物理課堂教學(xué)要注重滲透科學(xué)思維意識(shí)

王萬林

摘 要：談到高中物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)喜憂參半。的確，高中物理是一門學(xué)生掌握情況差異較大的學(xué)科。究其原因，關(guān)鍵是學(xué)生是否掌握物理的核心素養(yǎng)——科學(xué)思維。所以，在物理課堂教學(xué)中若能重視滲透科學(xué)思維意識(shí)，則會(huì)教得輕松、學(xué)得容易。本文通過例談傳送帶問題，分析并闡述物理課堂教學(xué)要強(qiáng)化物理科學(xué)思維意識(shí)的重要性及可行性。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)；科學(xué)思維；傳送帶

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）11-0041-4

傳送帶問題貼近生活，既能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，又能聯(lián)系生活，最能體現(xiàn)“走出課堂，回歸生活”的物理本位。是涉及力、運(yùn)動(dòng)、能量等比較綜合的一種模型，該題型也是高考考查的熱點(diǎn)。同時(shí)傳送帶專題題型變幻莫測(cè)，涉及知識(shí)點(diǎn)廣，若學(xué)生不能科學(xué)地分析、解剖，則很容易步入誤區(qū)，導(dǎo)致“一著不慎，滿盤皆輸”。

1 強(qiáng)化“以理服人”的科學(xué)思維習(xí)慣，克服科學(xué)思維障礙

1.1 找準(zhǔn)“理”———強(qiáng)化“對(duì)象”意識(shí)

在模塊解題中首先要明確研究對(duì)象，但在實(shí)際課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)這一至關(guān)重要的科學(xué)素養(yǎng)僅僅停留在口頭上，很少被學(xué)生重視。大概因?yàn)槠綍r(shí)涉及的研究對(duì)象大都為單一物體。但對(duì)于多個(gè)物體，必須強(qiáng)化對(duì)象意識(shí)，否則會(huì)馬鹿易形，誤入歧途。雙滑塊問題便是其中的代表。

例如慣性演示實(shí)驗(yàn)，如圖1所示（2013年江蘇省高考第14題）此題砝碼和紙板都可以作為研究對(duì)象，需要逐一專注地分析討論。

1.2 運(yùn)用“理”———強(qiáng)化核心知識(shí)點(diǎn)

中學(xué)物理課程猶如一顆參天大樹，繁多的知識(shí)點(diǎn)猶如繁茂枝葉，而核心科學(xué)思想方法猶如樹干。由于“枝繁葉茂”，學(xué)生在對(duì)其學(xué)習(xí)的過程中會(huì)感覺到千頭萬緒，不知從何談起。所以，可以抓住主干先了解輪廓，至于它的濃密枝葉和蒼勁的生命力，完全可以在日后生活中體驗(yàn)和總結(jié)。所以，在高中物理課堂教學(xué)中要強(qiáng)化物理核心思維方法的滲透，抓準(zhǔn)“理”，運(yùn)用“理”。

傳送帶問題中核心“理”其實(shí)就是力與運(yùn)動(dòng)這一重要科學(xué)思維，也是力學(xué)核心思想。力與運(yùn)動(dòng)是牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的提煉，即若想知道運(yùn)動(dòng)情況必先了解受力情況，反之亦然。

情景一：如圖2所示，水平放置的傳送帶以v勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量為m的物體從傳送帶左側(cè)無初速釋放，已知傳送帶長(zhǎng)為L(zhǎng)，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求物快運(yùn)動(dòng)到傳送帶右端的時(shí)間t。

情景二： 如圖3所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙的傳送帶上，物體距傳送帶左端距離為L(zhǎng)，穩(wěn)定時(shí)繩與水平方向的夾角為θ，當(dāng)傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（v1

1.3 重視“理”———強(qiáng)化“以理服人”的科學(xué)思維意識(shí)的重要性

傳送帶是最常見的物理模型，但是折射出力與運(yùn)動(dòng)運(yùn)用的重要性。高考都有新穎創(chuàng)新類題目，重點(diǎn)在于考查學(xué)生解決問題的能力。在實(shí)際教學(xué)中不僅要教會(huì)學(xué)生如何解答此題，關(guān)鍵要注重滲透力與運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的重要性，不能想當(dāng)然，否則學(xué)生僅會(huì)做似曾相識(shí)的題目，題目情景稍作變換，也只能“東施效顰”，鬧出“刻舟求劍”的笑話。

2 滲透“從頭開始、步步為營(yíng)、層層推進(jìn)、節(jié)節(jié)拔高”的科學(xué)思維方法，提高學(xué)生“庖丁解?！笔降目茖W(xué)思維能力

情景三：如圖5所示，傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，與水平面夾角為37°，并以速度v=10 m/s運(yùn)行，在傳送帶的A端輕輕放一個(gè)小物體，物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，AB長(zhǎng)16米，求物體從A到B所用的時(shí)間。

2.1 從頭開始

物塊輕放在A端瞬間，物塊相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，故此時(shí)受到的摩擦力表現(xiàn)為滑動(dòng)摩擦力，方向沿傳送帶向下（受力如圖6所示）。此時(shí)a=μgsinθ+μgcosθ=10 m/s2，即由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

