“定位+构网+建模” 打造高三物理一轮教学新常态——以“电场的能的性质”为例

居 津

(江苏省苏州实验中学,江苏 苏州 215011)

2016年“调布局、克难点”，探索构建“一体四层四翼”的高考评价体系(如图1)很好地回答了高考“为什么考”“考什么”“怎么考”的问题.该评价体系是国家需求对人才内涵的不断更新，是对广大教学者平时教学的重要指引和导向.

图1 高考评价体系框架

笔者在与众多教师交流过程中发现，多数教师在高三一轮教学复习过程中都信奉“熟能生巧”的策略.在一轮常态教学复习过程中，大部分教师的做法是复习基本知识点，选取相关例题讲解，做练习巩固的“回顾+题型+训练”的题海术，试图通过不断的强化训练达到高考高分的目的.不可否认，“回顾+题型+训练”的战术非常符合行为主义学派斯金纳的“操作强化原理”，把动物学习规律搬到学生学习活动中，把解法固化在题型上，再通过强化训练让学生模仿并记住.这样的复习模式在一定程度上，一段时间内，应付常规题会有一定的作用，但学生的时间成本太高，在不断重复的机械训练中，磨灭了学生学习物理的兴趣和积极性，且学习物理学科的思维价值，学科核心素养的培养荡然无存.在现如今的新一轮课程改革和以“立德树人、服务选拔、导向教学”为核心立场的高考评价体系指引下，这种教学方式显然不能在高考中让学生取得理想的好成绩.

鉴于教学评价和教学现状的矛盾，一轮高三复习究竟应该怎样开展？考点涉及到的众多知识点如何复习回顾？如何将真实情境，原始问题建模并呈现给学生？这些都是每一位教师需要研究的课题.以下笔者结合平时教学反思，谈谈个人的体会与感悟，抛砖引玉，以期形成高三物理一轮复习新常态.

1 观念建构，精准定位，建四化

笔者认为，在当前新一轮新课改和新高考方案下，首先应建立正确的学业质量观，用“学科核心素养为核心”的学业质量观来改革教学，指引教学.一轮复习应强调物理观念的建立，物理本质的认识，教师应引导学生去充分认识物理概念的本质，挖掘其内涵.因此一轮复习应定位为基础知识的掌握，基本思想方法的落实，学科关键能力的培养.

图2

参考范例：(2019年江苏省高考第9题)如图2所示，ABC为等边三角形，电荷量为+q的点电荷固定在A点.先将一电荷量也为+q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，电场力做功为-W.再将Q1从C点沿CB移到B点并固定.最后将一电荷量为-2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点.下列说法正确的

(B)Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0.

(C)Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2 W.

(D)Q2在移到C点后的电势能为-4 W.

以2019年江苏省高考第9题为例，4个选项涉及到的考点有电势的定义，电势能的定义，电势与试探电荷的关系，电势的叠加，点电荷的等势面，电势能与电场力做功的关系.所有的考点都是一级要求，题目看似简单但又不失灵活，综合性强，要求学生有较全面的物质观，运动观和能量观.笔者将近5年江苏高考涉及到电场考点整理如表1所示.

表1 近5年江苏高考相关考点归纳

从表1中不难看出，近几年高考对学生物理观念的建立和形成要求逐步提高，学生不仅要掌握考点提到的知识点，更要学会用相关知识解决题中出现的情境.只有具有清晰的物理观念，才能更好地综合应用物理知识去解决问题，而不是生搬硬套，死记硬背.

教学建议：在新的一轮常态教学中，首先要有一个正确、精准的定位，复习过程中要注重培训学生物理观念的构建.教师在高三一轮复习备课过程中要切实做好“四化”建设，即基础知识系统化，典型模型情境化，思想方法大众化，学科素养渗透化.

2 以点带面，构建网络，固四基

一轮复习离不开知识点的回顾，但绝不是简单的知识重现，而是需要将有相关联的知识点进行整理与重组，并构建成一个尽可能完整的知识网络体系，以便让学生理解透彻，融会贯通，便于在有需要时随时取用.

教学片断1：以点带面，巧用类比，构建“电场能的性质”知识网络.

师：我们都知道重力势能是一个相对值，他的大小与零势能面的选取有关；重力势能是一个标量，有正负之分；重力势能是物体和地球组成的系统所共有的.你能参照重力势能的性质回忆一下电势能的性质吗？

生：电势能也具有相对性、标量性和共有性.电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加.

师：刚才大家都说出了重力势能与电势能的共同点，那他们之间有什么区别吗？

生：……

师：提示大家一下：放在电场中的电荷有正负之分，放在重力场中的物体有正负之分吗？

生：没有.

