固化 強化 淡化 活化

李志科

【摘 要】 本文根據高三教學的實踐以及新高考對核心素養考查的要求，提出了高三力學復習的思路與策略，即固化基礎知識的理解與熟化，形成正確的物理觀念;淡化二級結論的記憶與應用， 掌握基本的分析方法;強化物理模型的建構與遷移，形成科學的思維習慣;活化物理實驗的方法與原理，培養靈活的探究能力.

【關鍵詞】 核心素養;力學復習;復習思路

隨著新高考改革的不斷深入，尤其是新的《普通高中物理課程標準》首次提出了物理學科素養包含的4個要素的概念與內涵，指出了物理學科的課程性質，落實“立德樹人”的根本任務，進一步提升學生的物理學科核心素養.提出了相對應的課程目標的4個方面[1].2019年年底教育部考試中心頒布了《中國高考評價體系》以及《中國高考評價體系說明》.在兩篇重要的指導文件中回答了“為什么考、考什么、怎么考”的問題[2].2021年的高考物理試題無論是全國的理綜試卷以及各省的自主命題，盡管在試卷的結構、試題考查的內容等都發生了較大的變化，但有一定是相同的，即都力求體現對物理學科素養的考查.如何在高三的教學中，落實課程標準的要求，防止出現“穿新鞋、走老路”，實現高三物理復習與高考的考查要求“合拍”，是每個高三物理老師思考與探索的主題，經過兩年多的高三物理復習的教學實踐，筆者認為需要做好“固化、強化、淡化、活化”四個方面的工作.

1 固化基礎知識的理解與熟化 形成正確的物理觀念

在基礎年級的物理教學中，鑒于基礎年級的學生在物理基礎、認知水平、教學要求等限制，學生對物理概念的理解不需要也不可能一步到位.進入高三年級，學生具有一定的高中物理的基礎知識，同時，學習能力也有較大的提高.具備了將物理概念的內涵與外延進行系統的歸類復習，打通不同知識章節間的壁壘，以加深對概念的理解.形成正確的物理觀念.

例如 以加速度這一概念的復習為例.加速度反映了運動物體速度變化的快慢.在復習時可以按照定義——計算——作用的邏輯順序進行.加速度的定義式a=ΔυΔt，適用于一切機械運動.無論是直線運動還是曲線運動.在速度的變化中，可以僅僅是速度大小的變化，也可能僅僅是速度方向的變化，還可能是速度的大小和方向都發生變化.具體來說，當質點做勻變速直線運動時，運動物體的速度隨時間是均勻變化的，其v-t圖象是一條傾斜的直線，直線的斜率反映了速度的變化率.當質點做勻變速曲線運動時，由于物體的初速度與加速度不在一條直線上，將初速度沿著垂直于加速度方向和沿著加速度方向進行分解，在垂直加速度方向，物體的速度不變，物體做勻速直線運動，加速度為零;做勻速圓周運動的質點，在相同的時間內，質點運動的路程相同，質點的速率不變，由a=ΔυΔt可知，速度的變化率來自于速度方向隨時間的變化率，加速度的方向始終與速度方向垂直，改變速度的方向.我們形象的稱之為向心加速度;當質點做變速圓周運動時，速度的方向時刻沿著圓的切線方向，在不斷變化，同時，相同時間內質點運動的路程也不同.此時a=ΔυΔt中，包含了兩個方面：加速度沿著切線方向的分量，改變了質點線速度的大小，在指向圓心方向，加速度改變了速度的方向.在計算加速度時，要結合質點的運動情況和受力情況，若質點做勻變速直線運動，在速度、位移、時間等描述運動特征的物理量已知的情況下，可以結合a=υ-υ0t、a=2（x-υ0t）t2、a=υ2-υ022x等來計算加速度，對于勻速圓周運動可以根據向心加速度的計算公式計算加速度.但是無論是直線運動還是曲線運動，在已知合外力的情況下都可以根據牛頓第二定律計算加速度.

圖1

例1 一根細繩一端固定在天花板上的O點，另一端與一小球相連，將細繩拉到水平方向，使得細繩剛好拉直，將小球由靜止釋放.重力加速度為g不計空氣阻力，求細繩轉過θ時，小球的加速度.

分析與解 當細繩轉過θ時，對小球受力分析，可以根據動能定理求出小球的速度大小，從而根據a=υ2l求出沿繩子方向的加速度即向心加速度.將小球重力分解，根據牛頓第二定律mgcosθ=mat，求出小球沿切線方向的加速度，利用矢量合成求出合加速度的大小和方向.

2 淡化二級結論的記憶與應用 掌握基本的分析方法

在物理學習的過程中，在某些特定的物理情景中或者物理問題中，由基本規律和基本推理得出推論，或者是解決某類習題的經驗.如果學生能夠正確理解結論產生的條件，并記住和正確應用這些結論，在做選擇題或者填空題時常常比較快捷.因此，不少學生常常為了解題方便而記住這些結論.但是，教學實踐以及應試實踐表明，學生在運用這些二級結論，常常會忽視這些二級結論成立的條件.出現張冠李戴的現象.尤其是面對一些“新情景”時，學生會束手無策.

如在天體運動中，根據萬有引力提供向心力會得到衛星圍繞地球運動時，根據GmmR2=mυ2R，得到υ=GMR，從而總結出“近快遠慢”的結論.

