2022级高中物理教学自编（创）情境、情景问题与反馈

2022级高中物理教学自编（创）情境、情景问题与反馈上海市位育中学伍秀峰总纲：1、绝大部分属于教材、常规流程以外的自编情境，难度参差不齐。2、绝大部分以提起学生兴趣为主要目的之一。3、因人而异，因时而异，因势而异，过度使用会适得其反。4、因人而异，自觉和不自觉的学生，效果很可能是相反的。5、我都随便尝试讲讲的而已，有的很困难也不一定准确或正确。6、懂得顺势而为很重要。7、不谈计算，看看还能谈什么。共78页，好与不好的共探讨。8、三年来真正用过的情景/情境远远多于此，课不是那么好上的。9、反馈中的“层次”仅指学生可能做出的应答水平，并非学生本身水平，学生的回答层次还与课堂环境、心态等诸多因素强相关，即使物理水平确实一般的学生，也会有他/她的过人之处。我曾对同学说：“你确实没考及格，但现在所学和将来用的差别很大，你有耐心，如果条件允许，你也还能保持热情，将来从事物理相关的工作，甚至科研，都没问题。大师不好说。”情景1：滑雪运动员在空中转身540°设问1：是不是转动的物体一定不能看作质点？是不是很小的物体才能看作质点？举例？设问2：取运动员身上哪个点作为研究整体轨迹而替代他的质点？头部行不行？手掌行不行？目标：在描述真实情景的过程中，简单理解质点的概念。效果：层次1：学生对设问1的回答也是含糊不清、缺少底气，确实没有思考过类似问题，只能等教师一步步提示和举例。而对设问2却基本会回答“重心”这个听说过的词，到了头部是否可以又会出现障碍，没有主动去粗略描轨迹的意识。层次2：学生在设问1能够举出一些例子，但具体问题具体对待的最终结论可能还是要靠教师引导。设问2简要说明理由没有太大困难。反思：虽然是针对真实现象和真实问题，但其实也是在作理想化处理，对于“看作质点要视研究的问题而定”的结论，讨论过程中也可以观察出不同水平的学生的思维迁移、发散能力是不一样的，空间想象能力也会看出一些差别。可能从这点开始，就要培养学生勤联想、勤动手的良好习惯了。情景2：摄影师高速拍摄出膛的子弹设问：已知两次拍摄的曝光时间相同，哪颗子弹更快，为什么？目标：在一个稍微有些复杂的真实情境中，应用瞬时速度的概念。提升学习兴趣，拓展视野。效果：层次1：学生以步枪和手枪的区别（猜测或者是既得常识）来说步枪子弹快（也可以算合理的解释）。或者学生说相同时间内步枪子弹离开枪口更远（正中预设问题）。层次2：学生能够关注到子弹糊影的问题，并大致地定性地判断步枪子弹快，但是难以和曝光时间相结合进行分析。层次3：学生清晰地知道曝光时间和糊影长度之间的关系，并正确地确定研究的时间和位移，对问题加以解释。反思：起到了不错的活跃课堂的效果，多数情况学生的反应是包含常识和层次2的分析，也起到了了解曝光含义、选择研究过程的作用（生活应用、做题），可惜当初教学水平、迁移能力还不足，如果能够再用一些时间作出一个比较夸张的减速的位移时间图像，将此情景再转化为形象的数学语言描述，可能能更加深化学生对过程的认识和瞬时速度概念的理解。情境3：简单视频播放+假想数据列表尝试问题：是不是加速度为负的，物体一定是在减速？设问1：根据加速度的定义式，计算三者的加速度并用箭头标注其方向。设问2：是不是加速度为负的，物体一定是在减速？如何根据加速度判断加速减速？目标：基于真实情景抽象出运动模型，用数学表达的方式辅助理解加速度的概念，纠正惯性思维的观点。