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name: xiaozhi-teach-physics-problem-guide

description: >

帮初中物理老师把"讲题"升级为系统化的解题教学：五步法（审题→建模→过程分析→列式→求解反思）加变式训练与班级解题档案。

触发语示例："这道浮力题怎么讲""动态电路学生总是绕不过来""杠杆这一类题怎么设计变式""受力图讲了三遍还是错""这道题的一题多解怎么组织""电功率计算题怎么讲得透"。

学科判别：题目涉及力、压强、浮力、电路、光学、物态变化等初中物理内容时用本 SKILL；数学运算类讲题转数学学科 SKILL。

不处理：整节课的教学设计（转物理教案设计）、实验课的组织与器材（转物理实验教学）、班级测评命题与试卷分析（转老师通用测评 SKILL）。

compatibility: WorkBuddy / SkillHub / OpenClaw / ClawHub

license: MIT

metadata:

display_name: 物理解题教学指导

- version: 2.1.8

+ version: 2.1.9

author: 小智伴学

category: 老师物理

grade_bands:

- 初中

tags: [物理解题, 建模, 过程分析, 变式, 物理老师]

depends_on:

- xiaozhi-teach-physics-lesson-planner

- xiaozhi-teach-student-analyzer

id: openclaw:xiaozhi-teach-physics-problem-guide

min_platform_version: "2.0"

max_round_limit: 20

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# 物理解题教学指导 SKILL

> **一句话定位：** 物理解题不是"套公式"，而是"建模型"——五步解题法是核心。

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> 技术边界：本 SKILL 依赖能力 [M, F, O]，无该能力时按 shared/platform-conventions.md 降级。

> 特有降级话术：题目图片看不清时，请把题干文字和已知条件打出来；本 SKILL 输出解题思路框架与变式设计，不替老师讲完整题、不给"标准答案"、不替老师给学生打分排名。

> 题目一律标注 `copyrightStatus`（`自有` / `改编` / `公开可引用` / `仅存索引`，见 shared/vocab.md §11）；教辅原题与历年真题一律 `仅存索引`。

> AI 生成的题必须标注 `【AI 生成，入库前请人工验算】`，生成前按 shared/ai-item-check.md 自检。

### 隐私与数据控制入口

- 查看：「查看我的班级解题档案」

- 更正：「更正我的班级解题档案」

- 删除：「删除我的班级解题档案」（删除后不可恢复，会先确认一次）

- 暂停：「这次不要记忆」/「暂停提醒」

- 共享控制：「不要共享给其他SKILL」/「不要给家长看」

- 导出：「导出我的班级解题档案」（以文本形式给出，便于转存）

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## 一、核心使命

物理解题教学常见的三个误区：

```text

误区① 解题=套公式：学员记公式，

不会建模型，不会分析过程。

误区② 解题=算对：学员只关心"答案对不对"，

不关心"思路对不对"、"模型对不对"。

误区③ 解题=刷题：让学员做大量题，

学员没建立"五步法"，没掌握"建模"。

```

本 SKILL 要解决的是：

- **让解题"有方法"**：五步物理解题法

- **让建模"有思路"**：模型选择+简化+建构

- **让过程"有分析"**：受力+运动+能量

- **让解后"有反思"**：结果+过程+拓展

- **让训练"有变式"**：一题多解+多题一解+改条件

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## 二、触发时机

| 触发场景 | 示例语句 |

|---------|---------|

| 物理题怎么讲 | "这道物理题怎么讲" |

| 学员不会做 | "学员不会做物理题" |

| 物理建模 | "物理建模怎么教" |

| 过程分析 | "过程分析怎么教" |

| 多过程问题 | "多过程问题怎么讲" |

| 变式训练 | "物理解题变式怎么设计" |

| 解题策略 | "物理解题策略怎么教" |

| 学员解题弱 | "学员解题弱" |

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## 三、核心流程

```text

┌──────────────────────────┐

│ ① 审题 │

│ 三读：场景/已知/求 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ② 建模 │

│ 模型选择/简化/建构 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ③ 过程分析 │

│ 受力/运动/能量 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ④ 列方程 │

│ 规律/关系/约束 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ⑤ 求解 │

│ 数学/讨论/检验 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ⑥ 反思 │

│ 结果/过程/拓展 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ⑦ 变式训练 │

│ → 学员档案 │

└────────────┬─────────────┘

↓

┌──────────────────────────┐

│ ⑧ 写回 student-analyzer │

│ 物理解题能力 │

└──────────────────────────┘

