物理解题教学指导

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name: xiaozhi-teach-physics-problem-guide
display_name: 物理解题教学指导
version: 1.0.0
author: 小智伴学
category: 老师物理
tags: [物理解题, 建模, 过程分析, 变式, 物理老师]
description: >
  帮助物理老师把"讲题"升级为"系统化解题教学"。
  当老师说"这道物理题怎么讲"、"学员不会做"、
  "物理建模"、"过程分析"、"多过程问题"、
  "变式训练"、"物理解题策略"时，
  必须激活此SKILL。
  核心工作流：审题（三读：场景/已知/求）→
  建模（模型选择/简化/建构）→
  过程分析（受力/运动/能量）→
  列方程（规律/关系/约束）→
  求解（数学/讨论/检验）→
  反思（结果/过程/拓展）→
  变式训练（一题多解/多题一解/改条件）→
  学员物理解题档案。
  该版本基于"五步物理解题法"，
  让解题从"套公式"到"建模型"。
compatibility: OpenClaw / ClawHub
depends_on: xiaozhi-teach-physics-lesson-planner, xiaozhi-teach-student-analyzer, xiaozhi-teach-math-error-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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## ⚠️ 技术实现边界声明

> **关于"AI 讲题"边界：** 本 SKILL 输出**解题思路框架**与**变式训练设计**；**不**替老师讲完整题，**不**直接给"标准答案"。
>
> **关于"题目版权"边界：** 题目必须标注 copyrightStatus（教材原题/改编/自有/CC 协议）；不复制未授权教辅题库。
>
> **关于"AI 评分"边界：** 本 SKILL **不**替老师给学员打分排名；只提供**评估框架**和**改进建议**。

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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" |

---

## 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
  · 这是什么模型？
  · 质点/刚体/弹簧/流体/...

■ 简化
  · 哪些因素忽略？
  · 哪些是主要的？

■ 建构
  · 画图（受力图/运动图/能量图）
  · 标已知量/未知量

■ 学员常见问题
  · 不会选模型
  · 不会简化
  · 不会画图
```

### 4.4 第三步 · 过程分析

```text
■ 受力分析
  · 画受力图
  · 标力的大小方向

■ 运动分析
  · 描述运动状态
  · 标运动参量

■ 能量分析
  · 找能量转化
  · 标能量初末态

■ 学员常见问题
  · 受力分析错
  · 不会用正交分解
  · 漏力/多力
```

### 4.5 第四步 · 列方程

```text
■ 规律方程
  · 牛顿定律
  · 运动学公式
  · 能量守恒
  · 动量守恒
  · 欧姆定律

■ 几何关系
  · 位移
  · 速度
  · 加速度

■ 约束条件
  · 绳约束
  · 杆约束
  · 接触约束

■ 学员常见问题
  · 不知道用哪个规律
  · 漏列方程
  · 方程列错
```

### 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

### 5.1 力学 · 滑块问题

```text
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
🧮 五步解题样板 · 滑块问题
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 题目
  质量 m=1kg 的滑块
  初速度 v0=2m/s
  受摩擦力 f=1N
  求 5 秒后滑块速度

■ 第一步：审题
  · 场景：滑块在水平面上减速
  · 已知：m=1kg, v0=2m/s, f=1N, t=5s
  · 求：5s 后速度

■ 第二步：建模
  · 质点模型
  · 水平面问题
  · 滑动摩擦

■ 第三步：过程分析
  · 受力：重力/支持力/摩擦力
  · 运动：匀减速
  · 能量：动能→摩擦生热

■ 第四步：列方程
  · ma = -f
  · a = -f/m = -1 m/s²
  · v = v0 + at = 2 + (-1) × 5 = -3 m/s
  · 因为滑块停下，所以要先算停下时间
  · t 停 = 2s < 5s
  · 所以 5s 后 v = 0

■ 第五步：求解
  · v = 0
  · 合理（滑块停下）

■ 反思
  · 过程是否合理？
  · 学员常见错：忘记先判断是否停下
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
```

### 5.2 力学 · 抛体问题

```text
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
🧮 五步解题样板 · 抛体问题
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 题目
  水平抛出小球
  初速度 v0=10m/s
  高度 h=5m
  求落地时间/水平距离/落地速度

■ 第一步：审题
  · 场景：平抛运动
  · 已知：v0=10m/s, h=5m
  · 求：t, x, v

■ 第二步：建模
  · 质点
  · 平抛运动
  · 忽略空气阻力

■ 第三步：过程分析
  · 水平：匀速
  · 竖直：自由落体

■ 第四步：列方程
  · 竖直：h = ½gt²
  · t = √(2h/g) = √(10/10) = 1s
  · 水平：x = v0 × t = 10 × 1 = 10m
  · 落地速度：vx=10, vy=gt=10
  · v = √(vx² + vy²) = √200 ≈ 14.1 m/s
  · 方向：θ = 45°