效果：层次1：学生对设问1的活动需要花一定的时间，并且带有疑问地得出结果，甚至可能是在教师提示下一步步得到结果，可能还有些不太理解结果对应的含义。对设问2能够指出反例，但无法顺利或快速地进一步归纳结论。层次2：学生对设问1毫无疑问地快速作出解答并做好标注，可能会对结果有疑问，但简单交流能够轻易理解结果的含义。对设问2也能在较短时间内举证并归纳出合理的规律。反思：虽然是针对真实现象提出的假数据问题，但也是在对现实情境理想化的基础上，针对较困难概念作出的一种比较能将情景、数据、概念结合的情境设置，其实效果还不错，但实际上当时没有纸质学案之类，学生也缺少动笔记录的过程，这个归纳结论的过程走的很顺，但可能学生也就当结论记得了，隔了一段时间后就难以再和情景主动联系，而可能在练习题中逐步演变成为纯数学的运算观点了，这一弱点在后来的牛顿定律的具体分析中会再度体现出来，相当可惜。情景4：如图，飞机上发射导弹设问：加速度的大小和速度大小有没有什么关系呢？能不能举例说明，比如速度很大，加速度较小或较大的例子？目标：基于真实情景及衍生想象，加深加速度概念的定性认识。效果：层次1：学生对设问要先思考和理解一下“加速度小”的含义，然后再举出一两个例子。层次2：学生很快就举出两个或以上的例子，并说明分别对应哪种情况。层次3：在层次2的基础上，学生能够模糊地解释现象中如何体现加速度大小。反思：基于此情境之前已有现实情境来建立加速度概念，多数情况下学生并不会用此图中情景作为答案，但是中等水平同学都能想到用高铁或飞机描述高速低加速度的情况，也就是此图片情景基本失效，或是因为图片作为静态实景，且非生活常见，以此为基础让学生想象动态情况，不如直接让学生联想和讨论生活现象，或者藏一张生活常见的情景图，在适当的时候展示出来并进一步发散思维。而高速或者低速时，高加速度的现象学生的回答还是模棱两可，尤其运动员起跑瞬间的理解更是抽象，没动却要想象他要动，且是很快地加速，这种从位移抽象到速度再抽象到加速度的思维对学生来说是很困难的，一些学生到了高三也只是记得了起跑的加速度大这个结论而已。而这个可能需要借助现代测量工具从数学语言角度来加以验证和说明。情境5：汽车制动测试图像，两种纵坐标共用一个横坐标。设问1：大家通过观察简单说一说车的速度是怎么变的？设问2：但是根据蓝线，车的加速度变化不大，这里有没有矛盾？设问3：如果是匀变速，速度的图线能否对应上数学表达式？目标：让学生在踩坑的过程中培养良好的识图、运用概念的习惯；锻炼数学语言、数形结合的能力。有新颖性和挑战性。效果：层次1：学生几乎都下意识地说减速得越来越快，提出了设问2才意识到横坐标的问题，没有能力自主研究设问3.层次2：学生比较谨慎，注意到该图的一些提示，在设问1能够模糊地提出横坐标的问题而无法下结论。层次3：学生能自主分析完设问2，给予充分时间可以得出设问3的数学表达式。反思：没有一定时间的专门针对图像的训练，拿出不常见的图像作为数学描述，是可以考察学生的思维能力水平的，本情境作为工具应用、情境辨识、概念理解都有一定的功能，也是学生在用所学知识近似分析简单的生活现象，有新颖性和研究价值，但是可惜当初实践时，没有放足够时间给学生自主探讨，设问3的内容被教师很快地提点着顺带过去了，损失了情境的部分功能。情境6：软板演示（有慢镜头显示板恢复的方向）+图片讨论设问1：木块放在软板上，为什么会受到支持力，方向为什么是向上的？设问2：卡车停在水平地面上，支持力和压力分别来自谁的形变？设问3：物块放在斜面上，压力和支持力分别来自谁的形变？