從一道高考試題談物理學(xué)科如何聚焦學(xué)科素養(yǎng)

張學(xué)志

摘?要：學(xué)科基本素養(yǎng)是學(xué)生在本學(xué)科內(nèi)所具備的基本專業(yè)素質(zhì)，這些素質(zhì)是通過長時間的專業(yè)訓(xùn)練所形成的專業(yè)思維，通過這種思維促成基礎(chǔ)知識的積累，增加基本專業(yè)技能，形成專業(yè)基本經(jīng)驗，從而達到某門具體學(xué)科所要前進的基本目標(biāo)。本文以2018年一道高考計算題為例，從高考備考角度談物理學(xué)科如何在教學(xué)中聚焦物理學(xué)科素養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)科能力。

關(guān)鍵詞：高考;物理;素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.7?【文獻標(biāo)識碼】A?【文章編號】1005-8877（2020）25-0182-02

1.試題分析

碰撞是高中階段動量部分的重點內(nèi)容，在2018年新課標(biāo)2卷第一道計算題以兩輛汽車碰撞為例對這部分內(nèi)容進行了考察。試題情景常規(guī)，是動力學(xué)中的一維碰撞問題，是碰撞模型和勻變速直線運動的結(jié)合，考查動量恒定律和牛頓運動定律、能量守恒定律的綜合應(yīng)用，是考綱修訂后首次將3-5動量的知識以解答題形式出現(xiàn)，這體現(xiàn)了2017年考綱修訂后把3-5作為必修內(nèi)容來考察的進一步深入，很好的指引了高中物理教學(xué)的方向。

原題：汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖所示，碰撞后B車向前滑動了4.5 m，A車向前滑動了2.0 m，已知A和B的質(zhì)量分別為2×103kg和1.5×103kg，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小g=10m/s2.求：

（1）碰撞后的瞬間B車速度的大小;

（2）碰撞前的瞬間A車速度的大小。

2.解法分析

本題所設(shè)置的物理情景是高中常見的“碰撞”的物理情景，學(xué)生對這一模型非常熟悉并且掌握的也較為牢固，考察了學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，學(xué)科基礎(chǔ)知識與實際生活場景結(jié)合緊密。本題著重考察高考五大能力的第二條“分析綜合能力”。本題包含的研究對象有兩個，是動量內(nèi)容中的典型問題—“碰撞”，需要采用動量守恒定律。要用動量守恒定律，涉及到四個速度，即A、B碰前的速度和碰后的速度（隱含條件是B碰前速度是0），這就需要求解A、B碰后的速度。碰后每個研究對象都要受力分析以明確運動過程，題目對于A，B碰撞后的運動給直接出了二個已知條件位移“s”和滑動摩擦因素“μ”，還隱含了一個條件“末速度為0”，考生解題過程中應(yīng)意識到這是一個不含“t”，含“s”的過程，很容易想到是用動能定理或者牛二定律求解，這樣先研究“碰后”，爾后結(jié)合動量守恒把“碰前”聯(lián)系起來，問題就變得容易解決了。

3.試題來源以及答題分析

運用動量的觀點解決問題是高中物理力學(xué)三大思維方法之一（分別為動量的觀點，能量的觀點和牛頓定律的觀點），動量守恒比較典型的例子有動量碰撞，爆炸和反沖運動。高中老師在進行這部分內(nèi)容的教學(xué)時經(jīng)常會說，動量的方法相較與牛頓運動定律適用范圍更廣，尤其適用于微觀世界微觀離子的“碰撞問題”，但是目前高中階段僅僅考察一維情況下的運動。許多同學(xué)在老師長期的不懈教導(dǎo)下見到這個題目時自然而然的就會想到動量守恒的方法，但是課本中是對碰撞進行了分類并且舉了一個彈性碰撞的例子。學(xué)生對此印象深刻，所以一部分同學(xué)對此不加判斷，直接又列了一個機械能守恒的式子，并且套用課本中彈性碰撞的公式，最后得出了錯誤的答案。據(jù)此，本人建議此題實際上可以設(shè)置一個第三問：“試計算兩車碰撞前后系統(tǒng)總動能的變化情況并說明這一碰撞是什么類型的碰撞”。

