朱海林

核心素養(yǎng)作為新課改的最新內(nèi)容，成為了教學(xué)過程中老師的授課形式和學(xué)生學(xué)習(xí)行為發(fā)生改變的重要指導(dǎo)，極大的促進(jìn)了新課改的實(shí)施。核心素養(yǎng)重點(diǎn)領(lǐng)域是各個(gè)學(xué)科的課堂，物理課堂作為高中實(shí)施核心素養(yǎng)的重點(diǎn)領(lǐng)域，自然應(yīng)該關(guān)注核心素養(yǎng)的提升，通過課堂行為的改變，實(shí)現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的達(dá)成目標(biāo)。文章高中物理中豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的極值作為研究的課堂，以習(xí)題教學(xué)環(huán)節(jié)為序，結(jié)合高中物理核心素養(yǎng)的四個(gè)要素“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的培育和發(fā)展作了剖析。

為了滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)于教學(xué)的要求，高中教學(xué)需要針對(duì)各個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)對(duì)不同學(xué)科在提高學(xué)生素質(zhì)方面所承載的目標(biāo)和要求進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和完善。最新的課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容在2017年正式頒布，新修訂的課標(biāo)著重關(guān)注發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。高中物理作為高中基礎(chǔ)課程，習(xí)題是學(xué)好高中物理的重要保證，在整個(gè)高中物理課堂中所占據(jù)的地位要非常高，根據(jù)高中物理習(xí)題內(nèi)容的基本要求，通過多種方式來提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。新課標(biāo)總對(duì)于物理核心素養(yǎng)主要的表述包括“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)責(zé)任和態(tài)度”等四個(gè)層面，這四個(gè)層面也是通過物理來達(dá)到核心素養(yǎng)的關(guān)鍵部分，是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中完善個(gè)人價(jià)值理念，形成核心價(jià)值和提高個(gè)人能力，并作為物理課堂過程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生的核心素養(yǎng)提供了重要的指向。文章以豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)極值問題作為教學(xué)內(nèi)容來分析提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)途徑。

1 學(xué)生自主解決問題，側(cè)重“物理理念”的形成

題目：半徑為r的一個(gè)豎直的圓環(huán)A釘在木板B上面，然后將木板B放在水平面上，在木板B的兩邊都用一個(gè)木條固定下來，保證B木板不要在左右方向產(chǎn)生移動(dòng)，然后再豎環(huán)的最低位置放置一個(gè)小球C。三個(gè)物體的質(zhì)量相同，都是m。現(xiàn)施加一個(gè)瞬時(shí)的速度在小球上，速度為V0，這時(shí)小球在豎環(huán)中做一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)小球在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候能夠超過豎環(huán)的最高位置，同時(shí)不能超過豎環(huán)的范圍，不考慮小球和環(huán)之間的摩擦作用，那么施加的瞬時(shí)速度應(yīng)該是多少？

這個(gè)問題在解答的時(shí)候，很多同學(xué)是根據(jù)已有的思路來確定小球到達(dá)最高位置時(shí)候?qū)壍喇a(chǎn)生的壓力最強(qiáng)時(shí)所產(chǎn)生的結(jié)論，這也是很多參考資料上所呈現(xiàn)的結(jié)果。不過，嚴(yán)格來說，這種分析過程是不合理的，也是不科學(xué)的。因?yàn)椴煌恢盟a(chǎn)生的軌道分力是能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)方面的方法來進(jìn)行驗(yàn)算，數(shù)學(xué)運(yùn)動(dòng)的過程較為復(fù)雜。而這種數(shù)學(xué)過程則是作為破解物理問題的一個(gè)重要措施，更是實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)思維的重要機(jī)會(huì)。

