生活事例转化为物理教学与评价资源例谈

杨明国 赵承忠

摘 要：從生活走向物理，从物理走向社会，是义务教育物理课程标准提出的重要理念，将“生活事例”转化为物理教学资源，是践行这一理念的重要实践.本文通过一些实例介绍了“转化”的一些方法和技巧.“生活事例”即学生本人和他人的饮食起居、学习及社会活动经历中的认知和行动事实.本文所指的“生活事例”多为与学生生活息息相关的物理现象和应用实例.

关键词：生活;事例;物理教学;资源

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）02-0004-05

作者简介：杨明国（1971-），男，湖北宜都人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理教学;

赵承忠（1960-），男，湖北宜都人，本科，中学正高级教师，初中物理教研员，研究方向：物理教学.

课程资源开发是物理教师的一项重要任务，如何践行“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念？本文从一些具体实例出发，谈谈如何将生活实例转化为物理教学资源，特别是编制评价试题的一些具体方法和技巧.

1 直接引用，无缝对接

人们在利用和改造自然的过程中积累了丰富的经验，有很多好的应用实例，存在很多成熟的经验事实.这些事实所涉及的知识方法又和初中物理教学内容有很好的契合度.这样的事实，是可以直接引入到教学中来的.从而实现经验事实与物理教学的无缝对接.

实例1 木楔问题

木楔防滑脱.木结构物相互依附时，为了防止滑脱，常用木楔加固.这实际上是利用了增大压力来增大摩擦力的原理，从而增大构件间的结构力.如图1所示，传统木工工艺中的木榫外端开缝加楔.在摩擦力的教学中引入如下试题，既传承了“鲁班”经验，又加深了学生对“如何增大有用摩擦力”这一知识的理解.同样的应用还有，例如：教室的门关不紧，常被风吹开，小明在门与门框之间塞入硬纸片后，门就不易被风吹开了，

下列解释合理的是

A.门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用

B.塞入硬纸片是通过增大压力来增大摩擦力

C.塞入硬纸片是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦

D.门没被吹开是因为风吹门的力小于摩擦力

解析：此题没有提及门闩和锁的作用，仅考虑关着的门与门框之间的作用情况.关着的门和门框之间有摩擦力，A错;塞入硬纸片后门和门框之间压力增大，摩擦力增大，B正确;塞入硬纸片没有减小接触面粗糙程度的作用，事实并没有减小摩擦，C错;门没被吹开前，门受到的摩擦力随风的推力的增大而增大，摩擦力和风的作用力相等，D错.正确答案：B.

木楔在建筑和工程中有大量的应用，因为木楔在打入墙体和木材料时操作方便且省力.经力的分解与合成计算，作用在木楔尖角（θ）端的力F与两斜边上的作用力N的关系是（如图2所示）：

N=F/2cos（90°-θ/2）.设θ=16°，则N≈14.3F.可见当楔很尖（θ小）时很省力.这在生活中有很多应用，学生通过这种开拓性学习，会从“知其然”升级到“知其所以然”，学习的成就感会油然而生.

实例2 自然中的热现象——“雪面包”

如图3所示，是一幅雪景照.步砖场地积雪部分融化后，出现了一个个“雪面包”，蔚为奇观.一团团雪堆下方是方形地砖，每块方砖周围是条形砖.科技工作者发现：四周条形砖比中间方形砖具有更好的导热性和渗水性.关于形成“雪面包”奇观的解释不合理的是

A.方形地砖导热性差是“雪面包”形成的原因之一

B.周围环境气温较低是“雪面包”形成的原因之一

C.地表上的热易通过条形砖及四周缝隙传递，使条形砖上的雪更易熔化

D.太阳热辐射致条形砖上方的雪比方形地砖上方的雪更易熔化

解析：本题涉及到吸热、热传导、熔化条件等知识，其中D的说法“太阳热辐射致条形砖上方的雪比方形地砖上方的雪更易熔化”错误，太阳对条形砖和方形地砖的热辐射条件是相同的.其它选项说法都正确，符合题意的选项是D.

实例3 孪生兄弟——两缺损的托盘

下乡课堂观课时发现这一资源.两个缺损的托盘凑在一起，可以让托盘天平继续使用吗？从天平平衡的原理（杠杆平衡条件）看是可以的.可以作为实验问题供学生探讨，以加深学生对托盘天平原理的理解.

