一時間圖像繪制困難的成因分析與教學(xué)策略

在解決滑塊一木板模型問題時，速度一時間圖像法是一種有效的手段，尤其適用于處理相對位移、摩擦生熱等復(fù)雜問題.然而，學(xué)生在運(yùn)用圖像法解決物理問題時往往表現(xiàn)出作圖意愿不強(qiáng)的特點(diǎn).這主要源于繪制速度一時間圖像需要分析滑塊和木板的運(yùn)動性質(zhì)，求解加速度、速度和時間等物理量，過程煩瑣且運(yùn)算量大，學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒.此外，筆者教學(xué)觀察中發(fā)現(xiàn)，教師在講解時多傾向于就題論題，較少引導(dǎo)學(xué)生繪制速度一時間圖像，不利于提升學(xué)生運(yùn)用圖像法的能力.

針對這一問題，課堂上，筆者選用表1中的5個高考真題，通過習(xí)題講評的方式，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生繪制速度—時間圖像（如表5）.在圖像中明確標(biāo)出滑塊和木板的對地位移以及滑塊相對于木板的位移，以此提升學(xué)生的綜合分析能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)工具處理物理問題的能力.通過這種教學(xué)策略，幫助學(xué)生克服作圖困難，增強(qiáng)其運(yùn)用圖像法解決物理問題的信心和技能.

4總結(jié)提升

本文結(jié)合2023年海南卷高考壓軸題的學(xué)生作答情況進(jìn)行分析，總結(jié)出學(xué)生在解決此類問題時的主要疑難點(diǎn)，并針對這些疑難點(diǎn)，進(jìn)行了深入的歸因分析，同時精選了5道高考試題作為進(jìn)階教學(xué)的案例，旨在逐步突破學(xué)生的認(rèn)知障礙

在進(jìn)階教學(xué)過程中，注重逐步提升學(xué)生解決問題的關(guān)鍵能力，通過疑難點(diǎn)的突破，有效克服了學(xué)生的畏難心理，培養(yǎng)其心智技能.展望未來，期望學(xué)生能夠在面對實(shí)際問題時，迅速提取和應(yīng)用相關(guān)知識，從而實(shí)現(xiàn)物理學(xué)習(xí)的高效化，落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo).

本文系貴州省貴陽市普通高中“雙新示范區(qū)示范校”的專項(xiàng)課題“以深度學(xué)習(xí)優(yōu)化高中物理‘問題群’設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號：GYSX2311）的研究成果.

（完）