徐奇峰

【摘要】在形成性習題課教學中通過一些具有針對性的例題，讓所學的物理概念、物理規(guī)律通過習題的方式得到鞏固和延伸，利用問題串將“物理知識”與“規(guī)律應用”連接起來，在過程中注重物理方法的啟發(fā)指導，科學思維的培養(yǎng)和程序性知識的生成，引導學生建立運動與相互作用觀，建立起動力學問題的解決思維程序，進而內(nèi)化為策略性知識，切實提高運用物理觀念解決問題的能力，提升物理核心素養(yǎng).

【關鍵詞】核心素養(yǎng)；高中物理；習題課教學

1 教學目標

基于物理課程標準、物理學科核心素養(yǎng)的內(nèi)容要求及具體學情，制定如下教學目標.

（1）能用牛頓運動定律解決兩類主要的動力學問題；

（2）掌握應用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法；

（3）初步體會牛頓運動定律對社會發(fā)展的影響，并建立主動應用所掌握的科學知識解決實際問題的物理觀念[3].

2 教學過程

2.1 新課引入——問題加游戲

導入問題 我國已進入高鐵時代，高鐵在每一站的停站時間都很短，旅客需要按照站臺上標注的車門位置候車.高鐵進站時總能準確地?？吭谡九_標注的位置.這是如何做到的呢？學習了這節(jié)課就能知曉這個問題的答案.

活動引入 彈棋子游戲：現(xiàn)有一塊長木板和一枚棋子，用食指將靜止于木板左端標志線處的棋子彈出，如圖1，若棋子能在停木板右側的環(huán)形目標區(qū)域，則獲得相應分值，游戲時以小組為單位，小組里的同學每人彈3次，積分最高者獲勝[3].

在之后的交流環(huán)節(jié)中，由各小組匯報“戰(zhàn)果”，得高分的同學分享成功的經(jīng)驗，得分低的同學總結失敗的原因.

2.2 新課內(nèi)容

2.2.1 引入研究主題， 提出問題

問題1 在本次游戲中，決定所獲分值高低的運動參量有哪一些？

2.2.2 從運動分析入手，思考問題

問題2 該問題的研究對象是什么[3]？

問題3 從棋子的運動情況入手，我們首先對棋子的運動情況做一個簡要的分析.棋子的哪些運動參量是確定的？哪些參量是可變的？

問題4 我們觀察到了棋子做的是減速運動，那么棋子做的是勻減速直線運動嗎？如何驗證？

問題5 用什么規(guī)律可以求解棋子的加速度？

問題6 若要用牛頓第二定律來求解棋子的加速度，應該知道哪些物理量？

問題7 棋子在減速過程中受到了哪些力？讓棋子減速的力是哪些？

2.3 從受力情況入手，解決問題

學生活動 畫出棋子的受力示意圖，并求出其合力.利用牛頓第二定律求得加速度表達式.

問題8 用什么運動學規(guī)律求解物體的初速度？請同學們求解.

把上述游戲情境用文字敘寫出來形成文字例題并投影展示，通過這個環(huán)節(jié)提高學生的模型建構能力.

例1 一枚棋子以初速度v0滑過水平木板的左端標志線，可以停在分值為2分的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，已知該環(huán)形區(qū)域距左端標志線最近距離為1.00 m，如圖2，最遠距離為1.25 m，棋子與木板之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，重力加速度g取10m/s2，則初速度v0的取值范圍為多少？

分析 對棋子進行受力分析后，根據(jù)牛頓第二定律可以求得棋子滑行時的加速度，再結合棋子做勻減速直線運動的規(guī)律求得棋子的初速度v0.

解 選擇棋子為研究對象.棋子所受的合力等于滑動摩擦力Ff （如圖3）.設棋子的質(zhì)量為m ，以棋子運動方向為正方向建立一維坐標系，滑動摩擦力Ff 的方向與運動方向相反，則

實驗驗證 在標志線處安裝光電門，測量棋子經(jīng)過標志線處的速度，驗證可運動到x1與x2之間的滑塊速度是否在求解范圍內(nèi)[4].

2.4 引導學生感悟解題思路

學生活動1 請同學們總結一下此類問題的特點.

已知物體受力情況確定運動情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等——已知受力情況求解運動情況.

