高中物理章末復(fù)習(xí)課對物理學(xué)科核心素養(yǎng)的落實

李士軻

摘? ?要：章末復(fù)習(xí)課是高中物理課堂教學(xué)的重要課型之一，但許多物理教師把章末復(fù)習(xí)課上成了練習(xí)課、習(xí)題講評課，不利于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。文章以《萬有引力與航天》為例，闡述核心素養(yǎng)下高中物理章末復(fù)習(xí)課課堂教學(xué)設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：章末復(fù)習(xí);核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）8-0007-5

在高中物理課堂教學(xué)中，復(fù)習(xí)課是物理教師非常熟悉的一種課型。大部分教師重視考前復(fù)習(xí)和高三復(fù)習(xí)，對高一、高二學(xué)習(xí)新課過程中的章末復(fù)習(xí)課重視程度不夠，有的教師把章末復(fù)習(xí)課直接上成了練習(xí)課或習(xí)題講評課。在新課教學(xué)過程中，新授課、習(xí)題課在對學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上固然比較重要。如果我們把新授課、習(xí)題課類比成加工珍珠項鏈過程中的“找珍珠”“磨珍珠”，那么章末復(fù)習(xí)課就相當于“串珍珠”的過程。它將學(xué)生已學(xué)過的知識進行串聯(lián)、整合，形成一個完整體系，顯然在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)上起著舉足輕重的作用。那么，章末復(fù)習(xí)課怎樣上才能落實對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)作用？本文以《萬有引力與航天》為例，闡述高中物理章末復(fù)習(xí)課如何落實培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)問題。

1? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程標準的回看

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》[1]中規(guī)定了高中物理課程對培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標和內(nèi)容要求，這是整個高中物理課程的靈魂，更是我們教學(xué)評價的依據(jù)。在學(xué)完每一章的內(nèi)容后，需要對本章的課程標準進行回看，同時回顧我們課程進行過程中的各個環(huán)節(jié)，針對學(xué)生在新授課、習(xí)題課、練習(xí)講評課上的表現(xiàn)，分析課程標準中的各項基本素養(yǎng)要求是否達到，教師在復(fù)習(xí)課上要彌補前面教學(xué)中的欠缺，做到查漏補缺。筆者在上《萬有引力與航天》章末復(fù)習(xí)課時，回顧了本章的課程內(nèi)容[1]：

1.通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用。

例1 通過發(fā)現(xiàn)海王星等事實，說明科學(xué)定律的作用。

例2 以萬有引力定律為例，了解統(tǒng)一性觀念在科學(xué)認識中的重要意義。

2.會計算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

例3 了解牛頓力學(xué)對航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻。

2? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的高考試題分析

高考試題既考查基礎(chǔ)知識，又延伸科技生活，既突出對主干知識的考查，又融合對學(xué)生核心素養(yǎng)的檢驗[2]，是我們學(xué)習(xí)備考的風(fēng)向標。因此，筆者在上《萬有引力與航天》章末復(fù)習(xí)課前深入分析了涉及本章的近6年的高考試題，從考查題型、試題來源、創(chuàng)新點、易錯點、命題意圖、考查能力六個維度進行研究，研究結(jié)果如表1所示。

3? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標確立

核心素養(yǎng)是學(xué)生必備的品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生的最終發(fā)展目標，而實現(xiàn)這個目標的途徑就是課堂，只有每一節(jié)課的“小目標”得以實現(xiàn)，學(xué)生的核心素養(yǎng)才能最終達成。在課程標準的回看和對高考試題分析研究的基礎(chǔ)上，確定了本章復(fù)習(xí)課的教學(xué)目標：

（1）了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)史，知道開普勒三定律的內(nèi)容;

（2）理解萬有引力定律的內(nèi)容、公式、適用條件，會計算物體間的萬有引力，理解萬有引力與重力的關(guān)系;

（3）熟練運用萬有引力定律求解天體的質(zhì)量、密度;

