以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，積極優(yōu)化物理教學(xué)，對(duì)學(xué)生知識(shí)的學(xué)習(xí)、物理創(chuàng)新力的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是當(dāng)下教學(xué)改革的主要方向，是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要手段。下面以人教版高中物理必修第一冊(cè)“超重和失重”的教學(xué)為例展開分析。

一、基于核心素養(yǎng)，明確教學(xué)目標(biāo)

以核心素養(yǎng)為目標(biāo)開展教學(xué)并非憑空設(shè)定的，它是以傳統(tǒng)的目標(biāo)為基礎(chǔ)，以社會(huì)對(duì)人才的需求為導(dǎo)向而設(shè)定的。據(jù)此，我們制訂了“超重和失重”的教學(xué)目標(biāo)。（見表1）

通過對(duì)上述教學(xué)目標(biāo)的分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下的物理教學(xué)不僅關(guān)注學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)情況，還注重學(xué)生物理觀念、科學(xué)探究等的培養(yǎng)。目標(biāo)是教學(xué)開展的基礎(chǔ)，是引領(lǐng)教學(xué)活動(dòng)有序進(jìn)行的風(fēng)向標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定是整個(gè)課堂教學(xué)的核心，教師整合的教學(xué)資源、組織的物理活動(dòng)都要從目標(biāo)入手，并能促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)。

二、創(chuàng)設(shè)物理情境，做好課堂導(dǎo)入

興趣是促使學(xué)生深入學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，學(xué)生只有對(duì)物理知識(shí)產(chǎn)生興趣，才會(huì)全身心地參與到物理學(xué)習(xí)中。超重和失重的概念性非常強(qiáng)，如若單純采用語言講述的方法進(jìn)行教學(xué)，不僅無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生反感心理。但超重與失重卻存在我r34VypFtyvO7RtTLDCl1jENnlCwsqvy7xjm/3/gEL2A=們的生活中，為此，教師可以通過創(chuàng)設(shè)生活情境來激起學(xué)生的探究欲望。

教師可以利用多媒體為學(xué)生展現(xiàn)一則生活視頻，內(nèi)容為：十幾個(gè)人乘坐電梯上樓，走進(jìn)電梯時(shí)電梯沒有顯示超載，但電梯剛向上啟動(dòng)時(shí)報(bào)警器卻響了起來。

教師：難道是人受到的重力會(huì)因電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而發(fā)生改變嗎？（由此喚醒學(xué)生的好奇心。）

學(xué)生：難道人的體重還能發(fā)生改變？是什么引起的呢？

教師：為了解決大家心中的疑惑，下面我們以小組為單位開展一次“體重大揭秘”的活動(dòng)。各小組成員要在體重計(jì)上做下蹲的動(dòng)作并觀察蹲下時(shí)的數(shù)據(jù)，另一名小組成員負(fù)責(zé)記錄。

學(xué)生：我們小組發(fā)現(xiàn)體重計(jì)的示數(shù)會(huì)變小然后再變大。

學(xué)生：我們小組發(fā)現(xiàn)人靜止不動(dòng)之后，數(shù)值不會(huì)發(fā)生變化。

教師：為什么用體重計(jì)測(cè)量人的體重，其數(shù)值會(huì)不斷發(fā)生變化呢？這是什么情況？

在學(xué)生疑惑之時(shí)，教師在黑板上寫下“超重和失重”，并提出問題：同一個(gè)物體，在地球和其他星球上的質(zhì)量是否相同呢？帶著這個(gè)問題，學(xué)生走進(jìn)了本節(jié)課的學(xué)習(xí)之中。