直接引用的方法有现场拍摄、记录或相关资料的截图，录屏或视频收藏.技巧是无缝对接，即所选事实与《义务教育物理课程标准（2011年版）》中的相关内容要对接好.如实例1中木楔在木工工艺中的应用，对接的是楔的嵌入是省力的，嵌入过程中对斜面的接触面产生很大的压力，通过挤压增强木质构件间的摩擦力，从而起到紧固作用.实例3是观课时发现，撷取和分享学生的智慧.

2 创情设景，趣理交融

利用生动、直观的现实情景，学生熟悉的事例，作为教学引入，建立物理概念，阐述物理规律，分析物理问题或提示物理原理.这样学生就会感到物理乏味、枯燥、遥远难学.

1、将自然界和生活中的实景现象、奇闻异事，作为一种教学情景呈现给学生.使之成为

2、一种教学引入，以此来帮助学生建立物理概念、理解物理规律、解决物理问题.这比枯燥乏味的讲述和“啃书本”式的教学，效果要好得多.

实例4 上蹿下跳的葡萄干（如图4所示）

在盛有雪碧饮料的杯子里，投入一些葡萄干.葡萄干会先下沉后上升，上升到液面后再下沉，如此反复.

学生观察这种有趣的现象，自然会寻根问底.雪碧是碳酸饮料，刚倒入玻璃杯中的雪碧在减压状态下逐步释放CO2气体，会产生很多小气泡.这些气泡附着在葡萄干上，增大了葡萄干排开水的体积，从而增大浮力，浮力大于重力而上浮.

葡萄干上浮到液面后，接触空气，气泡破裂，浮力减小而下沉.这样循环下去，有趣的现象就发生了.

在學习“物体的浮沉条件及其应用”时，可以重现上蹿下跳的葡萄干这一生活情景，设计实验.

实验目的：会用浮沉条件解释生活中的问题.

器材准备：大烧杯、大瓶雪碧饮料1瓶、鲜葡萄干1袋.

实验步骤：（1）把鲜葡萄干放入烧杯;（2）开启雪碧盖子，将雪碧慢慢倒入烧杯中;（3）观察记录现象.

通过实验，让学生利用浮沉条件分析葡萄干上浮和下沉的原因，加深理解“物体的浮沉取决于重力和浮力的大小关系”.

创设物理学习的情景的方法：例如故事讲述法，如阿基米德揭开皇冠之谜的故事;例

如影视插播法，如长征系列火箭发射视频，电影《流浪地球》 《生死时速》部分片段;例如实例4所示的实验展示等方法.创设情景的技巧，从构思上来说，就是带着需要去发现含有物理元素的趣闻场景，越是精彩、越是扣人心弦就越好.在手段和硬件的运用上要立足常规并不断运用新技术.

3 用品解剖，聚焦原理

很多生活用品和生产设备都是物理学基本原理的应用，但苦于其外壳和装饰的遮挡，学生很难发现.教学中通过拆卸和分解这些东西，让学生一睹“庐山真面目”探究其工作原理，弄清其工作过程，获得物理学知识并运用于实际、服务人民生产、获得生活的体验.

实例5 宾馆卫生间洗浴用的洗发精和沐浴露的“按压”装置原理

如图5所示，重点观察沐浴露下的软管，当它受到按钮传递来的压力时，软管中的液体体积缩小压力增大，液体被压出.松开按钮，软管在弹力作用下恢复原状，软管内气体压强减小，对上部沐浴露瓶的液体形成负压，液体流入软管.这就是气体压强与气体体积关系的应用.将其引入到物理课堂，培养学生观察与动手能力，养成探究生活用品中所蕴含的物理原理的习惯，从而将提升核心素养的教学目标落实到具体的教学之中.

