立足科学思维 凸显模型建构———赏析2022年高考全国理综乙卷第25题论文

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　　摘要:2022年高考全国乙卷理综物理25题，以弹性碰撞和斜面模型为素材，设置问题情境，深入考查学生对物理概念和规律的理解、从图像获取信息的能力以及物理建模能力．其命题理念，对中学物理教学有着极强的示范导向作用.

　　关键词:科学思维;模型建构;2022年高考

　　高考物理试题对高中物理教学具有极强的示范导向作用．其中，模型建构能力是考查的主要方向之一，注重通过模型组合检验学生科学思维．综观高考压轴题，多对象、多过程问题成为命题主流，“情境+建模”成为主要特色，试题设计体现“源于教材、高于教材”的命题理念，旨在考查学生解决复杂问题的能力．2022年全国理综乙卷第25题较好地呈现了这些特点.

　　1试题(2022年全国理综乙卷25题)

　　如图1(a)，一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上;物块B向A运动，t=0时与弹簧接触，到t=2t0时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的v－t图像如图(b)所示．已知从t=0到t=t0时间内，物块A运动的距离为0．36v0 t0．A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同．斜面倾角为θ(sinθ=0．6)，与水平面光滑连接．碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内，求:

　　(1)第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能最大值;

　　(2)第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值;

　　(3)物块A与斜面间的动摩擦因数.

 

　　1．1试题评析

　　试题属于“多对象、多过程”问题，以生活中常见的碰撞为基本素材，结合中学物理教学实际，将弹性碰撞、匀变速直线运动、斜面模型、功能关系等概念、规律融入其中，深入考查学生对概念、规律的理解，重点考查学生物理建模能力．设计思路体现“源于教材、高于教材”的选拔性考试的命题理念，对物理教学有很好的指导作用．试题的一大特点是大量信息通过v－t图像呈现，能否从图中获取关键信息是本题能否解决的关键．试题突出图像应用，考查学生信息收集、加工能力．试题综合考查学生物理核心素养的各个方面，侧重考查学生建立模型解决实际问题的能力，体现选拔功能．具有较好的难度、区分度、信度和效度，兼顾了基础性、综合性、应用性、创新性等高考命题要求的各个维度.

　　试题另一个特点是:在立足物理建模等科学思维考查的同时，彰显数学应用能力考查．数学是物理学理论的工具与表述形式，本题对数学知识和计算能力的考查要求很高，这不仅是因为数学是自然科学的语言，更因为科学思维能力的很大一个方面，就是运用数学知识解决问题的能力.

　　1．2试题解构

　　题1物块B向静止A运动，发生对心碰撞，属于一维弹性碰撞模型.

　　由图1(b)可知在碰撞过程中，B以初速度vB0=1．2v0做减速运动，A由静止开始加速运动，到t=t0时刻，A、B同速且速度为vAB=v0，弹簧压缩最短.在t=t0到t=2t0时间段内，弹簧逐步回归原长，到t=2t0时刻，A以vA=2v0匀速水平右行，B以vB=0.8v0水平右行.

　　题2物体A在斜面上的运动为两个独立的匀变速直线运动模型.

　　物体A以vA=2v0初速度冲上斜面，以加速度大小a1=gsinθ+μgcosθ做匀减速直线运动;物体A从斜面高点滑下斜面，以加速度大小a2=gsinθ-μgcosθ做匀加速直线运动.

　　物块A、B再次相撞后，A第二次到达斜面最高点与第一次相同，则物块A第二次与B分离后速度大小为2v0且右行.

　　1．3试题解析

 

　　总结:数图结合问题，特别注意分析图像蕴涵的信息.

 

　　2溯本追源

　　人教版高中物理选修3－5第十六章第四节《碰撞》，设置了“思考与讨论”一物体质量m1，以速度v1与静止另一物体m2碰撞，碰撞后速度分别为v1'、v2'.

 

　　3教学启示

　　无模型，不物理．高考压轴题通常是“情境+建模”的多对象、多过程问题，十分重视考查学生解决问题的能力，而模型建构能力，则是解决问题的必由之路．这启示我们在物理教学中，要注重从情境中析出核心问题、通过建模解决核心问题.

　　学生往往被长长的题目吓到．其实，大批量文字描述，目的在于创设情境，“解决问题”应在具体的情境中进行．学生解决实际问题能力的高低，往往取决于将情境与知识联系的水平．能否将文字语言转化成解决问题的物理语言，建立相应的物理模型，是解决问题的关键．在物理学习中，学生存在的一个主要问题是:不会读题．通常是一口气读完全部题，读完之后，究竟获得什么信息，一片茫然．这种读题是花费大量时间而效果极低下的一种读题方式．为了有效解决物理问题，我们需要做如下改进:

　　3．1树立信心，坚定信念

　　“恐惧来源于未知．”所以坚定信心是第一要务．物理教与学中，必须踏实、细致，注重科学思维，注重建模能力的培养.

　　3．2重视探究性学习

　　创造机会使学生动手、动脑、动笔、动口，通过探究学习实现建模能力的提高．教师有针对性地创设真实、具体、形象情境，搭建平台，引起学生积极学习兴趣，激发学生思维，激发主动探究知识的意识与行为.

　　3．3正本清源，重视教材

　　所有的高考试题，考查的是对物理概念、规律的理解、掌握、应用，考查的是基础知识．高考试题命制遵循“源于教材、高于教材、理在教材”的原则，因此教学中，应充分运用教材资源，真正体现以教材为本、以学生为本教学思想，学生才能从“刷题”中解放出来．高三物理复习，一定要回归课本、做到章节过关、知识点过关，重视课本中的例题与课后问题与练习，注意解题规范，应反复研读课本，加深对概念、规律理解、掌握与应用.

　　3．4认真读题，尝试说题，解构问题

　　命题的过程是将知识溶于问题情境，考查学生解决问题的能力;解决问题的过程当然是将知识从问题情境中结晶析出．多对象、多过程的高考物理压轴题，其物理过程看似复杂，其实可以分解成若干单对象、单过程问题，从而将抽象问题具体化，复杂问题简单化，实际问题模型化．现在的物理压轴题，为降低难度，都设置了几个小问题，并且，小问题是逐层递进的．对于设置现实物理情境的长叙述物理问题，为将物理问题转化为数学问题，我们按照“文字语言———物理语言———数学描述”方向转化.

　　3．5建构模型，解决问题

　　经过“解构问题”过程，很长的题目将以十分简洁的核心问题的形式呈现在我们面前，此时，建构物理模型，运用数学物理方法(牛顿动力学方法、能量方法、动量方法)解决问题.

　　3．6加强实验，学以致用

　　无实验，不物理．物理建立在实验基础上，任何教学方法都替代不了实验在教学中的作用，对教材中的实验，包括“做一做”等，尽可能创造机会做实验．在概念建立、规律得出、习题解答等方面精心设计实验，引导学生从“解题”向“解决问题”转变．让物理实验元素贯穿教学各个环节，以求给学生物理思维提供最本真、准确、原始的素材.

　　参考文献:

　　［1］课程教材研究所．物理必修一［M］．北京:人民教育出版社，2017(6).

　　［2］课程教材研究所．物理选修3－5［M］．北京:人民教育出版社，2017(6).

　　［3］杨勇．立足物理概念考查，彰显数学应用的能力［J］．物理教学，2022(2):63.

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