參考答案：兩車碰撞過程有機械能損失，經(jīng)比較計算兩車碰撞前后動能變化可知系統(tǒng)動能損失7.7×103J，所以兩車發(fā)生的是非彈性碰撞。

4.對教學(xué)工作的啟示

縱觀近年高考試題，動量的考察逐步深入，2018課標(biāo)1卷24題利用煙花彈爆炸的情景滲透動量守恒定律的應(yīng)用，2018年2卷24題利用汽車碰撞滲透動量守恒的應(yīng)用，都立足于現(xiàn)實，展示了物理與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。同時，這兩道題數(shù)學(xué)計算并不繁雜，高中階段涉及到數(shù)學(xué)的問題大多可以運用物理的思想與方法巧妙解答，這也體現(xiàn)了高考試卷更加重視對于物理學(xué)科素養(yǎng)的考察。試卷的這些變化提示我們：

（1）注重學(xué)科主干知識，提升學(xué)科素養(yǎng)?？v觀近五年高考試題，動力學(xué)和電磁學(xué)基本上各占“半壁江山”，而動力學(xué)的核心內(nèi)容即“牛頓運動定律”、“能量觀點”、“動量觀點”，這啟示我們今后的教學(xué)工作中要能夠不鉆研“偏、難、怪”的試題，要加強物理主干知識的教學(xué)，并在此基礎(chǔ)上逐步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（2）要加強學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活的能力。增強學(xué)生理論聯(lián)系實際的意識和能力，我們生活中到處都是物理現(xiàn)象，要有意識的培養(yǎng)學(xué)生運用理論分析身邊熟悉物理現(xiàn)象的意識，增加學(xué)生的求知欲。教師在教學(xué)中要多多的展示一些物理知識應(yīng)用于實際生活的例子，從現(xiàn)實世界中發(fā)掘出一些學(xué)生喜聞樂見但又能展現(xiàn)物理學(xué)科內(nèi)涵的典型事例。比如，在進行平拋運動教學(xué)時，可以給學(xué)生展示自行車擋泥板并對之深入分析;在進行渦流教學(xué)時，可以給學(xué)生展示電磁爐的機構(gòu)。類似的例子還有很多。

（3）教學(xué)中注重“元問題的”教學(xué)。元問題即物理教學(xué)中能夠深刻反映基本物理規(guī)律和思維方法的問題，是面對物理問題和現(xiàn)象時腦海中首先浮現(xiàn)的問題。在解決元問題的過程中可以使得學(xué)生的基礎(chǔ)知識得以鞏固，基本方法得到加強，在此過程中也鍛煉了物理思維能力。我們在教學(xué)時要多引導(dǎo)學(xué)生問一問“問題之根”。

例如，在講授《核力與結(jié)合能》一節(jié)時，我們并沒有直接告訴學(xué)生，較重的原子核核內(nèi)中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)，，而是引導(dǎo)學(xué)生自己提出“元問題”：拿出一張元素周期表，計算每個元素原子核內(nèi)的中子數(shù)于質(zhì)子數(shù)，用列表格或者圖像的方法比較核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù);經(jīng)過作圖，你發(fā)現(xiàn)原子核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)與你的預(yù)期相符合嗎？

在教師引導(dǎo)下，學(xué)生順利提出了以下問題：一是通過作圖我們發(fā)現(xiàn)越重的原子核中子數(shù)越比質(zhì)子數(shù)多，這是偶然還是必然現(xiàn)象呢？二是為何元素周期表中只能有118個種類的原子核呢？在原問題的引導(dǎo)下，學(xué)生的質(zhì)疑能力與物理問題的意識明顯提高。

5.結(jié)束語

新課程注重學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)，而新高考則承擔(dān)了檢測學(xué)生能力的一種方式，廣大物理教師在教學(xué)、備考中應(yīng)當(dāng)重視這三個方面：物理學(xué)科主干知識，運用基本方法的技能、發(fā)現(xiàn)與解決新問題的能力。只有這樣，才能把聚焦學(xué)科素養(yǎng)，強化能力這句話落在實處。

參考文獻

[1]陳榮超.對2018年全國高考Ⅰ卷物理解題之看法[J].湖南中學(xué)物理，2018（11）

[2]何龍，程帥，孟衛(wèi)東.2018年普通高考全國卷理綜物理試題評析[J].物理通報，2018（09）