物理学科核心素养的课案探究

发表时间:2021/4/12   来源:《中国教师》2021年第18卷1期   作者:王景臣
[导读] 高中物理课程标准从“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四个维度界定物理学科核心素养,以下是我核心素养与课堂融合的课堂实例教学探究。
        王景臣
        山东省庆云县第一中学   253700
        摘要:高中物理课程标准从“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四个维度界定物理学科核心素养,以下是我核心素养与课堂融合的课堂实例教学探究。原答案只侧重了平均功率的定义,而忽略了解决物理问题的物理思想和方法,功是过程量,应体现在过程中,本题克服重力做功只是在上升过程中,下落阶段重力做正功,不能也算做克服重力做功,原题答案只重视了初、末态(整过程),却忽略了力做功的过程性。见微知著,零星的思考,也可以燎原物理素养教学的课堂。
        关键词:高中物理课程标准  科学思维   物理思想和方法  反思  凝炼
        
        高中物理课程标准从“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四个维度界定物理学科核心素养,以下是我核心素养与课堂融合的课堂实例教学探究。
        某市高三教学质量检测有这样一道计算题:
        将一质量为2kg的物体以24m/s的初速度由地面竖直向上抛出,直至落回地面,在向上的运动过程中,其加速度为12m/s2,在整个过程中,空气阻力大小恒定(g取10m/s2)。
        求:(1)前4s内克服重力做功的平均功率;
          (2)前4s内阻力所做的功。
        市统一阅卷组给出的答案如下:
        解:①在向上运动的过程中
                mg+Ff=ma……………………①
                Ff=4N……………………… ②

        对于以上所给第①问答案笔者不敢苟同。让我们先来看一道上海高考试题,原题如下:
        跳绳是一种健身运动。设某运动员的质量为50kg,他1min跳绳180次。假定在每次跳跃中,脚与地面的接触时间占所需时间的2/5,则运动员跳绳克服重力做功的平均功率是多少瓦?(g取10m/s2)
        此题的分析解答如下:
        解析:运动员跳绳时,竖直上升的过程中克服重力做功,跳一次的时间是:

        无独有偶,某校把此题做了变化如下:
        最后一句变为:试计算该运动员跳绳时在上升段克服重力做功的平均功率。(g取10m/s2)
        解析如下:每次人跳跃,由于腾空过程可视做竖直上抛,上升阶段克服重力做功,而下落过程重力做正功。这一上一下,重力做功零,人克服重力做功只是在上升过程中。

        很明显,以上两题在求克服重力做的功时,都是应用了上升段,即认为只有在上升段才克服重力做功,下降段重力做正功。唯一不同的是前者求的是“跳跃一次总时间为1/3s”的平均功率,后者求得是“在上升段时间1/10s的平均功率。

        下面对原某市高三教学质量检测题稍加变化,便可证明原答案的不妥。
        从空中某点(离地够高)将一质量为2kg的物体以24m/s的初速度由地面竖直向上抛出,在向上运动过程中,其加速度大小为12m/s2,在整个过程中,空气阻力大小恒定(g取10m/s2)
        求:①前4s内克服重力做功的平均功率;
          ②前(2+√6)s克服重力做功的平均功率;
          ③前8s内克服重力做功的平均功率。
        按照原答案的思路,第①问克服重力做功的平均功率仍为40W,第②问中克服重力做功的平均功率为0(注:(2+√6)s球刚落地)而第③问则无法解答!假设按照原作者的思路去解答上海高考原题,得出的跳绳时克服重力做功的平均功率显然应为0。
        为什么会出现上述矛盾呢?笔者认为原答案只侧重了平均功率的定义, ̄P=W/t这一物理知识,而忽略了解决物理问题的物理思想和方法,功是过程量,应体现在过程中,本题克服重力做功只是在上升过程中,下落阶段重力做正功,不能也算做克服重力做功,原题答案只重视了初、末态(整过程),却忽略了力做功的过程性,因此会出现与上海高考试题相矛盾的结论!如果将原题第①问中克服重力做功的“克服”二字去掉,则原答案无懈可击。
        在习题教学中有意识地把教学过程展现为思维活动的过程,解题后要注意反思,凝炼,见微知著,零星的思考,也可以燎原物理素养教学的课堂。
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