浅谈基于核心素养的高中物理教学的思考——以人教版“力的分解”为例

代小波

（重庆市凤鸣山中学，重庆）

2014年教育部颁布的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，提出了培养学生核心素养是育人的重要目标。核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会需要的必备品格和关键能力，而物理学科的核心素养内容应关注以下四个方面：①物理核心观念；②科学思维；③实验探究；④科学态度与责任。笔者就以上四个物理学科核心素养关注维度，以人教版“力的分解”这一节为例，谈谈基于核心素养的高中物理教学的思考。

一、研读教材，构建力的分解的物理核心观念

力的分解是高中物理力学部分的基础内容之一，承接力的合成，依然是等效替代思想的具体应用。它是“力的合成”的逆运算，利用平行四边形定则分解力也是今后进行矢量分析的基础。

为了帮助学生构建力的分解的物理核心观念，笔者在实施课堂教学时，从以下几个环节展开：

（一）趣味游戏：拔河

两位大力士与一位淑女间的拔河。让两位力气较大的男同学使劲拉住绳子两端，一位女同学拉住绳子中央，女同学很容易将两位男同学拉得左右摇摆。

提出问题：为什么看起来如此娇弱的一位女同学有这么大的力量能把两位大力士拉得左右摇摆？通过本节课的学习，我们就能发现其中的奥妙。

（二）什么是力的分解

演示实验：将橡皮筋的两端固定在木板上A、B两点，先用一个力F拉动橡皮筋至O点，再用两个力F1、F2将橡皮筋拉到O点（如图1所示）。学生回忆合力、分力、力的合成等概念，并结合实验阅读课本，整理出力的分解的概念。

图1

二、初步尝试力的分解，建构科学思维方法

物理科学思维方法的核心素养表现为了解并掌握世界的基本思想和方法。在本节内容中，体现为对力的分解的基本方法的形成。在前面知识及本节课前面部分教学的基础上，学生很容易想到力的分解同样遵守平行四边形定则。所以，教学中设计了以下几个环节：

（一）同学们对演示实验中力F进行分解（发现有多种分解方法）

基于此，追问：若已知两分力的方向有多少种分法？在练习本上对演示实验中力F进行分解（沿OA、OB方向），并求出两分力大小。

在实际情境中，为了方便解决问题，我们通常按照力的效果进行分解。

（二）明确了力的作用效果也就明确了两个分力的方向，所以此时只有唯一一种分解方法。那么我们如何确定力的作用效果？

演示实验：一重物放于台秤上，此时台秤示数为重物对台秤的压力。当用一斜向右上方的力F拉动重物时，提问：大家观察到什么现象？①台秤示数减小；②重物向右运动。所以，拉力F有两个作用效果：向上提重物以及向右拉重物。请同学自行在导学案上对力F进行分解，并求出两分力的大小及方向。（模型如图2所示，此模型应用于拖拉机拉耙，如图3所示）

图2

图3

所以，只要知道了力的作用效果，力的分解也就唯一。那么如何确定力的作用效果？

三、拓展思维，实施科学的实验探究

核心素养导向的物理教学，要求我们的物理课程能够为学生以后面临问题时提供解决问题的思路及方法。物理课堂教学应该为学生创造真实的问题情境，鼓励并引导学生剖析问题、简化问题、建立物理模型，在此基础上建构物理模型、设计方案、解决问题。注重培养学生的自主学习、自强自立。为此，我们设计了一个探究实验来进行尝试。

实验探究：一重力大小为G的物体静止放置在倾角α的斜面上时，探究斜面上物体重力的作用效果，并对重力进行分解。提供的器材有：重力为G的小木块、斜面（带垂直于斜面的挡板）、薄长方体海绵数块。我们知道力的效果是：力可以使物体的形状发生改变（简称形变），也可以使物体的运动状态发生改变。本实验中，我们研究的是静止于斜面的物体，所以提供海绵就为学生提供了一条思路：用海绵的形变来体现重力的作用效果。

学生通过讨论，能够设计出实验：挡板处、斜面上分别放置一块海绵，当重物放于斜面上时会发现挡板处、斜面上的海绵均发生形变。由此判断出重力的两个效果：使物体紧压斜面、使物体紧压挡板。由此，重力大小为G的物体静止放置在倾角α的斜面上时，重力的两个分力方向分别是：沿斜面向下及垂直于斜面向下。所以，斜面上物体重力的分解就明确了（简化模型如图4，此模型应用于大桥的引桥，如图5）。

图4

图5

课堂进行到此处，课堂开始时的游戏中提出的问题就可以尝试去解决（简化模型如图6所示，可让学生通过讨论自行建立简化模型）。用以下两个问题进行引导：

（一）拉力F在哪两个方向上产生了效果？按效果如何对F进行分解？

（二）比较分力和拉力F的大小；

（三）你能否解释为何两位大力士拔河反而输给那位淑女？最后，总结此模型还可以用于拉陷在泥潭中的车。（如图7所示）

图6

图7

四、知识积淀，形成科学的认识和责任

模型建构、科学推理、科学论证等要素的有效生成，水到渠成得让学生以高昂的科学态度和责任投入到课堂中。很自然，学生很容易就能通过讨论形成力的分解的一般步骤：

（一）按效果确定分力的方向。

（二）以两分力所在直线为邻边作符合实际情况的平行四边形。

（三）解三角形分力的大小（一般为直角三角形）。

此时，附以导学单上适当的练习，追求有效率的课堂。

通过本堂课的实践，基于核心素养而形成的物理知识，促进了学生对物理知识的全面感知和理解，让学生尝到了科学探究的喜悦，对学生形成科学的价值观有一定的帮助。实施核心素养导向的物理教学，需要我们教育工作者转变教学的价值观，把学生在学习过程中逐步形成的必备品格、行为习惯、关键能力，作为物理学科的教育价值。