实例6探秘空气开关的结构与工作原理

应用实践题：某校共有15个教室，每个教室配有40W的照明灯10盏，300W的投影仪一台，100W的教学扩音系统一套，300W的电脑一台（该校的供电电压为220V）.请回答下列问题：

（1）学生在操场上进行半小时的大课间体育活动时，若教室内的这些用电器没有关闭，那么这半小时内会浪费多少度电？

（2）随着这些硬件的装配，需要对学校供电线路进行改造，表1是各种橡胶绝缘铜芯线在常温下的安全载流量（长时间通电时的最大安全电流），从安全角度考虑，该校应选择哪种导线作为干路导线？请通过计算后说明.

（3）该校电路中的保险装置采用空气开关（如图6甲），空气开关内有电磁铁和两个触点，制作触点的材料分别有铜或银.电路正常工作时两触点是连接在一起的，当电流过大时电磁铁将两个触点分开，切断电路（如图6乙）.从空气开关使用的寿命和安全角度考虑，应选择触点用（选填“银”或“铜”）材料制作的空气开关，原因是（答案：同样条件下，银的电阻比铜的电阻小）.

空气开关应选金属银做触点.因为同样条件下，银触点接触电阻小些，根据Q=I2Rt得出产生的热量更小，使用寿命更长、更安全.

这类运用需要对实物进行拆卸和分解，要注意和工程技术人员多交流，从中获得帮助并掌握技术.运用图形绘制和处理技术聚焦设备的核心部件，绘制解剖图，利用软件处理照片获得剖视图，建立图片库，同时加强教师群体间的交流合作，实现共建共享.

4 新闻截取，开阔视界

就信息获取而言，新闻报道相比于其他途径更加迅速，同时可信度更高.从中截取有价值的信息作为教学素材，满足学生的猎奇心理，深受学生的喜爱.

实例7 太空探索

新华网2019年1月3日 12∶55消息A——中国成功实现人类探测器首次月背软着陆（新华社北京1月3日电，记者陈芳、胡喆），这是人类第一次揭开古老月背的神秘面纱.2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器自主着陆在月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，实现人类探测器首次月背软着陆.

落月后，通过“鹊桥”中继星的“牵线搭桥”，“嫦娥四号”探测器进行了太阳翼和定向天线展开等多项工作，建立了定向天线高码速率链路，实现了月背和地面稳定通信的“小目标”.

2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器实现人类探测器的首次月背软着陆（如图7所示），开启了月球探测的新旅程.着陆后成功利用自带相机完成拍摄，并借助“鹊桥”中继星传回人类历史上第一张月球背面的照片.

月地之间信息传输是靠电磁波，电磁波传播速度与光速（选填“相等”或“不相等”）;

“嫦娥四号”的腿上长着脸盆一样的圆形大脚掌，目的是通过来减小对月球表面的压强，适于在松软的月球表面实现稳定着陆.

解析：光波是一种电磁波，电磁波的传播速度与光速是相等的;脸盆一样的圆形大脚掌，可以增大“嫦娥四号”与月面的接触面积，从而减小压强.答案：相等 ;增大受力面积.

2018年5月21日，我国成功发射“鹊桥”号中继卫星.若某时刻如图8所示，地面控制中心与“鹊桥”相距约46万公里，“鹊桥”与月球背面相距约6.5万公里，它们之间是利用通讯的，测控中心发出的指令通过“鹊桥”到达月球背面，大约需要s.

答案：电磁波 ;1.75.

社会热点、焦点问题中有大量涉及物理学知识的内容，常关注报刊、电视等正规媒体，诸如停电1小时、天宫1号飞船、蛟龙号深潜器……与物理学结合紧密的资源，敏锐捕捉，囊入“随手本”“样包集”中.

5 作品挖掘，赏文明理

实例8 赏诗析文学物理

诗词歌赋中也不乏物理科学知识.例如毛泽东的《七律二首·送瘟神》.其一：绿水青山枉自多，华佗无奈小虫何.千村薜荔人遗矢，万户萧疏鬼唱歌.坐地日行八万里，巡天遥看一千河.牛郎欲问瘟神事，一样悲欢逐逝波.读这首诗，我们不仅领略了伟人忧国忧民之情怀;同时，还有助于我们了解地球的周长——约八万华里，坐在地球上每天日行八万里，如何理解？这得从物理学中运动的相对性说起.运动是宇宙中最普遍的现象，物体的运动是绝对的，静止是相对的.描述物体的运动总是相对于一个假定不动的物体作标准的，这个作为标准的物体就是“参照物”.人们平常所说的火车飞驰、河水流淌，都是以地表固定的物体为参照物的.实际上地球在不停地运动.若以太阳为参照物，地球围绕太阳公转，同时进行自转，且一天自西向东自转一周.地球是个椭球体其赤道周长约40076千米，约合八万华里.如果跳出地球看，你坐在地球上即使不动，一天也随着地球巡视太空八万里.

