“雙減”背景下的高中物理單元作業設計研究

王巧霞 談馬平 史鶴天

【摘要】隨著“雙減”政策的實施，如何在減少學生作業負擔的同時提高教學質量，成為一線教師關注的焦點．本文以高中物理“力與運動的關系”單元為例，設計了在“雙減”政策的要求下高中物理單元作業．通過對作業的優化設計，提高了作業的有效性和針對性，實現了減輕學生負擔和提高教學質量的目標．

【關鍵詞】“雙減”政策；高中物理；單元作業；力與運動的關系

“雙減”政策的出臺，旨在減輕學生過重的作業負擔，促進學生全面發展和健康成長．在這一背景下，高中物理教學也需要進行相應的調整和改革．其中，作業設計是教學過程中的重要環節，直接影響著學生的學習效果和學習體驗．

1 形成物理觀念的基礎作業設計

例1 圖1是某物理教師給同學們做了一個有趣的實驗，用一根筷子穿透了一顆土豆，現在他一手拿筷子，另一只手拿錘子敲擊筷子上端，那么你認為該實驗演示的現象或原理正確的是（ ?）

（A）土豆會沿著筷子向上爬.

（B）該實驗原理是利用牛頓第二定律.

（C）該實驗原理是利用牛頓第三定律.

（D）土豆越大越難完成該實驗.

解析 該實驗的原理是牛頓第一定律，即慣性定律，任何物體總要保持原有的運動狀態（靜止或勻速直線運動），除非外力迫使它改變這種狀態．當拿錘子敲擊筷子上端時，筷子快速下降，而土豆由于具有慣性，要保持原有的運動狀態，位置保持不變，但筷子下降，則土豆相對筷子在向上運動，即土豆會沿著筷子向上爬，故（A）正確，（B）（C）錯誤；土豆越大慣性越大，越容易完成實驗，故（D）錯誤．

設計意圖 本題是一個基礎題，通過本題的練習，讓學生理解牛頓第一定律的內涵，形成相互作用觀念和運動觀念，進而掌握牛頓第一定律．

2 提升探究能力的實驗作業設計

例2 小明在“探究物塊的加速度與物塊所受合外力的關系”實驗中，設計了如圖2所示的實驗裝置：一斜面固定在水平地面上，斜面頂端有一個定滑輪，物塊A放在斜面上并通過跨過定滑輪的細線連接物塊B．

回答下列問題：

（1）已知A，B兩個物塊的質量分別為m1和m2，當地的重力加速度為g，調節斜面的傾角為θ時，物塊A恰好沿斜面勻速下滑，此時物塊A所受滑動摩擦力的大小f = ???．（用m1，m2，g，θ表示）

（2）物塊A與斜面之間的動摩擦因數μ =．（用m1，m2，g，θ表示）

（3）在（1）的基礎上，將物塊B的質量增加為m3，由靜止釋放，此后物塊B向下做勻加速運動，則其加速度a =．

解析 （1）物塊A恰好能沿斜面勻速下滑，根據受力平衡可得m2g=m1gsinθ－f，

解得f=m1gsinθ－m2g．

（2）f=μm1gcosθ，解得μ=m1gsinθ－m2gm1gcosθ．

（3）將物塊B的質量增加為m3，由靜止釋放，此后物塊B向下做勻加速運動，由牛頓第二定律可得m3g－m1gsinθ+f=（m1+m3）a，

解得a=m2+m3g－2m1gsinθm1+m3．

設計意圖 通過本作業的練習，引導學生通過最簡單的實驗器材完成較復雜的物理問題，鍛煉學生的實驗探究能力和科學思維能力，引導學生挖掘身邊的生活現象，探索物理規律，進而靈活運用物理規律解決實際問題．

3 培養“解決問題”能力的實踐作業設計

例3 據2023年11月5日CCTV報道，中國正在實驗可返回重復使用運載火箭，圖3左面部分是加速上升階段，圖3右面部分是減速下降階段，實驗時把火箭運動分為四個階段，第一階段發動機工作加速上升，第二階段關閉發動機減速上升，第三階段加速下降，第四階段啟動發動機減速下降，安全降落到地面．已知火箭總質量m = 2.0×103kg保持不變，靜態實驗測得火箭發動機最大推力F = 3.6×104N，第一階段發動機保持最大推力工作t1=20s后關閉，再經過t2=10s上升到最高點，g=10m/s2，設火箭受到恒定空氣阻力Ff，求：

（1）Ff的大小；

（2）火箭上升的最大高度H；

（3）在第三階段，火箭下落一段時間t3后啟動發動機，為保證火箭安全降落到地面，t3最長不超過多少？（用根式表示）

解析 （1）根據牛頓第二定律，在加速上升階段F－Ff－mg=ma1，在減速上升階段Ff+mg=ma2，

由題意得a1t1=a2t2，解得Ff=4000N．

（2）由（1）得a1=6m/s2，a2=12m/s2，火箭上升的最大高度H=12a1t21+12a2t22=1800m.

（3）在加速下降階段mg－Ff=ma3，在減速下降階段F+Ff－mg=ma4，得a3=8m/s2，a4=10m/s2，

加速度下降的高度為h1=12a3t23，此時速度為v=a3t3，減速下降至地面的速度為零，則減速下降高度為h2=v22a4，又h1+h2=H，聯立得t3=510s.則降落到地面t3最長不超過510s．

設計意圖 根據高考服務選才的定位，高考物理試題已從“解題”到“解決問題”轉型，要求學生不僅要學到知識，更重要的是要根據所學知識解決日常生活和工業生產中的一些實際問題，因此，實踐性作業的設計發揮這樣的作用．

4 結語

在“雙減”背景下，高中物理單元作業設計需要更加注重培養學生的創新能力和實踐能力，合理控制作業量，設計多樣化的作業形式，注重作業的層次性和開放性，結合生活實際，作業評價多元化．以“力與運動的關系”為例的單元作業設計，通過書面作業、實驗作業和實踐作業等形式，培養了學生的實驗探究能力和創新能力，提高了學生的學習興趣和學習效果．

【本文系2023年度蘭州市教師“個人課題”《“雙減”背景下基于思維導圖的高中物理大單元教學的策略研究》（立項號：LZ[2023]GR1201）的階段性研究成果．】

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