黃恕伯高中物理教學(xué)中提升核心素養(yǎng)的思考

黃恕伯 2018.5.15中學(xué)物理教學(xué)中提升學(xué)生核心素養(yǎng)的思考前言：物理核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和水平描述一、兩個(gè)概念學(xué)科核心素養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括

“物理觀念” “科學(xué)思維” “科學(xué)探究” “科學(xué)態(tài)度與責(zé)任” 四個(gè)方面。學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)質(zhì)量是學(xué)生完成本學(xué)科課程學(xué)習(xí)后的學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)。學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是以本學(xué)科核心素養(yǎng)及表現(xiàn)水平為主要維度，結(jié)合課程內(nèi)容，對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)成就的總體刻畫。依據(jù)不同水平學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)的關(guān)鍵特征，學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)明確將學(xué)業(yè)質(zhì)量劃分為不同水平，并描述了不同水平學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的具體表現(xiàn)。（學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的表述基本相同）二、學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)高中物理核心素養(yǎng)科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責(zé)任模科科

質(zhì)型學(xué)學(xué)

疑建推論

創(chuàng)構(gòu)理證

新問證解

交題據(jù)釋

流科科

社學(xué)學(xué)

會(huì)本態(tài)

責(zé)質(zhì)度

任物理觀念物質(zhì)觀運(yùn)動(dòng)與相互作用觀能量觀形 解成 決觀 問念 題每一要素都分為五級(jí)水平2×5＋4×5＋4×5＋

3×5核心素養(yǎng)＝

13×5學(xué)業(yè)質(zhì)量物理觀念兩種描述高中物理核心素養(yǎng)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)4

個(gè)方面（一級(jí)主題）。每個(gè)方面有若干要素，每個(gè)要素有

5

級(jí)水平。2×5＋4×5＋4×5＋

3×5學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)5

級(jí)水平（一級(jí)主題）。每級(jí)水平都包括

13

個(gè)要素。5×13學(xué)業(yè)質(zhì)量水平核心素養(yǎng)水平按要素排列3.教學(xué)中還需要以要素為線索的結(jié)構(gòu)方式13×5二、學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)（一）物理觀念“ 形成物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題?！边@是高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)重要目標(biāo)，該目標(biāo)明確提出兩個(gè)要點(diǎn)：第一，形成物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念；第二，會(huì)用這三個(gè)觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題。為達(dá)成上述目標(biāo)，教學(xué)時(shí)應(yīng)重視以下兩方面：一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識(shí)系統(tǒng)二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“物理觀念”的說明：“物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí)；是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華；是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)。什么是“概念和規(guī)律的提煉和升華”？所謂概念和規(guī)律的提煉，其重要的方面就是把這些概念和規(guī)律組合成優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，成為某一知識(shí)領(lǐng)域的核心內(nèi)容，是解決問題的關(guān)鍵視角和思維指南。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識(shí)系統(tǒng)一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識(shí)系統(tǒng)例：《力的分解》教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)傳統(tǒng)的《力的分解》教學(xué)過程：用力的分解求解物體的受力問題，根據(jù)“力的作用效果”來(lái)判定分力的方向，用平行四邊形定則根據(jù)判定的分力方向進(jìn)行力的分解。該教學(xué)過程值得質(zhì)疑。GN學(xué)生：分力和合力是指同一物體上兩次受力的的等效替換，但

