一
融生活电器于电磁电路,以探究设计铸科学素养
如东县双甸中学冯春建
试题:




试题选取家用仿生诱捕灭蚊器为真实生活素材,以“贴近人体温度诱蚊效果更好”的探究猜想创设自动控温电路情境,素材贴近学生日常,区别于传统抽象电路模型习题。依托电磁继电器、热敏电阻搭建循环控温装置,串联紫外线电磁波、电磁铁、动态欧姆定律、电路优化等多类考点,将科学探究完整过程融入考题,实现物理知识与生活应用双向融合,引导学生感知电学在小家电中的实用价值,落实“从生活走向物理”的课程理念。
试题设置5小问,由浅入深分层递进,贴合电磁学、光学教学重难点,区分度适中,符合中考综合题命题规范。第1问为基础识记考点,判断紫外线是否属于电磁波,无复杂推理,面向全体学生,保障基础得分;第2问运用安培定则判断电磁铁磁极,侧重基础规律简单应用,夯实电磁基础;第3问结合控温循环逻辑,逆向推导降温时热敏电阻阻值变化,摒弃死记元件特性,训练科学推理能力;第4问结合滑动变阻器极值、热敏电阻图像、临界电流规律综合分析计算,通过温度同步提升的变式设问,引导学生抓住“临界电流对应固定热敏电阻阻值”的核心本质,兼顾单位运算、图像分析与规律理解,区分中等生与优等生,具体解题过程:R的滑片在最左端时,控制电路中热敏电阻Rt单独工作。当I控≤50mA时,衔铁被释放,工作电路再次接通,加热器重新开始工作,此时对应的温度最低。此时热敏电阻Rt的阻值为Rt=U/I=9V/0.05A=180Ω,根据数学知识解得热敏电阻Rt的阻值与其温度t的函数解析式为Rt=-6t+360,将Rt=180Ω代入解得t=30℃,则R的滑片在最左端时,t低为30℃;若将t低和t高均提高6℃,临界电流不变,根据R=U/I,临界的控制电路总电阻不变。根据Rt=-6t+360可知,温度每升高1℃,热敏电阻Rt的阻值减小6Ω。则温度提高6℃时,热敏电阻Rt的阻值减小6×6Ω=36Ω,则R接入电路的阻值增大36Ω,则R接入电路的阻值为36Ω;第5问为开放性实验改进设问,围绕缩小控温温差、提升控温精度提出改良方案,温差由两个临界电流50mA、60mA对应的Rt差值决定,为了控温更精准,即减小t高与t低的差值,应减小两个临界电流对应的Rt差值,而两个临界电流对应的Rt差值ΔRt=U/I控1-U/I控2,所以可以减小电源电压,立足工程应用视角,拓展学生发散思维。
推进生活化电磁电路情境教学。日常教学跳出课本简易电路图,引入温控灭蚊器、恒温热水器、温度报警器等带电磁继电器的生活电器素材,打通光学、电磁、动态电路跨模块教学,让学生理解自动控制电路的工作循环,体会传感器、继电器实现自动化控制的现实意义。强化电路动态变化本质理解,摒弃机械刷题套路。多设置热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻结合继电器的综合习题,引导学生抓住“电流变化决定衔铁动作”核心逻辑,避免固化解题思维。重视探究与工程优化训练,多结合家电温控、自动启闭设备开展探究习题训练,训练学生图像读取、电路分析、方案设计综合能力,落实物理服务生活的教学理念。
课堂可拓展电磁继电器应用场景:温度自动控制、光控路灯、水位报警器等;延伸敏感电阻的工作原理,对比热敏、光敏、压敏电阻阻值变化规律;课外布置实践任务:观察家中带自动控温功能电器,手绘简易控制电路,分析升温、降温两种工作状态下电路变化,深化对动态电路、电磁自控装置的理解。
二
多变量图像,启严谨物理思维
如东县新区初级中学施邱瑾
试题:


