落实核心素养 引领教学方向

摘" 要：本文对2023年天津中考物理第25题进行溯源和解析，剖析试题中蕴含的核心素养元素，并结合考生的答题情况阐述其对物理教学的启示。

关键词：核心素养；中考试题；初中物理；教学启示

2022年4月，教育部颁布了《义务教育物理课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》），确定了以核心素养为导向的课程目标。随后，各地的中考试题都有了明显变化，逐步从能力立意向素养立意转变，以切实落实《课程标准》要求，强化育人导向。其中，2023年天津中考物理试卷的第25题就是一道典型试题。

1" 原题呈现

在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究。请你完成下列任务：

【实验探究】

通过图（a）所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。由实验可得结论：""""""""""""" 。这就是阿基米德原理。

甲

乙

丙

丁

图（a）

【理论探究】

图（b）

第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图（b）所示；第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。

请你写出推导过程。提示：推导过程中所用物理量需要设定［可在图（b）中标出］。

【原理应用】

水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体。现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未浸没（与容器底接触但不密合），整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝""" 。

2" 试题溯源

本题的“实验探究”和“理论探究”部分均取材于人教版初中物理八年级下册第十章“浮力”［1］，其中“实验探究”部分源自第2节“阿基米德原理”中的实验“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。题中所给出的实验步骤与教材中的插图（见图1）完全相同，只是在教材插图的基础上给出了一组实验数据。

甲

乙

丙

丁

“理论探究”部分源自教材同一章第1节“浮力”中“浮力产生的原因”相关内容，与之不同的是，教材中只是根据液体压强的特点定性分析了物体上、下表面所受液体压力的大小关系，从而说明浮力产生的原因，并没有进一步通过定量计算推导出阿基米德原理。

3" 命题特点

作为2023年天津中考物理试卷的第25题，本题一改以往压轴题的命题风格，没有出现繁杂抽象的压强与浮力的综合计算，而是以一种全新的形式加强对学生核心素养水平的考查，让人耳目一新。

《课程标准》将物理学科核心素养凝练为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度，每个维度下又包含若干要素。［2］根据《课程标准》中的目标要求来看，本题涵盖了核心素养的诸多要素，具体分析如表1所示。

可以看出，本题以“阿基米德原理”为纽带，将质量与密度、压力与压强、浮力等多项力学重点知识有机地联系起来，潜移默化地将核心素养的各

个要素渗透其中，突显了物理学科的本质特征。

它既考查了学科主干知识，较好地反映出不同层次学生真实的学习质量，同时检验了学生核心素养的发展水平。该题目具有基础性、探究性、开放性等特点，难度适中，区分度好，是一道难得的力学综合试题。

4" 试题解析

【实验探究】

由图（a）甲、乙可知F浮＝G－F示＝2N－1N＝1N；由图（a）丙、丁可知G排＝G总－G空＝1.5N－0.5N＝1N；比较两式可得F浮＝G排。

【理论探究】

设长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ液，长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图2所示。

根据液体压强公式p＝ρgh可知，液体对长方体下表面的压强大于对长方体上表面的压强；根据F＝pS可知，液体对长方体向上的压力大于对长方体向下的压力，两者之差即为浮力，即

F浮＝F2－F1＝p2 S－p1 S＝ρ液 g h2 S－ρ液g·h1 S

＝ρ液 g（h2－h1）S＝ρ液 g h S＝ρ液 g V排

＝m排g＝G排。

【原理应用】

本小题的分析和处理方法具有较大的开放性，因此可以从不同角度展开分析。［3］

思路一：根据阿基米德原理导出式F浮＝ρ液gV排进行分析。

解法1

根据V排＝S容Δh确定V排，进而求得F浮。

设液体密度为ρ液，根据密度的计算公式可知，柱形容器中液体体积为V液＝mρ液，放入圆柱体前，容器中液体的深度h容1＝V液S1＝mρ液S1，放入圆柱体后，容器中液体的深度变为h容2＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2）。圆柱体放入前后，柱形容器中液体深度变化量Δh＝h容2－h容1＝mρ液（S1－S2）－mρ液S1＝mS2ρ液（S1－S2）S1，圆柱体排开液体的体积V排＝S1Δh＝mS2ρ液（S1－S2），因此F浮＝ρ液gV排＝S2S1－S2mg。