T、N

和

G

并不作用在同一物體上，一個(gè)力可以分解為別的物體所受的力嗎？G

是引力、T

和

N

是彈力，一個(gè)引力可以分解為兩個(gè)彈力嗎？老師：……

。例：《力的分解》教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)老師：如右圖，懸吊的球由于重力的作用產(chǎn)生了兩個(gè)效果，一是拉繩子，二是壓墻。因此可以把重力按效果分解為T和N。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識(shí)系統(tǒng)知識(shí)目標(biāo)要點(diǎn)不要求學(xué)生把力的分解直接用來(lái)求解物體的受力突出力的分解的等效替換的思想會(huì)用平行四邊形定則求解有確定解的兩個(gè)分力（求解物體受力的要求，在牛頓定律中實(shí)現(xiàn)）設(shè)計(jì)上述知識(shí)目標(biāo)的思考降低教學(xué)的難度，避免新課時(shí)很難說清的問題把“力的分解”作為牛頓定律解決問題的一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)處理，使解題思維更規(guī)范。教材“力的分解”練習(xí)題并沒有用力的分解來(lái)求解物體受力。2010版教材《力的分解》教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)例：《力的分解》教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)新課標(biāo)指出：“能用共點(diǎn)力的平衡條件分析日常生活中的問題”而不是用“力的分解”，它突出了運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系，即物體的運(yùn)動(dòng)如果處于平衡狀態(tài)則物體在相互作用中所受的合力便等于 0，這是核心知識(shí)，力的分解不過是求解過程中的一個(gè)計(jì)算手段。解決物體受力的計(jì)算應(yīng)該在學(xué)習(xí)共點(diǎn)力平衡時(shí)完成，而不是學(xué)習(xí)力的分解時(shí)就匆忙做這些題目。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識(shí)系統(tǒng)例：《力的分解》教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)之所以把共點(diǎn)力的平衡視為核心知識(shí)。是因?yàn)橛霉颤c(diǎn)力平衡條件分析具體問題時(shí)，需要選擇相互作用的對(duì)象、分析相互作用的物理量、列出相互作用關(guān)系的方程，這是一種分析物理問題基本而且重要的思路，這種核心思路和視角，普遍用于力、電、熱等問題的分析，是概念和規(guī)律的提煉。是運(yùn)動(dòng)與相互作用觀的重要內(nèi)容?！肮颤c(diǎn)力的平衡”是高中物理這一思路的起點(diǎn)。一、構(gòu)建有優(yōu)化結(jié)構(gòu)的高中物理知識(shí)系統(tǒng)二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)物理觀念的第二個(gè)要點(diǎn)，是“會(huì)用物理觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題”。要做到這一點(diǎn)，必須強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)，提高把物理知識(shí)與實(shí)踐情境進(jìn)行聯(lián)系的自覺性，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)。當(dāng)學(xué)生面對(duì)物理語(yǔ)言、文字和符號(hào)時(shí)，能自覺地聯(lián)想相應(yīng)的物理情境；當(dāng)學(xué)生面對(duì)實(shí)踐情境時(shí)，會(huì)自然聯(lián)想到與此相關(guān)的物理概念和規(guī)律。這就是物理概念和規(guī)律的升華。14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25題號(hào)難度系數(shù)（得分率）2016年高考理綜試卷物理必考題難度系數(shù)設(shè)有x％考生會(huì)做第17題，則 x＋（100－x）/4＝27解出：

x＝2.67≈ 3 即只有3％考生會(huì)做第17題。第17題是必考物理題的最難題，難在哪里？新課標(biāo)2016年高考理綜Ⅰ卷第17題利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊。目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（

）A.1h B.4h C.8h D.16h解答本題需要用到的物理知識(shí)：地球同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期等于地球自轉(zhuǎn)周期；衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)周期的二次方跟半徑的三次方成正比物理知識(shí)不是解答本題的困難，本題難在知識(shí)與情境的轉(zhuǎn)化上。意約顆，可使地球赤道上任同步衛(wèi)星的軌道半徑期變小，若仍僅用三期的最小值約為（ ）利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊。目前，地球?yàn)榈厍虬霃降?.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周A.1h B.4h C.8hD.16h新課標(biāo)2016年高考理綜Ⅰ卷第17題假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期也變小同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)半徑也變小衛(wèi)星軌道半徑大于地球半徑2倍由此算出衛(wèi)星周期即為題目所求實(shí)現(xiàn)“文字→情境→知識(shí)”的轉(zhuǎn)化，才是正確解題的關(guān)鍵二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)1.課堂教學(xué)中增添聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容把跟學(xué)生生活聯(lián)系密切的問題、社會(huì)熱點(diǎn)中的物理問題、現(xiàn)代科技成果等有實(shí)踐情境的教學(xué)內(nèi)容引進(jìn)課堂；用生活中的器具做物理實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)物理知識(shí)與生活的聯(lián)系；創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、并通過對(duì)真實(shí)情境的思維加工來(lái)建立物理概念；用物理規(guī)律分析和解決真實(shí)情境中的問題；養(yǎng)成估計(jì)生活中有關(guān)物理量大小的習(xí)慣，樂于對(duì)媒體消息中物理量的大小進(jìn)行審視，勇于對(duì)媒體信息中的不合理數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)疑。例：從生活實(shí)踐引入“自感和互感”課題二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)從生活實(shí)踐引入“自感和互感”課題例：從生活實(shí)踐引入“自感和互感”課題以上案例中，短短幾秒鐘，教師通過兩個(gè)動(dòng)作，

