黃小燕

【摘要】結(jié)合高中新課標新教材物理必修一《相互作用力》這一章習題課的教學實踐，引導學生對問題進行分析和推理，提高學生解決綜合性物理問題的能力，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理習題教學;相互作用力;核心素養(yǎng)

高中物理課程是自然科學領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，新課標旨在落實立德樹人根本任務(wù)，進一步提升學生的物理學科核心素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，促進人類科學事業(yè)的傳承與社會的發(fā)展。筆者通過對2019年人教版新教材物理必修一第三章《相互作用力》的習題課進行教學實踐，淺談如何引導學生對綜合性物理問題進行分析和推理，讓學生經(jīng)歷科學探究過程，體會科學研究方法，養(yǎng)成科學思維習慣，培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)。在習題教學中，如何培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，分為以下幾個方面。

一、引導學生對物理問題要有物理觀念

高一學生普遍認為，物理比較抽象難學。如，由于對物體受力分析不夠熟練，在一個物體受到多個力的情況下，作出受力圖后又不懂得用什么方法分析，沒能理清解題思路。筆者在習題課教學中就告訴學生，對物理問題要有物理觀念?！拔锢碛^念”是從物理學視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等的基本認識;是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理學視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)。高中物理課程要求促進學生物理學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，首先就要培養(yǎng)學生形成物質(zhì)觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等。筆者在講練習題前會通過復(fù)習相關(guān)知識點來作好鋪墊，例如，《相互作用力》這一章有關(guān)重力、彈力和摩擦力的大小和方向，共點力平衡狀態(tài)、平衡條件等。因此，筆者先讓學生熟記這些物理觀念，然后再運用物理知識解決問題，從而為習題類型分析及講評作鋪墊。

二、從解題方法中發(fā)展學生的“科學思維”

“科學思維”是從物理學視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認識方式;是分析綜合、推理論證等方法在科學領(lǐng)域的具體運用。為促進學生的學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成和發(fā)展，高中物理課程要培養(yǎng)學生能運用科學思維方法進行推理和論證的能力、能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑，從不同角度思考問題，追求科技創(chuàng)新的能力。在《相互作用力》這一章的習題中，需要運用力的合成與分解法、正交分解法來分析多個物體的受力情況。這時可通過整體法或隔離法，使物理問題變繁為簡，變難為易，從而培養(yǎng)學生的科學思維，通過分析、推理和質(zhì)疑，從不同角度思考解決問題。

三、在解題過程中提高學生“科學探究”的能力

“科學探究”是指基于物理問題形成猜想和假設(shè)、能使用不同方法和手段獲取和分析處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學探究過程和結(jié)果進行反思的能力。例如，在《相互作用力》這章習題解題過程中，在判斷彈力與摩擦力有無時可以通過條件判斷或猜想假設(shè)法等方法進行探究，在分析物體動態(tài)平衡中受力情況時可通過作圖分析探究得出結(jié)論并作出解釋。解完題后要歸納總結(jié)解題過程的思路。這樣，在出現(xiàn)同種類型題目時也能熟練解答。通過反思解題過程，提高“科學探究”的能力。

四、學以致用，培養(yǎng)學生的“科學態(tài)度與責任感”

“科學態(tài)度與責任感”是指在認識科學本質(zhì)，認識科學、技術(shù)、社會、環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐步形成探索自然的內(nèi)在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態(tài)度，具有保護環(huán)境、節(jié)約資源、促進可持續(xù)發(fā)展的責任感。物理知識來源于生活與生產(chǎn)，在解答習題中又將結(jié)果應(yīng)用于生活與生產(chǎn)。這樣學以致用，可以培養(yǎng)學生的社會責任感。例如，《相互作用力》這一章有一道習題，要求空調(diào)支架兩條梁的作用力，解得結(jié)果為斜梁作用力比橫梁大些，那么斜梁就要采用質(zhì)量好些的材料，以保證空調(diào)在支架上的穩(wěn)固，確保安全。這就是通過解答習題讓學生感受解物理問題的實際作用，教導學生運用科學思想的成果去造福人類，保護環(huán)境、節(jié)約資源，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。

