培养核心素养 重在渐见实效

缪小燕 蔡蓓蓓 沈亚华 朱建武

(江苏省如东县马塘中学，江苏 南通 226401)

培养高中生的物理学科核心素养，即促使学生形成正确的物理观念，学会科学思维方法，具备一定的科学探究能力，并能树立科学态度、增强社会责任感。本文结合力学教学案例，探讨培养学生核心素养、使之渐见实效的途径。

1 活用基础知识

扎实、灵活地运用基础知识和基本思想方法，是培养学生认知、合作、创新等关键能力的基础。物理教学紧密联系生活实际，让学生自主发现规律，甚至能感悟出人生哲理。让学生体验到拓展学习暂有困难，激发学生对新知学习的渴望，这些都有利于培养学生的核心素养。

例1：一木块质量为m，平放在水平地面上，与地面间动摩擦因数为μ。现用与水平方向成α角斜向上的拉力，使木块沿水平地面作匀速直线运动，求拉力大小。

让学生首先做到：能运用物体受力分析、共点力平衡、力的正交分解等所学基础知识和方法，画出受力示意图和拉力正交分解图，列出水平、竖直方向力的平衡等式及滑动摩擦力表达式，推导得出拉力大小F1=μmg/(cosα+μsinα)。

变式1：改用与水平方向成α角斜向下的推力，木块仍沿水平地面作匀速直线运动，求推力大小。与前一问中拉力相比较，你发现了什么？

学生运用同样思路、方法得出推力F2=μmg/(cosα-μsinα)。通过比较发现：两个力的表达式仅分母中“+”“-”不同，显然在斜向上拉时省力，在实际生活中人们能普遍运用此原理。

变式2：用与水平方向成α角斜向下的推力时，原来静止的木块一定能启动吗？

学生经过讨论，发现木块“启动”的受力条件是：要求动力能够克服最大静摩擦力，即Fcosα>μ(mg+Fsinα)。但因为“斜向下推”增加的阻力为μFsinα，如果Fcosα≤μFsinα，即μ≥cotα时，无论推力多大，都不可能“启动”，即出现所谓“自锁”的现象。师生通过交流，感悟出学习生活中不能只用“蛮劲”，还得会用“巧力”。

变式3：用与水平方向成α角斜向上的拉力时，改变α角的大小，能使拉力最小吗？

学生学习了三角函数知识，能解决此问题。但灵活运用物理思想方法，可以另辟蹊径。

通过变式教学，促使学生灵活运用基础知识解决问题，科学思维使学生茅塞顿开，数学方法也令人神往，学生的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等都得到了培养。

2 数理密切结合

学生在物理学习中正确运用数学方法，数理结合促成知识转化为能力，可以找到解决问题的方法，形成经验、技巧和适度的思维定势，但教师要警示学生在问题解决中应该不忘联系实际，防止“想当然”犯错。

例2：求例1中α角满足什么条件时拉力有最小值？

变式1：若斜面倾角为θ，使木块沿斜面向上匀速运动，求拉力最小值。

变式2：若斜面倾角为θ，使木块沿斜面向下匀速运动，求拉力最小值。

例3：例1中若斜向上拉力为F，使木块沿水平地面作匀加速直线运动，求α角满足什么条件时木块的加速度有最大值？

变式1：若斜面倾角为θ，木块沿斜面向上匀加速直线运动，求加速度的最大值。

变式2：若木块竖直向上做匀加速直线运动，加速度的最大值为多大？

不能陷于“套路”，此时拉力方向竖直向上，加速度最大值为F/m-g。尽管没有摩擦阻力了，但加速度最大值与例3中的相比较，显然小一些。

交流、感悟：“脚踏实地”虽有摩擦阻力，但效果不一定比“腾空而上”差。原因何在？学生分析后得出结论：因为竖直向上运动时重力完全充当阻力。

当学生在高二学习了导数后，及时引导学生运用“导数最值法”重解陈题，有效激发了学生学习和灵活应用数理知识的兴趣，切实培养了学生注重数理深度结合的能力。

在物理教学中应该始终重视数理密切结合，它可以有效提升学生的核心素养。

3 探究实际问题

让学生主动探究开放性实际问题，不仅可以强化科学思维和科学探究能力的训练，激发合作探究的兴趣和热情，而且可“润物细无声”地进行合作精神、科学态度和科学方法的教育。

例4：一木块质量m=1kg，平放在水平地面上，与地面间动摩擦因数μ=0.2，现同时施加大小分别为F1=6N与F2=8N而方向不限的两个拉力，使木块作匀加速直线运动，取重力加速度g=10m/s2，求什么情况下木块的加速度有最大值？

此题为开放性问题，其中两个拉力方向不限，木块也不限于沿水平地面运动。学生主动进行变式探究：(1) 当两拉力及运动方向都竖直向上时，a1=4m/s2；(2) 当两拉力及运动方向都沿水平地面时，a2=12m/s2；(3) 当F1=6N竖直向上、F2=8N沿水平方向、木块沿水平地面运动时，a3=7.2m/s2；(4) 当F2=8N竖直向上、F1=6N沿水平方向、木块沿水平地面运动时，a4=5.6m/s2；(5) 当F1=6N竖直向上、F2=8N与水平方向成α角斜向上时，木块沿水平地面运动，采用“构造函数法”或“导数最值法”，得最大加速度a5=7.36m/s2。

教师提问：既然情况(1)效果较差，情况(2)效果较好，而情况(5)效果好于情况(3)，这些说明什么？学生感悟：既要“齐心协力”，两个拉力方向相同，又要“脚踏实地”，沿水平地面运动，更要调整好用力的最佳角度。两个拉力的最大合力F=14N，设F与水平方向成α角斜向上，采用构造函数法或导数最值法，得木块沿水平地面运动的加速度最大值为12.3m/s2。

图1

例5：如图1所示，斜面体ABC的倾角为60°，O点在C点的正上方且与A点等高，现从O点向斜面AC构建光滑轨道OM、ON、OP，M、N、P分别为AC的四等分点。一小球从O点由静止开始分别沿OM、ON、OP运动到斜面上，所需时间依次为tM、tN、tP，则这三段时间在大小上有什么关系？若从O点向斜面AC构建光滑直线轨道，由静止开始以最短时间运动到斜面上，求该轨道与水平方向夹角θ多大？

首先启发学生去发现、揭示“等时圆”规律，让学生在图1中找到M、N、P在OC直线上对应的“等时点”，便易发现tM>tP>tN。

4 结语

我们在课堂教学中培养学生的核心素养渐见实效，目前只是初步尝试，还须深入学习、不懈探索。