建立了“

物理知識(shí)和生活情境的關(guān)聯(lián)”“科學(xué)和技術(shù)的關(guān)聯(lián)”。二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)例：物理知識(shí)跟社會(huì)生活的關(guān)聯(lián)機(jī)場(chǎng)規(guī)定：嚴(yán)禁攜帶額定能量超過160 W·h的充電寶搭乘飛機(jī)。一般充電寶（移動(dòng)電源）的規(guī)格，標(biāo)注的是電荷量，單位是mA·h，機(jī)場(chǎng)的規(guī)定為什么要以W·h為單位？二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)例：物理知識(shí)跟社會(huì)生活的關(guān)聯(lián)根據(jù)物理知識(shí)可知，機(jī)場(chǎng)限定的不是充電寶的電荷量，而是充電寶的能量，W·h的含義是瓦小時(shí)，160W·h

相當(dāng)于57.6

t

的重物由靜止下落

1m

所具有的動(dòng)能。旅客怎樣判斷自己的充電寶是否超標(biāo)？須把它的電荷量乘以標(biāo)注的額定電壓并換算成W·h

單位。二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)優(yōu)化2.采用優(yōu)化的教學(xué)方式教師列舉實(shí)例進(jìn)行講解讓學(xué)生列舉實(shí)例展示聯(lián)系生活、社會(huì)的圖片演播聯(lián)系生活、社會(huì)的視頻展示實(shí)物并進(jìn)行演示學(xué)生操作體驗(yàn)學(xué)術(shù)性游戲經(jīng)歷創(chuàng)造性解決實(shí)際問題的過程二、強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)踐情境的關(guān)聯(lián)《拔火罐和馬德堡半球》——2016科學(xué)晚會(huì)節(jié)目（二）科學(xué)思維《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“科學(xué)思維”素養(yǎng)，主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等四個(gè)要素。一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用1.

高中物理課程中的兩種理想模型關(guān)于研究對(duì)象、裝置或條件的理想模型:質(zhì)點(diǎn)、彈簧振子、單擺、理想氣體、點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)、理想變壓器等。關(guān)于運(yùn)動(dòng)過程的理想模型:勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、彈性碰撞、等溫過程、絕熱過程等。2.《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)模型建構(gòu)要求的層次能說出簡(jiǎn)單物理模型能在熟悉情境中應(yīng)用常見物理模型能在熟悉情境中選用恰當(dāng)模型解決簡(jiǎn)單問題能將實(shí)際問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型能將較復(fù)雜實(shí)際問題的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成物理模型一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用3.

