王大云
初中物理是高中物理的基础,是培养学生物理核心素养的重要阶段。关注学生对物理概念和知识的理解、整合、内化,提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生科学的思维和态度,帮助学生树立直面困难的勇气、克服困难的信心和决心,是初中物理教育的重要目标。物理中考备考复习课以专题方式推进,课堂以训练为主线,注重知识和方法的强化训练及综合运用,是学生实现学科知识内化和整合、提升学科思维能力和运用知识解决问题能力的必经阶段。专题复习按知识板块划分,通常包括声光专题、热学专题、力学专题、电学专题和总复习之相关综合专题。专题复习在保质保量完成任务的前提下,可适当降低过程难度,采取从单个知识点到多个知识点、从拆分到组合,由浅入深、循序渐进的教学设计方式。专题复习课教学主要包括课前准备铺垫、课中次递实施和课后巩固训练三大教学环节。下面笔者以总复习之“力学综合专题”复习课为例,介绍该课型的基本操作流程和主要教学策略。
一、课前准备和铺垫
教师的课前准备须认真考虑“教什么”“怎么教”两大问题,它是课堂教学质量的保证,也是教师向学生传达备考方向的“航标”。学生的课前准备,重点是在教师指导下做足“学什么”的知识和能力储备。
(一)教师的课前准备
教师的课前准备主要包括与该专题相关的教材内容分析、中考考点分析、学情分析和训练题设计四项内容。教材内容分析重在从课程学习目标、能力、要求的角度明确各有关内容的学科地位;中考考点分析重在厘清该专题内容在本地区中考中的题型、比例、难易度和能力要求等;学情分析重在分析学生对该专题内容的理解和掌握程度以及存在的常见问题等;训练题设计则是在教材内容分析、中考考点分析、学情分析的基础上,构建符合《义务教育物理课程标准(2011年版)》(以下简称课标)和该年度考纲要求,符合学生已有水平、认知特点和思维方式的专题复习内容。在本课中,教师须着重做好以下准备。
1.教材分析。力学是物理学五大知识板块(声学、光学、热学、电学、力学)之一,初中力学主要包括功率、压强、浮力、杠杆、滑轮组、受力分析等内容。课标要求学生达到认知和理解水平,也就是认识、分析、理解和计算的水平,这在初中阶段来说是要求较高的一种认知水平,其中的受力分析内容需要为高中物理学习打下坚实基础,因此也是初中物理学习的重中之重。
2.中考考点分析。力学一直是我市物理中考的重头戏,考查知识点比例达45%,且近五年的压轴题均是力学综合题型,重点考查考生对力学基础知识和基本技能的识记、理解和运用,以分析、推理、计算、表达为主,这是一种比较全面、高阶的考查,有良好的区分度。尽管如此,题目本身还是有一定的难易梯度,往往包含三四个小问题,方便考查不同知识目标和不同水平的考生,就算是中等偏下的考生,只要审清了题目、记住了公式,也可以拿下这道压轴题的第一问或前两问。拿下压轴题,是全面提高物理中考成绩、尖子生获得A+成绩的关键。
3.学情分析。物理学习能力薄弱的学生通常只能背一些基本的原型公式或是一些简单的变形公式,能做简单的计算,对稍复杂的变化便无以应对,表述物理单位和规范容易乱,最主要的障碍是畏难心理,看到大题、压轴题便直接放弃。中等生不僅能背出基本原型和变形公式,而且能做相应的计算,解题过程也能表述得比较规范,只是在遇到比较灵活和新颖的问法时难以应对。尖子生对于原型公式及其变式的应用或计算都非常娴熟,且表述规范,对于灵活和新颖的问题也能较快想出解决办法,只是有时会因解题速度太快、偶尔粗心导致不必要的失分。
4.知识清单和训练题设计。两项设计须关注学生的个体差异,体现梯度和层次。本专题应注意体现中考压轴题模式,使每个学生学习物理学科的潜能都得到最大限度的发挥。
(二)学生的课前准备
学生的课前准备,主要是了解相关专题知识点的基础概念、公式及其变式(含公式中各物理量的含义及准确的单位名称),完成教师设计的知识清单。表1为教师为“力学综合专题”编制的知识清单。
表1 “力学综合专题”知识清单
[1.请对下列物体进行受力分析,并完成填空。
(1)已知GA=100N,A对地面的压力F压= N;地面对A的支持力F支= N。
(2)已知GA=100N,F1=80N,A对地面的压力F压= N。
(3)完全浸没在水中的物体A,重力为100N,拉力F1=80N,则所受的浮力为 N。
[(1)][(2)][(3)] ]
[2.压强的计算公式为 ,公式中的F表示的是 ,压强的单位是 。液体压强的计算公式为 ,公式中的h表示的是 。