解法2

根据V排＝S物h浸确定V排，进而求得F浮。

根据密度的计算公式可知，柱形容器中液体体积为V液＝mρ液，放入圆柱体后，容器中液体深度为h容＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2），圆柱体排开液体体积为V排＝S2h容＝mS2ρ液（S1－S2），因此F浮＝ρ液gV排＝S2S1－S2·mg。

思路二：根据浮力产生的原因F浮＝F向上－F向下进行分析。

因圆柱体直立在容器底且未浸没，上表面所受液体向下的压力为零，只有下表面受到液体向上的压力，所以F浮＝F向上。

解法3

根据液体压强公式p＝ρ液gh确定圆柱体下表面所受压强p，进而求得F向上。

根据密度的计算公式可知，柱形容器中液体体积为V液＝mρ液，放入圆柱体后，容器中液体深度为h容＝V液S1－S2＝mρ液（S1－S2），圆柱体下表面受到液体的压强p＝ρ液gh容＝mgS1－S2，圆柱体下表面受到液体的压力F向上＝pS2＝mgS2S1－S2，因此F浮＝F向上＝S2S1－S2mg。

解法4

根据压强定义式p＝FS确定圆柱体下表面所受压强p，进而求得F向上。

放入圆柱体后，容器中液体的重力为G＝mg，液体分布在底面积为（S1－S2）的柱形空间内，液体对容器底部的压强为p＝FS＝GS＝mgS1－S2，液体对

圆柱体底部与容器底部

的压强相等，则圆柱体下表面受到液体的压力F向上＝pS2＝S2S1－S2mg，因此F浮＝F向上＝S2S1－S2mg。

思路三：直接根据阿基米德原理F浮＝G排进行分析。

放入圆柱体后，原来容器中质量为m的液体分布在底面积为（S1－S2）的柱形空间内。根据阿基米德原理可知，浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力，即图3中V排 部分液体所受的重力G排，其底面积为S2，且与周围液体深度相同。

解法5

根据同种物质的质量与体积关系求解。

因同种物质的质量与体积成正比，可得G排G液＝m排m液＝V排V液＝S2h（S1－S2）h＝S2S1－S2，圆柱体排开液体的重力G排＝S2S1－S2G液＝S2S1－S2mg，因此F浮＝G排＝S2S1－S2mg。

解法6

根据液体的压强特点求解。

V排 部分液体与周围液体的密度和深度相同，根据液体压强公式p＝ρ液gh可知，这两部分液体对容器底部的压强相等，即G排S2＝G液S1－S2，圆柱体排开液体的重力G排＝S2S1－S2G液＝S2S1－S2mg，因此F浮＝G排＝S2S1－S2mg。

5" 教学启示

为了解本题的解答情况，笔者在中考结束后对部分考生进行了追踪访谈，发现本题的三个小问题中，第一问的正确率最高，但有的学生并不是根据题中所给的实验数据通过计算、比较、分析得出的结论，而是凭以前的记忆写出来的；第二问的答题情况不太理想，很多学生根本不知道如何入手，看到液体中的长方体物块，由于思维定势

认为它悬浮于水中，并

根据物体的浮沉条件F浮＝G物，在图中作出了物块所受浮力和重力的示意图，但找不到F浮和G排的关系；第三问只有一小部分学生写出了正确答案，其中多数

采用的是上述的思路一，另有一部分学生采用的是思路二中的解法3，能够想到思路三并正确解答的学生寥寥无几。

调查结果表明，虽然本题的难度较以前的综合题降低了很多，但学生的答题情况并不乐观。很多学生对物理规律的掌握仅停留在记忆阶段，他们不知道物理规律的形成过程，更谈不上理解和运用。鉴于此，教师在教学过程中应注意以下问题。

5.1" 活用教材，形成物理观念

教材是物理学习的最佳资料，但透过考生对试题的解答情况可以发现，他们对教材内容的理解和掌握并不扎实，说明教师在教学过程中对教材的挖掘与使用还远远不够。究其原因，在当前的物理教学过程中普遍存在着一个误区，即过分重视知识的应用而忽视了知识的建构；强化知识的“去脉”而弱化知识的“来龙”。

