核心素养导向下的高中物理复习

赵书海 项菲菲

(内蒙古赤峰红旗中学，内蒙古 赤峰 024005)

随着时间的推移,物理综合习题数量、习题类型越来越多,越来越杂,称浩如烟海也不为过．尤其到了高三备考阶段,绝大多数学生是在茫茫题海中挣扎,谈不上畅游,更谈不上符合新课程理念,谈不上学科素养的提高了．而要摆脱题海,在物理复习的教与学过程中做到了习题的适度延伸与拓展,使学生的品格内化在连续问题的情景中,让学生在问题的持续交互作用中进行理解、提炼、分析,探究解决问题之道,学生体味到了“柳暗花明”之意境．

下面是笔者在教学、学习中的点滴体会．在物理复习中,看到一道上海高考题如下.

图1

源题:如图1,A为磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支加架)的总重量为M,B为铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点,当电磁铁通电时,铁片被吸引上升的过程中,轻绳上的拉力F的大小为

(A)F=mg.

(B)Mg

(C)F=(m+M)g.

(D)F>(M+m)g.

解析： “物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华．从运动与相互作用的观点来看,A吸引B上升,越近吸引力越大,B向上的加速度越大,具有向上的加速度是物体处于超重状态的动力学特征,意指A对B的吸引力大于B的重力mg,又由牛顿第三定律得,B吸引A的力F′>mg,所以绳中拉力F=F′+Mg,即选项(D)为可选．

延伸1:如图2,上题中装置改放在天平中,不通电时处于平衡状态,则通电后磁铁吸引铁片上升的过程中

(A) 天平仍保持平衡．

(B) 天平顺时针倾斜．

(C) 天平逆时针倾斜．

(D) 上述答案均不正确．

图2

解析:由源题分析可知,铁片上升时绳对天平左端的拉力大于平衡时的拉力,故天平左倾,选(C)选项．

延伸2:如图3,把一小铁块浸入盛汞的烧杯中,用细线系于杯底,天平处于平衡,某时刻突然断开细绳,在铁块上升过程中

(A) 天平仍处于平衡．

(B) 天平顺时针加速转动．

(C) 天平逆时针加速转动．

(D) 以上答案均不正确．

图3

解析:绝大多数学生沿袭以上的分析,选出误解答案(C)．根源是铁块受到的浮力大于重力,其加速上升,处于超重状态,自然是逆时针了!

答案不对,问题出现在哪?此时学生激烈讨论,甚至又从头捋顺一下思路——请注意,在铁块加速上升的同时,同体积的水银却在加速下降,一个超重状态,一个失重状态,是否该选(D)选项呢?

由牛顿第二定律仔细分析一下“超出的重力m铁a”和“失去的重力m汞a”谁大?同体积的铁、汞,汞重,又因为加速度等大反向,自然是“水银失去的重力”大,所以选(B)选项.

延伸3:如图4,相当于在延伸2中加上电磁铁,初始装置处于静止状态,系铁块的细线突然断开,铁块在水银中上升过程中(不计水银的阻力),天平的状态是

图4

解析:结合延伸1、2可速得结论同上．

延伸4:近年综合能力测试中,限定范围让考生自行设计问题频频出现,这类题目不但恰如其分地考查了学生的知识层次,也充分展示出学生能力高低．结合上面提到的知识内容,又出一设计题．

图5

在热学中,热量以卡为单位时与功的单位之间的数量关系,相当于单位热量的功的数量,叫做热功当量．如图5,焦耳首先用实验确定了这种关系．用如下装置粗略测量热功当量．两端封闭的玻璃管内充满粘性较大的液体,实验中把玻璃管来回颠倒若干次,由于小钢珠的运动会使管中液体的温度升高．已知小钢珠、液体和玻璃管的比热分c1,c2,c3,试说明实验中需要测定的或需查明的物理量,并列出热功当量的表达式．

解析:本题是利用能量转化和守恒定律来测量热功当量的．在学科素养中是能量观念的把握．焦耳从事热功当量实验与研究近40年,为热和功的相当性提供了可靠的依据,为能量守恒与转化定律的确立奠定了牢固的实验基础．

绝大多数学生能立即想到在颠倒玻璃管过程中,小钢珠下落对液体做功,从而使之升高温度,却忽视了在钢珠下落的同时,有与其相等体积的液体在上升,亦即小钢珠的重力势能转化为液体、钢珠、玻璃管的内能和一部分液体的重力势能．

因此需要测量的量是:钢珠总质量m1,液体质量m2,玻璃管质量m3,玻璃管高度h,倒置次数n,倒置前后温度计的示数t1,t2;需查出的量是:液体的密度ρ1,钢珠的密度ρ2.

(m′为与钢珠同体积的液体的质量)

Q=(c1m1+c2m2+c3m3)(t2-t1)，

则热功当量

(如有各测量量的具体数值,也能测算出热功当量的大约值的)

图6 机械量热法装置示意图

以上是笔者亲历的,经过如此延伸与拓展,大大增强了学生模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新的能力,同时学生逐渐形成了对科学和技术应有的正确态度和责任感,即巩固了方法,延伸了思维,也提升了素养,增强了能力.这正是今后物理课堂中应该有的．物理学是自然科学的基础学科,融合物理核心素养的教学是培养全面发展、终身学习公民的关键途径,物理教师要做学生学习知识的引路人,做学生创新思维的引路人,使学生拥有终身发展所需的必备品格与关键能力．