【例题1】一头大象的质量为6 t,四只脚掌总面积为0.2m2,这头大象受到的重力是 N,它站立时对地面的压强是 Pa,行走时对地面的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【例题2】如右图所示,图钉尖的面积
是5×10-8m2,图钉帽的面积是1×10-4m2,
木块能承受的最大压强是6×108Pa,手指
至少要用 N的力,图钉尖才能进
入木块,此时图钉帽处的压强为 Pa。 3.计算浮力的常用方法:(1)称量法
(2)平衡法
(3)原理法
【例题1】用手将一个重5N,体积为0.8dm3的物体全部压入水中,此时该物体受到的浮力为 N;放手后,物体最终处于静止状态时,所受到的浮力为 N。
【例题2】一个重3.2N的合金块,挂在弹簧测力计下全部浸没在烧杯中的水里后,弹簧测力计的示数为2.2N,合金块所受的浮力大小为 N;合金块的体积是 m3,密度是 kg/m3。(g取10N/kg) 4.杠杆平衡条件的表达式为:
【例题1】古代的战争中,常常利
用图中所示杠杆投掷“石弹”。在“投
弹”时作用在A点的力沿
(选填F1、F2或F3)方向时最小。已知
石球重120N,AO∶AB =1∶6,则作用在
A点的力的最小值为 N(不计杠杆自重及摩擦)。 5.密度的计算公式为 ,变式有 、 ,密度的单位为 。 6.功的计算公式为 ,功的单位是 。功率的计算公式为 ,变式有 ,功率的单位是 。
【例题1】如图所示,分别用图甲、乙两种形式滑轮组合,把重为600N的物体以0.3m/s的速度匀速向上提起,每个滑轮重均为30N,忽略绳重及摩擦,图甲中作用
在绳子上的拉力F 1为 N;图乙中
绳子上的拉力F 2为 N,绳子自由
端移动的速度为 m/s,F 2的功率为
W。 ]
二、课堂实施
专题復习课中的课堂实施包括向学生介绍本专题内容在中考中的地位、常见题型、所占分值、难易程度,以及实施专题教学、落实教学反馈的整个过程。有了课前的准备铺垫,学生可以较快进入课堂学习。复习课教学不能在每个知识点上平均用力,须重点聚焦那些出现了多个知识点或综合性较强的题型,并在教学时从难度较小的问题入手,或对较难的题目进行拆分使难度降低,然后由易到难,逐渐过渡到两个或几个知识点的综合,最终使学生掌握这一类综合题型的解题思路,学会寻找知识点间的联系,提高分析问题、解决问题的能力,进而培养学科思维、实现知识内化。复习中,教师应引导学生首先对课程内容做到心中有数,再通过训练达成手中有招、手到擒来的复习效果。
(一)简单呈现近年中考考点及赋分情况,让学生明白本专题复习的重点所在
以“力学综合专题”复习课为例,因为该专题考点较多,而且用压轴题聚合考点的态势明显,教师可重点呈现本专题历年重要考点(如表2所示),引导学生在重点掌握表中所列基础力学知识点的应用之后,学会在综合题中找出它们之间的联系。
表2:近五年南宁市物理中考力学综合压轴题
知识点应用情况一览表
[年份 题号 分值 涉及知识点 2013 第29题 9分 液体压强、浮力、滑轮组、杠杆、受力分析 2014 第30题 11分 浮力、密度、滑轮组及其机械效率、压强、功率、受力分析 2015 第30题 11分 功率、重力、压强、滑轮组及其机械效率、受力分析 2016 第29题 9分 受力分析、重力、功率、滑轮组及其机械效率 2017 第30题 10分 密度、滑轮组及其机械效率、浮力、杠杆、受力分析 ]
(二)检查知识清单完成情况,重点进行例题点拨,夯实知识和能力基础(约5分钟)
检查学生知识清单课前完成情况,重点抽查部分能力薄弱学生,让学生说清楚清单例题所用的公式、代入的数据及答案等。表扬认真完成知识清单和正确率较高的学生。重点点拨知识点6中例题的受力分析,强调滑轮组的自由端移动距离和动滑轮的轴(或重物)移动距离的不同及关系。(具体过程略)
此环节旨在检查学生课前知识与能力准备情况,也是本课的学习引入,因为难度较小且要求规范,可重点抽查中等偏下的学生,使其树立信心,积极参与课堂学习。
(三)重点展开小型综合训练,引导学生学会解决问题、拓展解题能力(约20分钟)
依照中考压轴题的出题模式,对知识清单中的知识点进行2—3个知识点的小型整合,训练学生对综合知识的灵活应用,培养初步的综合知识运用能力、逻辑思维能力以及严谨的学风。
【训练1】如图1所示,放置在水平地面上的平底薄壁容器水深0.15m。现将重为17.8N的实心铜块系在轻质杠杆OB的中点A处,并将它完全浸没于容器内的水中(水未溢出,铜块未接触容器底部, ρ铜=8.9×103kg/m3)。求:(1)铜块的体积;(2)杠杆B端受到的拉力FB。
师:此题中铜块的体积应如何计算?