许多人误以为只要记住了基本概念和规律、知道了其应用时的注意事项，就能解决物理问题，而没有意识到在知识建构过程中提升的课程素养在解决问题时所起的作用。甚至有的教师在物理概念和规律的教学中，置教材内容于不顾，匆忙给出结论，然后让学生反复强化练习，试图让他们熟能生巧，导致学生虽然花了大量的时间、做了大量的习题，却收效甚微，事倍功半。

因此，教师要深挖教材，把握知识形成与发展的过程，使学生理解知识的来龙去脉，并在头脑中建立起清晰、系统的认知结构，深刻地理解概念与规律的本质。同时，还应注意强化物理知识与实际生产、生活的联系，使学生头脑中的物理知识在迁移与运用中真正得到升华。

5.2" 动手动脑，注重科学探究

科学探究是学习物理规律的重要途径，因此教师在教学过程中要充分发挥其应有的作用，努力创设有利于学生思考的问题情境，激发学生的探究兴趣，引导学生发现并提出问题，鼓励他们根据已有的知识经验大胆地猜想和假设。同时，指导学生通过小组合作设计科学探究的方案，并运用科学的实验方法收集所需的实验数据，通过对实验数据的分析处理，得出初步结论，并就探究的结果进行交流和反思。

此外，科学探究包括实验探究和理论演绎（理论探究），实验与理论相结合，才能帮助学生在探究物理规律的同时真正理解物理规律。但在当前的初中物理教学中，教师往往重视实验探究，而忽视了对物理规律的理论演绎。

实际上，对于很多物理规律，在通过实验探究得到了初步的结论后，教师还应该根据学生的现有知识水平引导他们进行理论推导，以加深他们对物理规律的理解。比如，串联和并联电路中的电压和电流的关系、电功公式、焦耳定律等。

5.3" 渗透方法，发展科学思维

科学思维是物理学科核心素养的核心，物理知识的学习与应用在每一个环节都离不开科学思维的参与。但科学思维的培养并不是一蹴而就的，而是一个循序渐进、逐步提高的过程。因此，教师在教学过程中，应根据学生现有的知识经验和思维发展水平，建构物理模型，渗透和显化科学思维方法，潜移默化地提高学生的科学思维水平。在学生遇到问题时，教师要大胆放手，让学生充分暴露思维过程，找出问题的节点，有的放矢地引导学生从不同的角度思考问题，用不同的方法来解决问题，提高学生思维的灵活性。

5.4" 立足实验，培养科学态度与责任

学生在物理学习过程中，不但要建构物理概念、探索物理规律、领会科学研究的方法，还要思考科学的本质，并形成正确的科学态度和社会责任感。因此，教师要充分发挥物理课程的育人价值，深入挖掘其中的育人素材，努力探索其培育路径。

物理育人的重点不在于知识本身，而在于物理问题的发现、探究和应用的过程，这正是实验教学的优势所在。

但在当前的物理教学中，由于受一些客观因素的影响，还存在着诸如不重视证据收集、不经过严密的科学论证就将实验结论强加给学生的问题，甚至出现了“以讲代做”“照方抓药”的现象。这不但削弱了实验教学的育人功能，还会对学生产生不良影响，严重阻碍了学生形成正确的科学态度。为此，教师在开展实验教学时，应努力创造条件，尽量给学生提供观察、思考与探究的机会，优化教学设计，改进实验方法，提高实验教学效果，降低科学论证的难度，突出科学事实。这样不但能消除学生的疑惑，使其形成实事求是的科学态度，还能潜移默化地提高学生的社会责任感。

6" 结语

中考试题除了具有甄别和选拔的功能外，还对课堂教学起着重要的引领作用。对典型的中考试题深入剖析和解读，能研判中考的命题走向，促进教学观念的更新和教学改革的深化，助推物理学科核心素养的顺利落地，实现物理教学的减负增效。

参考文献

［1］人民教育出版社" 课程教材研究所" 物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书" 物理" 八年级" 下册［M］.北京：人民教育出版社，2012：50，54-55.

［2］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022：4-5.

［3］戴军，谢代红.一道中考物理试题的解法分析与教学启示［J］.理科考试研究，2021，28（2）：32-34.