李士軻

摘? ?要：章末復(fù)習(xí)課是高中物理課堂教學(xué)的重要課型之一，但許多物理教師把章末復(fù)習(xí)課上成了練習(xí)課、習(xí)題講評(píng)課，不利于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。文章以《萬(wàn)有引力與航天》為例，闡述核心素養(yǎng)下高中物理章末復(fù)習(xí)課課堂教學(xué)設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：章末復(fù)習(xí);核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）8-0007-5

在高中物理課堂教學(xué)中，復(fù)習(xí)課是物理教師非常熟悉的一種課型。大部分教師重視考前復(fù)習(xí)和高三復(fù)習(xí)，對(duì)高一、高二學(xué)習(xí)新課過(guò)程中的章末復(fù)習(xí)課重視程度不夠，有的教師把章末復(fù)習(xí)課直接上成了練習(xí)課或習(xí)題講評(píng)課。在新課教學(xué)過(guò)程中，新授課、習(xí)題課在對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上固然比較重要。如果我們把新授課、習(xí)題課類(lèi)比成加工珍珠項(xiàng)鏈過(guò)程中的“找珍珠”“磨珍珠”，那么章末復(fù)習(xí)課就相當(dāng)于“串珍珠”的過(guò)程。它將學(xué)生已學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)、整合，形成一個(gè)完整體系，顯然在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)上起著舉足輕重的作用。那么，章末復(fù)習(xí)課怎樣上才能落實(shí)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)作用？本文以《萬(wàn)有引力與航天》為例，闡述高中物理章末復(fù)習(xí)課如何落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)問(wèn)題。

1? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)的回看

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》[1]中規(guī)定了高中物理課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)和內(nèi)容要求，這是整個(gè)高中物理課程的靈魂，更是我們教學(xué)評(píng)價(jià)的依據(jù)。在學(xué)完每一章的內(nèi)容后，需要對(duì)本章的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行回看，同時(shí)回顧我們課程進(jìn)行過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)學(xué)生在新授課、習(xí)題課、練習(xí)講評(píng)課上的表現(xiàn)，分析課程標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)基本素養(yǎng)要求是否達(dá)到，教師在復(fù)習(xí)課上要彌補(bǔ)前面教學(xué)中的欠缺，做到查漏補(bǔ)缺。筆者在上《萬(wàn)有引力與航天》章末復(fù)習(xí)課時(shí)，回顧了本章的課程內(nèi)容[1]：

1.通過(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。知道萬(wàn)有引力定律。認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義。認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類(lèi)探索未知世界的作用。

例1 通過(guò)發(fā)現(xiàn)海王星等事實(shí)，說(shuō)明科學(xué)定律的作用。

例2 以萬(wàn)有引力定律為例，了解統(tǒng)一性觀念在科學(xué)認(rèn)識(shí)中的重要意義。

2.會(huì)計(jì)算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

例3 了解牛頓力學(xué)對(duì)航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。

2? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的高考試題分析

高考試題既考查基礎(chǔ)知識(shí)，又延伸科技生活，既突出對(duì)主干知識(shí)的考查，又融合對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的檢驗(yàn)[2]，是我們學(xué)習(xí)備考的風(fēng)向標(biāo)。因此，筆者在上《萬(wàn)有引力與航天》章末復(fù)習(xí)課前深入分析了涉及本章的近6年的高考試題，從考查題型、試題來(lái)源、創(chuàng)新點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)、命題意圖、考查能力六個(gè)維度進(jìn)行研究，研究結(jié)果如表1所示。

3? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)確立

核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生的最終發(fā)展目標(biāo)，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的途徑就是課堂，只有每一節(jié)課的“小目標(biāo)”得以實(shí)現(xiàn)，學(xué)生的核心素養(yǎng)才能最終達(dá)成。在課程標(biāo)準(zhǔn)的回看和對(duì)高考試題分析研究的基礎(chǔ)上，確定了本章復(fù)習(xí)課的教學(xué)目標(biāo)：

（1）了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)史，知道開(kāi)普勒三定律的內(nèi)容;

（2）理解萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容、公式、適用條件，會(huì)計(jì)算物體間的萬(wàn)有引力，理解萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系;

