xiaozhi-teach-physics-problem-guide · v2.1.7 · 2026-09-05 · sha256 f33d1c4f1d0e182b
xiaozhi-teach-physics-problem-guide v2.1.7A
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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: 2.1.7
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。
---
> 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）
---
## 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" |
---
## 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 │
└──────────────────────────┘
```
---
## 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
```
---
## 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
```
---
## 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：
| 老师端七类（§3） | 物理常见表现 | 通用四维（§1） | 物理五维（§2） |
|---|---|---|---|
| 知识漏洞 | 不知道浮力与深度无关；不知道并联各支路电压相同 | 概念模糊 | C 概念混淆 |
| 规则错误 | 对下沉物体用 F浮=G物；力臂量成支点到作用点 | 概念模糊 | C 概念混淆 |
| 计算错误 | cm² 未换成 m²；两位小数进位错 | 计算失误 | T 数学工具 |
| 审题错误 | 漏掉"匀速""浸没""不计绳重"；看错电表量程 | 读题失误 | R 过程分析（审题部分） |
| 策略错误 | 不画等效电路直接列式；多状态电路只分析一个状态 | 方法用错 | P 图景建立 / R 过程分析 |
| 表达/书写不规范 | 只写数字不写公式；结论不写前提条件；漏单位 | 方法用错 | F 公式误用 |
| 习惯性失误 | 抄错自己上一行的中间结果 | 计算失误 | T 数学工具 |
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）
---
## 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）。
---
## 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
```
---
## 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 |
---
## 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'。"