由中考“斜面”题引发的思考

祁广春

(江苏省扬州市生态科技新城杭集中学,江苏 扬州 225111)

1 引言

近几年江苏各市中考物理试卷中频频出现与“斜面”模型有关的试题,且试题有一定难度和深度,处于平衡态的物体受力问题一直是教学的难点,笔者从小学科学教材和初中物理教材中“斜面”呈现的教学内容以及初中力学教学的角度,对“斜面”试题进行了思考。

2 中考题呈现

例1(2019年江苏省连云港市中考物理试题)：如图1所示,斜劈A放在固定的斜面上,其上表面水平,物体B放在A上,在A和B一起沿斜面匀速下滑的过程中( )。

图1

A.A对B无支持力

B.AB之间无摩擦力

C.A对B的摩擦力方向水平向左

D.A对B的摩擦力方向沿斜面向上

解析：该题考查了匀速直线运动、弹力、摩擦力及其方向判定等知识点。物体B放在A上一起沿斜面匀速下滑,物体B处于平衡状态,物体B受重力和弹力作用，不受摩擦力作用,如果它受到摩擦力作用,摩擦力的方向一定在水平方向上,那么物体B就不可能平衡了。说明物体B相对物体A没有相对运动趋势或没有发生相对运动,即物体A、B之间不存在摩擦力,故本题答案是B。

例2(2017年江苏省扬州市中考物理试题)：如图2所示，某同学从滑梯上匀速下滑,滑梯对该同学作用力F的方向为( )。

图2

解析：该题考查了匀速直线运动、物体间作用力等知识点。该题不但考查了物体处于平衡态时的受力分析,还从作用效果上考查学生对“作用力”理解的应变思维,具有一定的难度。首先,初中学生通过物理的学习,能正确判断在滑梯上匀速下滑的物体受到重力、支持力和摩擦力三个力作用,其中重力的施力物体是地球,支持力和摩擦力的施力物体都是滑梯。通过审题发现,题干求解的是滑梯对该同学作用力F的方向,即该同学所受支持力和摩擦力的合力的方向,由二力平衡知识知：该同学所受滑梯的作用力F和重力G是一对平衡力。故答案是A。

例3(2018年江苏省扬州市中考物理试题)：如图3所示,A物体在斜面上处于静止状态,关于A所受摩擦力的说法中正确的是( )。

图3

A.物体A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上

B.物体A受到的摩擦力方向一定沿斜面向下

C.物体A受到的摩擦力方向不是沿斜面向上,就是沿斜面向下

D.物体A受到的摩擦力可以为零

解析：该题考查了静摩擦力及其方向判定等知识点。物体A静止在斜面上,如果没有受到物体B的拉力,则物体A将在重力、垂直斜面向上的支持力和沿斜面方向的静摩擦力三个力作用下平衡。因题设中没有明确A、B两物体质量大小关系,要始终保持物体A静止,可以假设物体B的质量由零逐渐变大,那么绳子对A的拉力会由零逐渐变大，物体A受到的静摩擦力方向由沿斜面向上变为沿斜面向下，大小逐渐变小到零后再反方向不断增大。故本题答案是D。

3 回首中考题

例2的示意图源自教材原图,它从力的概念入手,要求学生能理解“一个物体对另一个物体的作用力”,虽然从力的性质上看,滑梯对人的作用力有弹力和摩擦力,但从力的效果上来分析,这两个力可以看成一个作用力F(合力的思想),这个作用力F只有和重力G相平衡,才能保证滑梯上的人处于平衡状态。

例3是从例2的“力的作用效果分析”转到“力的作用方向”判定,除了要求学生能分析在斜面上处于平衡态的物体受重力、支持力、摩擦力等的情况,又增加了拉力F的作用,使问题的难度进一步加大,同时增加了对静摩擦力方向的判定,对学生严密的逻辑思维能力要求较高。再反思例2,发现变化的拉力与变化的静摩擦力的合力作用效果应与物体A不受拉力时的静摩擦力效果相同,是例2的拓展延伸。

例1和例3都涉及“连接体”问题,从表象上看好像是高中物理的问题,有超出课标要求之嫌,但仔细推敲发现,这正是初中升学考试命题中“指导性”原则和“适切性”原则的体现,坚持题目设置的梯度性和学生发展可持续性的原则,克服了初中物理教学中的“题海战术、死记硬背”现象。

4 回归教材

斜面是学生日常生活中接触最频繁的一种机械,“斜面”这个物理模型也是物理学习中一个重要的知识点,在义务教育教材中就出现过11次(表1)。

表1

简单机械与我们的生活紧密相连,尤其“机械效率”与“摩擦力”又是生产生活中特别需要关注的问题,建立“斜面”物理模型,研究斜面上物体的平衡问题,培养学生的理解能力、推理能力、分析能力、实验探究能力,有利于提升学生的核心素养。