（3）熟練運(yùn)用萬(wàn)有引力定律求解天體的質(zhì)量、密度;

（4）熟練運(yùn)用萬(wàn)有引力定律解決天體運(yùn)行問(wèn)題;

（5）理解并會(huì)計(jì)算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度;

（6）理解人造衛(wèi)星的發(fā)射、回收原理，知道其特點(diǎn)，知道同步衛(wèi)星的特點(diǎn)。

4? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程

4.1? ? 構(gòu)建本章知識(shí)思維導(dǎo)圖，形成核心素養(yǎng)

隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)會(huì)逐漸被學(xué)生遺忘，沒(méi)有被遺忘的大多也是一些零散的、無(wú)序的知識(shí)點(diǎn)。教師要對(duì)學(xué)生所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧和梳理，喚醒學(xué)生腦中的記憶，并把這些知識(shí)點(diǎn)串成線、套成鏈，構(gòu)建本章的思維導(dǎo)圖。筆者圍繞萬(wàn)有引力定律這個(gè)中心，對(duì)教材進(jìn)行整合，構(gòu)建了《萬(wàn)有引力與航天》的思維導(dǎo)圖，如圖1所示。

通過(guò)這個(gè)過(guò)程使學(xué)生理清《萬(wàn)有引力與航天》一章各個(gè)知識(shí)點(diǎn)間的脈絡(luò)和聯(lián)系，使知識(shí)由感知層面上升到理性層面，形成核心素養(yǎng)。

4.2? ? 分清易錯(cuò)、易混知識(shí)點(diǎn)，落實(shí)核心素養(yǎng)

在新課進(jìn)行過(guò)程中，通過(guò)新授課、習(xí)題課、練習(xí)課，學(xué)生對(duì)一些重要的概念、規(guī)律都有了一定的理解和掌握，但仍存在一些常錯(cuò)、易錯(cuò)、易混知識(shí)點(diǎn)，這就需要我們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)、總結(jié)，強(qiáng)化學(xué)生的辨別意識(shí)，以落實(shí)其核心素養(yǎng)。我們?cè)趯?duì)《萬(wàn)有引力與航天》章末復(fù)習(xí)時(shí)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了以下幾點(diǎn)：

易錯(cuò)點(diǎn)1 物理概念混淆引起錯(cuò)解

例如：混淆不同公式中r的含義，不能正確區(qū)分天體的半徑、衛(wèi)星的軌道半徑和天體之間的距離。

一般來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星的軌道半徑總大于該天體的半徑，只有衛(wèi)星貼近天體表面運(yùn)行時(shí)，可近似認(rèn)為衛(wèi)星軌道半徑等于天體半徑，在表達(dá)式m中的r并非始終相同，如雙星、多星系統(tǒng)。

易錯(cuò)點(diǎn)2 物理量之間的定性、定量關(guān)系不明確引起錯(cuò)解

例如：不能正確理解萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系。

走出誤區(qū)：物體的重力并不等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，重力實(shí)際上是地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的一個(gè)分力。但由于兩者差距不大，通常情況下認(rèn)為兩者相等（不考慮地球自轉(zhuǎn)）。

（1）地球表面附近（其中，g為地球附近重力加速度，M為地球的質(zhì)量，R為地球的半徑，G為引力常量）。

（2）離地面高h(yuǎn)處，

（3）繞地球運(yùn)動(dòng)的物體的重力等于萬(wàn)有引力，且提供向心力：mg′=

易錯(cuò)點(diǎn)3 模型建立不準(zhǔn)確或受力分析不準(zhǔn)確引起錯(cuò)解

例1 同步衛(wèi)星離地球球心距離為r，運(yùn)行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則（? ? ）

易犯錯(cuò)誤：錯(cuò)把地球赤道上的物體當(dāng)成衛(wèi)星而錯(cuò)選B選項(xiàng)。

走出誤區(qū)：地球赤道上的物體所受的重力是萬(wàn)有引力的分力，它隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力是萬(wàn)有引力的另一個(gè)分力，而地球衛(wèi)星所需要的向心力就等于萬(wàn)有引力。