三、專注理論知識(shí)的講述，深化學(xué)生對(duì)超重和失重概念的理解

（一）超重與失重的概念

教師為學(xué)生展示超重和失重的概念：超重與失重是物體質(zhì)量在不同引力場(chǎng)中表現(xiàn)出的兩種不同的物理現(xiàn)象。超重是物體在較大質(zhì)量物體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其受到的引力增大，所以它的真實(shí)質(zhì)量要比原來的質(zhì)量大。比如，站在電梯里的人在電梯加速上升或者減速下降時(shí)，人對(duì)電梯的壓力大于人本身的重力，就好像是重力加速度g增大一樣，其物體本身的質(zhì)量沒有發(fā)生改變，是彈力發(fā)生了變化。失重，就是物體在離開或者受到的引力逐漸弱化的情況下，物體質(zhì)量看似減小了，如電梯鋼索斷裂而自由下落時(shí)，這就是一種失重現(xiàn)象。

教師：請(qǐng)同學(xué)們回想一下，自己現(xiàn)實(shí)生活中有沒有過超重或失重的感覺？請(qǐng)舉例說明。

學(xué)生：乘坐汽車的時(shí)候，當(dāng)汽車在一段坡路上加速向下行駛時(shí)，自己的內(nèi)臟總會(huì)有一種上浮的感覺，非常不舒服，這就是失重。

學(xué)生：我們玩過山車或蹦極的時(shí)候，一般都會(huì)出現(xiàn)失重狀態(tài)。

學(xué)生：其實(shí)當(dāng)我們蹲下的時(shí)候就先做了失重，然后又超重，這就是上述我們?cè)诜Q體重時(shí)候不能亂晃的原因。

教師：是的，超重和失重就存在我們的現(xiàn)實(shí)生活之中。為了更好地理解和利用超重和失重，我們就要深入探尋它的原理。

（二）牛頓第二定律的應(yīng)用

經(jīng)過前面課程的學(xué)習(xí)，大家還記得牛頓第二定律是什么嗎？如何表示？

學(xué)生：牛頓第二定律就是描繪物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的定律，可以用F=ma來表示，其中F是物體所受的凈外力，m是物體的質(zhì)量，a則是物體的加速度。

教師：牛頓第二定律是物理力學(xué)的基礎(chǔ)，它在超重和失重知識(shí)的學(xué)習(xí)中也有著廣泛的應(yīng)用。我們可以利用它來解釋不同引力場(chǎng)中的一些行為。如若一個(gè)物體在垂直方向做運(yùn)動(dòng)，它受到的重力就與mg和支持力N有關(guān)。如若物體處于超重的狀態(tài)下，那么支持力就小于重力，物體的凈受力方向向下，此時(shí)物體便會(huì)產(chǎn)生向下的加速度。如若物體處于失重的情況，那么它的支持力就大于重力，物體受到的凈受力方向向上，此時(shí)物體就會(huì)產(chǎn)生向上的加速度。

借助牛頓第二定律公式，下面我們利用數(shù)值來說一說超重與失重的原理。

四、合理組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生理解超重和失重

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c步驟

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的一部分，有效的物理實(shí)驗(yàn)不僅可以深化學(xué)生對(duì)物理概念的理解，還能鍛煉學(xué)生的各項(xiàng)能力。為了確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有序進(jìn)行，教師要提前設(shè)定實(shí)驗(yàn)的目的，并向大家展示實(shí)驗(yàn)的操作步驟。

教師：本次實(shí)驗(yàn)的目的在于驗(yàn)證物體在不同引力場(chǎng)中其質(zhì)量是否會(huì)發(fā)生改變，并運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開進(jìn)一步的說明。

教師：本次實(shí)驗(yàn)的步驟為準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用到的材料和工具、分析各實(shí)驗(yàn)工具如何配置、開展實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、對(duì)整合到的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而得出結(jié)論。

明晰實(shí)驗(yàn)步驟后，邀請(qǐng)學(xué)生說一說對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟的不理解之處，教師做進(jìn)一步的解釋。

學(xué)生：一定要嚴(yán)格按照設(shè)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行嗎？

學(xué)生：怎樣做到認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并且詳細(xì)地記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呢？