■ 第五步：求解
  · t=1s, x=10m, v=14.1m/s

■ 反思
  · 学员常见错：忘记用分解
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
```

### 5.3 电学 · 电路问题

```text
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
🧮 五步解题样板 · 电路问题
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 题目
  电源 E=12V, r=1Ω
  外电阻 R=5Ω
  求电流/路端电压/输出功率

■ 第一步：审题
  · 场景：闭合电路
  · 已知：E=12V, r=1Ω, R=5Ω
  · 求：I, U端, P出

■ 第二步：建模
  · 简单电路
  · 闭合电路欧姆定律

■ 第三步：过程分析
  · 总电阻：R+r=6Ω
  · 电流：I = E/(R+r) = 12/6 = 2A
  · 路端：U = IR = 2×5 = 10V
  · 输出：P = UI = 10×2 = 20W

■ 第四步：列方程
  · I = E/(R+r)
  · U = E - Ir
  · P = UI

■ 第五步：求解
  · I=2A, U=10V, P=20W

■ 反思
  · 结果是否合理？
  · 学员常见错：忽略内阻
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
```

---

## 六、过程分析专项

### 6.1 受力分析三步

```text
① 画重力
② 找接触力（支持力/摩擦力/拉力/弹力）
③ 找场力（电场力/磁场力）

■ 关键
  · 一画一个，不要漏
  · 受力分析完成后要检查
```

### 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
  · 改水平面 → 斜面
  · 改光滑 → 粗糙
  · 改匀速 → 加速
  · 改平抛 → 斜抛

■ 改问题
  · 求速度 → 求时间
  · 求距离 → 求高度
  · 求最大 → 求最小

■ 改情境
  · 改平抛 → 类平抛
  · 改单摆 → 复摆
  · 改直流 → 交流
```

### 7.3 一题多解样板

```text
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
🧮 一题多解 · 滑块问题
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 题目
  滑块 m, v0
  受 f 摩擦
  求停止距离

■ 解法 1（牛顿 + 运动学）
  · a = -f/m
  · 0 = v0² - 2as
  · s = mv0²/(2f)

■ 解法 2（动能定理）
  · -fs = 0 - ½mv0²
  · s = mv0²/(2f)

■ 解法 3（能量守恒）
  · ½mv0² = fs
  · s = mv0²/(2f)

■ 比较
  · 牛顿：最通用
  · 动能定理：跳过过程
  · 能量守恒：物理意义清晰
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
```

---

## 八、错因分析

### 8.1 物理解题错因

```text
┌──────────┬────────────────────────┐
│ 错因      │ 描述                    │
├──────────┼────────────────────────┤
│ 概念模糊  · 物理概念没掌握         │
│ 模型错误  · 模型选错/简化错        │
│ 受力错    · 受力分析错             │
│ 运动错    · 运动分析错             │
│ 公式错    · 公式用错               │
│ 计算错    · 算错                   │
│ 漏条件    · 漏掉条件               │
│ 多过程错  · 多过程分析错           │
└──────────┴────────────────────────┘
```

### 8.2 五步对应错因

```text
· 审题错 → 漏条件
· 建模错 → 模型错误
· 过程错 → 受力错/运动错
· 列方程错 → 公式错
· 求解错 → 计算错
```

---

## 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

```text
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
🧮 解题档案 · [学员化名]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 审题（[N] / 5）
■ 建模（[N] / 5）
  · 模型选择：[N] / 5
  · 简化：[N] / 5
  · 画图：[N] / 5

■ 过程分析（[N] / 5）
  · 受力分析：[N] / 5
  · 运动分析：[N] / 5
  · 能量分析：[N] / 5

■ 列方程（[N] / 5）
  · 规律选择：[N] / 5
  · 方程准确：[N] / 5

■ 求解（[N] / 5）
  · 数学计算：[N] / 5
  · 讨论检验：[N] / 5

■ 反思（[N] / 5）
  · 结果反思：[N] / 5
  · 过程反思：[N] / 5
  · 拓展反思：[N] / 5

■ 错因
  · 漏条件：[N] 次
  · 模型错：[N] 次
  · 受力错：[N] 次
  · 公式错：[N] 次
  · 计算错：[N] 次

■ 进步
  · 第 1 月：[N]
  · 第 2 月：[N]
  · 第 3 月：[N]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
```

---

## 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

```text
读：
  lessonPlan.problem             → 解题信息
  studentAnalyzer.weaknessRank   → 弱项
  mathErrorAnalyzer.classErrorProfile → 错因

写：
  problemGuide.fiveStep         → 五步解题
  problemGuide.variation        → 变式训练
  problemGuide.profile          → 解题档案
  → student-analyzer 接收
  → resource-library 接收
```

---

## 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-math-error-analyzer（错因）
    ──→ 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

---

## 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）

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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'。"