黄 坤 汤金华

(武汉市光谷第二初级中学,湖北 武汉 430074)

中考既是义务教育阶段学业水平考试,也是高中招生的选拔性考试．通过分析发现,近几年武汉市中考物理综合题对学生的逻辑思维能力、物理知识运用能力这两种能力的考查是比较好的．在试题的创设上,体现了物理学科的特点“从生活走向物理,从物理走向社会”这一理念,以及独特的价值．在解决问题的方式上,运用了物理知识实现多种方法协同完成任务,促进学生的物理学科核心素养的发展,同时也突出了育人功能,通过选取“全球最大智能集装码头”这一素材,凸显我国海洋工程建设取得的骄人成绩,增添青年一代学生的民族自豪感和爱国情怀,同时也是鼓励和引导我们初中学生应该关注社会生活、关注国家进步,并通过思考和探索,联系物理知识与它们的应用,真正发展学生物理学科核心素养．

1 中考试题呈现

上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头,图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山港码头时的情景．桥吊是码头上进行货物装卸的起重机,其简化示意图如甲图(图1)中所示,它由控制室、水平横梁AB以及两个竖直的支架CD和EF组成．运输船不同位置有数个密封的水舱,向这些水舱加水或减水,能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中,运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面向平．

(1) 牵引车将桥吊缓慢向右拖向码头时,支架CD和EF下的轮子会沿顺时针方向转动,请在图乙(图2所示)中画出支架CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图．

图1 2019年中考试题图1

图2 2019年中考试题图2

(2) 若牵引车拖行桥吊的功率是50 kW,9 s内将桥吊沿水平方向匀速拖行了3 m,则这段时间内牵引车队钢缆的拉力是多少N?

(3) 已知桥吊的总质量是2200 t,支架CD和EF的高度均是50 m,C点到横梁A端的距离是60 m,E点到横梁B端的距离是18 m,桥吊的重心O到横梁A端和B端的距离分别是72 m和28 m．试求牵引车将桥吊从图甲所示的位置拖到图丙所示的位置时,运输船的水舱中增加了多少立方米的水?

2 试题解析过程

图3 摩擦力示意图

(1) 轮子对运输甲板摩擦力的示意图如图3所示.

(2) 牵引车拖行桥吊时做的功为

W=Pt=50×103W×9 s=4.5×105J.

牵引车对钢缆的拉力为

(3) 甲板对支架EF的支持力为

桥吊被拖到图2丙所示的位置时,运输船减少的载重为

ΔG=FEF=1.2×107N.

由题可知,运输船的排水量没有改变,即运输船受到的浮力没有改变．又因运输船是漂浮的,所以运输船的“总量”也没有改变．

因此运输船的水舱中增加的的水的重力为

ΔG=FEF=1.2×107N.

水舱中增加的水的体积为

3 试题评析

试题取材于当前工程技术前沿领域,考查学生运用物理知识解决问题的能力,增强学生对科技发展的关注,激发学生振兴祖国的使命感和责任感．作为中考题,这类试题具有很强的育人功能,有利于对学生“创新精神”和“实践能力”的考查．《义务教育物理课程标准》要求,要在过程与方法维度培养学生的物理学科能力．该题考查了学生对摩擦力方向分析及作力的示意图、做功与功率的计算、杠杆平衡、浮力及阿基米德原理原理分析和综合运用,该题分为3小问.

第(1)问正是基于课程标准表述“用示意图描述力问题”为考查依据,将物理知识运用于生产实践中,同时试题在设置中充分考虑当前初中学生认知特点,在试题呈现形式上尽量的不为难学生,只需充分审清问题条件,结合已学有关力学知识,灵活运用于问题情境中,正确答案很快就能得出．对桥吊整体受力分析,题中给出“缓慢”二字意为水平方向匀速直线运动,则水平方向上桥吊受钢缆拉力与甲板摩擦力二力平衡,拉力方向水平向右,甲板对桥吊轮子摩擦力方向水平向左,问题求作轮子对甲板的摩擦力,又由相互作用力可得此摩擦力的方向应该水平向右．

同样,在课程标准中提出“知道机械功和功率．用生活中的实例说明机械功和功率的含义”的表述,命题者依据课标要求在第(2)问设置时也是充分考虑学生“最近发展区”实际,功率与功的关系,通过功的公式推导来求力的大小,这些都是在学生必须掌握的核心知识前提下,通过关联生产实际现象和物理情境,让学生通过阅读题中信息,选取正确的物理知识,熟练求解物理问题的一般方法和规律,从而达到基础知识掌握和运用,进而提升物理学科必备能力和素养．

第(3)问凸显运用物理知识的能力和构建物理模型的能力,考查学生的逻辑思维能力和物理运算能力,要求学生通过分析进行杠杆模型的构建及情境变化下杠杆平衡条件的运用,通过对学生询问答题情况了解,学生普遍感觉到困难就是具体运用杠杆平衡条件列式,或者说杠杆支点的确定、动力臂与阻力臂的转化时出现疑点,进而导致答题过多失误而丢分,同时在转移研究对象后,不能将桥吊受力变化与运输船受力情况进行联系,此处考查学生综合运用学科内知识及迁移能力,可见命题人的“良苦用心”,通过对已公布的参考答案中不难发现在过程中简单推理并进行“不可或缺”的关系表述,与计算得出正确结果都同等重要,这也是中考突出能力考查的必然需求．

4 教学思考

基于初中学生身心特点和学习经验所形成的认知特点,在物理学习上普遍表现“上课一听就懂,课后一做就错”的现象,尤其是在武汉市中考物理综合题的解答过程中就表现得尤为明显,在复习教学过程中,老师采取多轮复习策略,依据课标要求,紧密联系教材,重点知识重点讲,但是我们学生在处理这样具有很强原创性试题时,由于初中生对自然界、社会生活、生产中客观存在的物理现象仅仅停留在感官阶段,这就需要遵循物理复习的教学原则,加强此类问题的针对性,由浅入深,以真实生活场景、社会生产活动为切入点,通俗的说“海、陆、空”等现象经过一定程度抽象后联系物理知识,继而形成关联物理模型,加工出对应练习作业,综合训练学生以文字描述的方式呈现,口述表达分享形成能力．总之,中考复习备考的教学是复杂的系统研究过程,找准学生问题,紧密联系课程标准,创设针对性的问题情境,激发学生潜能是我们需要不断努力的方向．