教師針對(duì)學(xué)生的問題做出解答。

（二）小組合作開展實(shí)驗(yàn)

教師秉持組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)的原則，將班內(nèi)學(xué)生劃分為若干實(shí)驗(yàn)小組。學(xué)生小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展實(shí)驗(yàn)操作。為了保證學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)的效果，教師可提前設(shè)定好幾個(gè)問題。

教師：你會(huì)運(yùn)用什么工具對(duì)物體的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定？在不同的引力場(chǎng)中，如何對(duì)物體的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，需要進(jìn)行兩組實(shí)驗(yàn)嗎？如何最大限度利用你手中的實(shí)驗(yàn)材料，注意實(shí)驗(yàn)環(huán)境和儀器校準(zhǔn)等這些細(xì)節(jié)？

下面是班上一個(gè)小組實(shí)驗(yàn)的具體過程。

首先，將力的傳感器固定好并連接到數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，然后打開軟件，將傳感器調(diào)到0，在力傳感器下掛鉤碼，點(diǎn)擊開始，驅(qū)動(dòng)電梯上到某層樓，再下降到底。

（三）實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)收集

各小組按照自己制訂的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，抽象測(cè)量物體的質(zhì)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。接著通過模擬超重和失重狀態(tài)，記錄物體在不同引力場(chǎng)下的質(zhì)量，然后將數(shù)據(jù)整合起來，為后續(xù)的分析提供依據(jù)。

（四）數(shù)據(jù)收集、分析與討論

各小組成員在組內(nèi)討論本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，然后分析其中的原因，并試圖用數(shù)學(xué)工具對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。此環(huán)節(jié)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，還能提升學(xué)生的科學(xué)推理能力。為了降低本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)難度，教師可利用問題對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。學(xué)生通過對(duì)問題的分析，真正理解物理概念。例如，針對(duì)上面小組的演示過程，教師的引導(dǎo)：

教師：電梯上升這一過程可以分為幾個(gè)部分？電梯下降分別分為幾個(gè)部分？電梯上升或下降的過程中，哪個(gè)階段處于失重狀態(tài)，哪個(gè)階段處于超重狀態(tài)？

學(xué)生回顧整個(gè)過程。

學(xué)生：電梯上升分為加速、勻速、減速階段。在加速上升過程中，物體處于超重狀態(tài)，減速上升過程中物體處于失重狀態(tài)。

學(xué)生：電梯下降分為加速、勻速、減速階段。在加速下降過程中，物體處于失重狀態(tài)，減速下降過程中物體處于超重狀態(tài)。

教師：誰能用牛頓第二定律公式來具體說明呢？

學(xué)生：如若物體的質(zhì)量為m，當(dāng)電梯豎直向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的加速度為a，它對(duì)懸掛它的細(xì)線的拉力為T=m（g+a）>mg，或?qū)χ嗡奈矬w的壓力為T=m（g+a）>mg，這種現(xiàn)象叫超重。當(dāng)電梯豎直向下做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度為a，此時(shí)它對(duì)懸掛它的細(xì)線的拉力為T=m（g-a）<mg，或?qū)χ嗡奈矬w的壓力為T=m（g-a）<mg，這種現(xiàn)象叫失重。

此實(shí)驗(yàn)過程不僅讓學(xué)生親身體會(huì)到了理論與實(shí)踐的聯(lián)系，還提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析和總結(jié)能力。同時(shí)，以小組合作為支撐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)中的不足，教師還給予了一定的指導(dǎo)，深化了學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的理解。

五、加強(qiáng)課堂互動(dòng)，提升學(xué)生學(xué)以致用的能力

課堂互動(dòng)與交流不僅可以深化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，還能讓教師精準(zhǔn)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而給予相應(yīng)的指導(dǎo)。一般情況下，課堂互動(dòng)多以問題的形式出現(xiàn)，通過引導(dǎo)學(xué)生解答現(xiàn)實(shí)生活問題，提升學(xué)生學(xué)以致用的能力。

