让物理关键能力在复习课上真实提升——以“物体的运动”为例

顾炳峰

（无锡市华庄中学，江苏 无锡 214125）

中考复习，应以课标为指导，兼顾知识梳理、方法回顾、能力提升.中考第一轮复习的重点也许是知识与方法的再现，而制高点却应该是能力的提升，尤其是关键能力的培养，是有利于学生终身发展的.本课例以我国航天事业的热点——天问一号探索火星为背景来激发学生的爱国情感、对科学的热爱、对宇宙的好奇心，同时，面对新的情境，提出新的问题，实施全面评价，提升物理关键能力，可以说是巧妙高效的.

1 在真实情境中激发物理关键能力

全新的真实情境是激发学生学习兴趣的需要，也是教学评价的需要，更是激发学生的关键能力的需要.真实的情境有助于促进学生建模、辨析，激活学生的概括理解能力；有助于促进学生测量、论证，激活学生的科学探究能力；有助于促进学生分析、方法运用，激发学生的实践应用能力；有助于促进学生迁移、质疑，激发学生的求实创新能力.

本课例以我国天问一号探火工程为背景，自制“天问”模型教具，如图1所示.模型的原型是苏教版物理教材8年级上册图5－24“喷气火箭”.设计的难点：（1）如何使模型运动缓慢，以便可以较准确的测量运动的时间，再测出速度.（2）如何使模型出现局部的匀速直线运动，以便完整地展示两种直线运动，再分析数据建立匀速直线运动和变速直线运动的模型.

图1

制作方法是：首先给养乐多瓶底部钻直径约4mm小孔，它既是充气孔又是排气孔，而且可以使喷出的气体缓慢稳定喷出，使动力比较稳定.然后将气球嘴套在养乐多瓶口.这样模型本体就做好了.最后将养乐多瓶表面装饰一下，然后用双面胶粘在吸管上，将塑料绳穿过吸管并拉直，最后气球充入气并释放后，模型就可以沿着绳做直线运动了.调整充入气球的空气量，气球膨胀后与塑料绳挤压而被下压，同时气球与塑料线在运动过程中会产生摩擦，气球虽然因为放气而体积变小，但由于气球颈部的弹性使气球向上反弹继续摩擦塑料线而保持一定的摩擦力，使一段时间内动力等于阻力，从而出现一段时间内的匀速直线运动.然后随着气球与塑料线压力减小导致摩擦力减小，动力大于阻力，气球继续做加速运动.装置图如图2所示.

图2

天问模型的基本功能是展示全新、全面的运动场景，引发问题链，展开测量与分析，在测量、分析、描述等的过程中激发学生的物理关键能力.新旧情境对比及作用详见表1.

表1 新旧情境对比

2 在真实数据中培养物理关键能力

数据是情境走向物理的桥梁，是物理建模的基础，是描述物理规律的证据.获取数据、分析数据则是学习物理过程中必备能力.本章要求学生会分析、判断并描述物体的运动状态，为今后的利用力和运动的关系解决问题而打下基础.判断则需要证据，测量就是为了获得证据，以便更准确的描述，图3就是本章的知识—能力结构图.

图3

2.1 巧测时间，提升获取数据的能力

本章要求学生不仅会通过常用测量工具测量长度和时间，也要能采用一些巧妙的方法来测量长度和时间，前者是基本技能，后者则是能力进阶，体现解决实际问题的能力.本课例中“比较天问模型运动快慢是否变化”的环节中，分段并比较各段的速度是一种基本思路，分段越多，描述其运动特点就越准确，但是每段时间太短则导致测量时间十分困难.此时，我们可以使用一种新的计时方法，那就是视频计时法.

课例中将天问模型准备通过的路程分成10段，每段20cm，然后现场录制实验视频，再导入电脑，用“爱剪辑”软件打开视频，在软件右侧的播放窗口可以看到视频画面，如图4所示.视频在暂停播放状态下，用鼠标拖动“时间轴滚动条”，并用方向键“↓”、“↑”来微调确定模型运动的位置，读取此时的视频时间.记录模型运动至不同位置时对应的视频时间，相邻两个时间相减，即可得到每段运动的时间.视频中模型从“00∶00∶02.220”时刻开始运动，也就是第2.220s开始运动，到达第一个刻度点（20cm处）的 时 刻 为“00∶00∶02.920”（即2.920s），到达第2个刻度点（40cm处）的时刻为“00∶00∶03.220”（即3.220s），这样的话，从0点开始运动至20cm处所用的时间是2.920s－2.220s＝0.70s，从0点开始运动至40cm 处的时间是3.220s－2.220s＝1.00s，依次类推.本课例中由视频得出模型运动至各点时刻如表2所示，通过excel表格数据处理功能自动整理得出模型从开始运动至各点所用的时间如表3所示.

