剖析物理情境 感受思想方法

赖兴彦

中图分类号：G633.7           文献标识码：A文章编号：1992-7711（2019）18-063-1

高考物理往往题目情境新颖，强调能力考查，学生得分率很低。究其原因，关键在物理思想方法方面训练的不够。许多教师在课堂教学中对物理情境的创设与应用、物理模型的建构与推理、物理思想方法渗透重视不够，导致学生以题论解，机械式套用公式。

下面结合具体高考试题，浅谈剖析物理情境、感受思想方法的重要性。

一、试题呈现：如图1所示，我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行。为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化。卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。设地球和月球的质量分别为M和m，地球和月球的半径分别为R和R1，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r和r1，月球绕地球转动的周期为T。假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M、m、R、R1、r、r1和T表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影）。

二、试题赏析：这是一道考查人造卫星绕月运动和电磁波传播相关知识点的题目，独立的看这两个知识点学生都不陌生，但把这两个知识点联系在一起，结合具体的实际情境，学生理解就有了困难。我们知道：微波和光波都属于电磁波谱大家庭中的一员，微波是沿直线传播的，微波具有光波直线传播的特性。微波信号因月球遮挡无法传送到地球，根据“光路”的可逆性，就如同地球上的微波也无法因月球的遮挡传给处在那些区域运动的卫星。我们联想到月食的形成原因（如图），将太阳、地球、月球三者的位置关系与地球、月球、卫星类比，有相同的情境，可见只要卫星处于月球的“本影”区，就无法接受和发射电磁信号。这样把几何光学中的影的形成，等效迁移到本题中，用熟知的情景帮助理解题意，就是思想方法的应用。

三、试题解析：如图2，O和O′分别表示地球和月球的中心。在卫星轨道平面上，A是地月连心线OO′与地月球面的公切线ACD的交点，D、C和B分别是该公切线与地球表面、月球表面和卫星圆轨道的交点，根据对称性，过A点在另一侧作地月球面的公切线，交卫星轨道于E点。卫星在上运动时发出的信号被遮挡。

以上试题分析可以看出，就“以题论解”意义不大，重要的是剖析具体的物理情境，建构物理模型，体会题目所表达出的寓意和方向，这就要求我们在中学物理教学中，应把物理情境的创设与分析、物理思想方法的渗透放在首位地位，把学术形态与教育形态结合起来，坚决抛弃用教辅代替教材开展教学的做法，理解高考試题“源于课本，高于课本”的真正含义，将物理教学和高考的科学备考有机地结合起来，提高教学的质量和效益;物理教学也必须围绕“核心素养目标”组织教学内容及过程，这是时代的需要，也应该成为物理教师追求的方向。

物理学的理论体系有五大要素，即核心理论（现象、概念、规律）;实验基础;思想方法;数学表达;应用延伸。其中物理思想方法是贯穿于各个要素之中的，我们应在教学中有意识地以物理思想方法来组织教学内容和教学过程，充分挖掘教材中蕴涵的思想方法，还原和稀释知识的发现历程，引导学生探寻物理规律，注重过程分析，让学生亲自经历物理问题的解决过程，体验和分享成功的喜悦与失败的沮丧，这样的物理教育更有生命的价值。

总之，物理情境的创设和剖析是学习物理知识，提升科学素养的关键。物理思想方法是知识与能力承载的桥梁，是我们分析问题和解决问题的法宝，是探知未知领域的钥匙。

基金项目：2018年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题“高中物理课堂教学中物理情境的创设途径与应用策略研究”编号：GS[2018]GHB0089;兰州市教育科学“十三五”规划课题“高中物理课堂教学中物理情境的创设途径与应用策略研究”编号：LZ[2018]GH506）。