▲案例：巧設(shè)問題，提升學(xué)生判斷物理現(xiàn)象的能力

問題1：物體向上做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)處于超重狀態(tài)，物體向下做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)，對(duì)嗎？

問題2：請(qǐng)你結(jié)合牛頓第二、第三定律，對(duì)物體做向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力情況進(jìn)行分析。

問題3：物體在自由落體的過程中，其拉力為多少？

教師通過上述問題引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，不僅能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的拓展，還能提升學(xué)生學(xué)以致用的能力。

教師：根據(jù)失重現(xiàn)象以及F=mg-ma公式，我們可以得到F會(huì)隨著加速度的增加而不斷減小，如若F為0，那么物體的加速度是多少？

學(xué)生：物體加速度和它本身的重力加速度一樣。

教師：若一個(gè)物體M，以g大小的速度向下做垂直落體運(yùn)動(dòng)，且沒有彈力的支撐，這種現(xiàn)象就叫完全失重。

教師：完全失重是物體完全擺脫了重力的影響嗎？

學(xué)生：不是，是物體受到的壓力不存在。

教師結(jié)合失重與超重知識(shí)點(diǎn)，不斷地向外拓展，引導(dǎo)學(xué)生綜合所學(xué)的知識(shí)對(duì)其展開分析，不僅減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，還提升了學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

六、做好教學(xué)歸納與總結(jié)，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)體系

歸納與總結(jié)是課堂教學(xué)的重要一環(huán)，它不僅可以幫助學(xué)生回顧當(dāng)節(jié)課所學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生把握自己學(xué)習(xí)中存在的不足，還能幫助其建立系統(tǒng)化的知識(shí)體系。因此，在完成教學(xué)任務(wù)后，教師要將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，引導(dǎo)其回憶整個(gè)物理課堂、實(shí)驗(yàn)開展的過程，然后進(jìn)行總結(jié)。下面是班上兩名學(xué)生針對(duì)前面的學(xué)習(xí)做的總結(jié)。

學(xué)生：超重與失重是物體在不同引力場(chǎng)下的不同現(xiàn)象的具體表現(xiàn)。在地球表面，物體受到引力的作用，其質(zhì)量看似變大了，這種現(xiàn)象叫作超重。反之，處于失重狀態(tài)下的物體，它受到的引力較小，物體看起來比原來的質(zhì)量要小，所以為失重。

學(xué)生：通過上面的物理實(shí)驗(yàn)，我們清晰地看到了一個(gè)物體在不同引力場(chǎng)下質(zhì)量的變化，這說明物體受到的引力大小與它們自身的狀態(tài)有著直接的關(guān)系。如若物體受到的引力大，那么支持力<重力，此時(shí)物體便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的加速度，這種情況我們稱之為超重。相反，物體受到的引力大，那么支持力>重力，此時(shí)物體便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的加速度，我們將其稱為失重。

學(xué)生：上述的現(xiàn)象可以用牛頓第二定律來解釋說明。超重，物體具有向上的加速度，即F>mg，由牛頓第二定律得：F-mg=ma>0，a與F方向一致，向上。超重的類型有向上加速度、向下加速度。失重，物體具有向下的加速度，即F0，a與重力（mg）方向一致，向下。失重的類型有向上的減速運(yùn)動(dòng)和向下的加速運(yùn)動(dòng)兩種。

七、完善教學(xué)評(píng)價(jià)，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)

新課標(biāo)倡導(dǎo)教、學(xué)、評(píng)一體化，即教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)生之間的差異，及時(shí)檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，然后以此為基礎(chǔ)優(yōu)化教學(xué)，這樣才能確保教學(xué)的穩(wěn)定開展，才能讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)自己，為學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展做鋪墊。