图4

表2

表3

该方法的好处就是可以分段多些，通过视频计时法可以计量出每段的时间，为准确分析物体运动特点提供数据支撑.

2.2 迁移创新，提升分析、归纳能力

如果说获取数据是侧重于操作，提升探究能力，那么分析数据就更侧重于逻辑推理，提升迁移创新能力.学生联想到新授课上“研究玻璃管中气泡运动的快慢”时分析数据所用的“分段法”和“图像法”，从而应用于“分析判断天问模型运动快慢是否变化”中来，这就属于方法的迁移.针对表3中的数据，学生可以采用分段法来进行分析，根据区间间隔Δl，通过的时间t′，算出相应区间的速度v来进行比较，如表4所示.发现从80cm至160cm这段区间的模型运动速度保持不变，近似于匀速直线运动，而从整体上看，天问模型做的是变速直线运动，同样的，通过图像法分析，也可以得出t1-t2时间段可近似看成匀速直线运动，整体运动可看成变速直线运动，如图5所示，体现了“图像法”更方便且准确.

表4

图5

“分段法”采用的是相同路程比时间，那么能否相同时间比路程呢？借助“频闪摄影”就可以做到！这就属于方法的创新.频闪摄影就是相机间隔相同的时间来记录物体所在的位置，可以反映物体运动的特点，即可以利用相同时间比路程来比较运动的快慢是否发生变化.本课例借助手机软件“动态镜头”（仅限安卓版）可以非常快速的拍出模拟频闪照片.打开软件拍摄运动视频，然后自动分解成频闪照片，还可以改变时间间隔生成不同频率的频闪照片，一目了然，如图6、图7所示.由频闪照片可以明显发现，虚线框框出来的运动部分近似为匀速直线运动.

图6

图7

3 在真实评价中提升物理关键能力

复习课就是对新授课的评价，全新的情境又能促生真实的评价.本课例不仅对原有知识和方法进行了回顾和评价，更体现了问题、评价和能力的进阶，在进阶中提升物理关键能力.问题、评价的进阶应符合学生思维发展的逻辑，进而有利于促使能力的进阶.本章主要思维逻辑是：判断物体的运动状态是否改变，是研究力和运动关系的基础.那么，物体是运动还是静止的？如果是运动的，物体运动方向有没有改变？物体运动速度有没有改变呢？如图8所示.

图8

正是这样的逻辑关系，本课例评价分3个阶段：先从判断天问模型的相对运动开始，评价运动的相对性；再到判断天问模型运动的快吗，评价比较、描述和定义物体运动的快慢（包含测量速度）；最后是判断天问模型运动快慢是否变化，这样的评价是循序渐进的；能力上第1阶段巩固了概括理解能力；第2阶段提升了收集数据的能力；第3阶段提升了方法应用、迁移创新等能力，从能力角度来讲也是循序渐进的.本节课尤其还提升学生定义的能力，从显性低阶的定义“直线运动”“曲线运动”“匀速运动”“变速运动”再到创造性的比值定义法定义“速度”：通过相同路程比时间、相同时间比路程是非常容易比较物体运动快慢的，那么路程和速度都不同，该如何比较呢？可以通过统一到单位时间比路程（s/t）或者相同路程比时间（t/s），而“比值大反映物理量大”更符合人们认知的角度，所以就将s/t来定义速度v.与此类似，为什么用F/S定义压强p，用m/V来表示密度ρ…这些比值法定义是不是都从利于比较和符合认知义的呢？学生可以触类旁通，这就初步形成定义的角度去定的能力.若时间上允许，学生还可从天问一号火星近火制动（近似看成直线运动）的数据中发现匀减速运动，如图9所示.学生已经能定义速度来反映物体运动的快慢，那么能否尝试定义一个物理量来反映速度变化的快慢呢？这道思考题，可以进一步来评价学生的定义能力，通过评价，促使了学生能力进阶.

图9

4 结语

我们要培养学生在面对新的情境和物理问题时，总能够在正确的思想价值观念指导下，高质量地认识问题、分析问题、解决问题的能力，即物理关键能力.而能力是要在学习实践过程中逐步培养的，在复习课上的能力培养较新授课而言应该是进一步的，我们不能将复习课仅仅作为回顾、重复知识方法，而应该提升、突破能力水平.如果说复习课上要有新的收获，那么一定是学科关键能力的提升.我们要研究和追求以学科关键能力培养为目标的复习课.