一题多变 培育科学思维

摘    要：知识模块专题教学是高三一轮复习的重要课型之一。文章以传送带专题教学为例，通过传送带模型总结、解题思维过程分析、常见求解问题汇总及以2021年辽宁卷物理第13题的一题多变探讨传送带问题的解题方法，探索提升高三一轮专题教学效率的策略。

关键词：传送带;专题教学;一题多变;科学思维

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2022）3-0038-5

高三物理一轮复习过程中必然需要进行知识模块专题教学，此过程是整合知识体系、培养科学思维、训练答题规范的关键一环。在以往的专题教学中，很多教师只是简单梳理知识点，然后让学生做教辅资料的习题，最后对学生不理解的题目进行评讲，这样的教学效率完全依赖选用的教辅资料质量。而现在很多教辅资料对物理各个模块知识面面俱到，但又点到即止。这种专题教学过程虽能达到知识与技能训练的目的，但是对具体问题无法进行全面剖析，难以培养学生的科学思维能力。如何在高三一轮复习过程中对具体知识点进行全面剖析，落实科学思维能力的培养，是我们一线教师需要思考的问题。

本文以2021年辽宁卷物理第13题为例，一题多变全面剖析传送带问题，探索培育学生科学思维的高三一轮知识模块专题教学方式。

1    传送带问题模型特征

传送带问题模型统计如表1、表2所示。

这几年高考对传送带专题的考查可归纳为运动过程的摩擦力、运动过程的速度或时间、物体与传送带的相对位移、摩擦力对传送带做的功等问题。考虑到高考真题题量有限，笔者再结合各地模拟试题对传送带专题的考查，汇总了传送带专题常见的四个求解问题：

（1）物体在传送带上运动了多少时间？

（2）物体在传送带上留下的划痕是多少？

（3）物体在传送带上产生的热量是多少？

（4）电动机因为物体在传送带上滑动额外做的功为多少？

我们在高三一轮传送带专题复习时应该将每个传送带模型的运动过程都加上这4个常见的求解问题，让学生掌握每个运动模型的解题方法，培养他们的思维能力和归纳总结能力，以后无论传送带题目怎么变都能轻松应对。

4    高考真题赏析

（2021年辽宁卷物理第13题）机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示（见表3），以恒定速率v1=0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°，转轴间距L=3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v2=1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;

（2）小包裹通过传送带所需的时间t。

答案：（1）0.4 m/s2;（2）4.5 s。

解析 （1）小包裹的速度v2大于传送带的速度v1，对小包裹进行受力分析列出牛顿第二定律方程即可求出结果，求解过程简单。

（2）小包裹在传送带上的运动分为两个过程：小包裹先减速到与传送带速度共速，求出第一段时间;再根据题意，小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传送带方向上的分力，即μmgcosθ>mgsinθ，分析出第二段运动状态为匀速直线运动，进而求出第二段时间。两段时间之和为求解结果。

此题主要考查学生的受力分析、传送带运动模型分析能力，顺应《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》对牛顿运动定律的要求：理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题，培养学生科学推理和物理建模的核心素养，提升分析推理能力和模型构建能力[1]。

5    一题多变剖析传送带问题

5.1    变式1

如图所示（图略），相距L=11.5 m的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度的大小v=4 m/s。现将质量m=10 kg的载物箱（可视为质点）轻轻放在传送带左侧。载物箱与传送带间的动摩擦因数μ=0.10，重力加速度取g=10 m/s2。求：

（1）载物箱在传送带上运动的时间？

（2）载物箱在传送带上留下的划痕是多少？

（3）载物箱在传送带上产生的热量是多少？

（4）电动机因为载物箱在传送带上滑动额外做的功为多少？

5.3    变式3

如图所示（图略），传送带与地面成夹角θ=37°，以v=2 m/s的速度顺时针转动，一个质量m=0.5 kg的载物箱以速度v0=4 m/s开始在传送带底端运动（v与v0同向），它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，已知传送带从底端到顶端的长度L=9 m，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10 m/s2，求：

（1）载物箱在传送带上运动的时间是多少？

（2）载物箱在传送带上运动留下的划痕是多少？

（3）载物箱在传送带上运动产生的热量是多少？

（4）电动机因为载物箱在传送带上滑动额外做的功为多少？

（3）载物箱在传送带上产生的热量为

Q=μmg（Δs1+Δs2+Δs3）cos37°=10.64 J

（4）载物箱下落到傳送带底端的速度为

v2=a3t3=2.52 m/s

6    结束语

传送带问题因为研究对象的运动可能性较多，学生知识体系没有完善，可能出现对某一过程分析不到位导致解题出错，会感觉传送带问题很复杂。但是，我们通过对传送带问题模型的总结，探索出传送带问题解题的思维过程与解题方法：只要对物体受力分析求得各阶段的运动加速度，找到v=v临界点，就可以构建运动模型，列出相应运动学或者功能关系的式子进行求解。

高三一轮知识模块专题教学过程中，我们通过对传送带高考真题的一题多变，每个变式均配上常见的求解问题，可以培养学生的科学思维能力，提高学生的解题能力和归纳总结能力，提升学生物理学科核心素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]关健波.基于核心素养下科学思维的养成——以动力学角度谈“传送带”问题为例[J].物理通报，2020（09）：36-38.

[3]黄超华.厘清物理概念 拓展科学思维——2021年高考理综测试全国甲卷第34题赏析[J].中学物理教学参考，2021，50（10）：58-59.（栏目编辑    陈  洁）