易錯(cuò)點(diǎn)4 物理規(guī)律理解不到位引起錯(cuò)解

例2 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖2所示，則衛(wèi)星分別在軌道1、2、3上正常運(yùn)行時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（? ? ）

A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率

B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度

C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度

D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度小于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度

易犯錯(cuò)誤：從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度思考（a，由于衛(wèi)星在不同的軌道上經(jīng)過(guò)相同點(diǎn)時(shí)，不但線速度、角速度不同，而且軌道半徑（曲率半徑）不同，所以不能作出判斷而造成錯(cuò)解。

走出誤區(qū)：衛(wèi)星在橢圓軌道近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，加速度都是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的，因此加速度相等。另外，處理變軌問(wèn)題時(shí)，要讓學(xué)生弄清物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力和所提供的向心力之間的關(guān)系：物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)體做近心運(yùn)動(dòng)時(shí)物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，。

4.3? ? 打破原有的思維結(jié)構(gòu)，重組物理模型，注重例題變式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新的核心素養(yǎng)

經(jīng)過(guò)前期新授課、習(xí)題課、練習(xí)課上的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)各種單一模型、解題方法都有所掌握，解題意識(shí)和解題能力相對(duì)比較強(qiáng)，但對(duì)概念、規(guī)律的遷移應(yīng)用能力、解決綜合問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力相對(duì)比較弱。教師要打破原有的思維結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，對(duì)物理模型進(jìn)行重組，注重例題變式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新的核心素養(yǎng)[3]。

例如：

對(duì)例2我們可以引導(dǎo)學(xué)生做以下的變式拓展：

變式拓展1 若已知衛(wèi)星1所在位置的重力加速度為g，同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T(mén)。求地球的質(zhì)量M。

設(shè)計(jì)意圖：

考查處理天體問(wèn)題的兩條思路和兩個(gè)隱含條件：近地衛(wèi)星軌道半徑等于地球半徑，同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期。

對(duì)于地面附近的物體m有：mg=

對(duì)于同步衛(wèi)星有：G（R+h）

變式拓展2 若已知同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R。求兩衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、加速度的比值。

設(shè)計(jì)意圖：考查萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的基本公式。

變式拓展3 若已知同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R，地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)，則該物體與衛(wèi)星3的線速度、加速度之比為多少？

設(shè)計(jì)意圖：考查萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系、同步衛(wèi)星的特點(diǎn)。

變式拓展4 若已知同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，某時(shí)刻衛(wèi)星1與3第一次相遇（即兩衛(wèi)星相距最近），則再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間兩者第二次相遇？

設(shè)計(jì)意圖：考查天體的追擊相遇問(wèn)題。

兩衛(wèi)星相距最近時(shí)，這時(shí)衛(wèi)星1、3與地球在同一條圓半徑上，兩衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向相同，衛(wèi)星1轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大、周期短，如果經(jīng)過(guò)時(shí)間t，兩衛(wèi)星與地球連線半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度相差2π的整數(shù)倍，則兩衛(wèi)星與地球又位于同一條圓半徑上，相距最近;若轉(zhuǎn)過(guò)的角度相差π的奇數(shù)倍，相距最遠(yuǎn)。

變式拓展5 比較衛(wèi)星分別在1軌道上Q點(diǎn)、2軌道上Q點(diǎn)、2軌道上P點(diǎn)、3軌道上P點(diǎn)的加速度、線速度、動(dòng)能、機(jī)械能的大小關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：考查衛(wèi)星變軌的原理及牛頓第二定律、動(dòng)能定理、能量守恒定律在天體問(wèn)題中的應(yīng)用。

綜上所述，章末復(fù)習(xí)課是物理學(xué)科教學(xué)不可缺少的課型，作為教師，我們要改變以重復(fù)機(jī)械的習(xí)題強(qiáng)化訓(xùn)練為主的淺層應(yīng)試教育模式[4]，重視學(xué)生建構(gòu)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，以提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)的方法進(jìn)行創(chuàng)新，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好物理和為學(xué)生終身學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]方紅德.指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)在單元復(fù)習(xí)課中的實(shí)施策略——以粵教版《圓周運(yùn)動(dòng)》單元復(fù)習(xí)課為例[J].中學(xué)物理，2017，35（12）：6-8+11.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）