2024年10期
注重理论联系实际 提升物理学科素养
【关键词】 ；
【正文】 笔者以物理必修2第五章“抛体运动”习题为例，分析习题的作用及学业水平等级。
一、“曲线运动”练习与应用共5道习题
1．跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国运动员多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。图中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中，除运动员入水前一段时间外，在哪几个位置头部的速度方向与入水时v的方向相同？在哪几个位置与v的方向相反？在图中标出这些位置。
本题考查曲线运动的方向。在必修1速度概念的基础上用两维度的速度描述曲线运动。习题通过展现跳水运动员“反身翻腾二周半”的真实情境，要求学生能根据跳水运动员运动轨迹判断运动员头部运动速度方向。习题情境既有利于学生积极思考，又能使学生在独立思考的情况下体验到解决问题的愉悦，也增强了学生的民族自豪感。学业水平1。
2．从高空拍摄的一张地形照片，河水沿着弯弯曲曲的河床做曲线运动。图中那些地方河水的速度方向跟箭头所指的P处流水的速度方向相同？
通过河水沿河床做曲线运动的照片，展现“曲线运动的物体在不同的时刻速度具有不同的方向”。本题利用曲线运动在生产生活中的一种真实情境，让学生体会：做曲线运动的质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向。学业水平1。
3．汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2min，每行驶半周，速度方向改变多少度？汽车每行驶10s，速度方向改变多少度？先作一个圆表示汽车运动的轨迹，然后作出汽车在相隔10s的两个位置速度矢量的示意图。
作图练习能提高学生把抽象问题形象化的能力。物体在某点的速度方向即沿曲线在这一点的切线方向，做曲线运动的质点其速度方向时刻改变，在此基础上，要求学生会求速度矢量的角度变化。学业水平2
4．一质点沿着圆周运动。请证明：质点与圆心连线所扫过的角度与质点速度方向改变的角度相等。
此题要求学生通过数学知识与图形结合，找出“质点与圆心连线所扫过的角度与质点速度方向改变的角度相等”，考查了基础性、应用性和综合性，有利于促进学生核心素养的发展。学业水平2。
5．一个物体在光滑的水平面上运动，其速度方向如图的v所示。从A点开始，它受到向前但偏右（观察者沿着物体前进的方向看，下同）的合力。到达B点时，这个合力的方向突然变得与前进方向相同。达到C点时，又突然改为向前但偏左的力。物体最终到达D点。请你大致画出物体由A至D的运动轨迹，并标出B点、C点和D点。
该题已知受力判断物体运动，要求学生能用牛顿第二定律分析曲线运动的条件。通过画出物体的运动轨迹，展示学生对曲线运动的速度和做曲线运动的条件的基本认识在大脑中的提炼和升华程度，即科学思维中科学推理水平；同时也考查学生在“质点做曲线运动的条件”概念的基础上形成“运动与相互作用”的观念。学业水平2。
二、“运动的合成与分解”
【课本例题】某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为300，自动扶梯的速度是0.76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站着不动，乙在步行楼梯上以每秒两个台阶的速度匀速上楼。哪位顾客先达到楼上？如果该楼层高4.56m，甲上楼用了多少时间？
【考核目标】本题考查学生对“运动是可以分解的”的初步认识，知道合运动与分运动；能运用运动分解的矢量运算法则解决简单的实际问题；考查“科学思维”中科学推理等要素。学业水平2。
【任务描述】本题情景是甲乙顾客分别步行和乘自动电梯上楼。两种形式上楼的顾客均做匀速直线运动。由于两位顾客在竖直方向上的位移相等，可考虑比较他们在竖直方向的分速度大小来判断哪位顾客先上楼。由竖直方向的位移和竖直方向的速度，可求出上楼所用的时间。
练习与应用共5道习题
1．炮筒与水平方向成300角，炮弹从炮口射出时的速度大小是800m/s，这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多少？
以发射炮弹为情景，运用平行四边形模型求出炮弹发射时炮弹的水平和竖直分速度。学业水平2。
2．在许多情况下，跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动。随后，降落伞张开，跳伞员做减速运动。速度降至一定值后便不再降低，跳伞员以这一速度做匀速运动，直至落地。无风时某跳伞员竖直下落，着地时速度是5m/s。现在有风，运动员在竖直方向的运动情况与无风时相同，并且风使他以4m/s的速度沿水平方向向东运动。跳伞运动员将以多大速度着地？画出速度合成的示意图。