高中物理課程的第一個(gè)理想模型

——

質(zhì)點(diǎn)17版：經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)模型的建構(gòu)過程，了解質(zhì)點(diǎn)的含義。知道將物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件，能將特定實(shí)際情境中的物體抽象成質(zhì)點(diǎn)。體會(huì)建構(gòu)物理模型的思維方式，認(rèn)識(shí)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。03版：通過對(duì)質(zhì)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，了解物理學(xué)研究中物理模型的特點(diǎn)，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。17版和03版關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的知識(shí)要求是相同的。但增加了“經(jīng)歷過程”“能抽象”“體會(huì)思維方式”的要求?！敖?gòu)” ＋ “應(yīng)用”應(yīng)用：將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成所學(xué)物理模型一名學(xué)生看見某工人沿著斜靠在墻上的梯子向上攀登時(shí)，擔(dān)心梯子下端會(huì)滑動(dòng)而產(chǎn)生安全問題。他用力的平衡規(guī)律探究此真實(shí)問題，得出人在梯子上的位置越高梯子下端越容易滑動(dòng)的結(jié)論，解釋了所觀察到的現(xiàn)象。該學(xué)生研究時(shí)，把人視為質(zhì)點(diǎn)，忽略梯子的質(zhì)量、梯子上端與墻之間的摩擦力等次要因素，合理建構(gòu)了問題研究的物理模型，形成結(jié)論時(shí)，進(jìn)一步考慮梯子質(zhì)量等因素的影響。一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用GPFFfFNO

把工人和梯子合起來(lái)作為受共點(diǎn)力作用的研究對(duì)象，該對(duì)象受G、P、F三力的作用，三力共點(diǎn)于O，合力為0。隨著工人在梯子位置的上移，O點(diǎn)向墻平移，F(xiàn)和地面的夾角減小，梯子平衡所需要的靜摩擦力

Ff

增大，梯子不安全程度增加。工人位于梯子頂部時(shí)，是梯子在該傾角下的最不安全狀態(tài)，此時(shí)

F

的作用線沿梯子方向。應(yīng)用：將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成所學(xué)物理模型一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用如果梯子跟地面的夾角越小，梯子平衡所需要的靜摩擦力越大，梯子越不安全。梯子的傾角減小到靜摩擦力Ff

和彈力 N 的比值等于動(dòng)摩擦因數(shù) μ 時(shí)，梯子處于打滑的臨界狀態(tài)，此時(shí)梯子和地面的夾角 θ 為最小安全傾角，由圖可知，ctan θ = μ。GPFFfFNO

應(yīng)用：將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成所學(xué)物理模型同樣是工人位于梯子頂部的條件下，一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用墻面也存在一定摩擦，真實(shí)情況下梯子GPFFfFNO

ct水a(chǎn)n平θ2：=

能μ

在是熟理悉想的模問型題下情的境結(jié)中論。實(shí)際應(yīng)用上常梯見子的有物一理定模質(zhì)型量，人也不可能處于質(zhì)點(diǎn)水狀平態(tài)3位：于能梯在子熟的悉頂?shù)亩藛?，題情因境此中實(shí)際情況根據(jù)下需的要O選點(diǎn)用不恰可當(dāng)能的緊模貼型墻解面決，簡(jiǎn)這單的兩個(gè)物理問題實(shí)際因素是有利于安全的。另外，豎直水平4：能將實(shí)際問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型下端所水受平的5靜：摩擦力也小于理想情況，能將較復(fù)雜實(shí)際問題中這個(gè)的因?qū)ο笏睾鸵策^是程有轉(zhuǎn)利換于成梯所子學(xué)安的全物的理模。型應(yīng)用：將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成所學(xué)物理模型一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用“模型建構(gòu)”水平

4（5）：能將（較復(fù)雜的）實(shí)際問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型；GPFFfFNO

“科學(xué)推理”水平

4：能對(duì)綜合性物理問題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并作出解釋；應(yīng)用：將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成所學(xué)物理模型一、重視對(duì)理想模型的建構(gòu)和應(yīng)用二、不僅關(guān)注推理結(jié)論，更重視推理過程1.

科學(xué)推理的含義由一個(gè)或幾個(gè)已知結(jié)論推出另一個(gè)新結(jié)論的思維方式，叫科學(xué)推理。2.

