利用“多样性”物理教学,提升学生的核心素养

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  摘要:本文探究了利用“多样性”物理教学,提升学生的核心素养。希望能给我们的教学带来帮助。
  关键词:多样性;物理教学;学生;核心素养
  中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2017)04-0053
  物理的核心素养是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判,进而提出创造性见解的能力与品质。提出物理问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据得出结论并做出解释,以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。全面提升学生的核心素养,可以通过不同的途径提升。
  一、专题化微课的视频教学,提升学生解决物理问题的核心素养
  互联网 的推广,为有效提升物理教学有效性增添了更多的途径。通过专题化的物理微课录制,对学生平时教学中出现的问题进行针对性的录制,让他们在网络上反复播放,以提升学生解决物理问题的核心素养。下面是笔者对选修3-1的部分内容进行录制,以供学生问题的解决。
  微课的内容包括短视频,有详细讲解;有配套的课后练习与测试题,通过精细化的设计,发挥学生的主观能动性,真正提升学生解决物理问题的核心素养。
  二、信息化问题的物理教学,提升学生建立物理模型的核心素养
  物理信息题涉及多个物体、多个过程,我们只要对综合题进行过程分解,产生诸多小题进行教学,以小放大的思想,对各个过程进行物理模型建构。例如水平传送带与倾斜传送带相结合的综合信息题,我们根据命题教师的想法,分解成几个经典的物理模型,最后整合进行求解,这样才能真正起到核心素养的培养。
  物理模型一:图1为水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB始终保持ν=1m/s的恒定速率运行,一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,AB间的距离l=2m,g取10m/s2。(1)求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小;(2)求行李做匀加速直线运动的时间。
  物理模型一意图:让学生以熟悉的背景作为出发点,以力的观点作为知识的呈现,以快速入手作为培养学生兴趣的初衷。
  物理模型二:如图所示,质量m=1kg的物体从高为h=0.2m的光滑轨道上P点由静止开始下滑,滑到水平传送带上的A点,物体和皮带之间的动摩擦因数为μ=0.2,传送带AB之间的距离为L=5m,传送带一直以ν=4m/s的速度匀速运动。求:
  (1)物体从A运动到B的过程中,摩擦力对物体做了多少功?
  (2)物体从A运动到B的过程中,带动传送带转动的电动机多做了多少功?
  物理模型二意图:处理水平放置的传送带问题,首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析,分清物体所受摩擦力是阻力还是动力;其二是对物体进行运动状态分析,即对静态→动态→终态进行分析和判断,对其全过程作出合理分析、推论,进而采用能量的观点进行求解。且区分对地位移还是相对位移。
  物理模型三:在水平传送带巩固力与能量观点的基础上,呈现倾斜传送带。如图所示,传送带与水平面夹角为37°,并以ν=10m/s运行,在传送带的A端轻轻放一个小物体,物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,AB长16米,求:以下两种情况下物体从A到B所用的时间。
  (1)传送带顺时针方向转动
  (2)传送带逆时针方向转动
  (3)求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能。
  物理模型三意图:加强对滑动摩擦力方向时要紧紧抓住“阻碍相对运动”这句话的含义的分析。注意重力的分力,注意物体的受力由滑动摩擦力到静摩擦力的突变,物体在倾斜的传送带上运动时静摩擦力也做功,以及系统能量的增加来源于电动机消耗的电能等。以进一步落实此类问题分析的来龙去脉。
  通过拆分的思想,对经典的物理模型进行训练,真正提升学生建立物理模型的核心素养。
  三、易错类题型的归类教学,提升学生分析物理过程的核心素养
  在物理解决问题的过程中需要对过程进行分析,有序有条理地展开,以培养学生分析物理过程的核心素养。在考查竖直方向圆周运动的情况时,需要解决在最高点及最低点物体的受力情况,及在运动过程中解决各力做功的情况,以此通过对状态的分析,对过程的分析,提升竖直方面圓周运动的分析能力。同时通过易错类的呈现,真正懂得在哪些地方更值得留意,以科学的分析、正确的判断。
  易错一:如图所示小球从光滑的四分之一轨道中下滑,求最低点轨道对小球的作用力。学生的典型错误答题情况如下:
  学生答题呈现:物理方程书写不规范!把小球沿圆弧下落理解为自由落体,用自由落体规律来解等错误的观点。通过状态分析、过程分析,以落实经典的物理模型。
  易错二:例如,如图甲所示是最近市面上出现的一种儿童玩具“魔力飞转陀螺”,陀螺可绕竖直放置的金属轨道内外侧转动并发出彩色光芒,十分新奇,因此深受小孩子的喜爱。其物理原理如下:用特殊磁性材料制成的两金属圆轨竖直并排放置,用连接杆引出后固定在手柄上,陀螺中心两侧装有金属小杆,放置在两轨之间时恰好被吸引在两轨上;给陀螺一定的初速度,陀螺就可绕轨道作圆周运动。现使陀螺吸在轨道外侧绕轨道作圆周运动,如图乙所示,已知两金属轨道半径为R,陀螺质量为m,两轨对陀螺的总吸引力为陀螺重力的3倍,重力加速度为g,不考虑陀螺自身的旋转和陀螺中心两侧的金属小杆的粗细。
  (1)若陀螺经过轨道最高点的速度为ν,求每根轨道受到的弹力;
  这是某校返校考的一道试题。通过答题情况分析发现学生出错的情况有:内、处侧没看清楚;直接拿一条轨道来处理的;牛顿第三定律没有应用等典型的问题。应对策略:通过最高点的受力分析:令轨道对陀螺的总吸引力为F,每侧轨道对陀螺的弹力为FN,可得F mg-2FN=■ 可得:FN=2mg-■,提升学生对状态分析的重要性。
  易错三:用光滑圆管制成如图所示的轨道,竖直立于水平地面上,其中ABC为圆轨道的一部分,CD为倾斜直轨道,二者相切于C点,已知圆轨道的半径R=1m,倾斜轨道CD与水平地面的夹角为θ=37°,现将一小球以一定的初速度从A点射入圆管,小球直径略小于圆管的直径,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求小球通过倾斜轨道CD的最长时间(结果保留一位有效数字)
  通过分析:小球通过倾斜轨道时间若最长,则小球到达圆轨道的最高点的速度为0,最高点到C点,对小球运用动能定理可得,mgh=■mνc2,h=R-Rcosθ
  小球在CD段做匀加速直线运动,l=νct ■at2
  CD段的长度为l=■
  对小球运用牛顿第二定律:mgsinθ=ma,解得t=1s
  让学生通过动能定理的应用,强化以下几个步骤:首先,明确研究对象和研究过程,找出始末状态的速度。其次,要对物体正确地进行受力分析,明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。第三,有些力在物体运动过程中不是始终存在的。
  通过易错类题型的归类教学,真正落实物理的分析过程,以提升学生分析物理过程的核心素养。
  综上所述,通过专题化微课的视频教学、信息化问题的物理教学、易错类题型的归类教学,真正提升学生解决物理问题、建立物理模型、分析物理过程的核心素养。
  (作者单位:浙江省温州中学 325014)
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