以“共點力的平衡”為例談學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

王文婷

摘 要：隨著新課改的發(fā)布，物理教學(xué)更加重視學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，科學(xué)探究能力培養(yǎng)對于學(xué)生建立物理觀念、物理思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任有著舉足輕重的作用，同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的重要學(xué)習(xí)方法。本篇以“共點力的平衡”的探究過程為例進行實踐，希望利用科學(xué)探究達到學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究; 探究能力; 共點力平衡

2017版高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)將物理核心素養(yǎng)凝聚為四個方面：物理觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。新課標(biāo)更加重視“育人”，授人以魚不如授人以漁，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)就顯得尤為重要，物理課堂進行探究活動目的不在于獲得結(jié)論，更多的是學(xué)生通過探究活動過程激發(fā)學(xué)生好奇心，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，掌握科學(xué)探究方法，能夠運用探究方法解決一些實際問題，不斷地促進核心素養(yǎng)的提升。

科學(xué)探究又細化為四個方面：問題、證據(jù)、解釋、交流。探究是從問題開始的，通過邏輯思考分析形成猜想，進而制定計劃設(shè)計實驗，通過科學(xué)的觀察以及數(shù)據(jù)的收集，加以合理的分析論證得出結(jié)論，驗證猜想的正確與否，最終將知識內(nèi)化到學(xué)生的知識體系中。

下面以人教版新教材物理必修一《共點力的平衡》中的“探究共點力平衡條件”教學(xué)片段設(shè)計為例，談一談筆者在教學(xué)實際中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的具體做法。

通過實驗探究三力平衡的條件是本節(jié)課的一個重點，筆者抓住兩條主線對本環(huán)節(jié)進行設(shè)計：其一，從二力到三力，從模型過渡到生活實際，把握從特例到一般情況;其二，通過理論探究找切口，再通過學(xué)生實驗探究得結(jié)論。雙管齊下，達到掌握的目標(biāo)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

二力平衡條件學(xué)生已在初中進行探究得到，對此內(nèi)容由學(xué)生簡單復(fù)習(xí)回顧即可，自然過渡到三力平衡條件的探究。

【問題】

師：觀察黑板裝置，你認為結(jié)點O在三力作用下的平衡條件可能是什么？

生：根據(jù)二力平衡條件，有的學(xué)生提出猜想可能是F合=0，有的學(xué)生提出其他猜想。

【證據(jù)】

師：根據(jù)二力平衡條件，我們發(fā)現(xiàn)共點力平衡條件與力的大小、方向、作用點有著密切的聯(lián)系，因此，探究三力平衡條件需要測量哪些物理量？如何測量？

生：結(jié)點0為作用點，據(jù)力的圖示畫出與結(jié)點0相連的三根繩子的拉力，拉力大小即為各繩子所掛鉤碼重力。選擇其中兩個拉力做平行四邊形，得出其合力的大小方向，與第三個力進行觀察比較。

學(xué)生活動：學(xué)生代表上臺繪制，老師予以指導(dǎo)（指導(dǎo)學(xué)生代表規(guī)范作圖：取點明確力的方向、直尺作力的圖示、利用兩把教尺作平行四邊形）;其余同學(xué)臺下完成繪制（巡視繪制情況）

【解釋】

師：你發(fā)現(xiàn)了什么？還有什么不同的方法？

生（采用力的合成法）：其中的兩個力與另外一個力等大反向

生（采用力的分解法）：作其中一個力的分力的反向延長線與另外兩個力等大反向

師：因此，你得出什么結(jié)論？

生：三力平衡條件為合力等于0

【交流】

例題：生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖，懸吊重物的細繩，其O點被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成45°角。若懸吊物所受的重力為G，求：（1）AO繩所受的拉力F1;（2）BO繩所受的拉力F2。

教師示范：

[研究對象]

[受力分析]

[選擇方法]（力的合成法或力的分解法）

[畫圖求解]（對力的合成法和分解法進行演示，供學(xué)生選擇適合自己的方法）

[做題技巧]（學(xué)生總結(jié)）

學(xué)生學(xué)以致用：

練習(xí)：如圖，兩人用同樣大小的力共提一桶水，水重2kg。（1）求當(dāng)F1、F2夾角為120°時，F(xiàn)1、F2的大小;（2）求當(dāng)F1、F2夾角為90°時，F(xiàn)1、F2的大小;（3）求當(dāng)F1、F2夾角為60°時，F(xiàn)1、F2的大小;（4）兩人手臂間的夾角大些省力，還是小些省力？

學(xué)生分成三組，完成對應(yīng)角度練習(xí)。

鴻合系統(tǒng)展示優(yōu)秀作業(yè)圖片，并請學(xué)生做“小老師”講解解題步驟

這樣，由二力平衡條件帶入三力平衡條件，讓學(xué)生的猜想有依可循;引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“自制三力平衡模型”的實驗探究過程，突出學(xué)生主體地位，既是對力的合成和分解知識的鞏固，同時在動手中自我尋找答案，將三力平衡條件內(nèi)化到自我知識體系中去;對生活情境的應(yīng)用，在小組間交流討論中加深對知識的理解，將方法延伸到生活中去，逐步培養(yǎng)學(xué)生利用解決一些實際問題的能力。在這一系列過程中，潛移默化地加強了對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

葉圣陶老先生曾提出“教是為了不教”的教學(xué)理念，《淮南子》中也曾道“授人以魚不如授人以漁”。教師在分析教材教法中，應(yīng)注重學(xué)生親歷科學(xué)探究過程，引導(dǎo)學(xué)生在一節(jié)節(jié)物理課中、一次次科學(xué)探究過程中，逐步提升科學(xué)探究能力?？茖W(xué)探究絕不僅僅是獲得知識的工具，也是物理學(xué)習(xí)的重要方法，更是學(xué)生未來一生核心素養(yǎng)的體現(xiàn)。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，2017年版[S]北京：人民教育出版社，2018.1

[2]廖伯琴.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》2017年版，要點解讀，物理教學(xué)[J]2020.42（2）：2-5