固化 强化 淡化 活化

李志科

【摘 要】 本文根据高三教学的实践以及新高考对核心素养考查的要求，提出了高三力学复习的思路与策略，即固化基础知识的理解与熟化，形成正确的物理观念;淡化二级结论的记忆与应用， 掌握基本的分析方法;强化物理模型的建构与迁移，形成科学的思维习惯;活化物理实验的方法与原理，培养灵活的探究能力.

【关键词】 核心素养;力学复习;复习思路

随着新高考改革的不断深入，尤其是新的《普通高中物理课程标准》首次提出了物理学科素养包含的4个要素的概念与内涵，指出了物理学科的课程性质，落实“立德树人”的根本任务，进一步提升学生的物理学科核心素养.提出了相对应的课程目标的4個方面[1].2019年年底教育部考试中心颁布了《中国高考评价体系》以及《中国高考评价体系说明》.在两篇重要的指导文件中回答了“为什么考、考什么、怎么考”的问题[2].2021年的高考物理试题无论是全国的理综试卷以及各省的自主命题，尽管在试卷的结构、试题考查的内容等都发生了较大的变化，但有一定是相同的，即都力求体现对物理学科素养的考查.如何在高三的教学中，落实课程标准的要求，防止出现“穿新鞋、走老路”，实现高三物理复习与高考的考查要求“合拍”，是每个高三物理老师思考与探索的主题，经过两年多的高三物理复习的教学实践，笔者认为需要做好“固化、强化、淡化、活化”四个方面的工作.

1 固化基础知识的理解与熟化 形成正确的物理观念

在基础年级的物理教学中，鉴于基础年级的学生在物理基础、认知水平、教学要求等限制，学生对物理概念的理解不需要也不可能一步到位.进入高三年级，学生具有一定的高中物理的基础知识，同时，学习能力也有较大的提高.具备了将物理概念的内涵与外延进行系统的归类复习，打通不同知识章节间的壁垒，以加深对概念的理解.形成正确的物理观念.

例如 以加速度这一概念的复习为例.加速度反映了运动物体速度变化的快慢.在复习时可以按照定义——计算——作用的逻辑顺序进行.加速度的定义式a=ΔυΔt，适用于一切机械运动.无论是直线运动还是曲线运动.在速度的变化中，可以仅仅是速度大小的变化，也可能仅仅是速度方向的变化，还可能是速度的大小和方向都发生变化.具体来说，当质点做匀变速直线运动时，运动物体的速度随时间是均匀变化的，其v-t图象是一条倾斜的直线，直线的斜率反映了速度的变化率.当质点做匀变速曲线运动时，由于物体的初速度与加速度不在一条直线上，将初速度沿着垂直于加速度方向和沿着加速度方向进行分解，在垂直加速度方向，物体的速度不变，物体做匀速直线运动，加速度为零;做匀速圆周运动的质点，在相同的时间内，质点运动的路程相同，质点的速率不变，由a=ΔυΔt可知，速度的变化率来自于速度方向随时间的变化率，加速度的方向始终与速度方向垂直，改变速度的方向.我们形象的称之为向心加速度;当质点做变速圆周运动时，速度的方向时刻沿着圆的切线方向，在不断变化，同时，相同时间内质点运动的路程也不同.此时a=ΔυΔt中，包含了两个方面：加速度沿着切线方向的分量，改变了质点线速度的大小，在指向圆心方向，加速度改变了速度的方向.在计算加速度时，要结合质点的运动情况和受力情况，若质点做匀变速直线运动，在速度、位移、时间等描述运动特征的物理量已知的情况下，可以结合a=υ-υ0t、a=2（x-υ0t）t2、a=υ2-υ022x等来计算加速度，对于匀速圆周运动可以根据向心加速度的计算公式计算加速度.但是无论是直线运动还是曲线运动，在已知合外力的情况下都可以根据牛顿第二定律计算加速度.

图1

例1 一根细绳一端固定在天花板上的O点，另一端与一小球相连，将细绳拉到水平方向，使得细绳刚好拉直，将小球由静止释放.重力加速度为g不计空气阻力，求细绳转过θ时，小球的加速度.

分析与解 当细绳转过θ时，对小球受力分析，可以根据动能定理求出小球的速度大小，从而根据a=υ2l求出沿绳子方向的加速度即向心加速度.将小球重力分解，根据牛顿第二定律mgcosθ=mat，求出小球沿切线方向的加速度，利用矢量合成求出合加速度的大小和方向.

2 淡化二级结论的记忆与应用 掌握基本的分析方法

在物理学习的过程中，在某些特定的物理情景中或者物理问题中，由基本规律和基本推理得出推论，或者是解决某类习题的经验.如果学生能够正确理解结论产生的条件，并记住和正确应用这些结论，在做选择题或者填空题时常常比较快捷.因此，不少学生常常为了解题方便而记住这些结论.但是，教学实践以及应试实践表明，学生在运用这些二级结论，常常会忽视这些二级结论成立的条件.出现张冠李戴的现象.尤其是面对一些“新情景”时，学生会束手无策.