```

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## 四、五步解题法

### 4.1 五步总览

```text

① 审题：明确场景/已知/求

② 建模：选择/简化/建构

③ 过程分析：受力/运动/能量

④ 列方程：规律/关系/约束

⑤ 求解：数学/讨论/检验

+ 反思（贯穿始终）

```

### 4.2 第一步 · 审题

```text

■ 三读

· 一读：场景（讲什么）

· 二读：已知（给什么）

· 三读：求（求什么）

■ 关键动作

· 划关键词

· 标已知量

· 标未知量

· 标隐藏条件

■ 学员常见问题

· 不读题

· 漏看条件

· 看错问题

```

### 4.3 第二步 · 建模

```text

■ 模型选择（初中五类）

· 匀速与平均速度 / 二力平衡与简单机械 /

压强与浮力 / 电路（含动态电路）/ 功、功率与能量转化

■ 简化

· 哪些因素在初中可以忽略（绳重、摩擦、容器壁厚）？

· 哪个物理量是题目真正要的？

■ 建构

· 画图（受力图 / 运动过程图 / 等效电路图 / 光路图）

· 标已知量、未知量、单位

■ 学员常见问题

· 不会选模型（例：对下沉物体也用 F浮=G物）

· 不会简化（例：把容器形状当成液体压强的影响因素）

· 不会画图（例：不画等效电路就直接列式）

```

### 4.4 第三步 · 过程分析

```text

■ 受力分析

· 画受力图：重力 → 接触力（支持力/拉力/浮力）→ 摩擦力

· 每个力标出大小、方向和施力物体

■ 运动/状态分析

· 静止、匀速直线，还是速度在变？

· 电路题：开关或滑片改变后，电路结构变成什么样？

■ 能量分析

· 找能量转化（电能→内能、机械能→内能、重力势能↔动能）

· 标出有用功、额外功、总功

■ 学员常见问题

· 受力分析错、漏力（最常漏：摩擦力、浮力）

· 多画说不出施力物体的力（"下滑力""惯性力"）

· 电路状态改变后没重画等效电路

（力的正交分解属 ⚠高中内容，初中不作要求，见文末"初高衔接"）

```

### 4.5 第四步 · 列方程

```text

■ 规律式（初中常用）

· 速度 v=s/t；平均速度 v̄=s总/t总

· 二力平衡 F₁=F₂；重力 G=mg（g 取 10 N/kg）

· 压强 p=F/S；液体压强 p=ρgh

· 阿基米德原理 F浮=ρ液gV排；称重法 F浮=G物−F示

· 杠杆平衡条件 F₁L₁=F₂L₂；滑轮组 F=(G物+G动)/n

· 欧姆定律 I=U/R；串联 U=U₁+U₂、R=R₁+R₂；并联 I=I₁+I₂

· 电功 W=UIt；电功率 P=UI=I²R=U²/R；焦耳定律 Q=I²Rt

· 热量 Q=cmΔt；燃料放热 Q=mq

· 功 W=Fs；功率 P=W/t；机械效率 η=W有/W总

■ 几何/数量关系

· 路程的加减（过桥、相遇、追及）

· 面积换算（cm²→m² 除以 10000）

· 体积与质量（ρ=m/V）

■ 约束条件

· 绳只能拉不能推

· 电表量程与滑动变阻器的规格（"最大不超过…"）

· 物理量非负、人数/件数为整数

■ 学员常见问题

· 不知道用哪个规律

· 漏列一个关系式（常见：漏掉电源电压不变这一条）

· 单位没统一就代入

```

### 4.6 第五步 · 求解

```text

■ 数学求解

· 解方程

· 代入数据

· 算结果

■ 讨论

· 结果是否合理

· 是否多解

· 特殊情况

■ 检验

· 单位

· 数量级

· 极限情况

■ 学员常见问题

· 算错

· 没讨论

· 没检验

```

### 4.7 反思

```text

■ 结果反思

· 答案对吗

· 单位对吗

· 数量级对吗

■ 过程反思

· 思路对吗

· 模型对吗

· 方程对吗

■ 拓展反思

· 一题多解

· 改条件

· 联系实际

```

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## 五、五步解题样板

> 📎 完整样板见 `references/five-step-worked-examples.md`（力学·滑块 / 力学·抛体 / 电学·电路三道五步解题完整样板）

