当前高考物理力学计算题教学模式研究

杨武涛

【摘要】新高考背景下，物理学科备受关注，无论是考试的模式还是考题的变化都要求物理学科教学都必须做出调整，以适应学生的学习需求。力学计算题所谓物理高考中必考的知识点，同时力学计算也是物理学科的重要基础知识和能力之一。为了能够更好地展开高考物理力学计算题教学，就需要从基础概念教学、计算能力提升、思维方法和能力培养等方面入手，优化高中物理教学模式。

【关键词】高中物理;力学计算题;教学模式;优化策略

在高中物理学科当中，力学计算既是高考中的重要考查内容，同时也是学生学习物理知识，进行物理探究的基础。强化对于学生物理力学计算的教学，对于提升学生的物理学科思维以及学科素养都有着重要意义。力学计算不仅需要学生对于物理概念知识有深刻的理解，对于物理思维方法有比较良好的运用，同时对于学生的数学计算能力也有着很高的要求。为了能够提升教学效果，作为高中物理教师在教学力学计算题目的时候就必须结合高考形势，创新教学模式，切实满足学生的学习需求，锻炼提升学生的解题能力。

一、新高考模式下高考物理力学计算题分析

在高中物理学科当中，力学方面主要涉及的内容就是牛顿力学（受力分析，运动学）和能量与动量（机械能守恒定律;动能定理;能量守恒定律;动量守恒定律;动量定理）。而且在电磁学方面也会涉及到力学计算的内容，例如电势能、洛伦兹力、安培力等，从微观的角度进行力学计算。总而言之，力学计算在高中物理学科教学当中有着非常重要的地位，是学生必须熟练掌握的基础能力之一。

在新高考当中，考查方向不再单纯以概念理解和知识掌握的角度进行，而多是從实践运用的角度出发，综合考查学生的知识能力、思维能力以及动手实践能力。力学计算题除了比较典型的题型之外，也会从“动态变化”的角度进行考察，就是利用“受力系统”当中在外力变化时，或者内部运动过程中，产生的各种受力、做功、势能等变化，引导学生利用自身的思维能力以及计算能力综合进行分析和计算。因此教师在教学的时候就要多从这些方面入手，以适应新高考的出题模式。

二、当前高考物理力学计算题教学模式优化策略

（一）细化物理知识呈现过程，深化学生物理概念理解

物理学科的计算题目和数学学科的计算题目有很大的不同，数学更加偏向逻辑方面的推理，而物理则是基于现实情况分析的总结归纳，最后找到规律，并用数学的方法进行表达或者计算。力学计算题的这种特点更为突出，在实际解题过程中，计算的过程以及公式并不是最难的地方，反而是依据物理概念分析推导出各种物理条件、力学关系以及数学关系是解题的关键。这就要求学生对于物理概念有更加深刻的理解，能够从复杂的力学系统当中，进行正确的受力分析，找到正确的计算路径。为了实现这一教学目的，教师就要细化物理知识概念的教学过程，从最基础的概念层面强化课堂教学。例如在教学力的合成和分解的时候，不仅要通过物理实验让学生真切直观进行实验，利用勾股定理计算对于力的方向和大小方面的合成分解有更加深刻的理解。也要从三角函数计算的角度进行数学方面的计算教学，以此强化学生对于力学模型的构建能力以及思维能力。实验的过程不仅仅是学生学习知识和理解知识的过程，更是培养学生物理思维的过程。尤其是在概念方面的教学上，往往都需要一定的思维方法和逻辑推理能力，学生只是通过文本进行学习很难对物理概念和现象有更加直观和深刻的认知，只有通过实验教学，通过细化物理知识的展现过程，才能够让学生更加深入体会其中的逻辑思维，才能够深入理解物理规律的发现、总结、验证以及再归纳的整个过程。

（二）通过物理模型构建分析，提升学生的思维能力

在力学计算题目当中，学生的思维能力是非常重要的，尤其是在运用一些力的相互作用、摩擦力的计算以及系统中力学分析计算方面。教师可以通过经典的力学模型强化学生的思维能力，从思维方法教学的角度展开知识的教学。例如：

这是2021年高考物理真题，学生需要分析这个力学系统当中的各种作用力，就需要具备一定的整体和局部思维能力，能够将圆球、物块和墙壁从整体和局部的角度进行研究分析，从作用力和反作用力以及力的合成分解角度进行计算。对于问题（1）来说，首先要分析墙对A的摩擦力是静摩擦力还是动摩擦力，通过整个力学系统的分析，可以计算A受到墙面的最大静摩擦力，然后和自身的重力进行比较，以此判断A所受摩擦力的类型，然后再进行下一步的计算。这个过程中，需要分析A对墙面的压力，就需要从力学模型的角度分析整个系统当中的各种作用力。教师可以通过这些题目重点引导学生力学模型的构建与分析，以此培养学生的思维能力。

