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赏析一组生活气息浓厚的物理中考试题*

2015-01-08吴志明

物理教师 2015年4期
关键词:蛟龙串联电池

吴志明 薛 俭

(1.江苏省太仓市实验中学,江苏 太仓 215400;2.江苏省太仓市陆渡中学,江苏 太仓 215412)

近年来,各地物理中考的生活气息越来越浓厚,出现了许多以学生日常生活环境为场景,以学生生活体验、经历经验和社会活动等为命题素材而设计的好的试题,充分体现了物理学科“从生活走向物理、从物理走向社会”的课程理念,让学生切身感受了学习物理的意义与价值.此类中考试题颇具典型性和时代性,值得我们加以关注与研究.

1 生活中的物理现象解释

例1.(2014年云南中考题)炎热的夏天开车行驶在公路上,常觉得公路远处似乎有水,水中还有汽车、电杆等物体的倒影,但当车行驶至该处时,水却消失了.出现这种现象是因为光的

(A)漫反射. (B)镜面反射.

(C)折射. (D)直线传播.

解析:路面上暖空气与高空中冷空气之间的空气层密度不同,光在不同密度空气中的折射程度是不同的;远处物体的光传播过程中,在路面附近会发生折射现象,折射光线进入人的眼睛,人由于错觉始终认为光沿直线传播,所以会出现上述现象.答案选(C).

点评:生活是物理学习的源头活水,现实生活中的各类物理现象无处不在.现在普通百姓家的机动车已十分普及,本题再现了人们乘坐汽车在平直公路上经常可以看到的真实情境:远处路面上似乎有水,路旁的景物在水中晃动;考查的知识点有:光的折射、光在不均匀介质中传播的路径是弯曲的;试题能够很好地唤起学生对周边生活现象的细微观察和主动关注,让他们切身感受到,不经意间,物理就在我们的身边.

2 生活中的物理知识应用

例2.(2014年南京中考题)图1所示的是某住宅小区内的场景.______

图1

(1)图中A是禁鸣标志,禁鸣是在 ________处控制噪声.

(2)图中B是汽车限速标志,它表示的含义是________.按规定,汽车在小区内行驶100m至少需要________s,行驶过程中,以汽车为参照物,标志牌是_______的.

(3)图中C是摄像头,它的内部有光学元件,其作用相当于凸透镜,小区内的景物通过它所成像的性质是倒立、________的________像.

解析:(1)禁止鸣喇叭,就是在声源处控制噪声.

(2)图1中B是汽车的限速标志,表示汽车最大速度不能超过5km/h.

行驶过程中以汽车为参照物,标志牌与汽车的相对位置在不断发生变化,故标志牌是运动的.

(3)摄像机的镜头相当于一个凸透镜,拍摄景物时形成一个倒立、缩小的实像.

点评:学习物理的重要方法和意义就在于实际应用,将课本上的物理知识与日常生活中的经历和活动紧密结合起来,有助于激发学生持续的学习兴趣和动机.本题涉及的知识点较多,主要有:噪声的控制、汽车限速标志的物理意义、速度公式的变换和简单运用、运动的相对性,以及凸透镜成像规律等.该题难度不大,涉及的知识面却很广,都是生活中学生熟悉的问题,容易拉近学生与物理之间的距离,产生格外的亲切感,唤起他们学习物理的内驱动力.

3 生活中的物理用语规范

例3.(2014 年 台 州中考题)智能手机耗电量大,移动充电宝应运而生.移动充电宝就是一个可充电的锂聚合物电池.某品牌移动充电宝部分相关参数如图2所示.该充电宝的输出功率为______W.图2中有明显不符合科学规范之处,请加以改正:__________.

解析:根据电功率公式P=UI,代入数据可得P=UI=5V×0.8A=4W.

图2

物理学中,重量表示物体所受重力的大小,简称物重,符号G;而质量是物体所含物质的多少,用符号m表示,这是两个不同的物理量;按科学规范,图2中的“重量”应改为“质量”.

点评:生活中蕴含着丰富的物理课程资源,只要做个有心人,留意身边各种生活物品,也能够为我们带来不同的学习体验.本题以智能手机和移动充电宝为命题背景,考查了学生对电功率知识的掌握情况.但这不是主要的,命题的亮点在后半题:找出并改正图中不符合科学规范之处.值得注意的是,生活中多种多样的经历,并不总能给学生带来正确的观点和判断,有时学生会因此形成错误的前概念,但这也是有价值的课程资源,充分挖掘和利用它,可以有效地激发学生学习过程中的认知冲突.

4 生活中的物理课题研究

例4.(2014年陕西中考题)电池使用说明中都有一条提示:“请一次性更换所有电池,以免新旧电池混用”.小海同学用所学物理知识探究这条提示的依据.

