學(xué)科核心素養(yǎng)下的物理復(fù)習(xí)課

任雋燕

摘 要

“科學(xué)思維”是物理學(xué)科學(xué)科素養(yǎng)的要素之一，它主要是指高中物理中重要的思維方法，包括建模的思想、理想化方法、分析綜合、抽象概括、批判性思維、推理論證等思維與方法，也是高考物理對學(xué)生的能力要求，課堂教學(xué)要致力于學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，高三復(fù)習(xí)在對整個高中所學(xué)物理知識的整合的過程中，教師通過習(xí)題的篩選、分析、變式、遷移整合知識點，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中獲得感悟，逐步形成自己所獨有的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方法及技巧，達成教學(xué)目的。

【關(guān)鍵詞】學(xué)科核心；素養(yǎng)下；物理；復(fù)習(xí)課

高中物理涉及到變力做功的問題都是較難的題目，學(xué)會把一個復(fù)雜的問題化解為若干個比較簡單的問題，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情景，找出起重要作用的因素，困難會迎刃而解。課堂教學(xué)問題的設(shè)置，由一個易錯點引發(fā)考，分析這類問題的特點，找出這類的解決方法，達到以點帶面的效果。

問題：如圖1，一半徑為R，粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點自P點上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點進入軌道。質(zhì)點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功。則

A. ，質(zhì)點恰好可以到達Q點

B. ，質(zhì)點不能到達Q點

C. ，質(zhì)點到達Q后，繼續(xù)上升一段距離

D. ，質(zhì)點到達Q后，繼續(xù)上升一段距離

分析：求質(zhì)點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功，動能定理結(jié)合圓周運動求出，質(zhì)點是恰好到達Q點還是越過點，是學(xué)生容易出錯的點， 沒有仔細分析，誤認為質(zhì)點從N點運動到Q點的過程中克服摩擦力所做的功也等于，會選中A答案。

如圖2所示。

圓軌道上摩擦力做功是變力做功，換個單一的場景來重點討論曲面上摩擦力做功的相關(guān)因素，一個質(zhì)量為m的木塊在圓軌道上運動，與軌道間的摩擦因數(shù)為μ，設(shè)圓軌道半徑為R，滑到A點到B點的速度均為v，且OA和OB與豎直方向的夾角均為θ，木塊在圓軌道內(nèi)外側(cè)受力分析如同，當(dāng)木塊滑到圓軌道外側(cè)A點時，則有

當(dāng)木塊滑到圓軌道內(nèi)側(cè)B點時，則有

圓軌道上由于正壓力的變化引起滑動摩擦力的變化，得出滑動摩擦力做功與“速度有關(guān)”，具體的關(guān)系是：

（1）物體滑到豎直圓軌道外側(cè)任一位置時，物體運行速度越大，所受摩擦力越??；

（2）物體滑到豎直圓軌道內(nèi)側(cè)任一位置時，物體運行速度越大，所受摩擦力越大。

因為質(zhì)點從P點運動到N點再到Q點的過程速度不斷減小，所以質(zhì)點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功比點從N點運動到Q點的過程中克服摩擦力所做的功多，質(zhì)點到達Q后，還會繼續(xù)上升一段距離，正確答案是C。圓周運動中的動摩擦力做功之所以與速度有關(guān)是因為動摩擦力正比于正壓力，而正壓力又與向心力有關(guān)，這種問題在高一物理學(xué)習(xí)中分析過，遺忘或放在綜合問題中不能辨識，導(dǎo)致出錯。

變式：如圖所示，A、B是一段粗糙程度相同的凸凹形曲面，且A與B在同一水平面上，已知完全相同的甲、乙兩物塊，甲以速度v0從A滑到B時速度變?yōu)関1，乙也以速度v0從B滑到A時速度變?yōu)関2，則v1與v2的關(guān)系是（ ）

A.v1v2 C.v1=v2 D. 無法判定

通過變式進一步鞏固解題方法，由學(xué)生討論回答：

應(yīng)用上面兩條結(jié)論，由于摩擦，在外軌道上滑行時物塊甲的速度大于乙速度，因此在外軌道上運行時乙受的摩擦力大于甲受的摩擦力；在內(nèi)軌道上滑行時物塊乙的速度大于甲的速度，因此在內(nèi)軌道上運行時仍是乙受的摩擦力大，所以在全程中乙所受摩擦力均大于甲所受的摩擦力。應(yīng)用動能定理，克服摩擦力做的功多，能量損失大，所以乙后來的速度v2小于甲后來的速度v1，從而選擇答案B。

變力做功是高中期間非常重要的物理模型之一，但摩擦力的大小和方向必須通過實際的運動性質(zhì)才能判定，所以摩擦力做功具有不確定性，學(xué)生對變化的摩擦力做功的認識過于表象，無法認識到具體問題下包含著的物體受力、運動和能量等情況的關(guān)鍵信息，因而無法攻破物理問題中的諸多難點.教師在復(fù)習(xí)課中引導(dǎo)學(xué)生充分了解變力做功的物理特征，領(lǐng)會問題中的物理信息，對于提高學(xué)生相關(guān)題型的分析能力和解題效率是極具重要意義的。而學(xué)生通過復(fù)習(xí)不斷的回憶、對比、問題重組使得所學(xué)的知識融會貫通，提高理解、推理和分析綜合能力。

作者單位

江蘇省無錫市堰橋高級中學(xué) 江蘇省無錫市 214174