生1:用m =[Gg]计算出铜块的质量,再用V =[mρ]计算出铜块的体积。
师:很好!但作为计算题在表述上还得注意什么呢?
生1:用变形公式前先写出原型公式,即先写G =m g,再用m =[Gg];先写ρ =[mV],再用V =[mρ]计算。
师:对!使用公式要知其来龙去脉。对于杠杆B端的拉力F又怎么考虑?
生2:利用铜块的体积先求铜块浸没在水中时的浮力F浮,然后对A进行受力分析,得到A的拉力FA =G - F浮,再用杠杆平衡求出B端的拉力FB = FA×OA /OB。
生3:还要先写原型公式F浮=G排= ρ水 gV排,F1×L 1=F2×L 2。
生4:还要强调因为浸没,所以V排=V。
师:同学们的思路非常清晰,解题过程也很规范,非常棒!计算题的三环节“公式”“过程”“结果”一定要完整。公式如果用到的是变式,一定要先写出原型公式;过程和结果的代入不要忘记单位。此外,还有一些解题的关键点、联系点,如浸没、匀速、F压=G……要特别强调说明。
学生自行写出完整的解题过程后,教师请一名学生上讲台用投影方式展示答案,全班一起点评其解题过程及解题规范。(过程略)
本题第(1)问是课前知识清单5的内容,是单个知识点,是基础也是回顾,90%以上的学生都能顺利解决,设置该问的主要目的在于增强学生的学习信心;第(2)问是知识清单1、3、4的简单综合,大约60%的学生能顺利通过,说明仍然有一部分学生就算单一知识点能够顺利过关,当涉及2—3个知识点的简单综合时便出现了困难,本问的设计就是训练学生初步的综合知识应用能力。强调理顺解题思路、厘清解题规范,培养学生严谨的学习态度和科学的思维习惯。
【训练2】如图2所示,一个实心正方体合金块M的边长为20cm,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处,OA∶OB =1∶3,一个重为700N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时M对水平地面的压强为1.15×104Pa,人对水平地面的压强为1.2×104Pa。已知人单独站在水平地面上,对地面的压强为1.4×104Pa。求:(1)人与地面的接触面积;(2)力F1的大小;(3)合金块M的重量。
师:怎样解决人与地面的接触面积问题?
生1:用公式P =[FS],得S =[FP],代入数据计算即可。
师:题目中的压强有三个,解决这一问题用的是哪一个压强?
生1:人单独站立,对地面的压强为1.4×104Pa这个数据;压力F用到人的重力700N这个数据。
生1:还要强调人站在水平地面F = G人=700N。
师:清晰而规范,很好!那么又怎样解决第(2)问的问题?
生2:人拉绳时,因为同时受到绳子对人向上的拉力,所以,对地面的压力会发生变化,压强则变成了1.2×104Pa(设为P 2),用变形公式F压 =P 2 S可以求出人拉绳时对地面的压力。
生2:对人的受力进行分析,人受到三个力而平衡,重力(G人)、支持力(等于F压)、绳子的拉力(等于人拉绳子的力F 1)。所以F1=G人-F压。
师:大家的受力分析思路不错。那么第(3)问呢?
生3:M也受到三个力而平衡,重力G M、A处绳子的拉力F A、地面对M的支持力(等于M对地面的压力F M)。所以G M =F A + FM。
师:也就是说,找出FA、 FM就能解决问题。那题目中有没有给出F A 、 FM的数据?
生3:没有,但可以用一些已知条件求出来。M对地面的压力F M可以用FM =P3 S求出来,其中P 3为M对地面的压强(1.15×104Pa)。
师:FM =P3 S中的S是第(1)問中的S吗?
生3:不是,是M的底面积,SM =(0.2m)2=0.04m2,所以变式应写成F M =P 3 S M。
生4:FA作用在杠杆上的力,可以通过杠杆平衡条件F1×L 1=F2×L 2得出,即FA=FB×OB /OA求得。
师:能把第(3)问解题的顺序描述出来吗?
