剖析物理情境 感受思想方法

賴興彥

中圖分類號：G633.7?????????? 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2019）18-063-1

高考物理往往題目情境新穎，強調(diào)能力考查，學生得分率很低。究其原因，關鍵在物理思想方法方面訓練的不夠。許多教師在課堂教學中對物理情境的創(chuàng)設與應用、物理模型的建構與推理、物理思想方法滲透重視不夠，導致學生以題論解，機械式套用公式。

下面結(jié)合具體高考試題，淺談剖析物理情境、感受思想方法的重要性。

一、試題呈現(xiàn)：如圖1所示，我國發(fā)射的“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿近似于圓形的軌道繞月飛行。為了獲得月球表面全貌的信息，讓衛(wèi)星軌道平面緩慢變化。衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號發(fā)回地球。設地球和月球的質(zhì)量分別為M和m，地球和月球的半徑分別為R和R1，月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的軌道半徑分別為r和r1，月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期為T。假定在衛(wèi)星繞月運行的一個周期內(nèi)衛(wèi)星軌道平面與地月連心線共面，求在該周期內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的微波信號因月球遮擋而不能到達地球的時間（用M、m、R、R1、r、r1和T表示，忽略月球繞地球轉(zhuǎn)動對遮擋時間的影）。

二、試題賞析：這是一道考查人造衛(wèi)星繞月運動和電磁波傳播相關知識點的題目，獨立的看這兩個知識點學生都不陌生，但把這兩個知識點聯(lián)系在一起，結(jié)合具體的實際情境，學生理解就有了困難。我們知道：微波和光波都屬于電磁波譜大家庭中的一員，微波是沿直線傳播的，微波具有光波直線傳播的特性。微波信號因月球遮擋無法傳送到地球，根據(jù)“光路”的可逆性，就如同地球上的微波也無法因月球的遮擋傳給處在那些區(qū)域運動的衛(wèi)星。我們聯(lián)想到月食的形成原因（如圖），將太陽、地球、月球三者的位置關系與地球、月球、衛(wèi)星類比，有相同的情境，可見只要衛(wèi)星處于月球的“本影”區(qū)，就無法接受和發(fā)射電磁信號。這樣把幾何光學中的影的形成，等效遷移到本題中，用熟知的情景幫助理解題意，就是思想方法的應用。

三、試題解析：如圖2，O和O′分別表示地球和月球的中心。在衛(wèi)星軌道平面上，A是地月連心線OO′與地月球面的公切線ACD的交點，D、C和B分別是該公切線與地球表面、月球表面和衛(wèi)星圓軌道的交點，根據(jù)對稱性，過A點在另一側(cè)作地月球面的公切線，交衛(wèi)星軌道于E點。衛(wèi)星在上運動時發(fā)出的信號被遮擋。

以上試題分析可以看出，就“以題論解”意義不大，重要的是剖析具體的物理情境，建構物理模型，體會題目所表達出的寓意和方向，這就要求我們在中學物理教學中，應把物理情境的創(chuàng)設與分析、物理思想方法的滲透放在首位地位，把學術形態(tài)與教育形態(tài)結(jié)合起來，堅決拋棄用教輔代替教材開展教學的做法，理解高考試題“源于課本，高于課本”的真正含義，將物理教學和高考的科學備考有機地結(jié)合起來，提高教學的質(zhì)量和效益;物理教學也必須圍繞“核心素養(yǎng)目標”組織教學內(nèi)容及過程，這是時代的需要，也應該成為物理教師追求的方向。

物理學的理論體系有五大要素，即核心理論（現(xiàn)象、概念、規(guī)律）;實驗基礎;思想方法;數(shù)學表達;應用延伸。其中物理思想方法是貫穿于各個要素之中的，我們應在教學中有意識地以物理思想方法來組織教學內(nèi)容和教學過程，充分挖掘教材中蘊涵的思想方法，還原和稀釋知識的發(fā)現(xiàn)歷程，引導學生探尋物理規(guī)律，注重過程分析，讓學生親自經(jīng)歷物理問題的解決過程，體驗和分享成功的喜悅與失敗的沮喪，這樣的物理教育更有生命的價值。

總之，物理情境的創(chuàng)設和剖析是學習物理知識，提升科學素養(yǎng)的關鍵。物理思想方法是知識與能力承載的橋梁，是我們分析問題和解決問題的法寶，是探知未知領域的鑰匙。

基金項目：2018年度甘肅省“十三五”教育科學規(guī)劃課題“高中物理課堂教學中物理情境的創(chuàng)設途徑與應用策略研究”編號：GS[2018]GHB0089;蘭州市教育科學“十三五”規(guī)劃課題“高中物理課堂教學中物理情境的創(chuàng)設途徑與應用策略研究”編號：LZ[2018]GH506）。