如在天体运动中，根据万有引力提供向心力会得到卫星围绕地球运动时，根据GmmR2=mυ2R，得到υ=GMR，从而总结出“近快远慢”的结论.

图2

例2 “日地拉格朗日点”位于太阳和地球连线的延长线上，飞行器处在该点时，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动.比较飞行器与地球绕太阳做圆周运动的线速度的大小.

如果学生不认真审题，错误的应用上述结论，就会得出地球的速度大于飞行器的速度的结论.事实上，飞行器既受到地球的引力也受到太阳的引力，飞行器的周期与地球绕太阳运动的周期相同，根据υ=2πTR，得到飞行器绕太阳运动的速度大于地球绕太阳运动的速度.

再比如 小球被长为l的绳子牵引着，在竖直平面内做圆周运动时，在最高点的速度的最小值υmin=gl，其本质是牛顿第二定律的应用，在最高点绳子的拉力为零，只有重力提供向心力，离开这个条件，结论既然就不成立了，

图3

例3 质量为m的磁性小球沿着竖直平面内的半径为R的铁质圆轨道运动，小物体与轨道之间具有吸引力，大小为重力的k（k<1）倍.磁性小球运动到轨道最高点时，速度的最小值是多少？（已知重力加速度为g）

分析 由于小物体与轨道之间具有吸引力，所以，在最高点时，重力与引力的合力提供向心力，很容易有υmin=（1-k）gR.

为了防止学生依赖于二级结论，在高三复习时，应该强调具体问题具体分析，防止死记硬背，盲目套用二级结论，在复习中要尽量的让学生掌握基本的分析问题的方法.

3 强化物理模型的建构与迁移 形成科学的思维习惯

高考评价体系中的“四层”考查内容和“四翼”考查要求是通过情景与情景活动两类载体来实现的[3].高考试题中很多考题都是紧密联系日常生活与生产实践，联系真实的科学研究过程或者实际问题的探索过程.要将具体的实际的问题转化为物理问题，去粗取精，合理近似的过程就是建立物理模型的过程.在建立力学物理模型的过程中，要善于将具体的研究对象抽象化，将实际的物理过程理想化.

图4

例4 科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示.科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU（太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞.这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖.若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（  ）

A. 4×104 M    B. 4×106 M

C. 4×108 M  D. 4×1010 M

分析 将恒星S2、地球、太阳、黑洞都抽象为质点，地球围绕太阳的运动以及恒星S2围绕黑洞的运动都看成是匀速圆周运动，从题图中读出恒星运动的周期为16年，若地球的半径为r，则恒星运动的轨道半径R=103r，利用万有引力提供向心力以及地球绕太阳的周期近似为1年求解.

4 活化物理实验的方法與原理 培养灵活的探究能力

科学探究能力是学生终身发展的基础能力，高中物理实验对于培养学生的探究能力和科学态度等方面具有重要的作用，因此物理实验是高中物理学习的重要内容，当然也应该是高三物理复习中必须加以重视的内容.根据新的课程标准，学生应该掌握的必修内容的物理实验12个，选择性必修内容的物理实验9个[4].在高三复习中，既要重视让学生正确理解每一个实验的原理、掌握获得数据的方法以及处理数据的手段，能对实验方案进行反思.更需要活化物理实验的方法与原理，以培养学生灵活应用物理探究的方法与能力.

例如 利用图示的实验装置以及光电计时器可以完成多个物理实验.当钩码的质量远小于滑块和遮光条的质量时，利用滑块与光电门的距离x以及遮光条通过光电门的速度v，结合υ=dt以及匀变速直线运动的规律可以求出滑块的加速度a=υ22x=d22xt2.将钩码的重力mg作为滑块受到的合外力，可以完成“探究加速度与力以及物体质量之间的关系”.对整体，根据牛顿第二定律，物体的加速度与钩码质量m和小车质量M的关系为a=mgm+M，所以也可改变钩码的质量m，得到不同的遮光时间t，根据t2=d22x×1g+d2M2x×1m，作出t2-1m图线，利用图线的斜率和截距测出当地的重力加速度g以及小车的质量M;如果将钩码的重力所做的功作为滑块受到的合力做的功，还可以完成“探究做功与动能变化的关系”的实验;比较mgx与12（m+M）d2t2，完成“验证系统的机械能守恒的”的实验.如果在气垫导轨上再增加一个光电门，利用数字计时器测出滑块通过两个光电门的时间速度t1和t2以及滑块在光电门1、2之间运动的时间t，将钩码的重力作为滑块受到的合外力，利用I=mgt计算合力的冲量，根据Δp=Md（1t2-1t1），计算滑块动量的变化，可以完成“探究物体的合外力的冲量与动量变化的关系”实验等.

图5

5 结语

总之，作为一线教师要善于根据新的育人要求，紧跟形势的需要，不断探索“双减”背景下的教育教学方式以提高物理教学与复习的质量，这既是形势的要求，也是教师自身专业发展形成自己教学风格的必由之路.

参考文献：

[1]普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）人民教育出版社 2020年5月

[2]中国高考评价体系 人民教育出版社 2019年12月

[3]中国高考评价体系说明 2019年11月

[4]普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）人民教育出版社 2020年5月