探究高中物理教学中的力学核心价值

梁卉

摘 要：“力和运动”几乎涵盖了高中物理学中的所有分支，力学、电场、磁场、电磁学、热学、原子物理学等几乎都与力有关，所以“力与运动”是力学核心观念，更是高中物理的核心之一.在力学教学中我们帮助学生建立起正确的相互作用观、运动观等科学概念的同时也帮助学生建立科学的世界观，挖掘事物的核心本质，为后续的高等教育奠定良好思维基础.

关键词：力和运动;科学思维;创新意识;实践能力

高中物理是普通高中自然科学领城的一门基础课程，在物理教学中我们帮助学生认识自然、了解自然、探索自然界的运动规律、发掘本质.人类社会的进步和科学事业的发展都需要具有科学思维能力的人，而物理学科在培养学生的思维能力上具有举足轻重的地位.在对问题的层层探究中，挖掘分析问题的视角，培养科学思维能力，提高物理核心素养，也为将来的终身发展打好科学基础.

力学问题总的来说分为三大类：牛顿运动定律结合运动学方程（宏观低速运动问题）、动量、能量（可处理变力作用的问题，一般曲线运动的问题、不需考虑中间过程、注意运用守恒观点）.要有效的提高物理教学，就需要老师们能积极指导学生将所学的物理知识形成逻辑性，教学的逻辑、学生认识的逻辑和心理发展的逻辑结合起来进行有序统一，帮助学生在有限的课堂学习中，理解知识、发展能力、提升素养.

在力学教学中我们先要帮助学生认识理解自然，建构物理图景.从托勒密的地心说，到哥白尼的日心说再到第谷长达20年对行星位置的观测，人们逐步开始构建正确的天体运行场景.让学生认识到为便于分析和研究纷繁复杂的自然现象、探究问题的本质，在观察的基础上抓住主要因素，忽略次要因素，得出能反映物质本质特性的理想模型、理想过程或假想结构，从而得到一幅清晰的物理图景.再次引导学生经历探究过程，形成科学态度.伽利略对自由落体的研究开创了研究自然规律的科学方法，这就是抽象思维、数学推导和科学实验相结合的理想实验法.

我们的社会需要的是能够进行科学思维的人才，物理课程的目的不仅是学习物理知识，更是需要学生在掌握基础知识的前提下学会运用正确物理的方法去解决实际问题、进行科学地思维.所以进行科学思维能力的培养教育在物理学习中非常重要.作为高中生，已经具有一般的思维能力，我们需要通过教学达到将一般的思维能力与物理这门科学学科进行有机结合，形成科学思维能力.物理教学是“为思维而教”，其核心是对学生进行科学思维能力的培养.

高中物理包括了声、光、力、热、电等部分.看似分成几大块，但是几乎都和力有关，所以能正确分析物体的受力情况才能正确分析出物体的运动情况，画出运动的轨迹.

首先力和运动的联系是核心.运动状态的改变一定是因为受力，而且呈现的运动状态是所有力共同作用在物体上的结果.高中物理中基本就是几种典型模型：（1）直线上的运动：不受力或合力为零一定是呈现静止或匀速直线运动状态，反之亦然;如果恒力必然在力的方向上是匀变速运动;变力则是变加速运动.（2）类平抛：物体只在垂直于初速度方向上受恒力作用，那就可以将运动分解为速度方向上的匀速直线运动和在垂直于初速度方向上的匀加速直线运动，再进行矢量合成，（3）匀速圆周：物体只受到大小不变，方向始终垂直于速度的外力即为匀速圆周运动.（4）一般的曲线运动，往往受力在发生变化，可能是大小也可能是方向，那么就需要结合能量解决.

其次在后面的教学中帮助学生从受力的角度着手探究物体或电荷在各种场景中的运动情况.其实，学生觉得电磁学中的难点往往都是因为没有建立正确的力学方法体系.因为受力没有分析清楚所以不能正确的分析出物体的运动，所以问题的本质还是出在力学上.比如：静电场中的力学问题.电场虽然存在但是却看不见也摸不着，如何研究它是否存在？大小方向如何？我们还是在电场中引入检验电荷，根据检验电荷的受力逐渐将静电场的特点展现出来.以点电荷为背景：双电荷相互作用问题、双电荷作为场源问题、匀强场中双电荷问题.以匀强电场为背景：只受电场力的类平抛、重力场参与下的类平抛、直线运动，曲线运动……，总之和必修一、二的内容相比就是多了一个电场力而已，还是同样的物理模型.

带电体在磁场中的运动问题.如果是磁场中的通电导线，那就是多了一个安培力.如果是运动电荷，那就是多了一个洛伦兹力.在教学中学生会有困惑：安培力是洛伦兹力的宏观体现，洛伦兹力是安培力的微观解释，但是为什么安培力做功而洛伦兹力不可以？这时，我们仍然需要用左手定则首先判断洛伦兹力的方向，就会发现导线运动方向的速度对应沿导线方向的洛伦兹力，因为受到沿导线方向的力所以运动电荷又有了沿导线方向的速度，电荷实际受到的洛伦兹力仍然和合速度方向垂直所以不做功，只起到传递能量的作用.再后续的磁场研究中从学生仍然要牢牢抓住“力和运动”这个核心问题，探究单磁场中的受力特点从而得到粒子做的是匀速圆周运动，再用匀速圆周运动的规律解决周期、半径等一系列问题.

物体在复合场中的运动问题.首先确立目标，帮助学生用合理的方法分析受力，在牢记基础知识的前提下运用相关知识将运动的场景正确展现，促进物理模型的建立.这样既可以锻炼学生的思维能力，又能将相关知识进行实际应用，提高实践能力，促使学生能全面发展.引力场、电场、磁场中的运动问题其实归结本质就是受力，每多一个场就有可能多受一个力，只有分析清楚受力才能明确物体的运动状态.在进行电磁学和力学的融合过程中，进行相关综合性问题的解题训练，如果场是分立的，那物体经过每个场受力怎样？是以怎样的运动状态和轨迹穿越一个个场的？穿越时的速度大小和方向是什么？穿越的点在哪儿？物体会不会进行循环运动？在受力分析中不断剖析物体的运动，学生的解题思维会不断进行强化训练，在老师的引导下进行解题技巧的总结.

热学、电学等问题中的力学问题.电荷为何会形成定向移动，分子之间有相互作用力等等无一不和力学有关.

总之，当代高中物理教育最终是为社会培养应用型人才，所以在教学中我们不仅要教会学生知识，还要以提高学生的综合素质为目标.在高中物理的学习阶段培养学生的物理思维，从理论到实践.这需要教师抓住一些能有效形成物理观念的典型物理模型，充分调动学生的思维，而“力和运动”贯穿了整个物理体系，在高中阶段的物理教学中应该不断引导学生发散思维，对问题进行探索性学习，建立更立体的视角.学生在对知识不断理解、概括、提炼中形成核心观念，从而努力培养学生的物理学科核心素养.

参考文献：

[1]马亚鹏.“力的合成”教學反思与重构[J].中学物理教学参考，2017，46（Z1）：47-50.

[责任编辑：李 璟]