方向如何？目标：基于弹性形变的认识后，从产生原因角度帮助学生理解弹力的概念，从具象到想象再到归纳。演示实验凸显形变及其恢复方向。效果：层次1：学生几乎都是常识性地说出力的方向，不太确定地说出对应的形变物体，也可能不正确，没有进一步对“形变恢复”的分析。层次2：学生能够比较正确地指出形变物体，简单以“形变要恢复”指向弹力产生的原因。层次3：学生能自主分析到形变恢复的方向，并在一定的引导下归纳接触面上弹力方向特点。反思：实际上绝大多数学生想象力还是有的，尤其是用演示中夸张的具象化形变进行引导后，对于肉眼不可见的形变学生心中都有一定的数，但真正比较理论化地表述出来，对不同思维水平的学生来说差异较大，可能是因为这不仅是一段有些长度的分析表述，而且还用刚学知识，更有存在研究对象的转换问题，导致学生在分析弹力成因的过程中会有一些障碍。实际上最后凭借大量训练，中等程度学生对弹力的产生及方向会没有多大障碍，可能最终也能自己用“形变恢复”的理论来解释弹力的产生，某种程度上说明本情境还是在学生脑海里留下了一些印象，但最终效果还是沦落为学生识记结论、为受力分析之类的建模服务了。情景7：“制陶”静态图片（辅助增加gopro视角视频）活动：画出手指与陶罐间的摩擦力方向，并说明原因目标：对摩擦力概念学习后的反馈，对相对运动理解的反馈，培养学生从静态图片想象动态情景，以及可能存在分类讨论的意识。引起学生讨论的兴趣。效果：层次1：学生简单地画出了陶罐所受摩擦力的方向，并在引导下能联系到陶罐相对于手指的运动方向。层次2：学生能够比较正确地画出一对滑动摩擦力的方向，能够主动说到相对运动，但是手指相对于陶罐的运动需要提示，学生可能会说到图片中存在的旋转方向的可能性。层次3：学生能自主提出旋转方向的可能性，并选择其中一种（也有根据经验指出应有的旋转方向的）作出一对摩擦力方向，并比较清晰地用手指相对于陶罐的运动来进行解释。反思：中等水平的学生在限定旋转方向的情况下对陶罐受到摩擦力的方向还是没问题的，毕竟它相对于手指的运动和它本身的运动方向是一致的，但思考到手指本身不动，那么相对于陶罐的运动就需要逆向的想象，也有相当多的学生是用作用力反作用力关系来说明手指所受摩擦力方向的，说明相对运动的想象能力确实是学生没有太多的思维储备，这时再用视频来转换视角进行说明，是可以起到良好的效果的。而能否对旋转方向引起一定程度的讨论，也是比较简单的观察学生思维水平的一个内容。虽然最终学生在多物体受力分析时，用的更多更快的还是作用力反作用力推理另一个摩擦力，但真的问相对运动，还是不少人能说出一点来，总归是起到了一定的效果。情景8：正常缓慢加速的坦克静态图片及活动板实验视频设问：画出坦克与地面间摩擦力的方向，并说明原因，以及是动摩擦力还是静摩擦力。目标：对于有一定复杂程度的情景，设置有一定挑战性、容易引发探讨的问题，进一步理解相对运动趋势及摩擦力的概念。效果：层次1：学生画出坦克受摩擦力向后，地面的随意画，动静摩擦力的区别无法确定（模棱两可）。层次2：学生能指出正常情况下“不打滑”，所以是静摩擦力，对坦克（履带）受的摩擦力方向有可能画对，根据相互作用力作出地面受摩擦力方向，但对于相对运动方面的解释存在疑惑。层次3：学生能明确指出研究点在于履带，并主动分析出其相对于地面的运动趋势方向，由此得出静摩擦力方向（更好的学生可以联想人走路的向后蹬脚）。