“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星……”那么星星为什么会一闪一闪地眨眼睛？星星离我们非常遥远，例如离太阳系最近的半人马座的“比邻星”距地球4.3光年（1光年=94605亿千米）;银河外星仙女座距地球225万光年.牛郎星距离地球16光年，我们看到的牛郎星所发出的光，实际上是在16年前从牛郎星发射出来的.这些星体的光传到地球时已经比较弱了.地球是个特殊的星体，它被一层大气所包围.因为地球上大气温度的变化，区域大气密度也随时在变化，并伴随大气对流产生.星光通过这些气层时发生多次折射，形成散射或全反射.这样星星发射的光在传到人们眼睛的过程中，就会忽前忽后、忽左忽右、忽明忽暗，总在不断地变化.人眼有时接收到星光，有时又接收不到，感觉星星是一闪一闪的.这就是星星眨眼的原因.

以科学的视角品读文学作品，挖掘文人们的科学世界观，凸显科学论断，教育学生，润物无声.

6 创新构想，潜移默化

想象有那样一种课堂，生活中的难题、人生的疑问，能够嵌入既定的课程学习，经过思索与探究，能够豁然开朗、欣然释怀.这将是一种生成性的教学、有深度的学习.学生核心素养中的创新实践意识与能力是否能够得到培养和提升，如下一些实例，能够回答这个问题.

实例9巧搭棚架实例中的力学

一房主要在楼房旁临时拉一个遮阳避雨篷布，要用绳索固定篷布的四角，三个角的拉索都找到了挂系处，只有邻居屋角向外没有支撑点.需要外撑一杆固定一个棚角.墙上钻孔插杆？会伤到别的墙体.怎么办？一退休物理老师解决了这个难题.他是用一端带拐角的棚架钢管、一个作为柴火的树兜，搭建了一个支架（如图9所示）.

这一情景可应用于教学中：同学们，我们刚刚学习了摩擦力和杠杆，现在来分析图示中的问题（如图10所示）.

由于摩擦和挤压，钢管上的O点成了可相对于墙前后转动的支点.教师就地取材，用树兜放入图中位置，起到了重要的支撑作用，没有它篷布这个力学系统很难形成稳定的构架.树兜夹在钢管与墙体之间，在自身受到挤压的同时对杆产生了一个垂直于钢管向墙外的弹力F3.篷布一角对钢管产生的拉力F1和系在窗户上的绳对钢管产生的拉力F2会形成一个斜向墙体的合力F12.F12、F3对于钢管ABO形成一个杠杆平衡系统.巧妙的是当篷布所需的拉力F′1增大时，F1会随之增大，F2相应增大，杠杆对树兜的作用力F′3增大，其反作用力F3也增大，不断维持整个力学系统的平衡.

把这些初中学生能解答的内容编制成一个个问题让学生解答，学生在练习或考试中就会受到创新教育的启迪.

实例10 设计配重式省电节能升船机

应用实践题：三峡升船机于2015年12月21日进行实船测试（如图11所示），机械驱动承船厢下降，承船厢以0.2m/s的速度匀速下降，从上游162m海拔高度下降至下游62m处，依次开启活动桥、卧倒门、防撞装置、工作门后，船只缓缓驶出承船厢.清江中学的同学们参观升船机后，提出了如图12所示的设想：建升降两个闸室，牵引钢索组通过中间的转动控制轴与电机相连.请根据以上信息解答如下问题：

（1）升船机承船厢完成一次上升（或下降）过程所用的时间是多少？

（2）按清江中学同学们设计的升船机工作，某次上下游船队过闸，上行船厢装满水后船厢、水、船只的总质量为15500t，若下行船队比上行船队质量少200t，船箱升降时传动系统摩擦阻力为上行船箱等总重的10%，完成这次升降过闸任务，升船机辅助电动系统对升降系统做的功是多少？

（3）如果不用下降船箱带动上升船箱，按（2）所述的情况，电机要多做多少功？

（4）清江中学同学们的双箱联动设计的主要优点是什么？

将原理转化为实用产品，对已有产品的环保节能设计展开奇思妙想，大开脑洞，启迪思维.