學(xué)習(xí)完“超重和失重”之后，教師帶領(lǐng)學(xué)生梳理了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生了解了自己學(xué)習(xí)中存在的問題。此環(huán)節(jié)，教師可以播放教學(xué)錄屏視頻，邀請(qǐng)學(xué)生一起觀看自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)，在指出學(xué)生需要改正的地方時(shí)，也要肯定其積極交流與探討，幫助學(xué)生樹立學(xué)習(xí)的信心。為了保證評(píng)價(jià)的真實(shí)性、客觀性，教師還可以引入多元教學(xué)評(píng)價(jià)，邀請(qǐng)學(xué)生對(duì)本課模式、教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)、自己的訴求是否得到滿足等進(jìn)行打分。教師根據(jù)學(xué)生的發(fā)言對(duì)本節(jié)課做好反思，并以此為依據(jù)調(diào)整后續(xù)的教學(xué)。為了確保學(xué)生能夠從本次的評(píng)價(jià)中有所得，教師還可以將評(píng)價(jià)內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)以表格的方式呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生依照表格分析自己的學(xué)習(xí)過程，對(duì)自身有更深的認(rèn)識(shí)。

八、布置延伸作業(yè)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的升華

作業(yè)是物理課堂教學(xué)的重要一環(huán)，不僅可以檢測(cè)學(xué)生的課堂知識(shí)學(xué)習(xí)情況，還能進(jìn)一步拓寬學(xué)生的視野。因此，教師要重視作業(yè)的作用。在完成“超重和失重”的教學(xué)之后，教師為學(xué)生布置了如下作業(yè)。

1.撰寫科普小文章。以“超重”與“失重”為主題，結(jié)合本節(jié)課的重要概念以及自己參與實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程、自我的感悟和體會(huì)等，寫一篇小文章。

這項(xiàng)作業(yè)不僅幫助學(xué)生回顧了課堂的所學(xué)知識(shí)，還提升了學(xué)生整合知識(shí)的水平。下面是班上一名學(xué)生寫的小短文：從載人飛船上天，超重與失重就成了大家研究的對(duì)象。自過山車、蹦極和云霄飛車等娛樂項(xiàng)目問世，超重與失重已經(jīng)成了很多人的親身體驗(yàn)。其實(shí)，我們生活中都體會(huì)過超重與失重，如體檢測(cè)體重時(shí)，搖搖擺擺的體重計(jì)的指針就是對(duì)整個(gè)問題的實(shí)際反映。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，通過教師的一步步引導(dǎo)，學(xué)生認(rèn)識(shí)了超重、失重的運(yùn)動(dòng)特征，即物體有向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)情況為向上的加速度或向下的減速度；當(dāng)物體有向下的加速度時(shí)，物體處于失重的狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)情況為向下的加速運(yùn)動(dòng)或向上的減速運(yùn)動(dòng)。在教師的引導(dǎo)下、同學(xué)的合作下，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再次對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，并真正理解了超重和失重。希望我的這篇小短文，能夠?qū)δ阏J(rèn)識(shí)超重和失重有很好的幫助。

2.設(shè)計(jì)物體質(zhì)量變化的模型。結(jié)合對(duì)本課知識(shí)的理解，整合身邊的材料和工具，如彈簧、小球等，然后模擬一個(gè)不同引力場(chǎng)下物體質(zhì)量變化的實(shí)驗(yàn)，并拍攝成短視頻發(fā)布在班級(jí)微信群中。

綜上所述，在當(dāng)下的教學(xué)環(huán)境下，高中物理教師要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，認(rèn)真分析物理教學(xué)中存在的問題，并在把握學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)、物理學(xué)習(xí)規(guī)律的基礎(chǔ)上，積極優(yōu)化物理教學(xué)，讓學(xué)生真正參與到課堂學(xué)習(xí)中，從而深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的發(fā)展。另外，教師還要重視教學(xué)評(píng)價(jià)和作業(yè)的力量，通過評(píng)價(jià)和作業(yè)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自身存在的不足并積極改正，為自己下一階段的學(xué)習(xí)做好鋪墊。