反思：无论是引发学生探讨的兴趣，还是落实摩擦力概念及培养学生具体情景中的建模分析能力，都是可以较好地达成预期的目标的一个情境，进一步认识选择研究对象、分析相对运动的过程在摩擦力分析中的重要性，在探讨中让学生在互相交流中进行学习，起到了不错的效果。最后辅以演示实验——可滑动的板上的玩具遥控坦克的加速运动，验证静摩擦力的说法及用运动状态的改变验证地面受到的摩擦力方向，达成比较完整的一次情境分析。此后，大多数学生在类似的情景中都可以比较正确地理解相对运动趋势的方向，进而分析静摩擦力。当然更多的真实分析我也在高三出过一次题，关于动量定理的，可惜学生涉及到多物体系统的模型分析还是比较欠缺的，题目如下：（5）但事实上B板还是受到了来自下方滑轮的一些阻力的，其方向为______________，在这种情况下，开动坦克一会后突然断电，坦克A与板B在很短时间内即变为相对静止，此时板相对于桌面的速度为__________________（选填“水平向右”、“水平向左”或“无”）。情境9：“双传感器实时显示摩擦力和正压力”演示实验（或视频）操作：下方力传感器显示的拉力等于秤砣所受的滑动摩擦力大小，上方用皮筋连接秤砣测量皮筋拉力，通过初态调零、反号操作，使之显示出秤砣所受支持力的大小，保持秤砣静止，不断地在拉动下方纸板的同时上下移动上方传感器以改变正压力，双踪实时显示正压力和摩擦力的值。（当初条件有限，是借助验证牛三的软件界面操作的，现在会更方便）设问1：根据我们的学生实验，当材料相同时，是不是越重的物体受的滑动摩擦力越大，或者说重量不变的话，物体受滑动摩擦力大小就不会变？设问2：现在有实验图像了，大家观察一下摩擦力和正压力大小上有何关系？哦，怎么验证成正比呢？目标：确立重力和正压力的区别，确定滑动摩擦力大小和正压力的时刻对应的关系，提高学生的学习兴趣、科学思维严谨性。效果：有趣就行反思：2019年我执教了一些“摩擦力”的比赛课，其准备过程比较坎坷，虽然最终呈现的也就那么点内容，但是前期准备相当丰富，其中就包含这个f=μN的实验，但基于当时的教学目标（定性和学生活动）没有用上，后来我就此撰写文章并发表，觉得在时间允许的情况下还是值得让学生感受一下的，虽然教材里绝无此段（因为这是我想的），而让学生操作又会漏洞百出，但显然这里是含有一些从物理学角度看来需要达成的目标的，即使学生不能感悟，最终也就记了公式会做题，但仍然值得演示一次。情境10：演示实验，一根长绳和两桶纯净水设问1：有没有可能用一根绳子，同时将两桶水拉得滑动起来，还要求比较轻松？设问2：究竟是谁在拉桶？手指的力如何产生了怎样的效果呢？目标：在有挑战性的实际应用中，体会力的分解及学以致用。在一个稍有复杂的情境中，从选择研究对象，到定性效果判断，再到平行四边形定则的应用，让学生在较高的兴趣中体会物理知识对生活现象的解释与指导。效果：层次1：学生经过一番讨论，各种尝试后，有人能想出如图方案，对于设问2这种研究对象转换+模型建构，需要教师一步步引导才能最终得出沿绳方向的分解可以有效用来分析问题的结论，并且还得检视一下大部分同学的平行四边形是否画的正确。层次2：学生比较快就在脑海里经过多种方案并确定了如图所示的做法且进行尝试。对于设问二，虽然研究对象可能会有些模糊，但是比较容易得出适合的分解方向的结论。平行四边形正确与否还是需要检查。能够根据分解示意图说明一部分“轻松拉动”的理由。层次3：学生能比较明确研究对象及其受到的力起到的效果，轻松地作出力的分解示意图，且比较正确地说明“四两拨千斤”效果的原因。