生4:可以!先求M 的底面积,S M =(0.2m)2=0.04m2,再用变式F M = P3 SM求出FM,用FA =FB×OB /OA求出FA,最后对M进行受力分析G M =F A +F M ,从而求出G M。
师:非常棒!这道题主要是压强和受力分析,易错的是题目中有三个压强,要清楚地知道每个压强对应的力是属于哪个物体、在什么状况下的压力,而且为了避免混淆,不同的压强、压力、面积要用不同的下标加以区分。
学生解题。教师巡堂,从学生作业中选出一两份典型解答,用实物投影展示后,师生一起点评,厘清必要的概念和解题思路。
本题第(1)问是课前知识清单2的单一知识点,85%以上的学生能够顺利完成,少部分学生因为不能区分题目中的三个压强导致出错。第(2)问是清单中知识点1、2的综合,难度也不大,80%的学生能完成。以上两小问的设计,目的在于继续夯实基础。第(3)问是清单1、2、4的知识点综合,题型与训练1第(3)问类似,目的是让学生继续加强力学各知识点的综合运用。教学过程中强调知识点的联系,对于三个不同的压强容易发生混淆导致出错的问题,教师强调要认清研究对象并进行受力分析、用下标加以区分的方法,教学中强调方法的渗透,培养学生分析问题的能力。
【训练3】如图3甲中所示的滑轮组从水中提升重物M,已知被提升的重物M的重量为750N,在提升重物的过程中,重物M始终未露出水面,动滑轮下端挂钩上的绳子拉力F0始终为720N,绳子自由端的拉力F将重物M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度,拉力F做功的功率P随时间t的变化图像如图3乙所示,不计绳重及摩擦。求:(1)重物M所受的浮力;(2)重物M的体积;(3)滑轮组提升重物的机械效率。
鉴于本题第(1)(2)问的解答与“训练1”的第(2)问相似,本文不再细述解题过程。
师:怎样计算竖直的滑轮组提升浸在水中的物体的机械效率?
生1:用η =[W有W总]=[GhFS]。
生2:不对,重物浸没在水中W有不等于Gh,在空气中匀速提升时W有才等于Gh。
师:什么为有用功?
生2:不用机械时直接对物体用的力做的功。
师:对!那浸没在水中的物体,不用机械直接对它用的力F拉等于G 吗?
生3:不等于,F拉 = G - F浮。所以η =[W有W总]= [G-F浮hFS],且S =3h =30m。计算公式中G 、F浮、 S 、 h 已知,只有F未知。
师:所以接下来的主要目标就是解决滑轮组自由端拉力F如何求,有什么办法?
生4:对动滑轮进行受力分析,三段绳子共同承担拉动滑轮和水中的重物,3F=G动+F拉。
师:方法可行,但G动不知,还有什么办法?
生4:在乙图中可看到拉力F做功的功率P =600W,P =[Wt] =FV,已知V = 0.5m/s,所以F =[PV],可以求出F 。
师:看清题目,P =600W是绳子自由端拉力的功率,但V = 0.5m/s是绳子自由端的速度吗?
生5:不是,是重物的提升速度,V绳=3V =3×0.5m/s =1.5m/s。
师:能把第(3)问的解题顺序描述出来吗?