實例：習題講解前復(fù)習《相互作用力》相關(guān)物理觀念：桿的彈力、共點力平衡狀態(tài)、平衡條件;解析方法，如：力的合成法、正交分解法。

典型題目：必修一第76頁B組第2題。一臺空調(diào)外機用兩個三角形支架固定在外墻上（如圖所示），空調(diào)外機的重心恰好在支架橫梁和斜梁的連接點0的上方，重力大小為200N。橫梁AO水平，斜梁BO跟橫梁的夾角為37°，Sin37°=0.6.（1）橫梁對0點的拉力沿OA方向，斜梁對O點的壓力沿BO方向，這兩個力各有多大？（2）如果把斜梁加長一點，仍保持連接點0的位置不變，橫梁仍然水平，這時橫梁和斜梁對O點的作用力大小將如何變化？

這道習題是生活中的實例，空調(diào)機放置在鐵架上，問題（1）：求支架橫梁和斜梁的作用力。這是有關(guān)桿構(gòu)成支架的共點力平衡問題。首先，筆者設(shè)置了幾個問題讓學生思考，引導學生理解題目。①選取什么為研究對象？②研究對象受到什么力？③選用什么方法分析問題？

要找準研究對象。學生容易誤認為選取重物為研究對象，這時需要分析O點是三個力的連接點，該點的平衡能反映出整個裝置的平衡，所以選O點為研究對象。求兩條桿的拉力壓力，首先要正確畫出這兩個彈力的方向，同時畫出O點受到空調(diào)豎直向下的壓力，支架受三個共點力處于靜止平衡狀態(tài)。選用什么方法分析可以由學生選擇解答，三個共點力處于平衡狀態(tài)，可以采用力的合成法，其中兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反，利用三角函數(shù)幾何關(guān)系便可以求解。其中，有兩個力互相垂直，可以選用正交分解法，建立直角坐標系，對不在坐標軸上的力進行分解，根據(jù)共點力平衡條件列出平衡方程求解。問題（1）解答過程詳見下面兩圖。

以上是通過合成法和正交分解法求解得到的相同結(jié)果，培養(yǎng)學生從不同角度思考解決問題的科學思維能力。

問題（2）斜梁加長，O點不變，橫梁和斜梁的作用力將如何變化？這個問題如何探究？讓學生試著在受力分析圖上分析，O點不變，斜梁變長時，斜梁與橫梁間夾角如何變化？通過作圖可以知道夾角變大，而空調(diào)壓著O點的壓力不變。再根據(jù)合成法或正交分解法分析力的變化。這個畫圖分析的探究過程可以培養(yǎng)學生處理信息、得出結(jié)論并作出解釋的能力（兩種方法詳見下面兩圖）。

為培養(yǎng)學生總結(jié)、歸納的能力，筆者讓學生重述解題過程，明白解題思路，總結(jié)整個探究過程。求解共點力平衡問題的思路，第1步：確定研究對象。第2步：分析研究對象運動狀態(tài)，物體靜止處于平衡狀態(tài)，合力為零。第3步：對研究對象受力分析。第4步：選用方法分析問題。第5步：列方程推導，求解并討論分析。

為培養(yǎng)學生對解題結(jié)果進行反思的能力，筆者對這道題目補充相關(guān)問題，讓學生思考：從節(jié)省材料和安全角度看，對空調(diào)支架可以怎樣設(shè)計？從題目中算出橫梁比斜梁作用力小，那么和橫梁相比，斜梁可以用價格便宜韌性低些的材料，節(jié)省材料費用。設(shè)計斜梁與橫梁的夾角大些可以讓支架承受更重的物體，保證空調(diào)在支架上的穩(wěn)固，確保安全。這樣讓學生通過解答習題后能夠?qū)W以致用，進而追求科技創(chuàng)新，又培養(yǎng)了學生的科學態(tài)度與責任感。

這道題考查了生活實際中桿的作用力和共點力平衡問題，讓學生明白物理與生活息息相關(guān)，培養(yǎng)學生觀察生活現(xiàn)象、運用不同科學方法解決問題的能力，提高學生解決綜合性物理問題的能力，并能通過探究反思解題結(jié)果，學以致用。這樣的解題過程，通過引導學生對問題進行分析和推理，讓學生經(jīng)歷思考、探究和總結(jié)的過程，將原本較為枯燥的解題過程變?yōu)椴粩嗨妓骱吞骄康倪^程，從而有效地降低解題難度。同時，讓學生在解題的過程中獲得知識、提升和發(fā)展能力，促進人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，著力發(fā)展學生的核心素養(yǎng)，彰顯物理學科的育人價值。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].人民教育出版社，2021.

責任編輯? 陳? 洋