高中物理課科學(xué)推理的常見方式物理學(xué)中通常的推理方式有歸納推理、演繹推理和類比推理。高中物理課學(xué)生用的較多的是歸納推理和演繹推理。歸納推理：由個(gè)別性判斷推出一般性判斷的推理。例如，根據(jù)大量觀察、實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，通過分析與歸納，得出一般性結(jié)論。演繹推理：由一般性判斷推出個(gè)別性判斷的推理。例如，根據(jù)已知的一般性規(guī)律，在一定條件下數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出個(gè)別性結(jié)論。二、不僅關(guān)注推理結(jié)論，更重視推理過程3.不僅關(guān)注推理結(jié)論，更要重視推理過程歸納推理能力是在對(duì)大量個(gè)別事物的歸納過程中提高的。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些個(gè)別事物共同的特點(diǎn)，尋找其本質(zhì)的特征。演繹推理能力是在對(duì)已知規(guī)律進(jìn)行演繹的過程中提高的。應(yīng)讓學(xué)生明確演繹對(duì)象、物理?xiàng)l件，演繹方向以及對(duì)結(jié)果的解釋。二、不僅關(guān)注推理結(jié)論，更重視推理過程一個(gè)傳統(tǒng)教學(xué)的推理案例：“曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向”實(shí)驗(yàn)事實(shí)：旋轉(zhuǎn)砂輪上的火星、旋轉(zhuǎn)雨傘上的水滴，都沿圓周切線飛出歸納推理：做曲線運(yùn)動(dòng)物體在某點(diǎn)的速度方向，在曲線該點(diǎn)切線方向上以上歸納在體現(xiàn)個(gè)例的本質(zhì)特征上有偏差3.不僅關(guān)注推理結(jié)論，更要重視推理過程二、不僅關(guān)注推理結(jié)論，更重視推理過程教學(xué)中設(shè)計(jì)優(yōu)化的推理過程什么是優(yōu)化的推理過程？歸納推理：抓住事物的本質(zhì)特征，并對(duì)結(jié)論進(jìn)行理性分析演繹推理：明確研究對(duì)象和演繹條件，對(duì)結(jié)論作實(shí)踐判斷一般推理：盡可能實(shí)現(xiàn)多種推理方式相結(jié)合二、不僅關(guān)注推理結(jié)論，更重視推理過程“曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向”的改進(jìn)案例實(shí)驗(yàn)事實(shí)：旋轉(zhuǎn)砂輪上的火星、旋轉(zhuǎn)雨傘上的水滴，都沿圓周切線飛出猜想：因圓周運(yùn)動(dòng)速度方向與圓相切，曲線運(yùn)動(dòng)速度方向或跟曲線相切實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：鋼球在任意曲線的導(dǎo)軌內(nèi)運(yùn)動(dòng)，離開導(dǎo)軌時(shí)沿切線方向飛出理論分析：沿圓弧運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間的平均速度等于弦長(zhǎng)（矢量）與時(shí)間之比，時(shí)間趨近于0時(shí)，弦矢量的方向跟圓弧相切。實(shí)踐印證：斜向拋出的飛鏢，在空中飛行時(shí)飛鏢的指向跟飛行軌跡相切三、增強(qiáng)科學(xué)推理時(shí)的證據(jù)意識(shí)證據(jù)意識(shí)的五個(gè)層次：能區(qū)別觀點(diǎn)和證據(jù)；能使用簡(jiǎn)單和直接的證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)；能恰當(dāng)使用證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)；能恰當(dāng)使用證據(jù)證明物理結(jié)論；能考慮證據(jù)的可靠性，合理使用證據(jù)；例：能恰當(dāng)使用證據(jù)證明物理結(jié)論題目“蹦極”運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)員身上裝好傳感器，測(cè)量運(yùn)動(dòng)員在不同時(shí)刻的高度及速度。運(yùn)動(dòng)員及所帶裝備的總質(zhì)量為60

kg，彈性繩原長(zhǎng)為10m。運(yùn)動(dòng)員從蹦極臺(tái)自由下落，得到右圖的速度－位移圖像。問：

運(yùn)動(dòng)員下落到動(dòng)能最大時(shí)和落到最低點(diǎn)時(shí)，繩的彈性勢(shì)能分別為多大?