7 说明解释，学以致用

物理是一门实践性很强的科学，与自然现象以及生产、生活联系紧密，用已学的知识科学地加以解释，使学生体会到物理就在身边，学有所用，学而不厌.

3、学生能用已有的知识解释常见的物理现象、奇特的物理现象、生活中的物理现象，将会强化他们的学习情感，体验物理就在我们身边.这种学以致用的经历会逐渐提升他们的科学素养.

实例11 如图13所示，在扶贫新闻报道中，我们看到某贫困山区在科技人员的帮助下，因地制宜地用一种不用电和燃油的新型抽水设备，用10h将山脚下小河里的18m3的水提高了100m，解决了生活生产用水问题.

抽水设备的工作原理如图13所示：小河上游的水经过进水管流到下游，会在空气进气口处将空气带入水中，气泡随水一起向下流动，水中的气泡不断受到水的挤压，在能量收集器中，高压气体分离并进入出气管，驱动水泵运转，将水提升到高处.

请解答下列问题：

（1）进入进水管中的气泡，被水压缩成高压气体，内能增加.这部分增加的内能是由能转化来的.

（2）如果用电动抽水机来实现上述目标，则电动机的功率最少多大？

（3）从能量角度看，该抽水设备是用山下河流落差小、質量大的水的重力做功，来将水提升到高处.该挡水墙上下游水位差是 2m，完成题中提水目标时经进水管流到下游的水量是3000m3，计算抽水过程中能量转移的效率.

答案：（1）水的机械;（2）提升水的重力G=1.8×105N，提升水克服重力做的功W=1.8×107J，功率P=500W，抽水机的功率最少为500W;（3）抽水过程中能量转移的效率30%.

实例12 摊饼神器——电饼铛

综合应用题：如图14甲所示的电饼铛型号为LRT-326A，额定加热总功率1200W.它的上下盘分别由不同的开关控制，上盘功率为400W.图14乙为其简化了的内部电路图，电源总开关方框内实际有一个电子变压整流稳压电路，将220V的交流电变成36V的直流电，供给下面的电路，即PC之间的电压为36V.请解答下列问题：

（1）作为家用高热电器，将220V的电压降为36V后供给发热盘的优点是？

（2）当上、下盘同时加热时，电饼铛的工作总电流是多少？

（3）下盘加热电阻是多少欧？

（4）用这个电饼铛上、下盘同时加热牛肉.若将0.5kg、20℃的牛肉加热至100℃，需要加热多长时间？[不计热量损失，C牛肉=3.3×103J/（kg·℃）]

答案：（1）低压更加安全;（2）33.3A ;（3）1.62Ω;（4）110s.

科技活动时间，面对有兴趣的学生和家长，可通过讲座方式，让学生真正体会到物理学的用处.教师关注家电智能化发展趋势，采撷新成果转化为教学资源，以此来惠及万千学子.

百闻不如一见，百见更需实践.从实践中来，到实践中去，就是最好的学习、终生受用的学习.探索生活事实转化为物理教学资源的方式方法，也就是探索学生核心素养和关键能力提升的途径.这种探索和实践要一直进行下去.将事实转化为物理教学资源的方式、方法是多种多样的，实际操作中要注意防止“繁琐、冗长、标签”化，同时也要回避或者揭穿“纳米材料”“石墨烯材料”等空概念、虚假应用，不要误导学生，要甄别后选用.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]人民教育出版社物理室.初中物理探究教学的理论与实践[M].北京：人民教育出版社，2010.

[3]江耀基.基于深度学习的家庭创新实验开展实践研究——以“谁偷走了我的饮料”为例[J].中学物理，2020（10）：17-19.

[4]何定梁.生活的物理[M].上海：上海远东出版社，1999.

[5]赵承忠.编制初中物理试题要注意发挥其教育功能[J].物理教师，1999（09）：39-41.

（收稿日期：2020-07-24）