物理学科核心素养的课案探究

物理学科核心素养的课案探究

王景臣

山东省庆云县第一中学 253700

摘要：高中物理课程标准从“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四个维度界定物理学科核心素养，以下是我核心素养与课堂融合的课堂实例教学探究。原答案只侧重了平均功率的定义，而忽略了解决物理问题的物理思想和方法，功是过程量，应体现在过程中，本题克服重力做功只是在上升过程中，下落阶段重力做正功，不能也算做克服重力做功，原题答案只重视了初、末态（整过程），却忽略了力做功的过程性。见微知著，零星的思考，也可以燎原物理素养教学的课堂。

关键词：高中物理课程标准 科学思维 物理思想和方法 反思 凝炼

高中物理课程标准从“物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任”四个维度界定物理学科核心素养，以下是我核心素养与课堂融合的课堂实例教学探究。

某市高三教学质量检测有这样一道计算题：

将一质量为2kg的物体以24m/s的初速度由地面竖直向上抛出，直至落回地面，在向上的运动过程中，其加速度为12m/s²，在整个过程中，空气阻力大小恒定（g取10m/s²）。

求：(1)前4s内克服重力做功的平均功率；

(2)前4s内阻力所做的功。

市统一阅卷组给出的答案如下：

解：①在向上运动的过程中

mg+Ff=ma……………………①

F_f=4N……………………… ②

最大高度 …………③

上升到最大高度所用时间为 …………④

之后，物体下落。

………………⑤

……………………⑥

…………⑦

…………⑧

……………………⑨

② ………………⑩

对于以上所给第①问答案笔者不敢苟同。让我们先来看一道上海高考试题，原题如下：

跳绳是一种健身运动。设某运动员的质量为50kg，他1min跳绳180次。假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占所需时间的 ，则运动员跳绳克服重力做功的平均功率是多少瓦？（g取10m/s²）

此题的分析解答如下：

解析：运动员跳绳时，竖直上升的过程中克服重力做功，跳一次的时间是：

人跳离地面竖直上抛，从起跳到回到地面的时间为

竖直上升到最高点的时间为：

此过程克服重力做功的平均功率为：

跳绳时克服重力做功的平均功率为：

无独有偶，某校把此题做了变化如下：

最后一句变为：试计算该运动员跳绳时在上升段克服重力做功的平均功率。(g取10m/s²)

解析如下：每次人跳跃，由于腾空过程可视做竖直上抛，上升阶段克服重力做功，而下落过程重力做正功。这一上一下，重力做功零，人克服重力做功只是在上升过程中。由题中条件可知，跳一次的时间是 ，人离地后做竖直上抛运动，到回到地面需时间 ，人上抛到最高点的时间 ，此过程中克服重力做功为 ，跳绳时上升段克服重力做功的平均功率 。

很明显，以上两题在求克服重力做的功时，都是应用了上升段，即认为只有在上升段才克服重力做功，下降段重力做正功。唯一不同的是前者求的是“跳跃一次总时间为 ”的平均功率，后者求得是“在上升段时间 的平均功率。照此分析，德州市质量检测题第一问中前4s克服重力做功的W_G应为 ，前4s克服重力做功的平均功率应为 =120W。

下面对原某市高三教学质量检测题稍加变化，便可证明原答案的不妥。

从空中某点（离地够高）将一质量为2kg的物体以24m/s的初速度由地面竖直向上抛出，在向上运动过程中，其加速度大小为12m/s²，在整个过程中，空气阻力大小恒定（g取10m/s²）

求：①前4s内克服重力做功的平均功率；

②前 克服重力做功的平均功率；

③前8s内克服重力做功的平均功率。

按照原答案的思路，第①问克服重力做功的平均功率仍为40W,第②问中克服重力做功的平均功率为0（注： 球刚落地）而第③问则无法解答！假设按照原作者的思路去解答上海高考原题，得出的跳绳时克服重力做功的平均功率显然应为0。

为什么会出现上述矛盾呢？笔者认为原答案只侧重了平均功率的定义， 这一物理知识，而忽略了解决物理问题的物理思想和方法，功是过程量，应体现在过程中，本题克服重力做功只是在上升过程中，下落阶段重力做正功，不能也算做克服重力做功，原题答案只重视了初、末态（整过程），却忽略了力做功的过程性，因此会出现与上海高考试题相矛盾的结论！如果将原题第①问中克服重力做功的“克服”二字去掉，则原答案无懈可击。

在习题教学中有意识地把教学过程展现为思维活动的过程，解题后要注意反思，凝炼，见微知著，零星的思考，也可以燎原物理素养教学的课堂。