基于物理观念形成的课堂教学研究

边媛 冯立峰 赵振宇

摘 要：帮助学生形成科学的物理观念对培养学生的物理核心素养具有基础性意义.如何帮助学生形成物理观念和如何引导学生运用物理观念解决问题，是每一位物理教师都应该思考的问题.本文通过分析高中静摩擦力一节的教学问题，简述基于物理观念形成的课堂教学研究.

关键词：形成物理观念;解决实际问题;静摩擦力;教学研究

2017版普通高中课程标准明确指出，高中物理教学应以提高学生核心素养为基本任务.物理观念作为物理核心素养的基础，极具深远价值.

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、能量等的基本認识;是物理概念和规律在头脑中的提炼与升华;是物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础.物理观念的培养包含形成观念和解决问题两个方面，在整个物理教学中应处于统领地位.树立物理观念，有助于学生内在知识体系的建构，并在此基础上形成科学思维，提高科学探究能力进而养成科学态度与责任.在教学过程中，教师应如何帮助学生形成物理观念，并应用物理观念建构内部知识体系，解决实际问题？这成为每一位物理教师都应认真思考的问题.本文以高中静摩擦力的教学为例，谈谈笔者对该问题的思考.

1 基于物理观念的教学对教师的专业水平提出更高要求

教学是教师与学生的双边活动，在这个过程中，教师如何将系统的知识内容传授给学生，并以培养学生的核心素养为中心，帮助学生树立系统的物理观念，这对教师的专业水平提出了更高要求.首先教师应站在更高的角度对整个知识内容的系统框架进行梳理，在物质、运动与相互作用、能量三大板块下将知识内容具体归类，并梳理好知识内容之间的联系与区别.其次，教师应从学生的实际情况出发，用便于学生理解的方式将知识内容传授给学生，并帮助其整理条框，使其在头脑中建立知识体系，了解物理观念之间的关系.如静摩擦力这一节的教学，首先应明确静摩擦力产生的条件一是两物体相互接触且接触面粗糙，二是接触处存在压力，三是具有相对运动的趋势但无相对运动.而静摩擦力的大小与压力大小无关，它是随着沿相对运动趋势方向的外力变化在0与最大静摩擦力fmax之间变化，具体数值可根据牛顿第二定律或平衡条件求解.这就与学生已有知识储备中的力的平衡条件建立起联系，便于学生理解静摩擦力的产生及变化.

2 教师应如何帮助学生形成物理观念

学生在学习新知的过程中会遇到各种障碍，与头脑中已有观念形成冲突，教师只有在充分了解学生头脑中的前概念的基础上找到障碍点才能突破障碍.从问题入手，纠正错误观点进而形成正确的物理观念.如学生在学习静摩擦力时可能认为只有静止的物体才会受到静摩擦力的作用而运动的物体则不会受到静摩擦力的作用，针对这个问题，教师可以引导学生观察实验，通过对实验现象的分析帮助学生突破错误前概念的障碍.

如图1所示，进行如下实验步骤：

步骤1：拉动物体B，使物体A与物体B一起向左运动并保持相对静止.

步骤2：拉动物体B，使物体A与物体B一起向左运动并保持相对静止，剪断细绳，观察A与B的运动情况.

步骤3：用很小的力向左拉物体A但没有拉动.

把以上实验内容填入表格（见表1）.

分析 （1）观察发现物体A的运动状态是由静止到向左运动，并始终与B保持相对静止，由于物体A在水平方向只受静摩擦力的作用，因此静摩擦力的方向向左，静摩擦力做正功.

（2）剪断细绳后，物体A的运动状态由运动到静止，物体A与物体B之间仍然没有相对运动，物体A在水平方向上依然只受静摩擦力的作用，因此静摩擦力方向向右，与物体运动方向相反，静摩擦力做负功.

（3）物体A保持静止状态，在水平方向上受到向左的拉力，因此A所受静摩擦力方向向右，没有在水平方向移动距离，因此静摩擦力不做功.

3 如何引导学生运用物理观念解决问题

教师可通过创设物理情境，引导学生利用所学知识解释现象，加深对知识内容的理解.如通过演示探究最大静摩擦力与滑动摩擦力关系的实验，让学生观察现象并解释为什么最大静摩擦力的大小总是大于滑动摩擦力？引导学生思考，根据牛顿运动定律，如果最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物体所受拉力与物体所受摩擦力平衡，物体将保持原有的静止状态，不会运动.只有提供一个比滑动摩擦力大一些的拉力，才能使物体产生与拉力方向一致的加速度，使物体运动起来.静摩擦力的概念相对来说比较抽象，但在生活中有许多应用.也可在教学过程中带领学生分析与传送带相对静止的物体所受静摩擦力的情况，巩固学生对所学知识的理解.

4 小结

在新课程教学理念下，教师应将目光聚焦于学生长远能力的培养上，而不局限于学生成绩的提高.培养学生形成科学的物理观念是提高物理核心素养的首要步骤，树立科学的物理观念就好比打好建筑的地基，只有地基稳固才能搭建摩天大楼.物理观念作为沟通课本知识与实际生活的桥梁，能够真正体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念.

参考文献：

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（收稿日期：2019-12-27）