以“共點力的平衡”為例談學生科學探究能力的培養

王文婷

摘 要：隨著新課改的發布，物理教學更加重視學生核心素養的培養，科學探究能力培養對于學生建立物理觀念、物理思維、科學態度與責任有著舉足輕重的作用，同時也是學生學習物理的重要學習方法。本篇以“共點力的平衡”的探究過程為例進行實踐，希望利用科學探究達到學生科學探究能力的培養的目標。

關鍵詞：科學探究; 探究能力; 共點力平衡

2017版高中物理課程標準將物理核心素養凝聚為四個方面：物理觀念，科學思維，科學探究，科學態度與責任。新課標更加重視“育人”，授人以魚不如授人以漁，科學探究能力的培養就顯得尤為重要，物理課堂進行探究活動目的不在于獲得結論，更多的是學生通過探究活動過程激發學生好奇心，養成良好的思維習慣，掌握科學探究方法，能夠運用探究方法解決一些實際問題，不斷地促進核心素養的提升。

科學探究又細化為四個方面：問題、證據、解釋、交流。探究是從問題開始的，通過邏輯思考分析形成猜想，進而制定計劃設計實驗，通過科學的觀察以及數據的收集，加以合理的分析論證得出結論，驗證猜想的正確與否，最終將知識內化到學生的知識體系中。

下面以人教版新教材物理必修一《共點力的平衡》中的“探究共點力平衡條件”教學片段設計為例，談一談筆者在教學實際中培養學生科學探究能力的具體做法。

通過實驗探究三力平衡的條件是本節課的一個重點，筆者抓住兩條主線對本環節進行設計：其一，從二力到三力，從模型過渡到生活實際，把握從特例到一般情況;其二，通過理論探究找切口，再通過學生實驗探究得結論。雙管齊下，達到掌握的目標，培養科學探究能力。

二力平衡條件學生已在初中進行探究得到，對此內容由學生簡單復習回顧即可，自然過渡到三力平衡條件的探究。

【問題】

師：觀察黑板裝置，你認為結點O在三力作用下的平衡條件可能是什么？

生：根據二力平衡條件，有的學生提出猜想可能是F合=0，有的學生提出其他猜想。

【證據】

師：根據二力平衡條件，我們發現共點力平衡條件與力的大小、方向、作用點有著密切的聯系，因此，探究三力平衡條件需要測量哪些物理量？如何測量？

生：結點0為作用點，據力的圖示畫出與結點0相連的三根繩子的拉力，拉力大小即為各繩子所掛鉤碼重力。選擇其中兩個拉力做平行四邊形，得出其合力的大小方向，與第三個力進行觀察比較。

學生活動：學生代表上臺繪制，老師予以指導（指導學生代表規范作圖：取點明確力的方向、直尺作力的圖示、利用兩把教尺作平行四邊形）;其余同學臺下完成繪制（巡視繪制情況）

【解釋】

師：你發現了什么？還有什么不同的方法？

生（采用力的合成法）：其中的兩個力與另外一個力等大反向

生（采用力的分解法）：作其中一個力的分力的反向延長線與另外兩個力等大反向

師：因此，你得出什么結論？

生：三力平衡條件為合力等于0

【交流】

例題：生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖，懸吊重物的細繩，其O點被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成45°角。若懸吊物所受的重力為G，求：（1）AO繩所受的拉力F1;（2）BO繩所受的拉力F2。

教師示范：

[研究對象]

[受力分析]

[選擇方法]（力的合成法或力的分解法）

[畫圖求解]（對力的合成法和分解法進行演示，供學生選擇適合自己的方法）

[做題技巧]（學生總結）

學生學以致用：

練習：如圖，兩人用同樣大小的力共提一桶水，水重2kg。（1）求當F1、F2夾角為120°時，F1、F2的大小;（2）求當F1、F2夾角為90°時，F1、F2的大小;（3）求當F1、F2夾角為60°時，F1、F2的大小;（4）兩人手臂間的夾角大些省力，還是小些省力？

學生分成三組，完成對應角度練習。

鴻合系統展示優秀作業圖片，并請學生做“小老師”講解解題步驟

這樣，由二力平衡條件帶入三力平衡條件，讓學生的猜想有依可循;引導學生經歷“自制三力平衡模型”的實驗探究過程，突出學生主體地位，既是對力的合成和分解知識的鞏固，同時在動手中自我尋找答案，將三力平衡條件內化到自我知識體系中去;對生活情境的應用，在小組間交流討論中加深對知識的理解，將方法延伸到生活中去，逐步培養學生利用解決一些實際問題的能力。在這一系列過程中，潛移默化地加強了對學生科學探究能力的培養。

葉圣陶老先生曾提出“教是為了不教”的教學理念，《淮南子》中也曾道“授人以魚不如授人以漁”。教師在分析教材教法中，應注重學生親歷科學探究過程，引導學生在一節節物理課中、一次次科學探究過程中，逐步提升科學探究能力。科學探究絕不僅僅是獲得知識的工具，也是物理學習的重要方法，更是學生未來一生核心素養的體現。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中物理課程標準，2017年版[S]北京：人民教育出版社，2018.1

[2]廖伯琴.《普通高中物理課程標準》2017年版，要點解讀，物理教學[J]2020.42（2）：2-5