以生活为“石”，攻素养之“玉”
——由一道山东高考物理题引发的思考

山东

(作者单位：山东省文登新一中)

山东省2020年普通高中学业水平等级考试物理第15题，以中医拔罐治疗疾病为素材，通过对比火罐和抽气拔罐物理原理的差异性，不仅考查学生构建“充气、抽气”气体模型的能力，还考查了学生运用气体实验定律解决生活实际问题的能力，引导学生关注物理知识在生活生产中的运用，学以致用，彰显了高考评价的素养导向功能。

在教学中，笔者对本题进行了深入研究，探索关于变质量气体模型的多种求解方法，以拓宽学生的解题思路，提升其物理核心素养水平。

一、原题再现

二、命题方向

2020年修订2017版《普通高中物理课程标准》第35页，关于理想气体的学业要求和教学提示指出：认识构建理想气体模型的必要性，能用不同的方法和手段分析和处理信息，能应用模型多视角分析研究实际气体的问题，广泛了解气体定律对人类生活和社会发展的影响。

本题遵循课程标准，挖掘生活现象，从火罐、抽气拔罐两个角度，聚焦气体实验内容，注重考查学生的逻辑推理、信息加工、模型构建能力，考查灵活运用物理知识和方法解决实际问题的能力，鼓励学生提高健康意识，弘扬中医文化，凸显高考的育人导向功能。

三、教学探索

教学实践中，根据高考题创设的火罐情境，运用理想气体状态方程，求解火罐降温后的压强为0.7p0，这是多数学生可以正确解答的；而研究抽气拔罐时，求抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值，约90%的学生无从下手。出现此类现象的根源，在于学生不明确变质量理想气体问题的解题策略。根据“一核四层四翼”的新高考评价素养导向要求，结合具体学情，笔者以此题为载体，归纳总结变质量理想气体问题的多种解题方法，来帮助学生牢牢掌握基本公式、定律，探索适合不同能力水平学生的解题方法，培养学生发散思维、求异思维等关键能力，最大程度提升每个学生的物理素养，最终实现教—学—考的无缝衔接。

探索Ⅰ：一题多解

1.等效法

1.1 把抽气拔罐等效成体积增大的容器

p1V1=p2V2

代入数值，可得

p0V0=0.7p0V2

因为抽气拔罐和弹性袋内的气体相通，气体的密度一样，因此气体的质量之比就等于体积之比，而抽出气体的质量就是弹性袋内的气体质量，所以抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值等于弹性袋内气体的体积与总体积之比。

1.2 把抽气前气体等效为分装在两个容器内——抽气拔罐和弹性袋

抽气前，拔罐中气体的压强p1=p0，体积V1=V0，

根据玻意耳定律，

p1V1=p2V2+p0V3

因为抽出去的气体压强、温度和抽气前拔罐中的气体状态相同，即两者的密度相同，所以抽出去的气体质量与抽气前拔罐中气体的质量之比就等于体积之比。

2.理想气体状态方程法

2.1 理想气体状态方程定义式

设空气的摩尔质量为M，抽气罐内原来的气体质量为m1；抽气后，罐中剩余气体压强和火罐降温后的内部气体压强相等时，罐中气体的质量为m2，

以抽气前的气体为研究对象，根据理想气体状态方程有，

以抽气后的气体为研究对象，根据理想气体状态方程有，

2.2 理想气体状态方程密度式

已知p1=p0，p2=0.7p0

根据④式可得，ρ2=0.7ρ1⑤

抽气前罐中气体的质量m1=ρ1V0⑥

培养学生一题多解的能力，不是单纯地为了解题，而是为了横向扩展学生的思维广度，打破思维定势，提升科学思维等物理核心素养能力。

探索Ⅱ：一题多变

求解变质量问题通常是将其转化为定质量问题，本题两种等效法的求解思想分别是漏气思想和分装思想。抽气类型题有两种，一是不考虑抽气的过程，只关注抽气后的结果，如2020年山东高考物理第15题；二是注重每次抽气的过程，在教学中，笔者针对具体抽气过程进行了引申。

该高考原题考查抽气的问题，实际上是应用漏气的物理思想，或采用气体分装的解题方法求解，原题还缺少充气模型的方法训练，为此，我又对此题进行了题意的适当改变。

【变式3】满足高考原题的条件，当抽气拔罐在皮肤上留罐结束时，用手打开阀门，短暂时间内(温度变化不计)，罐与皮肤分离，求通过阀门进入罐内的气体质量与抽气前气体质量之比。

根据历年高考命题特点，物理选修3-3(新教材选择性必修四)命题频率最高的知识点是分子动理论和气体，分子动理论知识中，宏观量和微观量之间的关系是学生的薄弱环节，笔者对题设的火罐内容再次进行了改编加工。

【变式4】满足高考原题条件下，假设火罐内气体初始状态的质量为m0，摩尔质量为M，火罐的体积为V，阿伏伽德罗常数为NA，当气体温度降到300 K时，求火罐内气体的分子数密度。

高考评价体系明确提出：高考试题要具备基础性、综合性、应用性和创新性。学生对有关“气体”高考题的综合性和创新性有畏惧心理，这种心理的根源在于，备考中没有形成立体的思维网络。这不是“题海战术”能解决的问题，需要用“巧劲”。笔者在教学中通过对高考题进行引申、变化、一题多变，把变质量气体问题的求解思想和方法进行整合，起到了事半功倍的效果。