高中物理章末复习课对物理学科核心素养的落实

李士轲

摘   要：章末复习课是高中物理课堂教学的重要课型之一，但许多物理教师把章末复习课上成了练习课、习题讲评课，不利于培养学生的物理学科核心素养。文章以《万有引力与航天》为例，阐述核心素养下高中物理章末复习课课堂教学设计思路。

关键词：章末复习;核心素养;教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）8-0007-5

在高中物理课堂教学中，复习课是物理教师非常熟悉的一种课型。大部分教师重视考前复习和高三复习，对高一、高二学习新课过程中的章末复习课重视程度不够，有的教师把章末复习课直接上成了练习课或习题讲评课。在新课教学过程中，新授课、习题课在对学生物理学科核心素养的培养上固然比较重要。如果我们把新授课、习题课类比成加工珍珠项链过程中的“找珍珠”“磨珍珠”，那么章末复习课就相当于“串珍珠”的过程。它将学生已学过的知識进行串联、整合，形成一个完整体系，显然在培养学生物理学科核心素养上起着举足轻重的作用。那么，章末复习课怎样上才能落实对学生核心素养的培养作用？本文以《万有引力与航天》为例，阐述高中物理章末复习课如何落实培养学生物理学科核心素养问题。

1    基于物理学科核心素养的课程标准的回看

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》[1]中规定了高中物理课程对培养学生物理学科核心素养的课程目标和内容要求，这是整个高中物理课程的灵魂，更是我们教学评价的依据。在学完每一章的内容后，需要对本章的课程标准进行回看，同时回顾我们课程进行过程中的各个环节，针对学生在新授课、习题课、练习讲评课上的表现，分析课程标准中的各项基本素养要求是否达到，教师在复习课上要弥补前面教学中的欠缺，做到查漏补缺。笔者在上《万有引力与航天》章末复习课时，回顾了本章的课程内容[1]：

1.通过史实，了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。

例1 通过发现海王星等事实，说明科学定律的作用。

例2 以万有引力定律为例，了解统一性观念在科学认识中的重要意义。

2.会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

例3 了解牛顿力学对航天技术发展的重大贡献。

2    基于物理学科核心素养的高考试题分析

高考试题既考查基础知识，又延伸科技生活，既突出对主干知识的考查，又融合对学生核心素养的检验[2]，是我们学习备考的风向标。因此，笔者在上《万有引力与航天》章末复习课前深入分析了涉及本章的近6年的高考试题，从考查题型、试题来源、创新点、易错点、命题意图、考查能力六个维度进行研究，研究结果如表1所示。

3    基于物理学科核心素养的教学目标确立

核心素养是学生必备的品格和关键能力，是学生的最终发展目标，而实现这个目标的途径就是课堂，只有每一节课的“小目标”得以实现，学生的核心素养才能最终达成。在课程标准的回看和对高考试题分析研究的基础上，确定了本章复习课的教学目标：

（1）了解万有引力定律的发现史，知道开普勒三定律的内容;

（2）理解万有引力定律的内容、公式、适用条件，会计算物体间的万有引力，理解万有引力与重力的关系;

（3）熟练运用万有引力定律求解天体的质量、密度;

（4）熟练运用万有引力定律解决天体运行问题;

（5）理解并会计算人造地球卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度;

（6）理解人造卫星的发射、回收原理，知道其特点，知道同步卫星的特点。

4    基于物理学科核心素养的教学过程

4.1    构建本章知识思维导图，形成核心素养

随着时间的推移，已经学过的知识点会逐渐被学生遗忘，没有被遗忘的大多也是一些零散的、无序的知识点。教师要对学生所学的知识点进行回顾和梳理，唤醒学生脑中的记忆，并把这些知识点串成线、套成链，构建本章的思维导图。笔者围绕万有引力定律这个中心，对教材进行整合，构建了《万有引力与航天》的思维导图，如图1所示。

通过这个过程使学生理清《万有引力与航天》一章各个知识点间的脉络和联系，使知识由感知层面上升到理性层面，形成核心素养。

4.2    分清易错、易混知识点，落实核心素养

在新课进行过程中，通过新授课、习题课、练习课，学生对一些重要的概念、规律都有了一定的理解和掌握，但仍存在一些常错、易错、易混知识点，这就需要我们在复习时对这些知识点进行重点强调、总结，强化学生的辨别意识，以落实其核心素养。我们在对《万有引力与航天》章末复习时重点强调了以下几点：