方案1:用同型号串联的两节新电池和串联的一新一旧电池分别给同一辆玩具电动车供电,让电动车在相同路面上运动.

通过测量电动车运动的______,比较两组电池为电动车提供的电功率大小.

通过测量电动车能够运动的______,比较两组电池为电动车提供的电能多少.

方案2:用定值电阻替代电动车,通过测量定值电阻两端的电压,比较电池给定值电阻提供的电压差异究竟有多大.

图3

小海设计了图3所示的电路.将方案1中的两组电池和同型号一节新电池分别接入A、B间进行实验,将开关S闭合前后的电压表读数记录在表1中.

表1

(1)分析表中两列数据的第______列可知,串联的一新一旧电池给定值电阻提供的电压,不仅小于两节新电池提供的电压,竟然也小于一节新电池提供的电压.

(2)为什么一新一旧电池给定值电阻提供的电压小于一节新电池提供的电压?

原因分析:根据串联电路中电源电压等于各部分电路两端的电压________,用一新一旧电池供电的电路中,废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个_______.

(3)要使结论具有普遍性,需要换用________型号新旧电池进行多次实验.

实验总结:综合上述小海的探究,结合你的认识,从能量的角度可以得出电池使用说明中提示的依据是________________.

解析:方案1中,通过测量电动车运动的速度,比较两组电池提供电功率的大小;通过测量电动车能够运动的路程,比较两组电池提供电能的多少.

(1)分析表中第2列数据可知,串联一新一旧电池提供的电压,小于一节新电池提供的电压.

(2)串联电路中电源电压等于各部分电路电压之和;废旧电池相当于电路中串联了一个电阻.

(3)要使结论具有普遍性,需要换用不同型号新旧电池进行多次实验;使用说明中依据是:新旧电池混用,废旧电池会消耗新电池的部分能量.

点评:教学心理学有关研究表明,当学习的内容和学生熟悉的生活情景越贴近时,学生自动接纳知识的程度就越高.[1]生活经验告诉学生,新旧电池不能混合使用,但这是为什么呢?本题充分把握了物理内容与学生实际生活的结合点与交叉点,通过方案设计、搜集实验证据、分析与论证、归纳总结等环节,以实验探究的方式,完成了对生活中这一课题的研究,这是一道既凸显科学探究的思想与方法,又蕴含情感态度、价值观教育元素的亮点试题.

5 生活中的前沿科技展示

例5.(2014年东营中考题)“蛟龙号”创造了“中国深度”下潜7062m.今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘.已知海水密度ρ=1.03×103kg/m3,声音在海水中的传播速度是1500m/s,取g=10N/kg.问:

(1)“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到海水的压强是多少?

(2)电磁波传播速度大,但是在海水中的传输距离很短.母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐.在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间?

(3)“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后,排开的水所受的重力是5×103N,它受到的浮力是多少?

(4)任务完成后,起重机把重2.2×105N的“蛟龙号”吊到母船上,起重机及滑轮装置原理如图4所示.在滑轮装置作用下,“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板,绳子自由端的拉力为68750N,移动的距离是40m,则滑轮装置的机械效率是多少?

图4

(5)你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么?

解析:(1)蛟龙号壳体受到海水的压强为

(2)蛟龙号收到指令需要的时间为

(3)由阿基米德原理可知,

(4)滑轮组承担物重的绳子股数为

滑轮装置的机械效率为

(5)随着下潜深度的增大,压强会越来越大,温度会越来越低,所以需克服的技术难题是低温和高压.

点评:把物理学科教育与当代最前沿、最尖端的科学技术成果融合起来,是培养学生热爱科学、崇尚科学、提高科学素养的重要途径.本题以我国深海载人潜水器“蛟龙号”为载体,考查了液体压强、速度公式、浮力和滑轮组机械效率等知识.该题能让学生深切体会到物理学的科技价值和人文价值.在物理教学中渗透STS教育,展示当代科技的新发展和新成就,有利于学生辩证地、全面地认识世界,对促进学生综合能力的培养、科学情感态度与价值观的养成具有积极的作用.

正如陶行知先生所说:“从生活与教育的关系上说,是生活决定教育.从效力上说,教育更通过生活才能发生力量而成为真正的教育”.[2]散发着浓厚生活气息的物理中考试题,是物理教学生活化的完善、强化与延伸.启示着我们的物理课堂教学,要积极面向学生的生活世界,深入挖掘生活中的教育资源,丰富教学的内涵与外延,开辟物理教学的新天地.

1 吴志明.以走向生活为主线的物理教学策略[J].教育导刊,2012(1):85-88.

2 陶行知.陶行知文集[M].南京:江苏教育出版社,2008.

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