反思：本活动重要目的之一就是引发学生探索的兴趣，效果还是不错的，只是对不同思维水平的同学，以及认真程度不同的同学，最后的结论在过一段时间后落实在类似情景的研究、做题上效果不尽相同，可能这方面应当设置学案等工具，让学生一开始就耐心地从研究对象开始逐步写下一点东西，会有更好的效果。力的分解其实是一种数学运算，在此只是为了方便解释生活现象而选择了最直接的分解方式，其实最终学生还是使用受力分析更普遍。情境11：演示实验，定滑轮、绳结组、质量比为5:4:3的钩码组。设问1：这里好像是个直角，理想情况下应该不应该是直角？这个角又可能是多少度？为什么？设问（活动）2：以节点为研究对象，我们可能会用到怎样的物理原理和数学工具来理论推理呢？目标：共点力平衡的概念、平行四边形定则的运用。效果：层次1：学生很容易一口回答出设问1，问其原因就是非常熟悉数学中的边长3/4/5的三角形，再问问不出，教师一步步引导设问2，才能最终有一些人能相对完整地表述原理。层次2：设问1基本同层次1学生，但能有人提出可能需要进行对节点的受力分析，而设问2受力分析没有太大问题，但平行四边形画法会部分出错，也比较容易找出直角三角形，依据所画不难解释，但在完整表述原理的过程中包括原理在内会有疏漏的地方。没有发现层次3的学生。反思：本活动重要目的之一就是引发学生探索的兴趣，效果还是不错的，只是对不同思维水平的同学，以及认真程度不同的同学，最后的结论在过一段时间后落实在类似情景的研究、做题上效果不尽相同，可能这方面应当设置学案等工具，让学生一开始就耐心地从研究对象开始逐步写下一点东西，会有更好的效果。力的分解其实是一种数学运算，在此只是为了方便解释生活现象而选择了最直接的分解方式，其实最终学生还是使用受力分析更普遍。情景12：演示实验，一个物体静止在倾斜的长板上，缓慢增加倾角，物体某一时刻开始打滑滑下。设问1：（活动）给你一个量角器，能否大致测出二者间的摩擦因数？是何种摩擦因数？设问2（可选）：假定板无限长，则倾角从0增大到90°的过程中，物块所受摩擦力大小是如何变化的？目标：模型建构、平衡概念、平行四边形定则等的综合运用。效果：层次1：学生难以对设问1自主地进行建模分析，并想到“刚好打滑”的临界点，需要教师一步步引导才能做出来。对于设问2，可能能回答出静摩擦力减小的结果（顺延设问1的公式描述）。层次2：学生经过讨论可以在一段时间内自主地建模、受力分析、列公式等，有可能会想不到“刚好打滑”的临界点，不过问题不大，可能能表述这是静摩擦因数。对于设问2有部分同学可以想到会变成滑动摩擦力而减小。层次3：学生自己把设问1比较完整地做出来了，对于设问2可以有正确的函数表达，甚至可以衍生出图像表达、动静摩擦力存在突变的细节等。反思：本活动重要目的之一就是学以致用、用以固学，实质上是在做题，但学生可能会更有兴趣接受这个有挑战性的任务，所涉及的知识技能相对比较简单，而且很常见，所以只要不是囫囵吞枣过去，那么经过高二、高三若干次类似模型的建构，这种受力分析、正交分解解决问题的思路对学生来说不是太大问题，由于本质上是做题，而且重复操练次数很多，所以到高三与不做此实验光纸面做题的同学相比差别不大，可能最多也就是给学生留有一个曾经探讨和解决这个实际问题的印象。情境13：【前期铺垫：用夹子把重物夹在了绳上某点，且两绳关于竖直线对称时，利用绳与竖直线夹角已求出拉力大小与重力间的关系】我们如果向上移动P点，显然两绳不再对称，拉力会有变化。那么现在我们把夹子换成一个假定光滑的动滑轮（器材），也向上移动右端点呢？