2 學(xué)生質(zhì)疑并開展討論，著力“科學(xué)思維”的培育

針對(duì)上述問題的分析，有的同學(xué)會(huì)產(chǎn)生疑問，當(dāng)小球在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，所產(chǎn)生的豎直分力位置是否在最高位置呢？在學(xué)生產(chǎn)生這個(gè)疑問的時(shí)候，老師要及時(shí)捕捉到這個(gè)訊息，在課堂上及時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自主討論，自主分析，并給學(xué)生足夠多的時(shí)間來對(duì)問題進(jìn)行研究和思考，通過討論和展示，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在問題解決過程中出現(xiàn)的思維差異和錯(cuò)誤，通過合作得出最終的正確答案。在這一系列的過程影響下，學(xué)生掌握了相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，還對(duì)學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生了極大的興趣。通過這個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施，還可以提高學(xué)生的合作能力和探究能力，提高學(xué)生的解題能力，并通過解題進(jìn)一步鞏固所學(xué)過的相關(guān)知識(shí)，包括平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、能量守恒定律、力的分解等內(nèi)容，針對(duì)使用二次函數(shù)求極值的數(shù)學(xué)過程，更好的提高學(xué)生的解決問題能力。同時(shí)，還訓(xùn)練了學(xué)生的綜合性素養(yǎng)，包括邏輯性、批判性等，并逐步提高學(xué)生的模型建立、邏輯推理、科學(xué)分析等多種科學(xué)素養(yǎng)，推動(dòng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

推證過程：設(shè)小球質(zhì)量為m，在最低點(diǎn)速度為v0，到某一位置時(shí)速度為v，軌道對(duì)小球的彈力大小為FN，方向與豎直成θ角，小球?qū)壍缐毫Φ呢Q直分力為FY，根據(jù)牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律和力的分解得：

本過程主要存在的學(xué)生疑惑包括，為什么小球在最高點(diǎn)所產(chǎn)生的軌道壓力的豎直分力是最強(qiáng)的呢？很多學(xué)生認(rèn)為小球的質(zhì)量和環(huán)及板的質(zhì)量是產(chǎn)生豎直壓力的重要原因。但是學(xué)生的廣泛討論和分析之后，在學(xué)生的主動(dòng)思考和老師的科學(xué)指引下，發(fā)現(xiàn)了問題的關(guān)鍵所在，并根據(jù)所產(chǎn)生的問題，確定了更為合適的研究過程，最后找到了問題的答案。

3 引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，塑造學(xué)生的“物理品格”

學(xué)生在物理問題的分析過程中使用了數(shù)學(xué)方法，在此過程中實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的數(shù)學(xué)思維的訓(xùn)練和個(gè)人之間的合作討論，真正認(rèn)識(shí)到分析問題的重要基礎(chǔ)在于方法和態(tài)度，同時(shí)提高了學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。物理是和生活實(shí)際緊密聯(lián)系的一門學(xué)科，學(xué)生通過聯(lián)系生活實(shí)際，培養(yǎng)科學(xué)的思維方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和激情，提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。此外，采用數(shù)學(xué)手段來分析物理問題，可以更好的提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，在高考中可以取得更好的成績(jī)，所以在平時(shí)的物理學(xué)習(xí)中可以積極利用。

題目：蕩秋千的裝置主要由放在水平地面上的底座和固定在底座上的豎直剛性桿組成，可以簡(jiǎn)化成如圖4中的A部分，其質(zhì)量為M。蕩秋千的人則是可以用質(zhì)量為m的小球進(jìn)行替代。使用固定長(zhǎng)度的繩扣住B和剛性桿的頂點(diǎn)。為了提高樂趣，可以把小球B在水平面上進(jìn)行放置，在運(yùn)動(dòng)的過程中不需要考慮阻力，實(shí)現(xiàn)A的穩(wěn)定不動(dòng)。問題是（1）B運(yùn)動(dòng)與桿成多大角度的時(shí)候A和地面的摩擦力是最大的？（2）為了實(shí)現(xiàn)A的固定不動(dòng)，地面和A之間的摩擦系數(shù)要達(dá)到什么狀況？可以令滑動(dòng)摩擦力與最大靜摩擦力之間相對(duì)平衡。

通過此題的練習(xí)，使學(xué)生對(duì)用數(shù)學(xué)求極值法解決物理問題更加熟練，進(jìn)一步體會(huì)到用這種方法解決實(shí)際問題的邏輯性與深刻性，潛移默化地形成對(duì)物理的尊重與喜愛，增強(qiáng)了學(xué)好物理為社會(huì)服務(wù)的責(zé)任感。

（作者單位：漣水縣第一中學(xué)）