易错点1 物理概念混淆引起错解

例如：混淆不同公式中r的含义，不能正确区分天体的半径、卫星的轨道半径和天体之间的距离。

一般来说，卫星的轨道半径总大于该天体的半径，只有卫星贴近天体表面运行时，可近似认为卫星轨道半径等于天体半径，在表达式m中的r并非始终相同，如双星、多星系统。

易错点2 物理量之间的定性、定量关系不明确引起错解

例如：不能正确理解万有引力与重力的关系。

走出误区：物体的重力并不等于地球对物体的万有引力，重力实际上是地球对物体的万有引力的一个分力。但由于两者差距不大，通常情况下认为两者相等（不考虑地球自转）。

（1）地球表面附近（其中，g为地球附近重力加速度，M为地球的质量，R为地球的半径，G为引力常量）。

（2）离地面高h处，

（3）绕地球运动的物体的重力等于万有引力，且提供向心力：mg′=

易错点3 模型建立不准确或受力分析不准确引起错解

例1 同步卫星离地球球心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则（    ）

易犯错误：错把地球赤道上的物体当成卫星而错选B选项。

走出误区：地球赤道上的物体所受的重力是万有引力的分力，它随地球自转做圆周运动所需要的向心力是万有引力的另一个分力，而地球卫星所需要的向心力就等于万有引力。

易错点4 物理规律理解不到位引起错解

例2 发射地球同步卫星时，先將卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图2所示，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（    ）

A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度

D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度

易犯错误：从运动学的角度思考（a，由于卫星在不同的轨道上经过相同点时，不但线速度、角速度不同，而且轨道半径（曲率半径）不同，所以不能作出判断而造成错解。

走出误区：卫星在椭圆轨道近地点和远地点时，加速度都是由万有引力产生的，因此加速度相等。另外，处理变轨问题时，要让学生弄清物体做圆周运动需要的向心力和所提供的向心力之间的关系：物体做圆周运动时体做近心运动时物体做离心运动时，。

4.3    打破原有的思维结构，重组物理模型，注重例题变式，培养学生科学思维与创新的核心素养

经过前期新授课、习题课、练习课上的训练，学生对各种单一模型、解题方法都有所掌握，解题意识和解题能力相对比较强，但对概念、规律的迁移应用能力、解决综合问题的能力和创新能力相对比较弱。教师要打破原有的思维结构，引导学生发散思维，对物理模型进行重组，注重例题变式，培养学生科学思维与创新的核心素养[3]。

例如：

对例2我们可以引导学生做以下的变式拓展：

变式拓展1 若已知卫星1所在位置的重力加速度为g，同步卫星3距离地球表面的高度为h，地球半径为R，自转周期为T。求地球的质量M。

设计意图：

考查处理天体问题的两条思路和两个隐含条件：近地卫星轨道半径等于地球半径，同步卫星的运动周期等于地球的自转周期。

对于地面附近的物体m有：mg=

对于同步卫星有：G（R+h）

变式拓展2 若已知同步卫星3距离地球表面的高度为h，地球半径为R。求两卫星的线速度、角速度、周期、加速度的比值。

设计意图：考查万有引力提供卫星做圆周运动的基本公式。

变式拓展3 若已知同步卫星3距离地球表面的高度为h，地球半径为R，地球赤道上有一物体随地球自转，则该物体与卫星3的线速度、加速度之比为多少？

设计意图：考查万有引力与重力的关系、同步卫星的特点。

变式拓展4 若已知同步卫星3距离地球表面的高度为h，地球半径为R，自转周期为T，某时刻卫星1与3第一次相遇（即两卫星相距最近），则再经过多长时间两者第二次相遇？

设计意图：考查天体的追击相遇问题。

两卫星相距最近时，这时卫星1、3与地球在同一条圆半径上，两卫星运动方向相同，卫星1转动角速度大、周期短，如果经过时间t，两卫星与地球连线半径转过的角度相差2π的整数倍，则两卫星与地球又位于同一条圆半径上，相距最近;若转过的角度相差π的奇数倍，相距最远。

变式拓展5 比较卫星分别在1轨道上Q点、2轨道上Q点、2轨道上P点、3轨道上P点的加速度、线速度、动能、机械能的大小关系。

设计意图：考查卫星变轨的原理及牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律在天体问题中的应用。

综上所述，章末复习课是物理学科教学不可缺少的课型，作为教师，我们要改变以重复机械的习题强化训练为主的浅层应试教育模式[4]，重视学生建构知识和应用知识，以提升学生的物理核心素养为教学目标，对教学的方法进行创新，为学生进一步学好物理和为学生终身学习打下良好的基础。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]贡军荣.例谈高考试题中的核心素养考查[J].中学政治教学参考，2016（07）：61.

[3]张继.如何在物理复习课教学中培养学生的核心素养——以“动量和能量的综合问题：物块+滑板模型”为例[J].西部素质教育，2017（11）：74-75.

[4]方红德.指向核心素养的深度学习在单元复习课中的实施策略——以粤教版《圆周运动》单元复习课为例[J].中学物理，2017，35（12）：6-8+11.

（栏目编辑    赵保钢）