设问方式1：你们觉得可能会出现什么现象？我们来演示一下，哦果然如此，两绳还是关于竖直线对称，那么绳上拉力变了没有，为什么？设问方式2：已知，跨过光滑的滑轮两侧的轻绳上的拉力大小总是相等的，向上移动右端点的过程中，绳的总长L、悬挂点的水平间距D都是不变的，则绳上拉力会如何变化，为什么？目标：模型建构、共点力平衡条件、理论与实践相结合的综合性问题研究。两种设问方式刚好是相反的步骤，方式1基本上在于让学生知道此现象，学会画受力分析，并再次用平行四边形定则作出解释，最终教师引入数学原理。方式2则是希望学生能先从物理规律、数学原理入手，推测可能的实验现象并作出解释。效果：层次1：学生能够说出滑轮会活动，猜测平衡时可能两绳仍然对称，拉力可能不变，其他什么也做不了。层次2：以设问方式2先行展开一定的讨论，能猜测到两绳与竖直线夹角是不变的，能够主动地或者经提示地以此夹角表示出绳上拉力与mg的关系，记得了滑轮两边拉力大小相等的结论，但无法将几何角度和“拉力等大”、L、D的关联性找出，不过也算达成了目标，最后靠教师演示确定结论，教师引导能建立夹角与L、D的数量关系。未见到层次3水平的，先用对称性以数学方式解释了夹角问题，进而分析拉力不变的学生。反思：本活动也不是什么考试的热点，只是在提升学生学习兴趣的同时，进一步巩固共点力平衡的运算能力，以及认识这种滑轮模型，并用以致学，由于这里面逻辑思路中有较多的数学关系，所以不要求学生能够非常详细、严密地作出解释，更多的就是理论+验证。实际上这个情境也在功能关系中出现过，考的不多但是能让学生上台操作，拓展视野且比较有趣。情景14：设定情景：用不太大的力拉船，船也会逐渐移动起来，假定用等大的力拉轮胎，轮胎却没动。设问1：这是否能说明轮胎的惯性大于船，为什么？设问2：如何比较两只船惯性的大小？目标：理解牛顿第一定律中关于惯性的概念，建立以运动状态改变来表征惯性的分析方式。承上启下。效果：层次1：学生出于生活经验否定设问1，理由就是轮胎的质量小，无法联系运动状态改变的难易程度，经过提示可以达到理解轮胎不动是因为受摩擦阻力影响较大的原因。对设问2则还是先说质量大小，难以自行设想一个运动过程进行分析。层次2：学生先说到不能这样比较，因为轮胎受较明显摩擦阻力影响而不动而不是因为惯性大，但惯性的大小还是只能落在说质量大小上，由此引入设问2，一般来说学生可以模糊地描述一种带有控制变量意思的运动情景。层次3：学生很明确对于不动的物体是无法描述其惯性大小的……最后还能在运动过程的表述中落实到加速度这个物理量上（基本没见到这层次学生，可能是前面课堂流程过快，没有足够理解“运动状态改变的难易程度”）。反思：本活动是利用对真实情景的分析，巩固牛顿第一定律的理解，也算一种有挑战性的问题活动，学生其实起初都并不觉得存在思路上的障碍，所以能引起兴趣进行相对持续的思考和讨论，在高三观察，一样的问题具体的正确分析思路已经只剩不多的学生能大致说清楚了，不过简单提点下大多数学生还是能比较顺利地从力和运动状态改变的角度回顾分析，而高一没有做过这样对比分析的同学是要再理解一段时间的，总体具有一定效果。情景15：直升飞机摄影图片。（牛顿第三定律的应用拓展）设问：这架直升机能是静止在原地的吗，为什么？目标：牛顿第三定律、牛顿第二定律的应用，研究对象的分析与模型建构，可能性思维的拓展。效果：层次1：学生凭感觉否定静止，但单纯的对飞机本身的受力分析也存在困难。