问题表征视角下的高考力学题例析

蒋基豪

摘 要：从问题表征的角度去实施物理教学，以切实培养学生的问题表征能力，笔者以为这是以物理问题来解决教学的关键所在。由于教学习惯的原因，可能教师更多的时候还是瞄准答案来考虑教学的。而这种忽视了物理问题表征过程的教学，对于培养学生举一反三的能力是极为有害的。

关键词：高中物理；高考；力学题；问题表征

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0050-2

物理难，难在物理试题，物理试题难在问题的表征。所谓的问题表征，说得通俗一点，就是学生在面对问题时是怎样“想问题”的。想的过程不同，对问题的表征就不同。问题表征不同，那所获得的解决问题的思路就不同。良好的高中物理教学，应当引导学生科学、准确地表征问题。现以近两年高考物理全国卷的几道力学试题为例，谈谈笔者的观点。

1 问题表征需要正确思维的引导

问题要想得到正确的表征，首先在于正确思维的引导，尤其是对于高中物理而言。建立一定的思维模式可以让学生在面对相似问题时能够最快、最准确地寻找到表征方法，从而提高解题的效率。正确思维的引导，关键又在于恰当的物理工具的选择与运用。

以2014年新课标全国卷第2题为例。如图1，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距离地面的高度h=0.8 m，A球在B球的正上方。先将B球释放，经过一段时间后再将A球释放。当A球下落t=0.3 s时，刚好与B球在地面上方的P点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间A球的速度恰好为零。已知mB=3mA，重力加速度大小g=10 m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求：

（1）B球第一次到达地面时的速度；

（2）P点距离地面的高度。

问题表征分析：

本题的解决需要用到多个物理工具：自由落体的运动规律，竖直上抛的运动规律，短时碰撞的动量守恒与机械能守恒定律等。

同时，要注意本题中物体的运动过程的分解：B球先自由落体后竖直上抛；A球自由落体；A球与B球短时碰撞。知道了这四个过程，加上正确工具的使用，然后完成综合，那本题就完成了正确表征。

具体解题过程简述如下：

2 问题表征需要关注不当的思维

问题表征之难，常常在于学生不能一下子正确表征问题。错误的思维角度，不恰当的工具使用，会让学生在表征问题时走入岔路甚至是死胡同。物理教学中矫正学生错误的思维，显得非常重要。

以2015年新课标全国卷第25题为例：一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块。在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图2所示。t=0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t=1 s时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反，运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1 s时间内小物块的v-t图线如图3所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度g取10 m/s2。

（2）木板的最小长度；

（3）木板右端离墙壁的最终距离。

在高考结束后笔者与部分学生进行了联系，谈及本题时，有部分学生反映根本不知道如何去判断木板的运动情况（完全不能表征）。也有学生表示不知道应该在什么过程中去求木板与地面之间的动摩擦因数（部分不能表征）。还有学生说：“我能看出木板弹回之后受到地面的摩擦力、小物块的摩擦力，但是由于不清楚此时小物块向哪边运动，因此不知道这两个力的方向相同还是相反。”这表明学生能正确选择物理工具，知道问题表征的角度，但由于对过程尤其是木板碰撞前后小物块的运动过程表征不清，因此对于木板受力方向的判断也就无所适从。

分析学生的这些思维过程其实可以发现，要将学生错误的思维向正确的方向引导，关键在于物理过程的表征。本题中，碰撞之前，小物块与木板可以视作一个整体。碰撞之后，木板以同样的速度即时反弹，而小物块由于惯性将继续向右做减速运动，从其减速开始到速度降为0，可以计算其运动的距离。由于小物块始终未离开木板，说明其运动的距离小于等于木板长度，等于之时即为木板的最小长度。而木板右端离墙壁的距离则取决于其反弹之后的受力情况（匀减速运动），用动力学的知识即可完成解答。

需要强调的是，在下届学生的教学中遇到本题时，可以先放手让学生思考，看学生的思维过程与曾经的这些学生的错误思维有哪些相同或相异的地方。知道了学生的基础再去引导，往往可以更有效地帮学生表征问题。

3 问题表征能力的培养贵在坚持

从问题表征的角度去实施物理教学，以切实培养学生的问题表征能力，笔者以为这是物理问题解决教学的关键所在。由于教学习惯的原因，可能教师更多的时候还是瞄准答案教学。而这种忽视了物理问题表征过程的教学，对于培养学生举一反三的能力是极为有害的。

因此，培养学生的问题表征能力，贵在坚持。具体有两个方面：一是教师的教学意识，需要提醒自己遇到复杂问题时，帮学生理清过程，远比给学生提供解题过程更重要；二是学生方面，需要提醒学生物理问题的解决，不在于立即选择好物理公式（甚至是套公式），而在于冷静地分析问题，以使物理过程在自己的思维中更清晰（这样实际上就完成了表征）。

事实证明，只要坚持培养学生的问题表征能力，就能从根本上抓住物理问题分析的牛鼻子，从而让学生在面对高考时变得更加从容与自信。

（栏目编辑 陈 洁）