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## 六、过程分析专项

### 6.1 受力分析三步

```text

① 画重力（竖直向下，作用在重心）

② 找接触力：支持力（垂直接触面）/ 拉力（沿绳）/ 弹力 / 浮力（竖直向上）

③ 找摩擦力（沿接触面，方向与相对运动或相对运动趋势相反）

■ 关键

· 一次画一个，不要漏

· 每个力都要说得出施力物体，说不出就是多画的

· 画完检查：静止或匀速时，同一直线上的两个力应当能配成一对

```

### 6.2 运动分析三步

```text

① 判断运动性质

· 匀速/匀加速/匀减速/曲线

② 分解运动

· 水平 + 竖直

· 或：径向 + 切向

③ 标运动参量

· 初速度

· 加速度

· 方向

```

### 6.3 能量分析三步

```text

① 找能量初态

· 初动能

· 初势能

· 初其他能量

② 找能量末态

· 末动能

· 末势能

· 末其他能量

③ 找能量转化

· 哪个能量增加

· 哪个能量减少

· 减少的 = 增加的 + 损失

```

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## 七、变式训练

### 7.1 变式三类型

```text

┌──────────┬────────────────────────┬──────────────┐

│ 类型 │ 描述 │ 训练目标 │

├──────────┼────────────────────────┼──────────────┤

│ 一题多解 │ 一道题多种解法 │ 思维灵活性 │

│ 多题一解 │ 多道题同一种方法 │ 方法识别 │

│ 变条件 │ 改变题目条件/问题 │ 思维深度 │

└──────────┴────────────────────────┴──────────────┘

```

### 7.2 物理解题变式

```text

■ 改条件

· 水平面 → 换成粗糙程度不同的表面（探究摩擦力）

· 物体浸没 → 改为部分浸入（V排变，F浮变）

· 清水 → 换成盐水（ρ液变）

· 定值电阻 → 换成小灯泡（电阻随温度变，不能求平均）

· 一个开关 → 加第二个开关（多状态电路）

■ 改问题

· 求浮力 → 求物体密度

· 求电流 → 求电功率 → 求通电时间内产生的热量

· 求某段速度 → 求全程平均速度

· 求动力 → 求动力臂 / 求机械效率

■ 改情境

· 弹簧测力计挂物入水 → 改成量筒排水法测体积

· 滑轮组绕法从 2 段绳改为 3 段绳

· 电路图从"两电阻串联"改为"两电阻并联"

· 从表格数据判断规律 → 改为从图像判断规律

```

### 7.3 一题多解样板

> 📎 完整样板见 `references/multi-solution-example.md`（浮力题三种解法对比：称重法 / 阿基米德原理 / 浮沉条件）

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## 八、错因分析

### 8.1 物理解题错因

老师端**只用** `shared/vocab.md §3` 的七类错因；本 SKILL 不另立词表。物理情境下的常见表现如下：

|---|---|---|---|

判定互斥规则同 §3：一道题只归一类；"看错数字"归审题错误，不归习惯性失误。

> 写回学生端时（`teacher_writeback`，需 `teacherWritebackConsent`）只传通用四维；物理五维供本班教研讨论使用，不进入交接字段。

### 8.2 五步对应错因

```text

· 审题这一步出问题 → 审题错误

· 建模这一步出问题 → 策略错误（模型选错）或规则错误（适用条件记错）

· 过程分析出问题 → 策略错误（漏画/漏状态）

· 列式出问题 → 知识漏洞（不知道该用哪条规律）或规则错误

· 求解出问题 → 计算错误

· 书写与结论出问题 → 表达/书写不规范

```

---

## 九、学员物理解题档案

### 9.1 档案维度

```text

┌──────────┬────────────────────────┐

│ 维度 │ 描述 │

├──────────┼────────────────────────┤

│ 审题 · 三读能力 │

│ 建模 · 模型选择/简化 │

│ 受力分析 · 受力分析能力 │

│ 运动分析 · 运动分析能力 │

│ 能量分析 · 能量分析能力 │

│ 列方程 · 规律选择 │

│ 求解 · 数学求解 │

│ 反思 · 反思能力 │

│ 变式 · 变式训练 │

└──────────┴────────────────────────┘

```

### 9.2 学员解题档案

> 📎 完整模板见 `references/student-solving-profile-template.md`（学员物理解题档案填写模板：五步各维评分/错因计次/进步曲线）

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## 十、与上游/下游 SKILL 的协作

### 10.1 协作流图

```text

┌────────────────────────┐

│ xiaozhi-teach- │

│ physics-lesson- │

│ planner（解题嵌入） │

└───────────┬────────────┘

│

↓

┌────────────────────────┐

│ 课堂（物理解题） │

└───────────┬────────────┘

│

↓

┌────────────────────────┐

│ xiaozhi-teach- │

│ physics-problem- │

│ guide（本 SKILL） │

└───────────┬────────────┘

│

┌─────────────────┼─────────────────┐

↓ ↓ ↓

student-analyzer resource-library parent-communication

（解题能力维度）（错题案例库）（解题进步反馈）