學生活動2 請同學們總結一下這類問題的求解思路和方法.

逐步引導學生總結得出常用的解題思路.

學生活動3 繪制解題策略圖，如圖4所示.

2.5 投影展示例2并引導學生審題

例2 一位體重為55kg的滑雪者，所攜帶裝備的質(zhì)量為20 kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m.求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10 m/s2[5].

問題1 例題1和例題2在情境設置上有什么差別？這種差別會導致在解決問題上有什么不同？

已知物體運動情況確定受力情況，指的是在運動情況（知道三個運動學量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關物理量（如動摩擦因數(shù)等）——已知運動情況求受力情況.

問題2 滑雪者受到哪些力的作用？這些力的方向是什么？請畫出滑雪者的受力示意圖.

問題3 這些力當中哪些力是已知的？哪些力是未知的？

問題4 如何建立坐標系？如果沿水平和豎直方向建立坐標系，是否方便解題？為什么？

問題5 如何選擇合適的運動學公式求解未知物理量？

分析 由于不知道動摩擦因數(shù)及空氣阻力與速度的關系，不能直接求滑雪者受到的阻力.應根據(jù)勻變速直線運動的位移和時間的關系式求出滑雪者的加速度.

解 以滑雪者為研究對象.建立如圖5所示的直角坐標系.滑雪者沿山坡向下做勻加速直線運動.

根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對雪面的壓力大小等于雪面對滑雪者的支持力大小，為 650 N，方向垂直斜面向下.滑雪者受到的阻力大小為 75N，方向沿山坡向上.

2.6 引導學生感悟解題思路

學生活動1 請同學們先自己感悟求解此類問題的主要思路和方法.

學生活動2 繪制解題策略圖，如圖6所示.

2.7 總結與反饋

在牛頓第二定律公式和運動學公式中，都包含加速度這個共同的運動參量.在解決這兩類基本動力學問題的過程中，首先應該確定研究對象，再從動力學的角度進行受力分析和運動分析，然后通過加速度這一橋梁將相互作用的規(guī)律和運動學規(guī)律聯(lián)系起來.因此，求解加速度是解決有關運動和力問題的重要環(huán)節(jié)，做好正確的受力分析和體現(xiàn)時空關系的運動過程分析則是解決這類問題的關鍵.

3 結語

本節(jié)主要內(nèi)容是應用牛頓運動定律解決實際問題，綜合了前面所學的基礎知識和本章所學的基本規(guī)律，因此本節(jié)具有承上啟下的作用.人教版教科書在本節(jié)開始提出的問題是一個與實際聯(lián)系緊密的現(xiàn)象，在本節(jié)課的教學中以此創(chuàng)設游戲情境，以引發(fā)學生對所要學習內(nèi)容的主動思考，激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的學習興趣，并將游戲情境轉化為物理習題，通過這一過程體會如何將物理真實情境轉化為物理模型，培養(yǎng)學生建模能力.

在形成性習題課的教學中要特別注意不能將陳述性物理知識置于教學的中心，可以利用問題串將“物理知識”與“規(guī)律應用”連接起來，在過程中注重物理方法的啟發(fā)指導，科學思維的培養(yǎng)和程序性知識的生成，引導學生建立運動與相互作用觀，建立起動力學問題的解決思維程序，進而內(nèi)化為策略性知識.強調(diào)在解決問題時要根據(jù)實際情況把握問題解決的關鍵，靈活選用才能更利于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng).

【課題項目：江西省教育技術信息研究十三五規(guī)劃課題“基于智慧教室環(huán)境的高中物理課堂互動教學研究”課題編號：2019-G-1-3026】

參考文獻：

[1]李友安.《中學物理教學設計方法——以問題為導向，指向核心素養(yǎng)》[M].南昌：江西高校出版社，2022.

[2]中華人民共和國教育部.高中物理課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2020，10.

[3]鄭延平，席靖.應用創(chuàng)新實驗優(yōu)化教學情境的研究——以《應用牛頓運動定律解決問題（一）》為例[J].新課程，2021（18）：34-36.

[4]方林.動力學中兩類基本問題的分析方法[J].青蘋果，2016（21）：35-38.

[5]趙國良.基于SECI理論的高中物理“運動和力的關系”情境化教學設計[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2022.