張學(xué)志

摘?要：學(xué)科基本素養(yǎng)是學(xué)生在本學(xué)科內(nèi)所具備的基本專業(yè)素質(zhì)，這些素質(zhì)是通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的專業(yè)訓(xùn)練所形成的專業(yè)思維，通過(guò)這種思維促成基礎(chǔ)知識(shí)的積累，增加基本專業(yè)技能，形成專業(yè)基本經(jīng)驗(yàn)，從而達(dá)到某門具體學(xué)科所要前進(jìn)的基本目標(biāo)。本文以2018年一道高考計(jì)算題為例，從高考備考角度談物理學(xué)科如何在教學(xué)中聚焦物理學(xué)科素養(yǎng)，提高學(xué)生學(xué)科能力。

關(guān)鍵詞：高考;物理;素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G633.7?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】1005-8877（2020）25-0182-02

1.試題分析

碰撞是高中階段動(dòng)量部分的重點(diǎn)內(nèi)容，在2018年新課標(biāo)2卷第一道計(jì)算題以兩輛汽車碰撞為例對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行了考察。試題情景常規(guī)，是動(dòng)力學(xué)中的一維碰撞問(wèn)題，是碰撞模型和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，考查動(dòng)量恒定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量守恒定律的綜合應(yīng)用，是考綱修訂后首次將3-5動(dòng)量的知識(shí)以解答題形式出現(xiàn)，這體現(xiàn)了2017年考綱修訂后把3-5作為必修內(nèi)容來(lái)考察的進(jìn)一步深入，很好的指引了高中物理教學(xué)的方向。

原題：汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B，立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時(shí)和兩車都完全停止后的位置如圖所示，碰撞后B車向前滑動(dòng)了4.5 m，A車向前滑動(dòng)了2.0 m，已知A和B的質(zhì)量分別為2×103kg和1.5×103kg，兩車與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車輪均沒(méi)有滾動(dòng)，重力加速度大小g=10m/s2.求：

（1）碰撞后的瞬間B車速度的大小;

（2）碰撞前的瞬間A車速度的大小。

2.解法分析

本題所設(shè)置的物理情景是高中常見的“碰撞”的物理情景，學(xué)生對(duì)這一模型非常熟悉并且掌握的也較為牢固，考察了學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)，學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)際生活場(chǎng)景結(jié)合緊密。本題著重考察高考五大能力的第二條“分析綜合能力”。本題包含的研究對(duì)象有兩個(gè)，是動(dòng)量?jī)?nèi)容中的典型問(wèn)題—“碰撞”，需要采用動(dòng)量守恒定律。要用動(dòng)量守恒定律，涉及到四個(gè)速度，即A、B碰前的速度和碰后的速度（隱含條件是B碰前速度是0），這就需要求解A、B碰后的速度。碰后每個(gè)研究對(duì)象都要受力分析以明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程，題目對(duì)于A，B碰撞后的運(yùn)動(dòng)給直接出了二個(gè)已知條件位移“s”和滑動(dòng)摩擦因素“μ”，還隱含了一個(gè)條件“末速度為0”，考生解題過(guò)程中應(yīng)意識(shí)到這是一個(gè)不含“t”，含“s”的過(guò)程，很容易想到是用動(dòng)能定理或者牛二定律求解，這樣先研究“碰后”，爾后結(jié)合動(dòng)量守恒把“碰前”聯(lián)系起來(lái)，問(wèn)題就變得容易解決了。

3.試題來(lái)源以及答題分析

運(yùn)用動(dòng)量的觀點(diǎn)解決問(wèn)題是高中物理力學(xué)三大思維方法之一（分別為動(dòng)量的觀點(diǎn)，能量的觀點(diǎn)和牛頓定律的觀點(diǎn)），動(dòng)量守恒比較典型的例子有動(dòng)量碰撞，爆炸和反沖運(yùn)動(dòng)。高中老師在進(jìn)行這部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí)經(jīng)常會(huì)說(shuō)，動(dòng)量的方法相較與牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用范圍更廣，尤其適用于微觀世界微觀離子的“碰撞問(wèn)題”，但是目前高中階段僅僅考察一維情況下的運(yùn)動(dòng)。許多同學(xué)在老師長(zhǎng)期的不懈教導(dǎo)下見到這個(gè)題目時(shí)自然而然的就會(huì)想到動(dòng)量守恒的方法，但是課本中是對(duì)碰撞進(jìn)行了分類并且舉了一個(gè)彈性碰撞的例子。學(xué)生對(duì)此印象深刻，所以一部分同學(xué)對(duì)此不加判斷，直接又列了一個(gè)機(jī)械能守恒的式子，并且套用課本中彈性碰撞的公式，最后得出了錯(cuò)誤的答案。據(jù)此，本人建議此題實(shí)際上可以設(shè)置一個(gè)第三問(wèn)：“試計(jì)算兩車碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)能的變化情況并說(shuō)明這一碰撞是什么類型的碰撞”。