請(qǐng)陳述應(yīng)用相關(guān)定律解決問題的條件。v/

ms-10 5 10

15

20

25

301015205l

/m三、增強(qiáng)科學(xué)推理時(shí)的證據(jù)意識(shí)層次一：通過對(duì)圖像的觀察，知道落下15m具有最大動(dòng)能、知道下落的最大位移，并能應(yīng)用機(jī)械能守恒定律計(jì)算動(dòng)能最大處和最低點(diǎn)位置的彈性勢(shì)能。層次二：不僅能正確求解本題的答案。而且能根據(jù)圖像中下落10m的速度值估算運(yùn)動(dòng)員下落的加速度近似等于重力加速度，判斷空氣阻力可以忽略，證明題中過程遵從機(jī)械能守恒定律。v/

ms-10 5 10

15

20

25

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/m例：能恰當(dāng)使用證據(jù)證明物理結(jié)論本題的回答有兩個(gè)層次。三、增強(qiáng)科學(xué)推理時(shí)的證據(jù)意識(shí)質(zhì)疑的行為大致可以分為兩個(gè)層次：一是對(duì)知識(shí)了解不夠，沒有弄懂，無(wú)法解決具體問題，提出疑問，這是低層次的；二是發(fā)現(xiàn)所觀察到的現(xiàn)象與已有認(rèn)知不吻合，或者發(fā)現(xiàn)已有認(rèn)知之間不能自恰，從而對(duì)現(xiàn)有認(rèn)知的科學(xué)性和合理性提出疑問，以至于萌發(fā)出新的猜想，這是高層次的。應(yīng)倡導(dǎo)高層次的質(zhì)疑行為，歷史上物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)都是由高層次的質(zhì)疑行為引發(fā)的。四、在質(zhì)疑、創(chuàng)新過程中發(fā)展思維能力神題【題目】

有人描述了這樣一個(gè)情境：

“早年，一名飛行員駕著飛機(jī)在空中水平勻速飛行，飛機(jī)座艙的上部是開放的，空中經(jīng)常出現(xiàn)地面射出的流彈，有一次，飛行員感覺臉上有一只蟲子在浮動(dòng)，抓過來(lái)一看，竟是一顆步槍子彈！”從物理原理上看，你認(rèn)為這種情境可能發(fā)生嗎？請(qǐng)說出你的結(jié)論。并根據(jù)子彈和飛行員的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系論述你的結(jié)論。例：勇于對(duì)傳統(tǒng)結(jié)論作出有根據(jù)的質(zhì)疑核心素養(yǎng)：科學(xué)思維（質(zhì)疑創(chuàng)新）水平四能對(duì)已有結(jié)論提出有依據(jù)的質(zhì)疑，采用不同方式分析解決物理問題。科學(xué)思維（證據(jù)意識(shí)）水平五能考慮證據(jù)本身的科學(xué)性，恰當(dāng)使用證據(jù)，從多個(gè)視角審視檢驗(yàn)結(jié)論。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：能從水平方向和豎直方向兩方面正確分析。論點(diǎn)和論據(jù)吻合。論據(jù)的物理原理正確。回答舉例1（滿分）不可能發(fā)生。上述情境最有可能發(fā)生的條件是子彈和飛行員的水平速度相等，在水平方向上子彈和飛行員不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但即便如此，豎直方向上，子彈相對(duì)飛行員還在做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)子彈飛行到最高點(diǎn)時(shí)恰好接觸飛行員的臉，此后子彈相對(duì)飛行員做自由落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)子彈觸臉下落

10

cm

被飛行員抓住，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式，可列方程

0.1＝10×t2/2，解得

t＝0.14秒，要在這么短的時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作，幾乎超出了人的反應(yīng)時(shí)間的極限，這在飛行員在駕駛飛機(jī)時(shí)是不可能做到的?；卮鹋e例2（滿分）可能發(fā)生。水平方向: 若子彈和飛行員的水平速度相等，在水平方向上子彈和飛行員不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。豎直方向:

