從一道高考試題談物理學科如何聚焦學科素養

張學志

摘?要：學科基本素養是學生在本學科內所具備的基本專業素質，這些素質是通過長時間的專業訓練所形成的專業思維，通過這種思維促成基礎知識的積累，增加基本專業技能，形成專業基本經驗，從而達到某門具體學科所要前進的基本目標。本文以2018年一道高考計算題為例，從高考備考角度談物理學科如何在教學中聚焦物理學科素養，提高學生學科能力。

關鍵詞：高考;物理;素養

【中圖分類號】G633.7?【文獻標識碼】A?【文章編號】1005-8877（2020）25-0182-02

1.試題分析

碰撞是高中階段動量部分的重點內容，在2018年新課標2卷第一道計算題以兩輛汽車碰撞為例對這部分內容進行了考察。試題情景常規，是動力學中的一維碰撞問題，是碰撞模型和勻變速直線運動的結合，考查動量恒定律和牛頓運動定律、能量守恒定律的綜合應用，是考綱修訂后首次將3-5動量的知識以解答題形式出現，這體現了2017年考綱修訂后把3-5作為必修內容來考察的進一步深入，很好的指引了高中物理教學的方向。

原題：汽車A在水平冰雪路面上行駛，駕駛員發現其正前方停有汽車B，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖所示，碰撞后B車向前滑動了4.5 m，A車向前滑動了2.0 m，已知A和B的質量分別為2×103kg和1.5×103kg，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小g=10m/s2.求：

（1）碰撞后的瞬間B車速度的大小;

（2）碰撞前的瞬間A車速度的大小。

2.解法分析

本題所設置的物理情景是高中常見的“碰撞”的物理情景，學生對這一模型非常熟悉并且掌握的也較為牢固，考察了學生的物理學科素養，學科基礎知識與實際生活場景結合緊密。本題著重考察高考五大能力的第二條“分析綜合能力”。本題包含的研究對象有兩個，是動量內容中的典型問題—“碰撞”，需要采用動量守恒定律。要用動量守恒定律，涉及到四個速度，即A、B碰前的速度和碰后的速度（隱含條件是B碰前速度是0），這就需要求解A、B碰后的速度。碰后每個研究對象都要受力分析以明確運動過程，題目對于A，B碰撞后的運動給直接出了二個已知條件位移“s”和滑動摩擦因素“μ”，還隱含了一個條件“末速度為0”，考生解題過程中應意識到這是一個不含“t”，含“s”的過程，很容易想到是用動能定理或者牛二定律求解，這樣先研究“碰后”，爾后結合動量守恒把“碰前”聯系起來，問題就變得容易解決了。

3.試題來源以及答題分析

運用動量的觀點解決問題是高中物理力學三大思維方法之一（分別為動量的觀點，能量的觀點和牛頓定律的觀點），動量守恒比較典型的例子有動量碰撞，爆炸和反沖運動。高中老師在進行這部分內容的教學時經常會說，動量的方法相較與牛頓運動定律適用范圍更廣，尤其適用于微觀世界微觀離子的“碰撞問題”，但是目前高中階段僅僅考察一維情況下的運動。許多同學在老師長期的不懈教導下見到這個題目時自然而然的就會想到動量守恒的方法，但是課本中是對碰撞進行了分類并且舉了一個彈性碰撞的例子。學生對此印象深刻，所以一部分同學對此不加判斷，直接又列了一個機械能守恒的式子，并且套用課本中彈性碰撞的公式，最后得出了錯誤的答案。據此，本人建議此題實際上可以設置一個第三問：“試計算兩車碰撞前后系統總動能的變化情況并說明這一碰撞是什么類型的碰撞”。

參考答案：兩車碰撞過程有機械能損失，經比較計算兩車碰撞前后動能變化可知系統動能損失7.7×103J，所以兩車發生的是非彈性碰撞。

4.對教學工作的啟示

縱觀近年高考試題，動量的考察逐步深入，2018課標1卷24題利用煙花彈爆炸的情景滲透動量守恒定律的應用，2018年2卷24題利用汽車碰撞滲透動量守恒的應用，都立足于現實，展示了物理與生產生活的緊密聯系。同時，這兩道題數學計算并不繁雜，高中階段涉及到數學的問題大多可以運用物理的思想與方法巧妙解答，這也體現了高考試卷更加重視對于物理學科素養的考察。試卷的這些變化提示我們：

（1）注重學科主干知識，提升學科素養。縱觀近五年高考試題，動力學和電磁學基本上各占“半壁江山”，而動力學的核心內容即“牛頓運動定律”、“能量觀點”、“動量觀點”，這啟示我們今后的教學工作中要能夠不鉆研“偏、難、怪”的試題，要加強物理主干知識的教學，并在此基礎上逐步提升學生的科學素養。

（2）要加強學生將物理知識應用于生產生活的能力。增強學生理論聯系實際的意識和能力，我們生活中到處都是物理現象，要有意識的培養學生運用理論分析身邊熟悉物理現象的意識，增加學生的求知欲。教師在教學中要多多的展示一些物理知識應用于實際生活的例子，從現實世界中發掘出一些學生喜聞樂見但又能展現物理學科內涵的典型事例。比如，在進行平拋運動教學時，可以給學生展示自行車擋泥板并對之深入分析;在進行渦流教學時，可以給學生展示電磁爐的機構。類似的例子還有很多。

（3）教學中注重“元問題的”教學。元問題即物理教學中能夠深刻反映基本物理規律和思維方法的問題，是面對物理問題和現象時腦海中首先浮現的問題。在解決元問題的過程中可以使得學生的基礎知識得以鞏固，基本方法得到加強，在此過程中也鍛煉了物理思維能力。我們在教學時要多引導學生問一問“問題之根”。

例如，在講授《核力與結合能》一節時，我們并沒有直接告訴學生，較重的原子核核內中子數多于質子數，，而是引導學生自己提出“元問題”：拿出一張元素周期表，計算每個元素原子核內的中子數于質子數，用列表格或者圖像的方法比較核內中子數與質子數;經過作圖，你發現原子核內中子數與質子數與你的預期相符合嗎？

在教師引導下，學生順利提出了以下問題：一是通過作圖我們發現越重的原子核中子數越比質子數多，這是偶然還是必然現象呢？二是為何元素周期表中只能有118個種類的原子核呢？在原問題的引導下，學生的質疑能力與物理問題的意識明顯提高。

5.結束語

新課程注重學生學科能力的培養，而新高考則承擔了檢測學生能力的一種方式，廣大物理教師在教學、備考中應當重視這三個方面：物理學科主干知識，運用基本方法的技能、發現與解決新問題的能力。只有這樣，才能把聚焦學科素養，強化能力這句話落在實處。

參考文獻

[1]陳榮超.對2018年全國高考Ⅰ卷物理解題之看法[J].湖南中學物理，2018（11）

[2]何龍，程帥，孟衛東.2018年普通高考全國卷理綜物理試題評析[J].物理通報，2018（09）