探究高中物理教學(xué)中的力學(xué)核心價(jià)值

梁卉

摘 要：“力和運(yùn)動”幾乎涵蓋了高中物理學(xué)中的所有分支，力學(xué)、電場、磁場、電磁學(xué)、熱學(xué)、原子物理學(xué)等幾乎都與力有關(guān)，所以“力與運(yùn)動”是力學(xué)核心觀念，更是高中物理的核心之一.在力學(xué)教學(xué)中我們幫助學(xué)生建立起正確的相互作用觀、運(yùn)動觀等科學(xué)概念的同時(shí)也幫助學(xué)生建立科學(xué)的世界觀，挖掘事物的核心本質(zhì)，為后續(xù)的高等教育奠定良好思維基礎(chǔ).

關(guān)鍵詞：力和運(yùn)動;科學(xué)思維;創(chuàng)新意識;實(shí)踐能力

高中物理是普通高中自然科學(xué)領(lǐng)城的一門基礎(chǔ)課程，在物理教學(xué)中我們幫助學(xué)生認(rèn)識自然、了解自然、探索自然界的運(yùn)動規(guī)律、發(fā)掘本質(zhì).人類社會的進(jìn)步和科學(xué)事業(yè)的發(fā)展都需要具有科學(xué)思維能力的人，而物理學(xué)科在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力上具有舉足輕重的地位.在對問題的層層探究中，挖掘分析問題的視角，培養(yǎng)科學(xué)思維能力，提高物理核心素養(yǎng)，也為將來的終身發(fā)展打好科學(xué)基礎(chǔ).

力學(xué)問題總的來說分為三大類：牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)方程（宏觀低速運(yùn)動問題）、動量、能量（可處理變力作用的問題，一般曲線運(yùn)動的問題、不需考慮中間過程、注意運(yùn)用守恒觀點(diǎn)）.要有效的提高物理教學(xué)，就需要老師們能積極指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的物理知識形成邏輯性，教學(xué)的邏輯、學(xué)生認(rèn)識的邏輯和心理發(fā)展的邏輯結(jié)合起來進(jìn)行有序統(tǒng)一，幫助學(xué)生在有限的課堂學(xué)習(xí)中，理解知識、發(fā)展能力、提升素養(yǎng).

在力學(xué)教學(xué)中我們先要幫助學(xué)生認(rèn)識理解自然，建構(gòu)物理圖景.從托勒密的地心說，到哥白尼的日心說再到第谷長達(dá)20年對行星位置的觀測，人們逐步開始構(gòu)建正確的天體運(yùn)行場景.讓學(xué)生認(rèn)識到為便于分析和研究紛繁復(fù)雜的自然現(xiàn)象、探究問題的本質(zhì)，在觀察的基礎(chǔ)上抓住主要因素，忽略次要因素，得出能反映物質(zhì)本質(zhì)特性的理想模型、理想過程或假想結(jié)構(gòu)，從而得到一幅清晰的物理圖景.再次引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探究過程，形成科學(xué)態(tài)度.伽利略對自由落體的研究開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學(xué)方法，這就是抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的理想實(shí)驗(yàn)法.

我們的社會需要的是能夠進(jìn)行科學(xué)思維的人才，物理課程的目的不僅是學(xué)習(xí)物理知識，更是需要學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的前提下學(xué)會運(yùn)用正確物理的方法去解決實(shí)際問題、進(jìn)行科學(xué)地思維.所以進(jìn)行科學(xué)思維能力的培養(yǎng)教育在物理學(xué)習(xí)中非常重要.作為高中生，已經(jīng)具有一般的思維能力，我們需要通過教學(xué)達(dá)到將一般的思維能力與物理這門科學(xué)學(xué)科進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成科學(xué)思維能力.物理教學(xué)是“為思維而教”，其核心是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維能力的培養(yǎng).

高中物理包括了聲、光、力、熱、電等部分.看似分成幾大塊，但是幾乎都和力有關(guān)，所以能正確分析物體的受力情況才能正確分析出物體的運(yùn)動情況，畫出運(yùn)動的軌跡.

首先力和運(yùn)動的聯(lián)系是核心.運(yùn)動狀態(tài)的改變一定是因?yàn)槭芰?，而且呈現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)是所有力共同作用在物體上的結(jié)果.高中物理中基本就是幾種典型模型：（1）直線上的運(yùn)動：不受力或合力為零一定是呈現(xiàn)靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，反之亦然;如果恒力必然在力的方向上是勻變速運(yùn)動;變力則是變加速運(yùn)動.（2）類平拋：物體只在垂直于初速度方向上受恒力作用，那就可以將運(yùn)動分解為速度方向上的勻速直線運(yùn)動和在垂直于初速度方向上的勻加速直線運(yùn)動，再進(jìn)行矢量合成，（3）勻速圓周：物體只受到大小不變，方向始終垂直于速度的外力即為勻速圓周運(yùn)動.（4）一般的曲線運(yùn)動，往往受力在發(fā)生變化，可能是大小也可能是方向，那么就需要結(jié)合能量解決.