层次2：学生能凭感觉对飞机受力分析，说明合力不等于零，来否定静止，可能能先说到向右下方推出空气而受到朝左上的空气反作用力（用上了牛三），可能能依据力学结果猜测飞机是向左运动，凭经验可能猜测飞机也可能是在转弯。层次3：学生很清楚地联想电风扇等实际经验，从空气的动向说明对空气作用力的方向，进而自觉地在示意图中作出这个力，并结合反作用力对飞机受力分析，依据合力方向，比较谨慎地说明向左加速运动是可能性之一等内容。反思：利用视觉感官较好的图片，可以以美感调节学生的心理情绪，借此再提出有一定开放性的问题，学生会更有兴趣结合生活经验思考下去，再结合教师的理论辅导，是能够让学生体会学习的价值的。其中的难点之一是要想比较全面地、逻辑连续地说明飞机的受力情况，其实第一步要对空气进行常识性研究，也就是存在研究对象的转换。不同的研究对象有可能使用不同的研究手法，这在高三都会是多数学生感觉到困惑的地方，虽然多物体系统的分析不多，但却是很好的锻炼学生选择规律的一种途径。这个情景问题直到高三都可以继续使用，包括圆周运动内容的应用等方面，实际上飞机的受力分析形式跟很多题目重复，因此这个情景总体出现次数不多，每次出现就应好好一步步画完分析好。情景16：跳板跳水视频，在跳板上的三个瞬间的截图，已知第一张人为静止状态。设问0：你可以突然让自己显得很重吗？设问1：该过程中人与板都是接触的，是不是板对人的作用力始终与人的重力等大，有什么证据？设问2：那么在失重和超重的情况下，把人看作重心处的质点，其运动情况是怎样的呢？目标：超重失重概念的建立，牛顿第二定律的应用，研究对象的模型建构，运动与相互作用观念的运用。效果：层次1：学生凭观察形变程度对设问1可以做出回答，对于设问2只能是猜。层次2：学生可以进一步针对设问2，开始着手选择人为研究对象而受力分析，经提示研究加速度，一般可以研究出加速度的方向，说出一部分运动的可能性（也可能是凭经验说的）。层次3：学生很清楚地通过形变表述设问1，通过对人受力分析得出加速度，并清楚地说出可能的运动情况。反思：这个情景其实对学生来说是较常见也容易进一步想象的，直接从具象化的角度显示超失重现象，再去挖掘规律，问题0只是提起学生的兴趣。由此引入超失重概念比较容易，而且也会比较顺利地迁移到看不见形变的“蹬地起跳”的情景中。当这个部分充分研究后，电梯中的实验就比较简单了，可以作为先分析后验证来作为反馈环节，进一步加深印象。但通过长时期的观察，可能是因为学生本身的差异，速度变化的分析到了高三还是有人会失误，比如说认为人往下掉时，一接触板就会减速这样的想法，后来我们认为，这和学生喜欢背结论，而不愿花时间从受力建模开始慢慢分析有关，显然在高一以后者方式着手学习的同学到了高三没有任何问题，还有一些虽然答案对但似乎还是背了结论，另外一些仍然做不对的可以说是一言难尽，显然类似的分析我们会经历很多次，也许他们思维模式难以纠正的原因来自之前若干年的学习，也有可能学生认为物理就是做题，没必要花那么多时间下去，个人观点这样的话就没有必要纠结这类对他们来说有些“复杂”的过程分析了。情境17：播放地铁加速时，悬挂物与竖直线出现夹角的视频。牛顿定律活动：如果测得这个夹角近似为5°，忽略空气阻力，求列车的加速度？功率活动：上次我们测得了加速度，那么已知单节车厢质量，总共八节，假定阻力恒定，若加速时间持续了12秒，则机组输出的最大功率是多少？与标称额定功率有差距，可能什么原因？目标：模型建构、运动和相互作用观念的综合运用。