师：电场中的同一位置，正电荷具有的电势能与等量的负电荷具有的电势能相同吗？

生：显然不相同.

师：你有哪些办法来比较电势能的大小呢？

生：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加.

师：大家是从功能关系的角度来判断电势能大小的.我们都知道电荷放在电场中具有电势能，电势能是电荷和电场共同决定的，那么你还有别的方法来判断电势能的大小吗？

生：正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小.

师：电势又是怎样定义的呢？

生：与电场强度类似，将试探电荷放入电场中，用试探电荷的电势能与试探电荷的电荷量之比来定义电势.

师：既然电势能有高低之分，那么电势也必然有高低之分，你有哪些方法来比较电势的高低呢？

生1：沿电场线方向电势降低.

生2：通过电势的定义来比较.若正电荷的电势能大，则该位置的电势高，反之则小.

师：电场力做功有什么样的特点呢？

生：电场力做功与路径无关.

师：电场力做功与电势差又有什么样的关系呢？

笔者通过将电势能与重力势能、电势与电场强度进行类比，让学生回忆相关知识，并引导学生以点带面，逐步建构知识网络，如图3.从结构图中不难发现电场强度，电势能的定义有很多相似性，且只与电场本身有关，因此分别用来反映电场的力的性质和能的性质；电场力，电势能和电场力做功由电场、电荷量共同决定.笔者要求学生课后绘制更完整的自己的知识网络结构图.

图3 电场的能的性质主要概念知识结构图

教学建议：建议在一轮回顾知识点时寻找一定的教学主线，以点带面，构建知识网络，在教学主线的引领下，以符合学生认知的知识链、逻辑链、思维链将书本知识与考点重新整合梳理，挖掘各考点与知识点之间的内在联系，拓展知识网络的横向、纵向联系，优化知识结构，感悟思想方法，达到“见树木更见森林”的境界.在一轮复习中切实做好基础知识，基本技能，基本思想，基本活动经验的“四基”巩固工作.

3 情境建模，实验辅助，提四能

基于“学科核心素养为核心”的学业质量观要求高中物理教学要着力实现由“抽象知识”转向“具体情境”，注重营造学习情境的真实性.在学业质量水平考试中，学生能否将实际生活生产情境转化成物理模型，已成为重要考查方面.

教学片断2： 实验建模，展现电势能与动能的相互转化.

“电势能和电势”是静电场中最为抽象的概念.大部分教师在此处采用类比展开教学.但依然有不少学生学完后仍旧一头雾水，效果不尽如人意.甚至有学生产生这样那样的困惑：“将电势能与重力势能进行类比真的可靠吗？”“电荷在电场中真的具有电势能吗？”针对以上出现的教学问题，笔者设计利用实验室常见的装置，进行简单设计，让“抽象隐形”的电势能变的“直观可见”.

图4 实验效果图

如图4，将绝缘导轨调至水平，轻轻地将轻金属球静置于绝缘轨道上，靠近其中某一块金属板.用两头鳄鱼夹的导线将感应起电机两金属杆与平行板电容器金属板相连接，摇动感应起电机.在两板间形成电场，由于电场可以吸引轻小物体，故将轻金属球吸引至金属板，金属球与极板相接触使金属球与极板带上同种电荷，轻金属球被排斥，在电场力的作用下，向对面极板方向运动，碰到另一块极板后带上与它同号的电荷，又被排斥弹回，在电场力的作用下向相反的方向飞去，重复上述过程.所以可以观察到轻金属球在两板间来回运动，并发出“铛铛铛”的响声，实现电势能与动能的相互转化.

笔者设计课堂展示上述实验，一来可以让学生亲眼体会到电势能与动能的相互转化，二来可以利用该实验进行理想化处理，达到建模的目的，如图5，并提出以下一系列问题.

图5 实验建模

问题1： 若轻质小球带正电，经过轨迹上AB两点，试比较AB两点的动能和电势能的大小，如图6.

问题2： 若已知A点速度是v1，B点速度是v2，你能否求出AB两点间的电势差？

变式1： 如果其他条件都不变，这个电荷是一个负电荷呢？

变式2： 假设仍然是正电荷，只是A点速度与电场线夹角为60°，B点速度与电场线夹角为30°，你能否求出AB两点间的电势差？如图7.

图6 图7

变式3： 如果将轻质小球改成带正电液滴呢？(以上解答略)

典型模型的讲解是高三一轮复习的重要环节，笔者通过真实情境的展示，让学生体会建模过程，并将基础知识融入情境问题中.通过简单问题逐步加深基础知识的理解，利用变式落实通性通法，以达到逐步锻炼培养学生综合性物理问题的分析和推理能力要求.