多一点学科本质剖析少一点“机械刷题”——兼谈2021年高考全国理综乙卷第24题评析

孙鹏伟 于 勇

(西安交通大学附属中学 陕西 西安 710043)

2021年全国高考刚刚落下帷幕，教育部考试中心就在《中国教育报》刊发了命题专家评析2021年高考试题的文章，其中物理命题专家在“注重综合能力 加强学以致用”为主题的评析中指出：2021年高考物理贯彻落实《深化新时代教育评价改革总体方案》要求，……引导教学减少死记硬背和“机械刷题”的现象，助力高中育人方式改革，同时特别强调试题注重“创设真实问题情境，引导学生加强学以致用”的观点.然而，走出理综考场的许多考生却对“真实问题情境”物理试题发出一声声“叹息”！ “叹息”什么？以“运动员拍篮球”为情境的第24题成为“拍砸理综”的“拍砸球”！看到第24题，许多一线物理教师也在“隐隐叹嘘”中“反思”！备考复习中，以“击球、拍球、踢球”为背景的试题不知“刷”了多少道！但考生为什么会“栽倒”在“拍篮球”的问题情境上？

【题目】(2021年高考全国理综乙卷第24题)一篮球质量m=0.60 kg，一运动员使其从距地面高度h1=1.8 m处由静止自由落下，反弹高度h2=1.2 m.若使篮球从距地面h3=1.5 m 的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度也为 1.5 m.假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间t=0.20 s；该篮球每次与地面碰撞前后动能的比值不变.重力加速度大小取g=10 m/s2，不计空气阻力.求 :

(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功；

(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小.

1 典型错解

(1)假设球自h高处自由落下后反弹高度h4=1.5 m，球两次与地面碰撞前后的动能分别为Ek1,Ek2,Ek3,Ek4，根据题意可得

得

h=2.25 m

根据运动员拍球过程对篮球所做的功等效于球自由下落(h-h3)高度重力做的功，则

W=mg(h-h3)=4.5 J

(2)运动员向下拍球作用0.2 s时，球的速度“等于”球自由下落(h-h3)高度时运动的速度.

根据自由落体运动规律得

根据动量定理

(F+mg)t=mv

则

2 错解剖析

(1)“机械刷题”导致学生失去物理“咬文嚼字”的功力

“击球、拍球、踢球”作为物理问题的试题情境，在各种复习资料书中大量出现，但都以“击球”的情境呈现，即假设手对球的作用力大、作用时间短，在“击”的瞬间不考虑球位移变化.学生在大量“机械刷过”这类情境试题后所形成的思维定势，使学生失去了对“击球、拍球、踢球”情境的观察和对比，也失去了物理“咬文嚼字”的功力，思维被“固化”在“击球”模型的模具里，定格了学生直接将球自由下落(h-h3)高度时的速度视为“拍篮球”结束时瞬间的速度，也定格了学生应用“动量定理”求解“运动员拍球时对篮球作用力的大小”.

(2)“机械刷题”导致学生对“等效思想”的实质不求甚解

(3)“机械刷题”导致学生对“运动的时空观”概念理解不到位

物体的运动都是在连续的时间和空间范畴之内，时间和空间是物体运动中必定存在的两条重要线索，因此，运动按照时间顺序设置就是多过程运动，运动按照空间设置就是多场景运动[2].多过程与多场景相互对应不可分割，即在一段时间里的运动必定对应一段位移，运动了一段位移必定发生在一段时间里.基于此，在运动员对球作用0.20 s的时间里，篮球向下运动了s=0.5 m位移，根据上述等效思想，篮球在0.2 s末的速度应等于自由下落(h-h3-s)高度时的速度，即

(4)“机械刷题”导致学生构建真实问题情境“物理模型”能力的缺失

模型建构是科学思维素养中的一个重要要素，物理学习中的分析、抽象、概括等思维方法在模型建构中体现得最为充分，其重要性正像人教社彭前程教授所说：在某种意义上，物理学是用模型描述自然、用数学表达模型、用实验检验模型的科学[3].因此，培养学生运用知识、能力和素养解决实际问题的能力，必须注重将真实问题情境转化为“物理模型”能力的培养，使学生在建构“物理模型”中解决真实的问题，这些也正是近几年高考命题专家就如何使考题发挥“引导教学”核心功能的守望.例如，2019年高考新课标卷Ⅱ的第25题，一改所有复习资料中所呈现的“不考虑司机踩刹车过程”模型情境，以汽车在平直公路上刹车的真实运动情况为背景，即司机看到前方障碍物立即踩刹车，汽车的运动过程为“司机反应过程运动(汽车匀速运动)+踩刹车过程的运动(汽车变速运动)+刹车板被踩死后的运动(汽车匀减速运动)”.“试”过境迁，当年考生的“伤痛”或许因为时光的流逝而慢慢遗忘，但一线教师不可能忘记，大量的“机械刷题”使考生对“机动车辆刹车模型”形成了思维定势，导致了他们在面对“阻力逐渐增大的刹车过程”情境无所适从.时隔两年，“拍篮球”的真实问题情境，为什么再次被建构成“击球”的“物理模型”，这一点值得每位物理教师反思.

3 正确解析

(1)篮球自由下落碰地前后的动能之比不变，根据机械能守恒得

设运动员拍球过程中对篮球所做功为W,根据功能关系得

则

W=4.5 J

总之，无论是基于高考“立德树人、服务选才、引导教学”核心功能的备考复习，还是基于“注重体现物理学科本质，培养学生物理核心素养”课程目标的新课教学，教师都应引导学生多一点从物理学科本质的视角剖析真实问题情境，让学生在建构真实问题情境的“物理模型”中充分感受到所学内容蕴含的应用价值，少一点“机械刷题”，将疲于“机械刷题”的时间、精力和智力切实转向解决真实问题中，在真实问题的解决中促进物理学科核心素养的达成.