基于物理核心素養(yǎng)下的《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)

姜 華（山東省煙臺(tái)第三中學(xué)）

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)在課程的設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為目標(biāo)。我在《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)中，以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境為切入點(diǎn)，以解決問(wèn)題為主線，以發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力并經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程為重點(diǎn)，潛移默化提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

一、形成物理觀念

教學(xué)片段1：用細(xì)線掛一個(gè)200g的鉤碼。第一次，拉鉤碼緩慢向上運(yùn)動(dòng)（勻速直線運(yùn)動(dòng)），此時(shí)拉力等于重力，紙條沒(méi)有斷；第二次，拉鉤碼加速向上運(yùn)動(dòng)，紙條斷了，此時(shí)拉力大于重力。

二、發(fā)展科學(xué)思維

一是構(gòu)建模型。教學(xué)片段2：讓學(xué)生觀看視頻《電梯超載》，觀察：電梯靜止時(shí)，電梯安全；電梯向上加速時(shí)，電梯墜落，引導(dǎo)學(xué)生將生活情景抽象成運(yùn)動(dòng)模型。

教學(xué)片段3：用實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋“宇航員為什么在超重時(shí)會(huì)昏厥？”具體方案：用透明的飲料瓶代表人體，里面的紅色液體代表血液。飲料瓶口朝下，并且用橡膠膜包住。當(dāng)瓶子超重時(shí)，學(xué)生能夠看出橡膠膜向下凸起的程度變大。這個(gè)實(shí)驗(yàn)形象說(shuō)明了宇航員在超重時(shí)血液向下流，腦部缺血，容易昏厥。

二是提高科學(xué)思維?！胺治隽W(xué)問(wèn)題”軟工具的使用，能夠幫助學(xué)生將復(fù)雜的物理過(guò)程清晰化、結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。

教學(xué)片段4：分析和論證的教學(xué)環(huán)節(jié)中，“分析力學(xué)問(wèn)題”軟工具（見(jiàn)表1）。

表1

三、培養(yǎng)科學(xué)探究

教學(xué)片段5：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生按科學(xué)探究過(guò)程的七步進(jìn)行。

第一步：提出問(wèn)題：超重和失重的條件是什么？

第二步：猜想與假設(shè)

1.與速度的方向有關(guān)？向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能超重；向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能失重。2.與速度的變化有關(guān)？加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能超重；減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能失重。3.與加速度的方向有關(guān)？加速度向上時(shí)，可能超重；加速度向下時(shí)，可能失重。

第三步：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1.將“鋼繩牽引電梯的運(yùn)行”抽象成實(shí)驗(yàn)室可操作的“彈簧秤懸掛鉤碼的向上和向下的運(yùn)動(dòng)?！?/p>

2.為了能夠讀出彈簧秤的最大值和最小值，在彈簧秤指針的上面和下面放一塊海綿，這樣海綿能夠隨著指針一起運(yùn)動(dòng)并停在示數(shù)的最大值和最小值處。

第四步：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

1.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格（見(jiàn)表2）

2.分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論

第五步：分析與論證。

第六步：評(píng)估

1.在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不方便觀察彈簧秤的示數(shù)，讀出的數(shù)據(jù)誤差很大。2.海綿的作用只能記錄整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大值和最小值，不能讀出多組數(shù)據(jù)。3.海綿與彈簧秤之間有摩擦，造成實(shí)驗(yàn)誤差。

第七步：交流與合作

自制教具“電梯模型”，探究超重、失重時(shí)拉力大小變化，通過(guò)傳感器獲得圖像，學(xué)生交流得出規(guī)律。

表2