（三）利用物理计算专题训练，提升学生的计算能力

计算能力也是学生解答力学计算题目当中非常基础也是非常重要的能力。学生的计算能力不仅关系到解题过程中，寻找思路的过程，同时对于学生解题的速度以及准确率都有很大的影响。如上例当中，就需要学生利用三角函数的计算通过圆球的质量得出圆球对于A的压力，进而得到A对于墙面的压力。这个计算的过程中，不仅需要学生进行计算模型的构建，画出合适的“三角”进行力学分解方面的计算，还需要学生熟练掌握三角函数的计算过程以及一些特殊角的三角函数值。在物理学科当中，数学计算占据很重要的位置，尤其是在力学计算题目当中，力的分解合成以及各种计算都需要数学计算模型辅助。如果学生对于数学计算知识基础不够，对于物理计算题来说也是很大的问题。在考试过程当中，计算能力也是提升学生物理成绩的重要手段。在物理学科的高考当中，虽然数学计算过程往往不会太复杂，但是依然占据很大一块内容，如果学生的计算能力提升，不仅有利于学生在读题审题的过程中，利用数学手段快速找到解题的思路，在实际的解答过程中，也能够更好更快地计算出正确的答案。而且在考试的时候，学生一般都会比较紧张，计算能力突出，也能够让学生快速进行解答和检查，避免学生因为时间紧张计算仓促白白丢分。教师可以通过类似的专题训练过程，强化对于学生的计算能力教学。

（四）强化物理守恒思维教学，提升学生的解题能力

在高中物理学科力学计算试题当中，守恒思维方法是非常重要的物理思维方法，在很多题目当中都有体现，尤其是在一些动量守恒、能量守恒等问题计算当中，更是核心的解题思路之一。从近些年高考物理试题的出题趋势来看，力学计算题当中，系统的复杂性更为突出，计算过程和思维方法考查成为重点。守恒思想的运用不仅能够帮助学生更好地理解这些复杂的力学模型系统，更是能够帮助学生找到题目中隐藏的物理条件从而找到合适的解题思路。物理学科的试题和其他学科试题有一个很大的不同就是，非常重视思维方法的运用，同时也非常重视学生对于基础知识的掌握。在很多物理试题当中，很多条件并不是直接给出的，而是学生通过掌握的物理规律结合题目中的条件自己进行推导出来的。这就要求学生不仅要有很灵活的知识迁移运用能力，同时也要求学生有一定的思维能力。守恒思维作为物理学科中非常重要的一个思维方法，在泛用性和出现频率方面都是非常突出的。教师在教学力学计算题的时候，一定要着重强调这种思维方法的教学。例如：小刚站在静止的小车之上，将静止的木箱用力向右推，木箱被推之后做匀速直线运动，速度为v，现在已知地面光滑平整，小刚、小车以及木箱的质量都相同为m，经过一段时间之后，木箱被竖直墙壁弹了回来，并且在木箱和墙壁碰撞的整个过程中没有机械能的损失，木箱被弹回之后被小刚接住。

请问：

（1）小刚推出木箱后，小刚和小车的速度v1;

（2）小刚在接住木箱之后，三者一起的速度v2.

这道题目是典型的动量守恒题目，如果学生从受力或者速度的角度进行计算，会非常复杂而且计算的过程也非常冗长，会涉及到很多学生并没有接触过的数学计算方法。尤其是在受力计算和速度计算的时候，很容易因为分析错误导致最后结果出错。但是如果利用守恒的思想进行解答就会非常简单。守恒思想当中并不在乎整个系统的运动过程，而重点在于最初的状态和最终状态的分析。在最初的状态中小刚、小车和木箱作为一个力学系统都是静止的，动量为0，在小刚推动箱子之后，到箱子撞击竖直墙壁之前，系统并没有收到外力的作用，所以虽然小刚和小车在一起，箱子被推走了，但是根据动量守恒定律，整个系统的动量是守恒的，总动量仍然为0。根据这一点就能够反推系统内各个部分之间的数量关系，也就是如果取一个方向为正，小车和小刚的动量和箱子撞击墙壁之间的动量之和为0.以此能够顺利计算出小刚的速度。

（五）强化整体和局部的思维教学，提升学生思维

在力学计算试题当中，整体和局部的分析也是重中之重，是学生必须要掌握的思维能力之一。尤其是比较复杂的力学系统当中，往往是通过受力分析、守恒定律等进行局部之间的受力和做功以及动量、动能变化的分析，并从整体的角度找到局部变化之间的数量关系。例如上题问题（2）当中则是系统受力和动量变化中动量守恒的变化。可以先将小刚和小车看做一个整体，在接住箱子的时候，相当于收到了一个外力，并且系统质量增加，但是根据动量守恒，分别计算小刚、小车以及木箱的动量，和三者成为一个系统之后的动量是相同的。这就需要学生能够运用局部和整体分析的思路，正确看待小刚、小车以及木箱之间的动量关系，以及系统整体的变化情况，通过整体的变化，分析局部之间的变化关系。

结束语

新高考形式当力学计算知识内容是考查的一个重点，教师在教学的时候就要根据学生的学习需求以及高考出题的形式进行教学模式调整，抓住强化概念教学、模型构建能力、思维能力以及计算能力的教学重点，有效展开力学计算题的教学，提升学生的學科素养。

参考文献：

[1]胡晓玲.高中物理力学综合题解题思路和方法[J].求学，2021（39）：65-66.

[2]任汉元.浅析高中物理力学解题中整体法的运用[J].数理化解题研究，2021（19）：87-88.