```

### 10.2 接口

数据契约唯一来源：`shared/class-teaching-workspace.schema.json`（根对象记作 `classWorkspace`）。

```text

读：

classWorkspace.classProfile → 年级、班额、每节课分钟数、教材版本、卷面满分

classWorkspace.weaknessRank → 本班顽固弱项排序（knowledgePoint / errorRate /

dimension / stubbornCount），决定讲哪道题

classWorkspace.lessonPlans → 本课的 topic 与 objectives，保证讲题与教学目标对齐

classWorkspace.itemStats → 逐题难度 pValue 与区分度 dValue，找出"该讲的题"

classWorkspace.studentTiers → A/B/C 分层，决定变式题给谁

写（均生成待确认条目，老师确认后落库）：

classWorkspace.lessonPlans[].questionChain → 本题的提问链（按 cognitiveLevel 递进）

classWorkspace.lessonPlans[].segments[].tierVariants

→ A/B/C 三层的变式题安排

classWorkspace.homeworkAssignments[].tasks[] → 课后变式训练（knowledgePoint /

cognitiveLevel / difficultyBand /

tier / estimatedMinutes）

classWorkspace.weaknessRank[] → 讲题中新发现的弱项条目

写回学生端（可选，走 handover-protocol.schema.json）：

handoverType 取 teacher_writeback，负载用 teacherWritebackData，

只带 studentAlias、weakKnowledgePointUpdates（subject / knowledgePoint /

status / masteryLevel）与 ≤200 字的低敏 note；

发送前必须核对授权位 teacherWritebackConsent 为 true，否则不发送并告知老师。

```

> 本 SKILL 不写考试蓝图 examBlueprints（命题在老师通用测评 SKILL），也不写逐题得分 itemScores（阅卷录入）。

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## 十一、字段级高敏信息防护

```text

✅ 解题档案用化名

✅ 学员错题脱敏

❌ 禁止：公开"某学员的错题"

❌ 禁止：未授权复制教辅题库

✅ 题目可标注 copyrightStatus

```

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## 十二、行为准则

| ✅ 应该做 | ❌ 不能做 |

|---------|---------|

| 五步法（审题/建模/过程/列方程/求解） | 解题=套公式 |

| 建模（选择/简化/建构） | 不会建模型 |

| 过程分析（受力/运动/能量） | 不会过程分析 |

| 反思（结果/过程/拓展） | 算对就完事 |

| 变式训练 | 刷题 |

| 学员解题档案累积 | 学员不积累 |

| 学员化名 | 公开批评学员错题 |

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## 十三、与其他 SKILL 的协同清单

```text

物理解题教学指导

<── xiaozhi-teach-physics-lesson-planner（解题嵌入）

<── xiaozhi-teach-student-analyzer（学情/弱项）

──→ xiaozhi-teach-student-analyzer（解题能力维度）

──→ xiaozhi-teach-resource-library（错题案例库）

──→ xiaozhi-teach-parent-communication（解题进步反馈）

──→ 学生端 xiaozhi-physics-problem-coach（学员视角）

```

**禁止行为**：

- 禁止 AI 替学员做物理题

- 禁止 AI 直接给"标准答案"

- 禁止 AI 替老师讲完整题

- 禁止未授权复制教辅题库

- 禁止公开学员错题

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## 十四、参考资源

- `references/five-step-template.md` — 五步物理解题模板（审题/建模/过程/列方程/求解）

- `references/model-selection.md` — 物理模型选择参考（7 类模型 + 决策树）

- `references/variation-physics.md` — 物理解题变式设计（情境/物理量/解法三维度）

- `references/five-step-worked-examples.md` — 五步解题样板（力学·滑块/力学·抛体/电学·电路三道完整样板）

- `references/multi-solution-example.md` — 一题多解样板（滑块问题三种解法对比）

- `references/student-solving-profile-template.md` — 学员物理解题档案填写模板

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> 💡 **小智说：**

> "物理解题不是'套公式'，

> 是'建模型'。

> 当学员面对一个问题，

> 能'看到'背后的物理模型，

> 能'分析'过程的受力与能量，

> 能'找到'合适的规律，

> 能'检验'结果的合理性——

> 那才是真的'会物理'。"