此题以大棚育苗场景为载体,结合串联电路、欧姆定律与多变量图像综合考查动态电路分析能力。解题时需要利用控制变量的思路分步推导,当保持温度不变,仅增大棚内湿度时,对照同一条温度曲线能够看出R1阻值减小,根据串联电路电阻规律,结合欧姆定律I=U/R总,可推知电路电流变大,由此A表述正确,B错误。若保持湿度恒定,仅提升环境温度,在图像同一湿度位置作竖线对比各曲线阻值,能发现温度越高R1阻值越小,总电阻变小,电流变大,故CD错误。
本题最突出的命题特色在于打破常规物理图像的局限,在横轴湿度、纵轴电阻的基础上,额外引入温度作为区分各条曲线的隐含变量,一道题中同时包含两个自变量、一个因变量。学生在读图分析的过程中,必须运用控制变量法这一物理核心思路才能完成解题。在能力考查上,题目没有停留在欧姆定律、串联电路规律的简单套用,而是综合考查学生读取图像信息、层层逻辑推导、活用科学探究方法等多项能力,是一道兼顾基础知识与思维训练的电学题。当然,试题在选项排布上存在一定优化空间,正确选项A置于最前,学生快速得出正确答案后,往往不会细致分析涉及温度变量的C、D选项,难以充分锻炼多变量辨析的完整思维,若调整选项顺序,更能发挥习题的训练作用。
学生在解此题时可能会出现这样思维偏差:仅凭主观经验判断温湿度对电阻的影响规律,忽略每条曲线对应的温度限定,缺乏用控制变量法拆解图像的科学思路。这道题虽然难度不大,却给我们日常教学带来一些启示,开展图像相关训练不必一味依靠提升题目复杂程度来拔高要求,可以结合各类真实生活场景,在图像的呈现形式上做多样化设计,打破学生长期接触单变量图像形成的固化认知,从观察、解读的维度拓宽学生思考物理问题的视野,教学中可借助这类多曲线素材自然渗透控制变量的核心思想,让学生慢慢形成拆解多重条件的思考习惯,真正建立起客观严谨、有据可循的物理分析思维。
本题可通过更换电表、改变电路结构设计变式,在对比串、并联电路规律的同时,锻炼动态电路分析与图像信息解读能力。
变式一:将电流表替换为电压表。

变式二:将串联电路改为并联电路。

三
从科技救生工具体会物理的实用之美
曹埠镇初级中学陈亚飞
试题:

赏析:
本题以飞行救生圈这一前沿科技装备为真实载体,依托救生圈升空、漂浮的完整工作场景,串联起初中力学核心知识,将科技应用、生活实践与物理考查深度绑定,既考查学生的力学综合能力,也直观传递“科技赋能生活,物理支撑科技”的核心价值。
本题根据新课标“运动和相互作用”主题的学业要求,将核心知识点按真实物理逻辑链分层融合,设置三个问题:第一问关于同一直线上二力合成。救生圈受竖直向上升50N,竖直向下重力45N,两个力在同一直线上方向相反,合力大小为F=F升-G=50N-45N=5N。题干忽略空气阻力的简化设置,意在引导学生聚焦核心受力逻辑,规避次要干扰,精准检验学生的基础受力分析能力;第二问关于物体漂浮条件(二力平衡)。救生圈静止漂浮水面,处于平衡状态,竖直方向浮力与重力大小相等,即F浮=G=45N,考查漂浮模型的受力规律;第三问关于阿基米德原理公式的应用。由阿基米德原理F浮=ρ液gV排得,排开水的体积为V排=F浮/ρ液g=45N/(1×103kg/m3×10N/kg)=4.5×10-3m3,考查公式灵活变形、单位规范运算能力。三大知识点遵循动态过程→静态结果→定量计算的科学逻辑,完整还原了物理研究实际力学现象的标准化路径,覆盖了八年级下册力学的核心重难点。
本题的命题逻辑对日常力学教学具有明确的导向性,可从以下三方面改进:
1.情境教学常态化,挖掘生活、科技素材。多收集飞行救生圈、蛟龙号载人潜水器、福建舰、新能源器械等贴近现代生活的科技实例,让学生在熟悉的科技情境中提取物理模型;
2.区分运动状态,强化受力分析逻辑。教学中要固定解题步骤:先判断物体运动状态→再画受力示意图→选用对应规律;
3.规范公式变形训练,夯实计算基本功。重点打磨“二力合成模型”、“漂浮受力模型”等初中力学经典核心模型,提高学生从复杂题干中提取关键物理信息、简化真实场景为标准模型的能力。针对阿基米德原理公式变形中的高频失分点,如混淆液体密度与物体密度、混淆排开体积与物体体积、单位换算错误等,开展专项精准训练,提升学习效率。
结合本题进行变式拓展延伸:
1.受力分析进阶变式(增加阻力条件)例:若飞行救生圈以1.5m/s的速度匀速竖直上升,其自重为45N,受到的空气阻力恒为3N,求此时升力的大小;若救生圈减速下降,忽略空气阻力变化,分析升力应如何调整?
2.浮沉综合计算题,例:该飞行救生圈自重45N,一名重550N的落水者趴在救生圈上,救生圈恰好完全浸没入水中,忽略人体浸入水中的体积,求救生圈的总体积?
3.图像动态分析题,例:给出救生圈从空中降落、漂浮水面全过程浮力随时间变化图像,要求分段分析每个阶段受力、运动状态。
总之,力学教学绝不能脱离实际场景,必须聚焦核心模型、强化受力分析逻辑、联结科技生活应用,真正实现从“解题”到“解决实际问题”的教学跨越,帮助学生建立“物理有用、生活处处有物理”的学科认知。

文稿:冯春建、施邱瑾、陈亚飞
文稿整理:周小建
编辑:朱正华
审核:施邱瑾
签发:郑克东