基于核心素養(yǎng)培育的高中物理習題教學分析

朱海林

核心素養(yǎng)作為新課改的最新內容，成為了教學過程中老師的授課形式和學生學習行為發(fā)生改變的重要指導，極大的促進了新課改的實施。核心素養(yǎng)重點領域是各個學科的課堂，物理課堂作為高中實施核心素養(yǎng)的重點領域，自然應該關注核心素養(yǎng)的提升，通過課堂行為的改變，實現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的達成目標。文章高中物理中豎直平面內圓周運動的極值作為研究的課堂，以習題教學環(huán)節(jié)為序，結合高中物理核心素養(yǎng)的四個要素“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”的培育和發(fā)展作了剖析。

為了滿足社會發(fā)展對于教學的要求，高中教學需要針對各個學科的特點對不同學科在提高學生素質方面所承載的目標和要求進行詳細的規(guī)劃和完善。最新的課程標準內容在2017年正式頒布，新修訂的課標著重關注發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。高中物理作為高中基礎課程，習題是學好高中物理的重要保證，在整個高中物理課堂中所占據(jù)的地位要非常高，根據(jù)高中物理習題內容的基本要求，通過多種方式來提高學生的核心素養(yǎng)。新課標總對于物理核心素養(yǎng)主要的表述包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學責任和態(tài)度”等四個層面，這四個層面也是通過物理來達到核心素養(yǎng)的關鍵部分，是學生在學習物理的過程中完善個人價值理念，形成核心價值和提高個人能力，并作為物理課堂過程中實現(xiàn)學生的核心素養(yǎng)提供了重要的指向。文章以豎直平面內圓周運動極值問題作為教學內容來分析提高學生的物理核心素養(yǎng)途徑。

1 學生自主解決問題，側重“物理理念”的形成

題目：半徑為r的一個豎直的圓環(huán)A釘在木板B上面，然后將木板B放在水平面上，在木板B的兩邊都用一個木條固定下來，保證B木板不要在左右方向產(chǎn)生移動，然后再豎環(huán)的最低位置放置一個小球C。三個物體的質量相同，都是m?，F(xiàn)施加一個瞬時的速度在小球上，速度為V0，這時小球在豎環(huán)中做一個圓周運動，為了實現(xiàn)小球在運動的時候能夠超過豎環(huán)的最高位置，同時不能超過豎環(huán)的范圍，不考慮小球和環(huán)之間的摩擦作用，那么施加的瞬時速度應該是多少？

這個問題在解答的時候，很多同學是根據(jù)已有的思路來確定小球到達最高位置時候對軌道產(chǎn)生的壓力最強時所產(chǎn)生的結論，這也是很多參考資料上所呈現(xiàn)的結果。不過，嚴格來說，這種分析過程是不合理的，也是不科學的。因為不同位置所產(chǎn)生的軌道分力是能夠運用數(shù)學方面的方法來進行驗算，數(shù)學運動的過程較為復雜。而這種數(shù)學過程則是作為破解物理問題的一個重要措施，更是實現(xiàn)學生科學思維的重要機會。

2 學生質疑并開展討論，著力“科學思維”的培育

針對上述問題的分析，有的同學會產(chǎn)生疑問，當小球在運動的時候，所產(chǎn)生的豎直分力位置是否在最高位置呢？在學生產(chǎn)生這個疑問的時候，老師要及時捕捉到這個訊息，在課堂上及時進行引導，引導學生自主討論，自主分析，并給學生足夠多的時間來對問題進行研究和思考，通過討論和展示，發(fā)現(xiàn)學生在問題解決過程中出現(xiàn)的思維差異和錯誤，通過合作得出最終的正確答案。在這一系列的過程影響下，學生掌握了相關知識的同時，還對學習過程產(chǎn)生了極大的興趣。通過這個環(huán)節(jié)的實施，還可以提高學生的合作能力和探究能力，提高學生的解題能力，并通過解題進一步鞏固所學過的相關知識，包括平面內的圓周運動、牛頓第二定律、能量守恒定律、力的分解等內容，針對使用二次函數(shù)求極值的數(shù)學過程，更好的提高學生的解決問題能力。同時，還訓練了學生的綜合性素養(yǎng)，包括邏輯性、批判性等，并逐步提高學生的模型建立、邏輯推理、科學分析等多種科學素養(yǎng)，推動學生的科學思維能力。

推證過程：設小球質量為m，在最低點速度為v0，到某一位置時速度為v，軌道對小球的彈力大小為FN，方向與豎直成θ角，小球對軌道壓力的豎直分力為FY，根據(jù)牛頓第二定律、機械能守恒定律和力的分解得：

本過程主要存在的學生疑惑包括，為什么小球在最高點所產(chǎn)生的軌道壓力的豎直分力是最強的呢？很多學生認為小球的質量和環(huán)及板的質量是產(chǎn)生豎直壓力的重要原因。但是學生的廣泛討論和分析之后，在學生的主動思考和老師的科學指引下，發(fā)現(xiàn)了問題的關鍵所在，并根據(jù)所產(chǎn)生的問題，確定了更為合適的研究過程，最后找到了問題的答案。

3 引導學生舉一反三，塑造學生的“物理品格”

學生在物理問題的分析過程中使用了數(shù)學方法，在此過程中實現(xiàn)了學生的數(shù)學思維的訓練和個人之間的合作討論，真正認識到分析問題的重要基礎在于方法和態(tài)度，同時提高了學生的思維能力，培養(yǎng)了學生的物理核心素養(yǎng)。物理是和生活實際緊密聯(lián)系的一門學科，學生通過聯(lián)系生活實際，培養(yǎng)科學的思維方式，調動學生的學習動力和激情，提高學生的社會責任意識。此外，采用數(shù)學手段來分析物理問題，可以更好的提高學生的綜合學習能力，在高考中可以取得更好的成績，所以在平時的物理學習中可以積極利用。

題目：蕩秋千的裝置主要由放在水平地面上的底座和固定在底座上的豎直剛性桿組成，可以簡化成如圖4中的A部分，其質量為M。蕩秋千的人則是可以用質量為m的小球進行替代。使用固定長度的繩扣住B和剛性桿的頂點。為了提高樂趣，可以把小球B在水平面上進行放置，在運動的過程中不需要考慮阻力，實現(xiàn)A的穩(wěn)定不動。問題是（1）B運動與桿成多大角度的時候A和地面的摩擦力是最大的？（2）為了實現(xiàn)A的固定不動，地面和A之間的摩擦系數(shù)要達到什么狀況？可以令滑動摩擦力與最大靜摩擦力之間相對平衡。

通過此題的練習，使學生對用數(shù)學求極值法解決物理問題更加熟練，進一步體會到用這種方法解決實際問題的邏輯性與深刻性，潛移默化地形成對物理的尊重與喜愛，增強了學好物理為社會服務的責任感。

（作者單位：漣水縣第一中學）