圖2

例2 “日地拉格朗日點”位于太陽和地球連線的延長線上，飛行器處在該點時，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動.比較飛行器與地球繞太陽做圓周運動的線速度的大小.

如果學生不認真審題，錯誤的應用上述結論，就會得出地球的速度大于飛行器的速度的結論.事實上，飛行器既受到地球的引力也受到太陽的引力，飛行器的周期與地球繞太陽運動的周期相同，根據υ=2πTR，得到飛行器繞太陽運動的速度大于地球繞太陽運動的速度.

再比如 小球被長為l的繩子牽引著，在豎直平面內做圓周運動時，在最高點的速度的最小值υmin=gl，其本質是牛頓第二定律的應用，在最高點繩子的拉力為零，只有重力提供向心力，離開這個條件，結論既然就不成立了，

圖3

例3 質量為m的磁性小球沿著豎直平面內的半徑為R的鐵質圓軌道運動，小物體與軌道之間具有吸引力，大小為重力的k（k<1）倍.磁性小球運動到軌道最高點時，速度的最小值是多少？（已知重力加速度為g）

分析 由于小物體與軌道之間具有吸引力，所以，在最高點時，重力與引力的合力提供向心力，很容易有υmin=（1-k）gR.

為了防止學生依賴于二級結論，在高三復習時，應該強調具體問題具體分析，防止死記硬背，盲目套用二級結論，在復習中要盡量的讓學生掌握基本的分析問題的方法.

3 強化物理模型的建構與遷移 形成科學的思維習慣

高考評價體系中的“四層”考查內容和“四翼”考查要求是通過情景與情景活動兩類載體來實現的[3].高考試題中很多考題都是緊密聯系日常生活與生產實踐，聯系真實的科學研究過程或者實際問題的探索過程.要將具體的實際的問題轉化為物理問題，去粗取精，合理近似的過程就是建立物理模型的過程.在建立力學物理模型的過程中，要善于將具體的研究對象抽象化，將實際的物理過程理想化.

圖4

例4 科學家對銀河系中心附近的恒星S2進行了多年的持續觀測，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示.科學家認為S2的運動軌跡是半長軸約為1000AU（太陽到地球的距離為1AU）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質量黑洞.這項研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學獎.若認為S2所受的作用力主要為該大質量黑洞的引力，設太陽的質量為M，可以推測出該黑洞質量約為（? ）

A. 4×104 M??? B. 4×106 M

C. 4×108 M ?D. 4×1010 M

分析 將恒星S2、地球、太陽、黑洞都抽象為質點，地球圍繞太陽的運動以及恒星S2圍繞黑洞的運動都看成是勻速圓周運動，從題圖中讀出恒星運動的周期為16年，若地球的半徑為r，則恒星運動的軌道半徑R=103r，利用萬有引力提供向心力以及地球繞太陽的周期近似為1年求解.

4 活化物理實驗的方法與原理 培養靈活的探究能力

科學探究能力是學生終身發展的基礎能力，高中物理實驗對于培養學生的探究能力和科學態度等方面具有重要的作用，因此物理實驗是高中物理學習的重要內容，當然也應該是高三物理復習中必須加以重視的內容.根據新的課程標準，學生應該掌握的必修內容的物理實驗12個，選擇性必修內容的物理實驗9個[4].在高三復習中，既要重視讓學生正確理解每一個實驗的原理、掌握獲得數據的方法以及處理數據的手段，能對實驗方案進行反思.更需要活化物理實驗的方法與原理，以培養學生靈活應用物理探究的方法與能力.

例如 利用圖示的實驗裝置以及光電計時器可以完成多個物理實驗.當鉤碼的質量遠小于滑塊和遮光條的質量時，利用滑塊與光電門的距離x以及遮光條通過光電門的速度v，結合υ=dt以及勻變速直線運動的規律可以求出滑塊的加速度a=υ22x=d22xt2.將鉤碼的重力mg作為滑塊受到的合外力，可以完成“探究加速度與力以及物體質量之間的關系”.對整體，根據牛頓第二定律，物體的加速度與鉤碼質量m和小車質量M的關系為a=mgm+M，所以也可改變鉤碼的質量m，得到不同的遮光時間t，根據t2=d22x×1g+d2M2x×1m，作出t2-1m圖線，利用圖線的斜率和截距測出當地的重力加速度g以及小車的質量M;如果將鉤碼的重力所做的功作為滑塊受到的合力做的功，還可以完成“探究做功與動能變化的關系”的實驗;比較mgx與12（m+M）d2t2，完成“驗證系統的機械能守恒的”的實驗.如果在氣墊導軌上再增加一個光電門，利用數字計時器測出滑塊通過兩個光電門的時間速度t1和t2以及滑塊在光電門1、2之間運動的時間t，將鉤碼的重力作為滑塊受到的合外力，利用I=mgt計算合力的沖量，根據Δp=Md（1t2-1t1），計算滑塊動量的變化，可以完成“探究物體的合外力的沖量與動量變化的關系”實驗等.

圖5

5 結語

總之，作為一線教師要善于根據新的育人要求，緊跟形勢的需要，不斷探索“雙減”背景下的教育教學方式以提高物理教學與復習的質量，這既是形勢的要求，也是教師自身專業發展形成自己教學風格的必由之路.

參考文獻：

[1]普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）人民教育出版社 2020年5月

[2]中國高考評價體系 人民教育出版社 2019年12月

[3]中國高考評價體系說明 2019年11月

[4]普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）人民教育出版社 2020年5月