高三物理復(fù)習(xí)中學(xué)生物理素養(yǎng)的培養(yǎng)

劉維建

【摘 要】素養(yǎng)是指一個人的修養(yǎng)，與素質(zhì)同義，《辭海》對素質(zhì)一詞的定義有三個方面，其中之一就是完成某種活動所必需的基本條件?？茖W(xué)素養(yǎng)，即對于科學(xué)知識達(dá)到基本的了解程度；對科學(xué)的研究過程和方法達(dá)到基本的了解程度；對于科學(xué)技術(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響達(dá)到基本的了解程度。物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是指學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，包括物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，這就決定了物理教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中的重要作用，本文結(jié)合高三復(fù)習(xí)的實際，談?wù)勗谖锢韽?fù)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生物理素養(yǎng)的想法和粗淺做法。

【關(guān)鍵詞】高三學(xué)生；物理素養(yǎng)

一、挖掘教材中的人文素材，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

常言道：榜樣的作用是無窮的，在高三物理復(fù)習(xí)中可以適時地將科學(xué)家的事跡介紹給學(xué)生，去感染學(xué)生。例如，在復(fù)習(xí)原子模型建立的過程，先從湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子開始，發(fā)現(xiàn)原子還可以再分，同時提出他的棗糕模型。但是，他的學(xué)生盧瑟福在做α粒子散射實驗后，通過對實驗結(jié)果研究分析，否定了湯姆孫的棗糕模型， 并提出了自己的模型——原子核式結(jié)構(gòu)模型。盧瑟福發(fā)現(xiàn)波爾具有非凡的理論才能，便建議波爾去從事理論研究，波爾從原子的穩(wěn)定性與經(jīng)典電磁理論的矛盾出發(fā)， 一開始就放棄在原子領(lǐng)域運用經(jīng)典的電磁理論，而以光的量子學(xué)說作為探索的門徑。他想，既然hν表示光子能量， 就可以假設(shè)原子輻射光子的能量是用兩個差項表示的，兩項的差是否表示氫原子輻射光的時候，原子就從一個狀態(tài)躍遷到另一個狀態(tài)，或者可以想象電子就如太陽系中的某行星從一個較高的軌道縮小到較低的軌道呢？波爾正是根據(jù)這些推理想象結(jié)合氫原子光譜的特征，提出了關(guān)于氫原子模型的兩條假設(shè)的。這樣復(fù)習(xí)物理理論建立的過程，不僅使學(xué)生易于理解和掌握波爾的理論，而且學(xué)生會從波爾敢于第一次把量子論應(yīng)用于原子領(lǐng)域的科學(xué)膽略和他那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、嚴(yán)密的思維方法中受到教益，發(fā)展自己的推理能力和想象能力。

二、利用物理概念規(guī)律教學(xué)，培養(yǎng)物理科學(xué)思維方法

在物理概念和規(guī)律的教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握概念和規(guī)律本身，還要對規(guī)律的建立過程、研究問題的科學(xué)方法進(jìn)行深入了解，更重要的是掌握如何應(yīng)用這些科學(xué)方法去解決具體問題。在講勻變速直線運動位移規(guī)律時，教材是從勻變速直線運動的v-t圖像的“面積”表示位移著手的，一步一步推導(dǎo)出來的，至于為何梯形的“面積”就可以表示物體的位移，教材里實際上采用了微元的思想，在每一個微元里，速度認(rèn)為是不變的，這實際上是化變量為恒量的思想。在復(fù)習(xí)功這一部分內(nèi)容時，經(jīng)常會遇到變力做功問題。例如：如圖1所示，擺球質(zhì)量為m，懸線長度為L，把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球從A點運動到B點的過程中空氣阻力的大小F阻不變，則下列說法正確的是（ ）

A.重力做功為mgL；B.懸線的拉力做功為0

C.空氣阻力做功為-mgL；D.空氣阻力做功為- F阻πL

將物體的位移分割成許多小段，因每一段很小，每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力，這樣就將變力做功轉(zhuǎn)化為在無數(shù)多個位移上的恒力所做功的代數(shù)和。此法常用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題。