子彈相對(duì)飛行員在做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)子彈在臉上浮動(dòng)時(shí)還在繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，其上升

30cm

后到達(dá)最高點(diǎn)再下落

30cm

到臉部，這段時(shí)間飛行員都有可能抓住子彈，可以計(jì)算子彈上升和下落

30cm

所經(jīng)歷的時(shí)間一共是

0.5s，飛行員完全可以在這

0.5s

時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，抓住子彈。回答舉例3（滿分）不可能發(fā)生。當(dāng)子彈飛行的水平速度跟飛機(jī)速度相等時(shí)似乎可以實(shí)現(xiàn)題中情境，但實(shí)際上是不可能的。因?yàn)樽訌椝剿俣热舾w機(jī)速度相等，則子彈相對(duì)飛機(jī)的作豎直上拋運(yùn)動(dòng)，也就是說，坐在飛機(jī)上的人觀察子彈的運(yùn)動(dòng)方向是豎直向上的，子彈要到達(dá)飛行員臉部，在路徑上需要穿越飛機(jī)的座艙，這是不可能的。重視論證的道理（過程），不追求結(jié)果。（三）科學(xué)探究一、設(shè)計(jì)有邏輯的自主探究過程

一次《關(guān)于楞次定律的探究》課堂教學(xué)摘錄NS可得出的結(jié)論:怎么事先就知怎么事先就知道下表中面要探列究一條個(gè)形“磁感鐵應(yīng)插入線圈時(shí)道和要拔比較出B線感和圈B鐵時(shí)，線電流圈磁中場(chǎng)產(chǎn)的生方的向感”應(yīng)？電流方向有什么方規(guī)向律關(guān)。系？(1) 磁體插入線圈時(shí)：…增加，…相反感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向磁鐵磁場(chǎng)的方向B感和B鐵的方向關(guān)系N

極向下插入時(shí)逆時(shí)針向上向下相反S

極向下插入時(shí)順時(shí)針向下向上相反(2)

磁體拔出線圈時(shí)：……NS邏輯推理：線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是磁通量發(fā)生變化，因此，感應(yīng)電流的方向必定跟磁通量的變化有關(guān)。感應(yīng)電流方向磁鐵磁場(chǎng)方向N

極在下插入時(shí)逆時(shí)針向下S

極在下插入時(shí)順時(shí)針向上感應(yīng)電流方向磁鐵磁場(chǎng)方向N

極在下抽出時(shí)順時(shí)針向下S

極在下抽出時(shí)逆時(shí)針向上(2)

線圈中磁通量減小時(shí)：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：？磁通量的變化只有兩種情況：增大和減小。因此，可研究線圈中感應(yīng)電流的方向跟磁通量增大和減小有什么關(guān)系。(1) 線圈中磁通量增大時(shí)：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：？分析：線圈中感應(yīng)電流方向是水平面上的，而線圈中的磁場(chǎng)方向是豎直面上的，可見，兩者的關(guān)系比較復(fù)雜，難以直接描述。當(dāng)兩者的關(guān)系比較復(fù)雜難以直接描述時(shí)，是不是可以找一個(gè)“中介”來(lái)描述它們之間的關(guān)系。(1)

線圈中磁通量增大時(shí)：可得出的結(jié)論：的方向和磁通量變化的關(guān)系為：……

增加，……

相反?！?/p>

阻礙

…

變化。(2)

線圈中磁通量減小時(shí)：可得出的結(jié)論： ……

減小，……

相同。根據(jù)以上(1)和(2)的結(jié)論，進(jìn)一步概括得出：線圈中感應(yīng)電流感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向磁鐵磁場(chǎng)方向B感和B鐵方向關(guān)系N

極向下插入逆時(shí)針向上向下相反S

極向下插入順時(shí)針向下向上相反感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向磁鐵磁場(chǎng)方向B感和B鐵方向關(guān)系N

極向上拔出順時(shí)針向下向下相同