生5:可以!先由图n =3,求出V绳=3V =3×0.5m/s=1.5m/s;然后由P =[Wt]=F V ,有F = [PV绳],求出F的大小;S =3h =30m,最后η =[W有W总]= [G-F浮hFS],代入数据即可求出η 。
师:很好!此题易错点在于易把0.5m/s当作绳子自由端的速度,提升浸在水中的物体有用功认为等于Gh。此外要学会在图中寻找信息,查出P从而求出F,当然要知道P与F的关系,公式间的转换、变式要熟练。
学生写出完整的解题过程,上讲台用实物投影展示,师生点评。(过程略)
本题的第(1)(2)问与“训练1”相似,起到反复训练进而熟悉操作的目的,85%以上的学生能较快完成。第(3)问设计为图像信息类题型,学生容易把本题中的有用功与空气中提升重物的有用功混淆,正确率不高,说明学生对机械效率有用功的概念理解不透,有待加强,必要时可另增滑轮组专题进行针对性训练。此外通过查图像得出功率从而求出拉力,有利于培养学生初步的信息收集和分析能力。
(四)拓展较大型综合训练,引导学生突破难点、拔高思维层次(约10分钟)
对知识清单中的知识点进行4—5个知识点的整合,在小型综合训练的基础上让学生对综合题有进一步的理解和应用,这个环节主要是方法的渗透,目的是让学生学会快速寻找知识点之间的联系,快速梳理解题的思路和步骤,达到突破压轴难点、提高高阶思维能力和解题能力的目的。
【训练4】图4是某科技小组设计的在岸边打捞水中物体A的装置示意图,电动机固定在地面。O为杠杆BC的支点,CO∶OB =1∶2。配重E通过绳子竖直拉着杠杆C端,每个滑轮重为100N;均匀实心物体A的密度为8×103 kg/m3,质量为80kg。不计绳重、杠杆重及摩擦,水对物体A的阻力亦忽略不计,物体A未露出水面时一直匀速上升。求:(1)物体A所受到的浮力(假定B端静止);(2)此时滑轮组的机械效率;(3)物体A完全出水后,繼续匀速上升一段距离可以顺利上岸,求所用的配重E重量的最小值。
此题的第(1)(2)问与“训练3”相似,第(3)问类似“训练2”和“训练3”的组合,但有些问题的考虑又略有不同,所以在本教学环节,我们主要组织学生讨论第(3)问的思路:①杠杆B端的受力,对定滑轮进行受力分析,动滑轮是两段绳子,定滑轮是三段绳子,所以FB =G定+3F;②物体出水后的滑轮组绳子自由端的拉力F与物体浸没在水中时不同,需要重新计算F;③物体出水后,C端所需力的大小就等于E重量的最小值。(过程略)
教师巡堂,抽取一两份较典型的学生解答,用实物投影方式展示,师生点评。(过程略)
本题的设计其实是前面训练题的变式,目的是通过反复训练,让学生真正熟练掌握这一类题型,掌握分析问题的方法,培养战胜困难的精神品质。经过前面的训练,学生解答第(1)(2)问的正确率可以高达80%以上。第(3)问受力分析要求较高,正确率较低。该问强调的是受力分析,这是初中物理教学的重难点,也是高中力学教学的重头戏,所以教学生学会和掌握受力分析的方法,对学生初中乃至高中的学习都非常重要。此问也是本地区物理中考压轴题的典型题型,让全体学生在复习时接触此类题目,旨在让他们明白,压轴题并不是不可逾越的,它既有一定难度也有一定梯度:第(1)(2)问面向大部分学生,鼓励全体学生争取得分;最后一问只要准确找出物理量之间的联系,中等生也有可能拿下部分甚至全部分数。
(五)课堂训练小结,让学生自主归纳解题方法,提升解题能力(约5分钟)
该教学环节主要是总结课堂训练题的解题思路、方法和规范。可以让学生自己归纳和补充,培养总结归纳能力,使之乐于参与课堂活动,体验解决物理问题的喜悦。教师最后点评。(过程略)
(六)课后变式训练,灵活应变、巩固强化
教师布置相似度极高的课后练习,既能检测课堂效果,又能巩固课堂所学,使学生在学会方法的基础上随着题目的变化及时找出应对措施,培养应变能力。
【课后练习】用图5所示的装置来提升水下物体C,物体C的体积为0.02m3、重800N,其中AB是一个以O点为支点的轻质杠杆,且AO∶OB=1∶2,小明站在B端竖直向下拉绳子,当物体C全部离开水面时杠杆刚好在水平位置。已知小明的体重为500N,每个滑轮重100N,不计绳重及摩擦。求:(1)物体C未出水面时受到的浮力;(2)物体C未出水面时滑轮组的机械效率;(3)小明若能用这个装置将物体完全拉出水面,这个物体的最大重量是多少。
中考专题复习课为中考备考而设,课堂中教师要特别注意鼓励潜力生、中等生,引导他们每分必争,比如在知识清单检查环节提问这些学生,在小型综合训练、较大综合训练及课堂训练小结环节,视问题难易度适当选择让他们参与问题讨论和解答,让他们切身感到老师对他们的不离不弃,就算是面对所谓的压轴题,也鼓励他们努力去完成部分甚至更多,不可对压轴题轻易采取“视而不见”的对策。对于尖子生,教师要注意在综合复习课的练习和作业中关注他们的解题细节和规范,确保他们不因过于随意而轻易丢失一分。只有让全体学生都逐渐养成细心、严谨的学习态度和习惯,拥有克服困难的信心和决心,物理教学的三维目标才有可能逐个落实,学生的物理核心素养才有可能得到有效的发展,中考复习也才能真正实现有效、高效。
(责编 白聪敏)