考查思维能力 体现学科素养——南京市2018年中考压轴题赏析

(南京师范大学附属中学新城初中怡康街分校，江苏 南京 210000)

核心素养是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。中学物理核心素养主要由物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个方面的要素构成。科学思维的内涵是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程，是分析综合、推理论证等方法的内化，是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品质。

南京市2018年中考物理的最后一道压轴题综合性比较强，是一道体现学科核心素养培养要求的好题，对学生的科学思维能力要求较高，以下与大家一起赏析。

1 原题呈现

如图1所示，在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置。电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I-U关系的部分数据如图2所示，AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比)，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P。闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，圆球P受风力作用，使OP绕悬挂点O偏转，风对球的作用力F方向始终水平向右。已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦。求：

(1) 电流表示数为0.2A时灯泡的电阻。

(2) 无风时R0消耗的电功率。

(3) 为保护电路，允许风对球施加的最大作用力。

图1

图2

2 试题分析

该试题考查了学生三个方面的能力。

2.1 图文结合，考查学生的文本阅读能力

在布鲁姆的教育目标分类中，将阅读分为三级水平：第一级水平，要求学生把材料分解成各个组成部分，鉴别、交流内容的各个要素或对它们进行分类，即要素分析；第二级水平，要求学生弄清各要素之间的相互关系，确定它们的相互联结和相互作用，即关系分析；第三级水平则要求学生识别把交流内容组合成一个整体的那些组织原则、排列和结构，即组织原理分析。

这道压轴题分别从以上三个等级考查了学生的阅读能力：首先，学生要结合电路图和图像将文本描述的内容转化为物理语言，找到不同时刻小灯泡L、定值电阻R0和变化电阻RAB对应的物理量，即要素分析；其次，学生要根据串联电路的电流特点、欧姆定律、电功率，将已有的物理量建立起联系，即关系分析，从而解决试题的前两问；最后，学生要从文本和电路图中找到关键信息“风施加给球的力最大时，电阻RAB接入电路的阻值最小，电路中的电流最大”，从而找到解决第三问的突破口，即组织原理分析。

2.2 力电结合，考查学生的建模能力

试题将电学与力学的杠杆相结合，综合性较强，要求学生能够对客观事物进行抽象和概括，构建反映事物本质特征共同属性的物理模型。学生在分析的过程中要把握两个关键点。

(1) 建构滑动变阻器模型，找到动态电路“动的位置”和“动的范围”

从电学的角度分析，“有风时，OP绕悬挂点O转动”，此时的电阻RAB和OP相当于滑动变阻器，OP相当于滑片。球受到风水平向右的作用力时，OP向右偏转，RAB接入电路的电阻变小，这是此电路“动的位置”。当OP向右偏转时，RAB接入电路的电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律，电路中的电流就会增大。由小灯泡的I-U图像可知，当小灯泡两端的额定电压为2.5V时，小灯泡的电流为0.3A，为了电路的安全，这就要求电路中的电流不能超过0.3A，所以OP又不能无限地向右偏转，只能偏转到电路中的电流为0.3A时，这就是此电路“动的范围”。由此可以判断电路中最大电流为0.3A时，球能承受的风力最大，根据欧姆定律，计算出RAB接入的电阻为30Ω。

(2) 建构杠杆模型，找到力电联系的结点

从力学的角度分析，“OP为质量、电阻均不计的金属细杆，有风时，OP绕悬挂点O转动”，此时OP相当于一个轻质杠杆，O为支点，“细杆下端连接一个重2N的圆球P，风对球的作用力F方向始终水平向右”，则风对球的作用力就是使杠杆转动的动力，圆球受到的重力就是阻碍杠杆转动的阻力。由此构建杠杆的模型，画出动力臂和阻力臂。如图3所示，重力的力臂l2恰好与电阻丝AB平行，OA恰好在球受到风的作用力的力臂l1上。由“电阻丝的阻值与长度成正比”和球受到的风力最大时RAB接入的电阻为30Ω，建立杠杆与电阻丝之间的初步联系。

2.3 数理结合，考查学生的分析综合能力

图3

学生在分析问题的过程中，要将数学和物理相融合，通过数学原理分析论证，再结合物理规律来解决问题，充分考查了学生的数理结合能力、对知识的综合运用能力。

3 结语

这道压轴题的立意较高，不仅考查了学生力学和电学知识的掌握情况，更注重考查学生对事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识；考查学生基于经验事实建构理想模型的抽象概括能力；考查学生分析综合、数理结合、推理论证的能力；将学生的思维方式显化在分析的过程中，将学生的学科素养显化在解题的过程中。笔者认为该题的立意对一线教师的教学具有一定的引领作用，对学生思维能力的发展和学科核心素养的培养具有一定的促进作用。