探究高中物理教學中的力學核心價值

梁卉

摘 要：“力和運動”幾乎涵蓋了高中物理學中的所有分支，力學、電場、磁場、電磁學、熱學、原子物理學等幾乎都與力有關，所以“力與運動”是力學核心觀念，更是高中物理的核心之一.在力學教學中我們幫助學生建立起正確的相互作用觀、運動觀等科學概念的同時也幫助學生建立科學的世界觀，挖掘事物的核心本質，為后續的高等教育奠定良好思維基礎.

關鍵詞：力和運動;科學思維;創新意識;實踐能力

高中物理是普通高中自然科學領城的一門基礎課程，在物理教學中我們幫助學生認識自然、了解自然、探索自然界的運動規律、發掘本質.人類社會的進步和科學事業的發展都需要具有科學思維能力的人，而物理學科在培養學生的思維能力上具有舉足輕重的地位.在對問題的層層探究中，挖掘分析問題的視角，培養科學思維能力，提高物理核心素養，也為將來的終身發展打好科學基礎.

力學問題總的來說分為三大類：牛頓運動定律結合運動學方程（宏觀低速運動問題）、動量、能量（可處理變力作用的問題，一般曲線運動的問題、不需考慮中間過程、注意運用守恒觀點）.要有效的提高物理教學，就需要老師們能積極指導學生將所學的物理知識形成邏輯性，教學的邏輯、學生認識的邏輯和心理發展的邏輯結合起來進行有序統一，幫助學生在有限的課堂學習中，理解知識、發展能力、提升素養.

在力學教學中我們先要幫助學生認識理解自然，建構物理圖景.從托勒密的地心說，到哥白尼的日心說再到第谷長達20年對行星位置的觀測，人們逐步開始構建正確的天體運行場景.讓學生認識到為便于分析和研究紛繁復雜的自然現象、探究問題的本質，在觀察的基礎上抓住主要因素，忽略次要因素，得出能反映物質本質特性的理想模型、理想過程或假想結構，從而得到一幅清晰的物理圖景.再次引導學生經歷探究過程，形成科學態度.伽利略對自由落體的研究開創了研究自然規律的科學方法，這就是抽象思維、數學推導和科學實驗相結合的理想實驗法.

我們的社會需要的是能夠進行科學思維的人才，物理課程的目的不僅是學習物理知識，更是需要學生在掌握基礎知識的前提下學會運用正確物理的方法去解決實際問題、進行科學地思維.所以進行科學思維能力的培養教育在物理學習中非常重要.作為高中生，已經具有一般的思維能力，我們需要通過教學達到將一般的思維能力與物理這門科學學科進行有機結合，形成科學思維能力.物理教學是“為思維而教”，其核心是對學生進行科學思維能力的培養.

高中物理包括了聲、光、力、熱、電等部分.看似分成幾大塊，但是幾乎都和力有關，所以能正確分析物體的受力情況才能正確分析出物體的運動情況，畫出運動的軌跡.

首先力和運動的聯系是核心.運動狀態的改變一定是因為受力，而且呈現的運動狀態是所有力共同作用在物體上的結果.高中物理中基本就是幾種典型模型：（1）直線上的運動：不受力或合力為零一定是呈現靜止或勻速直線運動狀態，反之亦然;如果恒力必然在力的方向上是勻變速運動;變力則是變加速運動.（2）類平拋：物體只在垂直于初速度方向上受恒力作用，那就可以將運動分解為速度方向上的勻速直線運動和在垂直于初速度方向上的勻加速直線運動，再進行矢量合成，（3）勻速圓周：物體只受到大小不變，方向始終垂直于速度的外力即為勻速圓周運動.（4）一般的曲線運動，往往受力在發生變化，可能是大小也可能是方向，那么就需要結合能量解決.

其次在后面的教學中幫助學生從受力的角度著手探究物體或電荷在各種場景中的運動情況.其實，學生覺得電磁學中的難點往往都是因為沒有建立正確的力學方法體系.因為受力沒有分析清楚所以不能正確的分析出物體的運動，所以問題的本質還是出在力學上.比如：靜電場中的力學問題.電場雖然存在但是卻看不見也摸不著，如何研究它是否存在？大小方向如何？我們還是在電場中引入檢驗電荷，根據檢驗電荷的受力逐漸將靜電場的特點展現出來.以點電荷為背景：雙電荷相互作用問題、雙電荷作為場源問題、勻強場中雙電荷問題.以勻強電場為背景：只受電場力的類平拋、重力場參與下的類平拋、直線運動，曲線運動……，總之和必修一、二的內容相比就是多了一個電場力而已，還是同樣的物理模型.

帶電體在磁場中的運動問題.如果是磁場中的通電導線，那就是多了一個安培力.如果是運動電荷，那就是多了一個洛倫茲力.在教學中學生會有困惑：安培力是洛倫茲力的宏觀體現，洛倫茲力是安培力的微觀解釋，但是為什么安培力做功而洛倫茲力不可以？這時，我們仍然需要用左手定則首先判斷洛倫茲力的方向，就會發現導線運動方向的速度對應沿導線方向的洛倫茲力，因為受到沿導線方向的力所以運動電荷又有了沿導線方向的速度，電荷實際受到的洛倫茲力仍然和合速度方向垂直所以不做功，只起到傳遞能量的作用.再后續的磁場研究中從學生仍然要牢牢抓住“力和運動”這個核心問題，探究單磁場中的受力特點從而得到粒子做的是勻速圓周運動，再用勻速圓周運動的規律解決周期、半徑等一系列問題.

物體在復合場中的運動問題.首先確立目標，幫助學生用合理的方法分析受力，在牢記基礎知識的前提下運用相關知識將運動的場景正確展現，促進物理模型的建立.這樣既可以鍛煉學生的思維能力，又能將相關知識進行實際應用，提高實踐能力，促使學生能全面發展.引力場、電場、磁場中的運動問題其實歸結本質就是受力，每多一個場就有可能多受一個力，只有分析清楚受力才能明確物體的運動狀態.在進行電磁學和力學的融合過程中，進行相關綜合性問題的解題訓練，如果場是分立的，那物體經過每個場受力怎樣？是以怎樣的運動狀態和軌跡穿越一個個場的？穿越時的速度大小和方向是什么？穿越的點在哪兒？物體會不會進行循環運動？在受力分析中不斷剖析物體的運動，學生的解題思維會不斷進行強化訓練，在老師的引導下進行解題技巧的總結.

熱學、電學等問題中的力學問題.電荷為何會形成定向移動，分子之間有相互作用力等等無一不和力學有關.

總之，當代高中物理教育最終是為社會培養應用型人才，所以在教學中我們不僅要教會學生知識，還要以提高學生的綜合素質為目標.在高中物理的學習階段培養學生的物理思維，從理論到實踐.這需要教師抓住一些能有效形成物理觀念的典型物理模型，充分調動學生的思維，而“力和運動”貫穿了整個物理體系，在高中階段的物理教學中應該不斷引導學生發散思維，對問題進行探索性學習，建立更立體的視角.學生在對知識不斷理解、概括、提煉中形成核心觀念，從而努力培養學生的物理學科核心素養.

參考文獻：

[1]馬亞鵬.“力的合成”教學反思與重構[J].中學物理教學參考，2017，46（Z1）：47-50.

[責任編輯：李 璟]