高中物理进阶式教学策略研究初探——以人教版高中物理力学临界极值问题为例

陈宏奎

(江苏省苏州工业园区星海实验中学 215021)

智能化信息社会的快速到来亟需现代高中生在学习中逐步形成物理观念，科学思维，实验探究，科学态度与责任等多维度的个人核心素养， 以满足个人终身发展需要和适应社会大形势.

高阶思维能力是一种高层次认知水平上的心智活动和认知能力，学生的高阶思维能力发展是可以培养和训练的，而通过优化课堂教学过程设计，优化学生学习交流方式，优化师生教学对话等方式，肯定是必要的革新途径，只有这样才能有效提升学生问题解决能力、决策力、批判性思维能力和创新思维能力，培养高层次的思维性人才.

笔者在平时教学行为中积极实施进阶式教学策略，取得了不错的教学效益.下面以人教版高中物理力学临界极值问题为例略谈对进阶式教学策略的具体实施手段及教学建议.

对策情境模型创建建议：圆锥摆模型

在长为L的细绳下端拴一个质量为m的小物体，绳子上端固定，设法使小物体在水平圆周上以大小恒定的角速度旋转，细绳所掠过的路径为圆锥表面，这就是圆锥摆模型,如图2所示.

学习小组分析交流：

小球做匀速圆周运动，

mgtanθ=mω2Lsinθ

施教过程建议： 小组合作(推导交流研究结论并辅助实验演示)

①摆线拉力的竖直分力始终等于小球重力，摆线拉力的水平分力提供向心力(圆锥摆的摆角θ肯定为锐角),如图3所示.

真题1.两根长度不同的细线下面分别悬挂着小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中的相对位置关系如图4正确的是( ).

解析选B

说明：明晰了圆锥摆模型的要义及其相关知识，答案显而易见！

案例2 如图5所示，物体A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上，已知mA=6kg，mB=2kg.A、B间动摩擦因数μ=0.2.A物体上系一细线，细线能承受的最大拉力是20 N，水平向右拉细线，g取10m/s2，下述中正确的是( ).

A．当拉力0

B．当拉力F>12N时，A相对B滑动

C．当拉力F=16N时，B受到A的摩擦力等于4N

D．在细线可以承受的范围内，无论拉力F多大，A相对B始终静止

对策1.情境模型创建建议：叠加体模型

如图5所示，A、B两物块的质量分别为m1和m2(m1=m2)，静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2.F为对A施加的水平拉力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.

2.施教过程建议：实验演示结合进阶问题的研究交流组织教学

(1)若μ2=0，F为对A施加的水平拉力，为使A、B能保持相对静止，求F的范围.

(2)若μ2=0，F改为对B施加的水平拉力，为使A、B能保持相对静止，求F的范围.

(3)若μ1≠0、μ2≠0且μ1≠μ2，F为对A施加的水平拉力:①为使A、B均能静止，求F的范围;②为使A、B能保持相对静止，求F的范围;③为使A、B能相对运动，求F的范围.

(4)若μ1≠0、μ2≠0且μ1≠μ2，F改为对B施加的水平拉力:①为使A、B均能静止，求F的范围;②为使A、B能保持相对静止，求F的范围;③为使A、B能相对运动，求F的范围.

(5)若μ1≠0、μ2≠0且μ1≠μ2，F为对A施加的水平拉力

分析交流通过受力分析知物体A与B共同加速运动时，A的加速度由外力F和B对A的静摩擦力的合力提供；而B的加速度仅由A对B的静摩擦力提供.A的加速度随外力F增大可以一直增大到很大，而对于B物体，能获得的最大加速度的临界条件是A、B间的静摩擦力达到最大值，可以先对整体受力分析根据牛顿第二定律列式,再对受力少的B物块受力分析求出临界加速度，然后联立求解.

真题1.如图6所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为μ/2.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F，则下列说法错误的是( ).

A．当F<2μmg时，A、B都相对地面静止

C．当F>3μmg时，A相对B滑动

解析选A

案例3如图7所示，在汽车中悬挂一小球，当汽车在作匀变速运动时，悬线不在竖直方向上，则当悬线保持与竖直方向夹角为θ时，汽车的加速度有多大？并讨论夹角为θ随汽车的加速度a的变化情况.

学习小组分析交流：

受力分析结合牛顿运动定律得Ftanθ=ma

a=gtanθ……

真题1.如图8所示，一斜面放在水平地面上，倾角θ=53°，一个质量为0.2 kg的小球用细绳吊在斜面顶端，如图8所示．斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计斜面与水平面的摩擦，当斜面以10 m/s2的加速度向右运动时，求细绳的拉力及斜面对小球的弹力．(g取10 m/s2)

拓展：若给定的斜面加速度方向水平向左呢？

提醒利用推导出的公式a=gtanθ，分析加速度a和角度θ的关系，可以很快帮同学们建立起细线牵引摆球的摆起角度θ随加速度a的增大而增大(反之亦然)的动态画面感形象思维.通过问题式进阶学习，训练了同学们的高阶思维能力，遇到类似情境的变形变异题(如真题1)，自己也逐渐学会研究并进行分析了.

基于核心素养的物理教学要求教师转变观念，由物理教学转向物理教育.也就是由关注知识的传授转向对人的关注.在物理教学中，如何做好物理模型的前期铺垫工作，以达到缓冲的效果，这是教师教学艺术性的体现，见仁见智.但教学效益良好的教师都有一个共性，对知识点小切口引入并采用降低起点，放慢速度，减缓难度的办法，造成一个较为平缓的知识过渡，以便使更多的学生能顺利达成学习目标，而如何化解学科教学中的“重难点”，善于做好知识体系的平缓过渡，做到化繁为简、化难为易就应该是教师教学的至高追求了.