(扬州市生态科技新城杭集中学,江苏 扬州 225111)
2013年江苏省南京市中考物理试题第11道题为:如图1所示,小车从斜面上某一高度由静止开始滑下,撞击静止于水平木板上的木块(不计空气阻力).下列说法正确的是( ).
图1
A.小车在斜面上下滑的过程中,如果选择木板作为参照物,小车是静止的
B.小车从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中,小车的机械能先变大后变小
C.木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
D.若木板的表面光滑且足够长,最终木块的动能将保持不变
本题考查了运动和静止的相对性、平衡力和机械能等知识点,分析、解答如下:
(1)判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化,若位置有变化,则物体相对于参照物是运动的;若位置没有变化,则物体相对于参照物是静止的.小车在斜面上下滑的过程中,如果选择木板作为参照物,小车与木板之间的相对位置在不断发生变化,故小车是运动的,故A错误.
(2)考察机械能的变化情况时,可先对影响动能和重力势能大小的因素进行分析,然后由动能和重力势能大小的变化,判断机械能的变化.从斜面上开始下滑到撞击木块后静止的过程中要克服阻力做功,所以机械能在减小,故B错误.
(3)平衡力的条件是:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上.而木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对作用力与反作用力,故C错误.
(4)若木板的表面光滑且足够长,木块在水平方向上不受摩擦力,将做匀速直线运动,动能保持不变,故D正确.
本道题是对苏科版物理教科书中探究情景的改编,提及的实验装置在该书中出现过三次:第一次是在八年级物理第九章《运动和力》的第一节《牛顿第一定律》的教学实验中,是让小车从斜面的同一高度下滑到不同粗糙程度的三个物体水平面上,观察小车在三个不同粗糙程度的水平面上运动的路程长短,从而归纳推理出力与运动的关系;第二次是在九年级物理第十一章《简单机械和功》的第三节《功》的教学实验中,通过探究斜面展开“功”的教学,让学生通过生活中熟悉的“斜面”了解有用功、总功和无用功的概念,从而引出“机械效率”这个概念;第三次出现是九年级物理第十二章《机械能和内能》的第一节《动能 势能 机械能》“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中.
该题虽是教科书原实验情景的再现,但赋予了新的内容,它不但要求学生能结合实验情景,应用“运动和静止的相对性”、“平衡力的辨别”、“动能和势能的大小变化”的知识,而且在四个选项中通过研究对象的转换,把学生的认识提升了一个高度.
(1)该题A、B选项中以小车为研究对象,C选项中的压力是以木板为研究对象,而支持力是以木块为研究对象,D选项中又以木块为研究对象,从考查中暗示了研究对象这个重要因素,对物理教学具有一定的指导意义.在学习《二力平衡》时,学生总是把平衡力与相互作用力相混淆,追溯其根源是学生没有搞清受力物体这个研究对象,从而产生张冠李戴的错误.
例如2012年江苏省扬州市中考物理试题第11题:茶杯静止在水平桌面上,以下属于一对平衡力的是( ).
A.茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力
B.茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力
C.茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力
D.茶杯受到的重力与桌子受到的重力
分析与解答:平衡力针对同一物体,这里的研究对象是茶杯,茶杯受到的重力是茶杯受的力,桌面对茶杯的支持力也是茶杯受的力,所以应选B.
再如,2012年无锡市中考物理试题第10题:放在水平桌面上的茶杯,对桌面有压力.下列有关“茶杯对桌面的压力”的说法,正确的是( ).
A.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生形变而产生的
B.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
C.茶杯对桌面的压力就是重力
D.茶杯对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
这道题中考失分率很高,引起老师们的较大反响.从题面上看,此题涉及了力的作用效果与弹力产生的认识,涉及了压力和重力的辨析,涉及了施力物体和受力物体的理解.其实我们如果从研究对象入手,分析这里的压力是由茶杯产生的,把茶杯作为研究对象,当茶杯放在水平桌面上时,由于茶杯受重力作用,使其与桌面发生挤压,茶杯底部产生微小的弹性形变,从而使茶杯对桌面产生了向下的弹力,即茶杯对桌面的压力,故A正确.
(2)在苏科版九年级物理教科书的实验“探究动能的大小与哪些因素有关”中,以“信息快递”栏目说明:质量不同的小车从一个斜坡的同一高度释放,运动到水平面时,它们速度的大小相等.此说明对学生的进一步学习具有引导作用.这个问题在2010年江苏省扬州市中考物理试题第25题中出现过:在骑自行车上学的路上,小红看见红灯亮起时,同学小明远远的就停止蹬踏,让车自由滑行,车恰好停在斑马线前.小红想:车滑行的距离可能与哪些因素有关呢?她猜想:①车滑行距离与车速有关;②车滑行距离与车的质量有关;③……为此,她取来空的圆柱型的玻璃瓶模拟车轮滚动,探究玻璃瓶在水平桌面上前进距离与哪些因素有关.她在探究猜想①时,准备采用施加大小不同的力去撞击玻璃瓶,使它沿直线滚动,直到停止,观察它前进的距离.除此以外,你还能想到其他更好的办法吗?请画出你的设计简图,并加以简短的文字说明.
学生通过审题发现,“施加大小不同的力去撞击玻璃瓶”的目的就是使玻璃瓶在水平桌面上产生不同的滚动速度,从而观察玻璃瓶前进的距离,使学生联想到了本实验中的“信息快递”的内容.
总之,这几道中考题启示我们:在物理教学中不但要教给学生书本知识,更重要的是教给学生学习的方法.