參考答案：兩車碰撞過(guò)程有機(jī)械能損失，經(jīng)比較計(jì)算兩車碰撞前后動(dòng)能變化可知系統(tǒng)動(dòng)能損失7.7×103J，所以兩車發(fā)生的是非彈性碰撞。

4.對(duì)教學(xué)工作的啟示

縱觀近年高考試題，動(dòng)量的考察逐步深入，2018課標(biāo)1卷24題利用煙花彈爆炸的情景滲透動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用，2018年2卷24題利用汽車碰撞滲透動(dòng)量守恒的應(yīng)用，都立足于現(xiàn)實(shí)，展示了物理與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。同時(shí)，這兩道題數(shù)學(xué)計(jì)算并不繁雜，高中階段涉及到數(shù)學(xué)的問(wèn)題大多可以運(yùn)用物理的思想與方法巧妙解答，這也體現(xiàn)了高考試卷更加重視對(duì)于物理學(xué)科素養(yǎng)的考察。試卷的這些變化提示我們：

（1）注重學(xué)科主干知識(shí)，提升學(xué)科素養(yǎng)。縱觀近五年高考試題，動(dòng)力學(xué)和電磁學(xué)基本上各占“半壁江山”，而動(dòng)力學(xué)的核心內(nèi)容即“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”、“能量觀點(diǎn)”、“動(dòng)量觀點(diǎn)”，這啟示我們今后的教學(xué)工作中要能夠不鉆研“偏、難、怪”的試題，要加強(qiáng)物理主干知識(shí)的教學(xué)，并在此基礎(chǔ)上逐步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（2）要加強(qiáng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)生活的能力。增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)和能力，我們生活中到處都是物理現(xiàn)象，要有意識(shí)的培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論分析身邊熟悉物理現(xiàn)象的意識(shí)，增加學(xué)生的求知欲。教師在教學(xué)中要多多的展示一些物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活的例子，從現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)掘出一些學(xué)生喜聞樂(lè)見但又能展現(xiàn)物理學(xué)科內(nèi)涵的典型事例。比如，在進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)時(shí)，可以給學(xué)生展示自行車擋泥板并對(duì)之深入分析;在進(jìn)行渦流教學(xué)時(shí)，可以給學(xué)生展示電磁爐的機(jī)構(gòu)。類似的例子還有很多。

（3）教學(xué)中注重“元問(wèn)題的”教學(xué)。元問(wèn)題即物理教學(xué)中能夠深刻反映基本物理規(guī)律和思維方法的問(wèn)題，是面對(duì)物理問(wèn)題和現(xiàn)象時(shí)腦海中首先浮現(xiàn)的問(wèn)題。在解決元問(wèn)題的過(guò)程中可以使得學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)得以鞏固，基本方法得到加強(qiáng)，在此過(guò)程中也鍛煉了物理思維能力。我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)要多引導(dǎo)學(xué)生問(wèn)一問(wèn)“問(wèn)題之根”。

例如，在講授《核力與結(jié)合能》一節(jié)時(shí)，我們并沒(méi)有直接告訴學(xué)生，較重的原子核核內(nèi)中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)，，而是引導(dǎo)學(xué)生自己提出“元問(wèn)題”：拿出一張?jiān)刂芷诒?，?jì)算每個(gè)元素原子核內(nèi)的中子數(shù)于質(zhì)子數(shù)，用列表格或者圖像的方法比較核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù);經(jīng)過(guò)作圖，你發(fā)現(xiàn)原子核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)與你的預(yù)期相符合嗎？

在教師引導(dǎo)下，學(xué)生順利提出了以下問(wèn)題：一是通過(guò)作圖我們發(fā)現(xiàn)越重的原子核中子數(shù)越比質(zhì)子數(shù)多，這是偶然還是必然現(xiàn)象呢？二是為何元素周期表中只能有118個(gè)種類的原子核呢？在原問(wèn)題的引導(dǎo)下，學(xué)生的質(zhì)疑能力與物理問(wèn)題的意識(shí)明顯提高。

5.結(jié)束語(yǔ)

新課程注重學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)，而新高考則承擔(dān)了檢測(cè)學(xué)生能力的一種方式，廣大物理教師在教學(xué)、備考中應(yīng)當(dāng)重視這三個(gè)方面：物理學(xué)科主干知識(shí)，運(yùn)用基本方法的技能、發(fā)現(xiàn)與解決新問(wèn)題的能力。只有這樣，才能把聚焦學(xué)科素養(yǎng)，強(qiáng)化能力這句話落在實(shí)處。

參考文獻(xiàn)

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