其次在后面的教學(xué)中幫助學(xué)生從受力的角度著手探究物體或電荷在各種場景中的運(yùn)動情況.其實(shí)，學(xué)生覺得電磁學(xué)中的難點(diǎn)往往都是因?yàn)闆]有建立正確的力學(xué)方法體系.因?yàn)槭芰]有分析清楚所以不能正確的分析出物體的運(yùn)動，所以問題的本質(zhì)還是出在力學(xué)上.比如：靜電場中的力學(xué)問題.電場雖然存在但是卻看不見也摸不著，如何研究它是否存在？大小方向如何？我們還是在電場中引入檢驗(yàn)電荷，根據(jù)檢驗(yàn)電荷的受力逐漸將靜電場的特點(diǎn)展現(xiàn)出來.以點(diǎn)電荷為背景：雙電荷相互作用問題、雙電荷作為場源問題、勻強(qiáng)場中雙電荷問題.以勻強(qiáng)電場為背景：只受電場力的類平拋、重力場參與下的類平拋、直線運(yùn)動，曲線運(yùn)動……，總之和必修一、二的內(nèi)容相比就是多了一個(gè)電場力而已，還是同樣的物理模型.

帶電體在磁場中的運(yùn)動問題.如果是磁場中的通電導(dǎo)線，那就是多了一個(gè)安培力.如果是運(yùn)動電荷，那就是多了一個(gè)洛倫茲力.在教學(xué)中學(xué)生會有困惑：安培力是洛倫茲力的宏觀體現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋，但是為什么安培力做功而洛倫茲力不可以？這時(shí)，我們?nèi)匀恍枰米笫侄▌t首先判斷洛倫茲力的方向，就會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線運(yùn)動方向的速度對應(yīng)沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力，因?yàn)槭艿窖貙?dǎo)線方向的力所以運(yùn)動電荷又有了沿導(dǎo)線方向的速度，電荷實(shí)際受到的洛倫茲力仍然和合速度方向垂直所以不做功，只起到傳遞能量的作用.再后續(xù)的磁場研究中從學(xué)生仍然要牢牢抓住“力和運(yùn)動”這個(gè)核心問題，探究單磁場中的受力特點(diǎn)從而得到粒子做的是勻速圓周運(yùn)動，再用勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律解決周期、半徑等一系列問題.

物體在復(fù)合場中的運(yùn)動問題.首先確立目標(biāo)，幫助學(xué)生用合理的方法分析受力，在牢記基礎(chǔ)知識的前提下運(yùn)用相關(guān)知識將運(yùn)動的場景正確展現(xiàn)，促進(jìn)物理模型的建立.這樣既可以鍛煉學(xué)生的思維能力，又能將相關(guān)知識進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，提高實(shí)踐能力，促使學(xué)生能全面發(fā)展.引力場、電場、磁場中的運(yùn)動問題其實(shí)歸結(jié)本質(zhì)就是受力，每多一個(gè)場就有可能多受一個(gè)力，只有分析清楚受力才能明確物體的運(yùn)動狀態(tài).在進(jìn)行電磁學(xué)和力學(xué)的融合過程中，進(jìn)行相關(guān)綜合性問題的解題訓(xùn)練，如果場是分立的，那物體經(jīng)過每個(gè)場受力怎樣？是以怎樣的運(yùn)動狀態(tài)和軌跡穿越一個(gè)個(gè)場的？穿越時(shí)的速度大小和方向是什么？穿越的點(diǎn)在哪兒？物體會不會進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動？在受力分析中不斷剖析物體的運(yùn)動，學(xué)生的解題思維會不斷進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，在老師的引導(dǎo)下進(jìn)行解題技巧的總結(jié).

熱學(xué)、電學(xué)等問題中的力學(xué)問題.電荷為何會形成定向移動，分子之間有相互作用力等等無一不和力學(xué)有關(guān).

總之，當(dāng)代高中物理教育最終是為社會培養(yǎng)應(yīng)用型人才，所以在教學(xué)中我們不僅要教會學(xué)生知識，還要以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為目標(biāo).在高中物理的學(xué)習(xí)階段培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，從理論到實(shí)踐.這需要教師抓住一些能有效形成物理觀念的典型物理模型，充分調(diào)動學(xué)生的思維，而“力和運(yùn)動”貫穿了整個(gè)物理體系，在高中階段的物理教學(xué)中應(yīng)該不斷引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，對問題進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，建立更立體的視角.學(xué)生在對知識不斷理解、概括、提煉中形成核心觀念，從而努力培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

[1]馬亞鵬.“力的合成”教學(xué)反思與重構(gòu)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（Z1）：47-50.

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