2.2 步步為營(yíng)

當(dāng)物塊達(dá)到傳送帶速度時(shí)，x1==5 m，物體還沒有到達(dá)B端，接下來的運(yùn)動(dòng)情況不少學(xué)生常常會(huì)臆斷。此時(shí)力與運(yùn)動(dòng)的意識(shí)凸顯重要，即必需結(jié)合受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況。由于mgsinθ>μmgcosθ，即物體向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力大于阻力，物體繼續(xù)向下加速，超過傳送帶的速度，摩擦力方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏希ㄊ芰θ鐖D7所示）。此時(shí)a=μgsinθ-μgcosθ=2 m/s2，即由初速度v=10 m/s，加速度a=2 m/s2繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

2.3 層層推進(jìn)

2.4 節(jié)節(jié)拔高

若mgsinθ<μmgcosθ，即重力沿斜面向下的分力mgsinθ小于滑動(dòng)摩擦力或最大靜摩擦力，這樣物塊速度無法超過傳送帶速度，同時(shí)更不可能回到之前的狀態(tài)（相對(duì)于傳送帶斜向上），只能與傳送帶相對(duì)靜止。所以，摩擦力此刻發(fā)生了“天翻地覆”的變化，滑動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力，且方向沿傳送帶斜向上，大小F=mgsinθ。

誠(chéng)然，傾斜傳送帶模型變幻莫測(cè)，其運(yùn)動(dòng)形式也迥然不同，但是只要掌握“從頭開始、步步為營(yíng)、層層推進(jìn)、節(jié)節(jié)拔高”的科學(xué)思維方法，這些基本模型也會(huì)迎刃而解。

3 實(shí)現(xiàn)“想當(dāng)然—知其然—知其所以然”的科學(xué)思維模式，實(shí)現(xiàn)知物懂理的科學(xué)思維目標(biāo)

情景四：（2014年江蘇省高考第15題改編）[1]如圖8所示，生產(chǎn)車間有兩個(gè)相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙，兩傳送帶速度均為 v0。小工件離開甲前與甲的速度相同，并平穩(wěn)地傳到乙上，工件與乙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ。乙的寬度足夠大，重力加速度為 g， 試分析物塊在傳送帶乙上的運(yùn)動(dòng)情況。

3.1 想當(dāng)然

選擇工件為研究對(duì)象，物塊在運(yùn)動(dòng)中受到重力、彈力、摩擦力，重力與彈力互相平衡毋庸置疑，關(guān)鍵是要分析摩擦力。實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往缺乏力與運(yùn)動(dòng)的意識(shí)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)想當(dāng)然。

3.2 知其然

3.3 知其所以然

工件的運(yùn)動(dòng)情況如下：

以傳送帶乙為參考系：工件以加速度a=μg，初速度v=v由A開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)到B點(diǎn)相對(duì)傳送帶速度為0，接著運(yùn)動(dòng)形式同情景一。在A到B的過程中：

以地面為參考系：鑒于在慣性參考系中，力的大小和方向與參考系無關(guān)。所以滑動(dòng)摩擦力為恒量，上面已證明。工件以加速度a=μg，初速度v=v0由A開始做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，設(shè)到C點(diǎn)水平方向上速度為0，接著運(yùn)動(dòng)形式同情景一（如圖11所示）。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解易得：

此題也體現(xiàn)出高考題簡(jiǎn)約不簡(jiǎn)單、新異不詭異的特點(diǎn)。雖為常見的題型，但又區(qū)別于傳統(tǒng)單一的傳送帶或同一方向多個(gè)傳送帶問題，此情景涉及兩個(gè)傳送帶并且運(yùn)動(dòng)方向不同。只要熟練掌握基本的科學(xué)思維意識(shí)，強(qiáng)化“以理服人”的科學(xué)思維習(xí)慣，運(yùn)用科學(xué)思維方法，就會(huì)見招拆招，實(shí)現(xiàn)“想當(dāng)然—知其然—知其所以然”的科學(xué)思維模式，最終“庖丁解?！?。

把復(fù)雜的原理避繁就簡(jiǎn)、避虛就實(shí)的處理方式其實(shí)蘊(yùn)藏著深厚的學(xué)習(xí)思想[2]。明確研究對(duì)象意識(shí)不僅對(duì)于物理學(xué)習(xí)，對(duì)于我們做任何事情而言都極為重要。物理課堂教學(xué)不僅應(yīng)關(guān)注具體知識(shí)點(diǎn)的傳授，更要注重滲透科學(xué)思維意識(shí)。在學(xué)生思考過程中對(duì)學(xué)生不斷地進(jìn)行方法指導(dǎo)、科學(xué)思維意識(shí)強(qiáng)化，找準(zhǔn)知識(shí)生長(zhǎng)點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)情景，環(huán)環(huán)相扣，提高課堂有效性，這樣良好的教學(xué)效果就毋庸置疑了。

參考文獻(xiàn)：

[1]江蘇省教育考試院.2016年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修學(xué)科目）說明[S].南京：江蘇教育出版社，2016.

[2]劉炳昇，仲扣莊.中學(xué)物理教師專業(yè)技能訓(xùn)練[M].北京：高等教育出版社，2004 .

（欄目編輯 羅琬華）