三、通過物理實驗的復(fù)習(xí)，使學(xué)生了解實驗探究的一般步驟

在探究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系、探究合力做功與速度變化的關(guān)系，大部分學(xué)生都知道都要平衡摩擦力，但不知道為什么要平衡摩擦力；用圖像處理數(shù)據(jù)是常用的一種方法，學(xué)生熟悉的是驗證牛頓第二定律和測定電池電動勢和內(nèi)電阻的實驗用圖像法來處理數(shù)據(jù)，但對于一些創(chuàng)新型的實驗就不會處理了。而物理實驗所考察的內(nèi)容也并非教材中現(xiàn)有的實驗，是以所掌握的實驗原理、技能自行設(shè)計的實驗為主。例如：用如圖甲實驗裝置驗證m 、m 組成的系統(tǒng)機械能守恒。m 從高處由靜止開始下落，m 上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點進(jìn)行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打下的點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖所示。已知m =50g，m =150g，則（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（1）在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v=______m/s。

（2）在計數(shù)點0～5過程中系統(tǒng)動能的增量ΔEk=______J。為了簡化計算，設(shè)g=9.8m/s ，則系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=________J。

（3）實驗結(jié)果顯示ΔEp>ΔEk，那么造成這一現(xiàn)象的主要原因是________________。

（4）在本實驗中，若某同學(xué)作出了 v -h圖像，如圖丙，h為從起點量起的長度，則據(jù)此得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=________m/s 。

設(shè)計了這樣幾個小問題：1. 題中第一句話能得到什么信息（研究對象、實驗?zāi)康模?.需要驗證的表達(dá)式（實驗原理）；3.如何驗證（實驗步驟）；4.圖像斜率的意義（圖像法處理數(shù)據(jù)）；5.ΔEp>ΔEk的主要原因（系統(tǒng)誤差、偶然誤差），這樣逐步讓學(xué)生體會實驗探究的一般步驟。在復(fù)習(xí)實驗時經(jīng)常有意識的強化，學(xué)生會逐步掌握實驗探究的一般步驟。

四、通過一題多解，掌握動力學(xué)方法和功能關(guān)系方法在解題中的應(yīng)用

例：如圖2所示，質(zhì)量為m的小球，從離地面高H處由靜止開始釋放，落到地面后繼續(xù)陷入泥中h深度而停止，設(shè)小球受到空氣阻力為f，重力加速度為g，則下列說法正確的是

A.小球落地時動能等于mgH

B.小球陷入泥中的過程中克服泥的阻力所做的功小于剛落到地面時的動能

C.整個過程中小球克服阻力做的功等于mg（H+h）

D.小球在泥土中受到的平均阻力為mg（1+ ）

對于D選項，要求學(xué)生寫出小球在泥土中受到的平均阻力的解題過程。學(xué)生通常有以下兩種思路：1.小球的運動分兩個階段，第一個階段加速，求出第一個階段的末速度，也就是小球落到地面時的速度，第二個階段減速，就是小球在泥土里的運動，末速度為零，應(yīng)用運動學(xué)公式可求出加速度，再對小球受力分析，利用牛頓第二定律，求出小球收到的平均阻力；2.分析得出小球在下落的過程中有重力做功、空氣阻力做功、泥土阻力做功，并且把各個力做功的表達(dá)式正確的表示出來，又分析整個過程動能變化為零，利用動能定理一個式子就搞定。兩種解題方法用第一種的人少些，用第二種的人多些。我把兩種解法投影出來，讓學(xué)生討論：兩解法有沒有問題；分別用的什么觀念處理的；哪一種方法好一些，為什么。最后總結(jié)：第一種解法用的是動力學(xué)觀念，第二種解法用的是能量觀念，都對，在不涉及時間、加速度的問題時，采用能量觀念處理問題要簡單些，因為不需要涉及中間狀態(tài)的分析，研究整個過程就可以了。經(jīng)常進(jìn)行對比分析，學(xué)生就可以熟練掌握處理力學(xué)問題的兩個途徑了，結(jié)合動量的觀念處理問題在現(xiàn)行的考試模式下對學(xué)生不做要求。

現(xiàn)行的高考模式?jīng)Q定了物理學(xué)科的地位，表現(xiàn)在課時上比語數(shù)外要少得多，而考試的內(nèi)容不會減少，我們就會在課堂上會不自覺灌輸物理知識，從而忽視學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，這對學(xué)生的終身發(fā)展產(chǎn)生不好的影響。只要教師充分認(rèn)識到物理學(xué)科素養(yǎng)的重要性，在課堂上有意識的培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，就一定能培養(yǎng)出具有良好的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)情感、基本科學(xué)探究能力的學(xué)生。