（4）熟練運用萬有引力定律解決天體運行問題;

（5）理解并會計算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度;

（6）理解人造衛(wèi)星的發(fā)射、回收原理，知道其特點，知道同步衛(wèi)星的特點。

4? ? 基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)過程

4.1? ? 構(gòu)建本章知識思維導(dǎo)圖，形成核心素養(yǎng)

隨著時間的推移，已經(jīng)學(xué)過的知識點會逐漸被學(xué)生遺忘，沒有被遺忘的大多也是一些零散的、無序的知識點。教師要對學(xué)生所學(xué)的知識點進行回顧和梳理，喚醒學(xué)生腦中的記憶，并把這些知識點串成線、套成鏈，構(gòu)建本章的思維導(dǎo)圖。筆者圍繞萬有引力定律這個中心，對教材進行整合，構(gòu)建了《萬有引力與航天》的思維導(dǎo)圖，如圖1所示。

通過這個過程使學(xué)生理清《萬有引力與航天》一章各個知識點間的脈絡(luò)和聯(lián)系，使知識由感知層面上升到理性層面，形成核心素養(yǎng)。

4.2? ? 分清易錯、易混知識點，落實核心素養(yǎng)

在新課進行過程中，通過新授課、習(xí)題課、練習(xí)課，學(xué)生對一些重要的概念、規(guī)律都有了一定的理解和掌握，但仍存在一些常錯、易錯、易混知識點，這就需要我們在復(fù)習(xí)時對這些知識點進行重點強調(diào)、總結(jié)，強化學(xué)生的辨別意識，以落實其核心素養(yǎng)。我們在對《萬有引力與航天》章末復(fù)習(xí)時重點強調(diào)了以下幾點：

易錯點1 物理概念混淆引起錯解

例如：混淆不同公式中r的含義，不能正確區(qū)分天體的半徑、衛(wèi)星的軌道半徑和天體之間的距離。

一般來說，衛(wèi)星的軌道半徑總大于該天體的半徑，只有衛(wèi)星貼近天體表面運行時，可近似認為衛(wèi)星軌道半徑等于天體半徑，在表達式m中的r并非始終相同，如雙星、多星系統(tǒng)。

易錯點2 物理量之間的定性、定量關(guān)系不明確引起錯解

例如：不能正確理解萬有引力與重力的關(guān)系。

走出誤區(qū)：物體的重力并不等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，重力實際上是地球?qū)ξ矬w的萬有引力的一個分力。但由于兩者差距不大，通常情況下認為兩者相等（不考慮地球自轉(zhuǎn)）。

（1）地球表面附近（其中，g為地球附近重力加速度，M為地球的質(zhì)量，R為地球的半徑，G為引力常量）。

（2）離地面高h處，

（3）繞地球運動的物體的重力等于萬有引力，且提供向心力：mg′=

易錯點3 模型建立不準確或受力分析不準確引起錯解

例1 同步衛(wèi)星離地球球心距離為r，運行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則（? ? ）

易犯錯誤：錯把地球赤道上的物體當成衛(wèi)星而錯選B選項。

走出誤區(qū)：地球赤道上的物體所受的重力是萬有引力的分力，它隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運動所需要的向心力是萬有引力的另一個分力，而地球衛(wèi)星所需要的向心力就等于萬有引力。

易錯點4 物理規(guī)律理解不到位引起錯解

例2 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖2所示，則衛(wèi)星分別在軌道1、2、3上正常運行時，下列說法正確的是（? ? ）

A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率

B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度

C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度

D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度

易犯錯誤：從運動學(xué)的角度思考（a，由于衛(wèi)星在不同的軌道上經(jīng)過相同點時，不但線速度、角速度不同，而且軌道半徑（曲率半徑）不同，所以不能作出判斷而造成錯解。

