核心素养下的物理教学设计

一、 学生设计“假想实验”，对惯性与质量的关系发起“挑战”

学生在学习惯性的时候效仿伽利略设计了下面的假想实验来支持自己的观点。把两个相同的弹簧分别固定在两个相同的物体上，图1是把弹簧固定在物体甲的左侧，图2是把弹簧固定在物体乙的上方，并把它们放在相同的地面上。然后，用相同的外力F分别作用在图1弹簧的左端与图2物体的左端。实验表明，在最开始的较短的相同时间内物体乙的加速度比物体甲的大。这个例子一方面是两个物体的总质量(包括弹簧)是相等的，说明两个物体的惯性是相同的；另一方面，作用了相同的外力F后在最开始较短的时间内两物体的加速度却不一样，说明两个物体的惯性是不相同的。

图1图2

上面的实验让学生理直气壮地对“衡量物体惯性大小的唯一尺度”发起了挑战。

二、 教师顺水推舟，点燃学生追寻“真理”的决心

学生利用实验来证明自己的观点，本身就是一件非常值得肯定的事。这种情况下就需要教师的正确引导，让学生在此问题的探究过程中掌握研究物理问题的方法，并进一步激发对物理的兴趣。

首先，教师提出以下问题，让学生自己去寻找问题的答案。

问题：(1)研究对象是什么？

(2)能把弹簧与物体看成一个整体吗？

(3)惯性与物体的质量关系中的“物体”指的是“质点”吗？

学生自己非常主动地去寻找答案，找到答案后显得很兴奋，因为他发现他找到的问题答案都是支持他的。针对教师的问题，学生回答：(1)研究对象是弹簧与物体这个整体；(2)能把弹簧与物体看成一个整体；(3)惯性与物体的质量关系中的“物体”指的是“任何物体”。教材中从来没有说过此物体是指可以看成“质点”的物体，且其强调惯性是物体的固有属性，则此物体是指生活中的“任何物体”。

其次，教师又设问，引导学生自己“推翻”自己。

如果学生经历“推翻”自己的过程，那其对惯性的理解将会非常深刻。教师提出以下问题，让学生自己去寻找问题的答案。

问题(4)：图1是把弹簧固定在物体甲的左侧，图2是把弹簧固定在物体乙的上方，把弹簧与物体看成一个整体，这两个整体只是质量一样，能说这两个整体一样吗？

学生结合问题(4)，寻找到了“推翻”自己的原因。图1是把弹簧固定在物体甲的左侧，图2是把弹簧固定在物体乙的上方，把弹簧与物体看成一个整体，但这两个整体是不一样的，是不同的“物体”。因此，把相同的力作用在“不同”的物体上没有办法比较物体的惯性大小。

问题(5)：衡量惯性的物理量是质量，有没有要求是“相同的物体”才成立？

学生结合问题(5)，寻找到了支持自己的原因，即“描述物体惯性的物理量是它们的质量”。这句话说得非常明白，衡量惯性的物理量是“质量”，并没有要求是“相同的物体”才成立。

再次，教师进一步设问，引导学生自己真正“推翻”自己。

问题(6)：把弹簧与物体看成一个整体后(自学质心的相关知识点)，整体的加速度怎么计算？

学生结合问题(6)，寻找到了真正“推翻”自己的原因：物体甲(包括弹簧)的加速度计算有问题。由于弹簧与物体甲(不包括弹簧)不是相对静止，所以加速度不应该这样求，此时求加速度应该用质心加速度。当作用在物体上的外力不为零时，惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。所以，当作用在物体甲(包括弹簧)与物体乙(包括弹簧)的外力不为零且是相同的外力时，物体运动状态改变的难易程度对应的应该是质心加速度。

最后，教师提出终极问题，引起学生再次思考。

问题(7)：图1是把弹簧固定在物体甲的左侧，图2是把弹簧固定在物体乙的上方，把弹簧与物体看成一个整体，这两个整体只是质量一样，这个质量指的是什么质量？是引力质量？还是惯性质量？

教师可借此机会，引导学生自己去寻找答案而不是直接告诉其答案，那么学生在寻找答案的过程中经历了真正的科学探究。这样的过程培养了学生的科学思维与科学探究能力，体现了物理学科的核心素养。这样的教学互动才是现在的教育需要大力发扬和提倡的。所以，教师要加大教研的力度，对不同的教学内容采用不同的教学方式，最大限度地提高教学效果，使学生在课堂上得到最大的满足。

文章来源：《中国惯性技术学报》 网址: http://www.zggxjsxbzz.cn/qikandaodu/2020/1119/399.html