本题取材于体育运动跳伞项目，体现物理与生产、生活的紧密联系。该题让学生了解合运动和分运动的关系，要求学生能运用运动合成的矢量运算法则求出跳伞员的着地速度大小；虽对“科学思维”的科学推理等要素考查要求不高，但情景很生动、真实，能激发学生学习物理的热情。学业水平2。
3．一艘炮舰沿河由西向东行驶，在炮舰上发炮射击北岸的目标。要击中目标，射击方向应直接对准目标，还是应该偏东或偏西一些？作俯视图，并说明理由
该题用实际情境与常规问题“已知合运动和一个分运动的方向，求另一个分运动的方向”相结合，要求学生只考虑炮弹在水平面上的运动合成，通过作图这种方式展现分析、推理过程；主要考查运动与相互作用的观念及“科学思维”的模型建构等要素。学业水平2。
4．在本节的实验中，假设从某时刻（t=0）开始，红蜡块在玻璃管内每1s上升的距离都是10cm，与此同时，玻璃管向右沿水平方向加速移动，每1s内位移依次是4cm、12cm、20cm、28cm。在图所示的坐标系中，y表示蜡块在竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t=0时蜡块位于坐标原点。请在图中标出t等于1s、2s、3s、4s时蜡块的位置，并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。
本题以课本的演示实验“观察蜡块的运动”为背景，基于实验现象提出需要定量讨论的问题（画出蜡块的轨迹）。要求学生结合题给数据、运用做曲线运动的条件判断蜡块在同时参与竖直方向匀速直线运动和水平方向匀加速直线运动的合运动的性质，并能作出解释。本题考查了运动与相互作用的观念、模型建构和科学探究的问题、证据、解释、交流等要素。学业水平2。
5．汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽500m，设河水不流动，汽艇驾到对岸需要多长时间？如果河水流速是3.6km/h，汽艇驶到对岸需要多长时间？汽艇在对岸何处靠岸？
该题要求学生在汽艇渡河的情境中构建小船过河模型，并运用平行四边形矢量运算模型推理出汽艇驶到对岸的时间和位置。学业水平2
新课本习题凸显基础性和应用性。物理学科的基础内容是学生的物理学科素养形成和发展的基础，是学生提升分析问题、解决问题能力的关键。新课本习题以物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任的物理学科素养为导向，通过对核心物理概念和规律考查引导学生夯实学习发展的基础，促进中学重视培养学生的基础知识，基本技能以及提升学生的基本素养。
一、“曲线运动”练习与应用共5道习题
1．跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国运动员多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。图中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中，除运动员入水前一段时间外，在哪几个位置头部的速度方向与入水时v的方向相同？在哪几个位置与v的方向相反？在图中标出这些位置。
本题考查曲线运动的方向。在必修1速度概念的基础上用两维度的速度描述曲线运动。习题通过展现跳水运动员“反身翻腾二周半”的真实情境，要求学生能根据跳水运动员运动轨迹判断运动员头部运动速度方向。习题情境既有利于学生积极思考，又能使学生在独立思考的情况下体验到解决问题的愉悦，也增强了学生的民族自豪感。学业水平1。
2．从高空拍摄的一张地形照片，河水沿着弯弯曲曲的河床做曲线运动。图中那些地方河水的速度方向跟箭头所指的P处流水的速度方向相同？
通过河水沿河床做曲线运动的照片，展现“曲线运动的物体在不同的时刻速度具有不同的方向”。本题利用曲线运动在生产生活中的一种真实情境，让学生体会：做曲线运动的质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向。学业水平1。
3．汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2min，每行驶半周，速度方向改变多少度？汽车每行驶10s，速度方向改变多少度？先作一个圆表示汽车运动的轨迹，然后作出汽车在相隔10s的两个位置速度矢量的示意图。
作图练习能提高学生把抽象问题形象化的能力。物体在某点的速度方向即沿曲线在这一点的切线方向，做曲线运动的质点其速度方向时刻改变，在此基础上，要求学生会求速度矢量的角度变化。学业水平2
4．一质点沿着圆周运动。请证明：质点与圆心连线所扫过的角度与质点速度方向改变的角度相等。
此题要求学生通过数学知识与图形结合，找出“质点与圆心连线所扫过的角度与质点速度方向改变的角度相等”，考查了基础性、应用性和综合性，有利于促进学生核心素养的发展。学业水平2。
5．一个物体在光滑的水平面上运动，其速度方向如图的v所示。从A点开始，它受到向前但偏右（观察者沿着物体前进的方向看，下同）的合力。到达B点时，这个合力的方向突然变得与前进方向相同。达到C点时，又突然改为向前但偏左的力。物体最终到达D点。请你大致画出物体由A至D的运动轨迹，并标出B点、C点和D点。
