楊 柳

(廣東省深圳市西鄉(xiāng)中學 518102)

物理學科的核心素養(yǎng)是什么？1.形成物理基本觀念.2.掌握科學探究的方法.3.形成良好的科學思維.4.培養(yǎng)正確科學態(tài)度和責任.

物理教學中的概念，規(guī)律，公式等，都是借助于一定的物理模型抽象和推導出來的，模型是物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的中介物.因此，物理教學的核心問題就突出表現(xiàn)在由具體到抽象的“建模過程”和由抽象到具體的“物理模型運用”——即利用物理模型規(guī)律去分析和解決具體的實際問題.模型方法是科學方法的核心.

一、抓住物理模型的結構特點，合理聯(lián)想，活躍思路，化繁為簡

圖1

例1 空間存在兩個等量的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖，c位于兩負電荷連線的中點，d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則( ).

A．a點的電場強度比b點的大

B．a點的電勢比b點的高

C．c點的電場強度比d點的大

D．c點的電勢比d點的低

例2 如圖2，空間中固定有四個等量的點電荷，它們分別位于正四面體的四個頂點處，A點為棱的中點，B點位于右側面的中心，C點位于底面的中心，D點到四個頂點的距離均相等.關于A、B、C、D四點的電勢高低，下列判斷正確的是( ).

圖2

A．φA=φB

B．φA=φD

C．φB>φC

D．φC>φD

例3 已知通過直導線產生磁場的磁感應強度的表達式為B=kI/r,I為通電導線的電流大小,r為距通電導線的垂直距離,k為常量,空間中有三根通電長直導線P、Q、R，彼此平行且位于正三角形的三個頂點處,導線中通過的電流大小相等、方向如圖3所示.則通電導線R受到的磁場力的方向是( ).

圖3

A.垂直R,指向y軸負方向

B.垂直R,指向y軸正方向

C.垂直R,指向x軸負方向

D.垂直R,指向x軸正方向

化繁為簡，將復雜的物理情境和過程，變?yōu)楹唵蔚?，易于處理的物理情境和過程，是物理研究的一種重要的方法與手段.

二、挖掘物理模型中隱含的相關知識，把握特征，強化應變能力

2014年四川高考理綜第九題：

石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強度及超強導電、導熱等非凡的物理化學性質有望使21世紀的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得2010年諾貝爾物理學獎.用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀實現(xiàn).科學家們設想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運行，實現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換.

(1) 若”太空電梯”將貨物從赤道基站運到距地面高度為h1的同步軌道站，求軌道站內質量為m1的貨物相對地心運動的動能.設地球自轉角速度為ω，地球半徑為R.

(2)當電梯倉停在距地面高度h2=4R的站點時，求倉內質量m2=50 kg的人對水平地板的壓力大小.取地面附近重力加速度g=10 m/s2，地球自轉角速度ω=7.3×10-5rad/s，地球半徑R=6.4×103km.

物理教學的本質到底是什么？我們究竟應該教給學生什么？

在講解例題之前，教師可以提出一個質疑：第二問，倉內的人對水平地板有壓力嗎？太空中的物體不是處于完全失重狀態(tài)嗎？

針對這個質疑，學生展開相互討論：雖然是太空電梯倉，但是電梯是與赤道連接，并不是繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星.也就是電梯倉里的物體，必須提供隨地球自轉所需要的向心力，即物體受到的地球引力減去電梯地板的支持力，等于電梯倉隨地球自轉的向心力.

挖掘人造地球衛(wèi)星模型與赤道上物體運動的條件不同：衛(wèi)星與地球之間的萬有引力全部用來提供，衛(wèi)星做勻速圓周運動所需要的向心力；而赤道上隨地球一起自轉的物體則是，引力減去支持力來提供自轉所需的向心力.

三、緊扣物理模型的物理本質，抓住關鍵，活化知識結構

圖4

例4 如圖4,一帶弧面的光滑的滑槽,質量為M,靜止在光滑的水平地面上.現(xiàn)一質點物體質量為m,以水平速V0從右端飛上滑槽,設弧面部分高度足夠長,質點物體向左飛不出滑槽,當物體再次離開滑槽時( ).

A.做自由落體運動 B.向左做平拋運動

C向右做平拋運動 D.以上情況都有可能

圖5

例5 如圖5，光滑水平導軌上靜止質量為M的小車，通過一輕繩下懸一質量為m的物體，當m獲得一水平初速度向上擺起不斷進行的過程中，某時擺到最低點時，懸繩突然脫落，物體將做( ).

A.做自由落體運動 B.向左做平拋運動

C.向右做平拋運動 D.以上情況都有可能

以上兩個問題，基本物理模型是什么？彈性碰撞的模型.而彈性碰撞模型的本質是什么？是碰撞前后系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)機械能也守恒.

應用到兩個問題中，系統(tǒng)相互作用的全過程，系統(tǒng)水平方向動量守恒，總機械能守恒.

四、建構合理的知識體系，巧用類比，觸發(fā)聯(lián)想

在高中物理教學過程中，提高學生的建模能力，彰顯科學方法的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，就需要引導學生，不是被動接受知識所構建的知識體系，而是在關聯(lián)與對比學習后對知識進行更為深入的探索研究，對所學知識進行匯總與歸納，構建出自己的知識體系.

創(chuàng)設滑塊與長木板模型的簡單試題結構

結構模型已知求例1光滑地面上靜止放長木板A,質量為M=2kg,滑塊B可視為質點,質量為m=1kg,以初速度v0=6m/s滑上A的左端;A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,B不從A掉下.(1)A、B共同速度v;(2)A的最小長度L;(3)A的位移s.學生甲光滑地面上,質量為M=2 kg長木板A,以初速度v0=6 m/s向右滑動,滑塊B可視為質點,質量為m=1 kg,輕放長木板A右端;A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,B不從A掉下(1)A、B共同速度v;(2)A的最小長度L;(3)B的位移s.學生乙光滑地面上,質量為M=2 kg長木板A,以初速度v0=6 m/s向右滑動,滑塊B可視為質點,質量為m=1 kg,從長木板A右端也以v0=6 m/s向左滑動;A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,B不從A掉下.(1)A、B共同速度v;(2)A的最小長度L;(3)B向右滑動的最大位移s.學生丙質量為M=2 kg長木板A,放置粗糙地面上,它們間的動摩擦因數(shù)μ1=0.1;滑塊B可視為質點,質量為m=1 kg,以初速度v0=6 m/s滑上A的左端;A、B間的動摩擦因數(shù)μ2=0.5,B不從A掉下.(1)A、B共同速度v;(2)A的最小長度L;(3)A向右滑動的最大位移s.

教師只有將人類社會積累的知識轉化為學生的個體知識和觀念，將前人從事智力活動的思想、方法轉化為學生的認識能力和思維方式—實現(xiàn)科學思維的轉化，將蘊含在知識載體中的觀念、態(tài)度轉化為學生的行為準則.這才是物理模型教學的真正價值.