剖析物理情境 感受思想方法

賴興彥

中圖分類號：G633.7?????????? 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2019）18-063-1

高考物理往往題目情境新穎，強調能力考查，學生得分率很低。究其原因，關鍵在物理思想方法方面訓練的不夠。許多教師在課堂教學中對物理情境的創設與應用、物理模型的建構與推理、物理思想方法滲透重視不夠，導致學生以題論解，機械式套用公式。

下面結合具體高考試題，淺談剖析物理情境、感受思想方法的重要性。

一、試題呈現：如圖1所示，我國發射的“嫦娥一號”探月衛星沿近似于圓形的軌道繞月飛行。為了獲得月球表面全貌的信息，讓衛星軌道平面緩慢變化。衛星將獲得的信息持續用微波信號發回地球。設地球和月球的質量分別為M和m，地球和月球的半徑分別為R和R1，月球繞地球的軌道半徑和衛星繞月球的軌道半徑分別為r和r1，月球繞地球轉動的周期為T。假定在衛星繞月運行的一個周期內衛星軌道平面與地月連心線共面，求在該周期內衛星發射的微波信號因月球遮擋而不能到達地球的時間（用M、m、R、R1、r、r1和T表示，忽略月球繞地球轉動對遮擋時間的影）。

二、試題賞析：這是一道考查人造衛星繞月運動和電磁波傳播相關知識點的題目，獨立的看這兩個知識點學生都不陌生，但把這兩個知識點聯系在一起，結合具體的實際情境，學生理解就有了困難。我們知道：微波和光波都屬于電磁波譜大家庭中的一員，微波是沿直線傳播的，微波具有光波直線傳播的特性。微波信號因月球遮擋無法傳送到地球，根據“光路”的可逆性，就如同地球上的微波也無法因月球的遮擋傳給處在那些區域運動的衛星。我們聯想到月食的形成原因（如圖），將太陽、地球、月球三者的位置關系與地球、月球、衛星類比，有相同的情境，可見只要衛星處于月球的“本影”區，就無法接受和發射電磁信號。這樣把幾何光學中的影的形成，等效遷移到本題中，用熟知的情景幫助理解題意，就是思想方法的應用。

三、試題解析：如圖2，O和O′分別表示地球和月球的中心。在衛星軌道平面上，A是地月連心線OO′與地月球面的公切線ACD的交點，D、C和B分別是該公切線與地球表面、月球表面和衛星圓軌道的交點，根據對稱性，過A點在另一側作地月球面的公切線，交衛星軌道于E點。衛星在上運動時發出的信號被遮擋。

以上試題分析可以看出，就“以題論解”意義不大，重要的是剖析具體的物理情境，建構物理模型，體會題目所表達出的寓意和方向，這就要求我們在中學物理教學中，應把物理情境的創設與分析、物理思想方法的滲透放在首位地位，把學術形態與教育形態結合起來，堅決拋棄用教輔代替教材開展教學的做法，理解高考試題“源于課本，高于課本”的真正含義，將物理教學和高考的科學備考有機地結合起來，提高教學的質量和效益;物理教學也必須圍繞“核心素養目標”組織教學內容及過程，這是時代的需要，也應該成為物理教師追求的方向。

物理學的理論體系有五大要素，即核心理論（現象、概念、規律）;實驗基礎;思想方法;數學表達;應用延伸。其中物理思想方法是貫穿于各個要素之中的，我們應在教學中有意識地以物理思想方法來組織教學內容和教學過程，充分挖掘教材中蘊涵的思想方法，還原和稀釋知識的發現歷程，引導學生探尋物理規律，注重過程分析，讓學生親自經歷物理問題的解決過程，體驗和分享成功的喜悅與失敗的沮喪，這樣的物理教育更有生命的價值。

總之，物理情境的創設和剖析是學習物理知識，提升科學素養的關鍵。物理思想方法是知識與能力承載的橋梁，是我們分析問題和解決問題的法寶，是探知未知領域的鑰匙。

基金項目：2018年度甘肅省“十三五”教育科學規劃課題“高中物理課堂教學中物理情境的創設途徑與應用策略研究”編號：GS[2018]GHB0089;蘭州市教育科學“十三五”規劃課題“高中物理課堂教學中物理情境的創設途徑與應用策略研究”編號：LZ[2018]GH506）。