该题已知受力判断物体运动，要求学生能用牛顿第二定律分析曲线运动的条件。通过画出物体的运动轨迹，展示学生对曲线运动的速度和做曲线运动的条件的基本认识在大脑中的提炼和升华程度，即科学思维中科学推理水平；同时也考查学生在“质点做曲线运动的条件”概念的基础上形成“运动与相互作用”的观念。学业水平2。
二、“运动的合成与分解”
【课本例题】某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为300，自动扶梯的速度是0.76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站着不动，乙在步行楼梯上以每秒两个台阶的速度匀速上楼。哪位顾客先达到楼上？如果该楼层高4.56m，甲上楼用了多少时间？
【考核目标】本题考查学生对“运动是可以分解的”的初步认识，知道合运动与分运动；能运用运动分解的矢量运算法则解决简单的实际问题；考查“科学思维”中科学推理等要素。学业水平2。
【任务描述】本题情景是甲乙顾客分别步行和乘自动电梯上楼。两种形式上楼的顾客均做匀速直线运动。由于两位顾客在竖直方向上的位移相等，可考虑比较他们在竖直方向的分速度大小来判断哪位顾客先上楼。由竖直方向的位移和竖直方向的速度，可求出上楼所用的时间。
练习与应用共5道习题
1．炮筒与水平方向成300角，炮弹从炮口射出时的速度大小是800m/s，这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多少？
以发射炮弹为情景，运用平行四边形模型求出炮弹发射时炮弹的水平和竖直分速度。学业水平2。
2．在许多情况下，跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动。随后，降落伞张开，跳伞员做减速运动。速度降至一定值后便不再降低，跳伞员以这一速度做匀速运动，直至落地。无风时某跳伞员竖直下落，着地时速度是5m/s。现在有风，运动员在竖直方向的运动情况与无风时相同，并且风使他以4m/s的速度沿水平方向向东运动。跳伞运动员将以多大速度着地？画出速度合成的示意图。
本题取材于体育运动跳伞项目，体现物理与生产、生活的紧密联系。该题让学生了解合运动和分运动的关系，要求学生能运用运动合成的矢量运算法则求出跳伞员的着地速度大小；虽对“科学思维”的科学推理等要素考查要求不高，但情景很生动、真实，能激发学生学习物理的热情。学业水平2。
3．一艘炮舰沿河由西向东行驶，在炮舰上发炮射击北岸的目标。要击中目标，射击方向应直接对准目标，还是应该偏东或偏西一些？作俯视图，并说明理由
该题用实际情境与常规问题“已知合运动和一个分运动的方向，求另一个分运动的方向”相结合，要求学生只考虑炮弹在水平面上的运动合成，通过作图这种方式展现分析、推理过程；主要考查运动与相互作用的观念及“科学思维”的模型建构等要素。学业水平2。
4．在本节的实验中，假设从某时刻（t=0）开始，红蜡块在玻璃管内每1s上升的距离都是10cm，与此同时，玻璃管向右沿水平方向加速移动，每1s内位移依次是4cm、12cm、20cm、28cm。在图所示的坐标系中，y表示蜡块在竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t=0时蜡块位于坐标原点。请在图中标出t等于1s、2s、3s、4s时蜡块的位置，并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。
本题以课本的演示实验“观察蜡块的运动”为背景，基于实验现象提出需要定量讨论的问题（画出蜡块的轨迹）。要求学生结合题给数据、运用做曲线运动的条件判断蜡块在同时参与竖直方向匀速直线运动和水平方向匀加速直线运动的合运动的性质，并能作出解释。本题考查了运动与相互作用的观念、模型建构和科学探究的问题、证据、解释、交流等要素。学业水平2。
5．汽艇以18km/h的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽500m，设河水不流动，汽艇驾到对岸需要多长时间？如果河水流速是3.6km/h，汽艇驶到对岸需要多长时间？汽艇在对岸何处靠岸？
该题要求学生在汽艇渡河的情境中构建小船过河模型，并运用平行四边形矢量运算模型推理出汽艇驶到对岸的时间和位置。学业水平2
新课本习题凸显基础性和应用性。物理学科的基础内容是学生的物理学科素养形成和发展的基础，是学生提升分析问题、解决问题能力的关键。新课本习题以物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任的物理学科素养为导向，通过对核心物理概念和规律考查引导学生夯实学习发展的基础，促进中学重视培养学生的基础知识，基本技能以及提升学生的基本素养。
- 【发布时间】2021/7/3 9:49:38
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