走出誤區(qū)：衛(wèi)星在橢圓軌道近地點和遠地點時，加速度都是由萬有引力產(chǎn)生的，因此加速度相等。另外，處理變軌問題時，要讓學(xué)生弄清物體做圓周運動需要的向心力和所提供的向心力之間的關(guān)系：物體做圓周運動時體做近心運動時物體做離心運動時，。

4.3? ? 打破原有的思維結(jié)構(gòu)，重組物理模型，注重例題變式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新的核心素養(yǎng)

經(jīng)過前期新授課、習(xí)題課、練習(xí)課上的訓(xùn)練，學(xué)生對各種單一模型、解題方法都有所掌握，解題意識和解題能力相對比較強，但對概念、規(guī)律的遷移應(yīng)用能力、解決綜合問題的能力和創(chuàng)新能力相對比較弱。教師要打破原有的思維結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，對物理模型進行重組，注重例題變式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新的核心素養(yǎng)[3]。

例如：

對例2我們可以引導(dǎo)學(xué)生做以下的變式拓展：

變式拓展1 若已知衛(wèi)星1所在位置的重力加速度為g，同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T。求地球的質(zhì)量M。

設(shè)計意圖：

考查處理天體問題的兩條思路和兩個隱含條件：近地衛(wèi)星軌道半徑等于地球半徑，同步衛(wèi)星的運動周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期。

對于地面附近的物體m有：mg=

對于同步衛(wèi)星有：G（R+h）

變式拓展2 若已知同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R。求兩衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、加速度的比值。

設(shè)計意圖：考查萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動的基本公式。

變式拓展3 若已知同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R，地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)，則該物體與衛(wèi)星3的線速度、加速度之比為多少？

設(shè)計意圖：考查萬有引力與重力的關(guān)系、同步衛(wèi)星的特點。

變式拓展4 若已知同步衛(wèi)星3距離地球表面的高度為h，地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，某時刻衛(wèi)星1與3第一次相遇（即兩衛(wèi)星相距最近），則再經(jīng)過多長時間兩者第二次相遇？

設(shè)計意圖：考查天體的追擊相遇問題。

兩衛(wèi)星相距最近時，這時衛(wèi)星1、3與地球在同一條圓半徑上，兩衛(wèi)星運動方向相同，衛(wèi)星1轉(zhuǎn)動角速度大、周期短，如果經(jīng)過時間t，兩衛(wèi)星與地球連線半徑轉(zhuǎn)過的角度相差2π的整數(shù)倍，則兩衛(wèi)星與地球又位于同一條圓半徑上，相距最近;若轉(zhuǎn)過的角度相差π的奇數(shù)倍，相距最遠。

變式拓展5 比較衛(wèi)星分別在1軌道上Q點、2軌道上Q點、2軌道上P點、3軌道上P點的加速度、線速度、動能、機械能的大小關(guān)系。

設(shè)計意圖：考查衛(wèi)星變軌的原理及牛頓第二定律、動能定理、能量守恒定律在天體問題中的應(yīng)用。

綜上所述，章末復(fù)習(xí)課是物理學(xué)科教學(xué)不可缺少的課型，作為教師，我們要改變以重復(fù)機械的習(xí)題強化訓(xùn)練為主的淺層應(yīng)試教育模式[4]，重視學(xué)生建構(gòu)知識和應(yīng)用知識，以提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)為教學(xué)目標，對教學(xué)的方法進行創(chuàng)新，為學(xué)生進一步學(xué)好物理和為學(xué)生終身學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]貢軍榮.例談高考試題中的核心素養(yǎng)考查[J].中學(xué)政治教學(xué)參考，2016（07）：61.

[3]張繼.如何在物理復(fù)習(xí)課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)——以“動量和能量的綜合問題：物塊+滑板模型”為例[J].西部素質(zhì)教育，2017（11）：74-75.

[4]方紅德.指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)在單元復(fù)習(xí)課中的實施策略——以粵教版《圓周運動》單元復(fù)習(xí)課為例[J].中學(xué)物理，2017，35（12）：6-8+11.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）