效果：层次1：学生需要提示才选择对悬挂物体受力分析，然后可能是想当然地正交分解拉力求解加速度。对功率问题可能转到车的受力分析也需要教师进行引导，加上运动分析、材料分析，难度显高了。层次2：学生可以比较自主地对悬挂物进行力学分析，并说出正交分解或者二力合成在方向上的依据。对功率问题一般可以做下去，但有人会在牵引力、合力的表达上出问题。层次3：学生选择研究对象没什么问题，自主计算加速度并说明理由，同时把光滑板上球的模型也能自主受力分析求出加速度来。对功率问题不存在力学问题，自行计算和讨论即可。反思：这是一次比较有趣的“身边实验”研究，针对常见的题目，让学生能够在现实生活中看到题目所对应的情景，在提升兴趣的同时让学生感悟学以致用并（对比资料）有一定的获得感，从做题角度来说也就是一次模型建构和规律应用，但其实也是在暗中鼓励学生多注意身边的现象，能够有时间时尝试用所学的知识去科学地解释现象，同时结合讨论与反思，一定程度上锻炼学生解决真实问题的能力。当然，对于不同学生起到的效果是不一样的，实际上在易混淆的处理方式上，即使中等偏上的学生也会把握不了正确的思路，比如说拿这里的受力分析后的正交分解方式和单摆运动中力的分解方式作对比，也是需要在长时间中多次操练才能逐渐让学生明确或者说记得这里的处理方式所对应的力与运动的关系。情景18：水平匀速飞行的飞机投弹侧面视图等。问题活动：根据大量图片，我们发现无论是侧面视角，还是驾驶员视角，炸弹基本是竖直排列下坠的，那么在地面上的人从侧面观察，如果忽略空气阻力，炸弹是作自由落体运动吗？请同学上来尝试对这颗炸弹大致画一画它放出之后的轨迹，并简单说说画的理由。初始设问：平抛运动是二维的，直接定量研究有些复杂，有没有可能把它分解为两个比较好研究的直线运动？如果可以的话，怎样分解？说一说理由。课堂结尾设问：在空气阻力影响不明显时，为什么炸弹排列在一条竖线上？如果是间隔相等时间投弹，为何越往下间距越大？额外设问：最后一张图的炸弹在空中的轨迹能否算抛物线？目标：作为一个比较复杂的需要发挥学生想象的平抛运动内容的引入，运用运动与相互作用的观点，让学生从力的角度给出分析思路，并可以直接进一步导出平抛运动的规律及其应用。效果：层次1：学生能够否定这是自由落体运动，画轨迹有些困难，理由更说不清楚。层次2：学生可以定性画出轨迹，说出模糊的理由，并且在“初始设问”中选择水平、竖直两个方向分解，也能经引导说出两个方向上运动的特点。层次3：学生很清楚地用曲线运动规律为理由画出轨迹，并依据理想化的受力情况选择分解方向，且自主地根据受力分析推理运动规律。反思：如果这个引入进行得较好，就可以推理完毕后，把实验作为验证过程。对于“结尾设问”，由于轨迹和排列其实并不一样，不同学生接受的程度区别也明显，不过很多情况下平抛运动的问题落实在了定量运算上，所以到了高三无论是背答案的同学还是充分理解并能画出一组轨迹进行描述的同学，都很明确水平分速度不变的规律，没有这个情景的话，题目照样做，因此本情景也只是起到了承上启下、引起学生兴趣、渗透力学模型的作用。情景19：山地车上坡图片尝试设问：我们知道变速车上坡时可以通过调节变得更轻松一些，调节了什么呢？设问：为了解决问题，我们假定蹬脚踏板形成的角速度为ω，如果想算出后轮边缘的线速度，还需要知道什么，怎么算？目标：角速度线速度关系的应用，在真实问题中识别和选择规律。效果：层次1：学生是说不出需要知道哪些物理量的，所以设问要修改为我们常见的已知各种半径的样子，可能会凭直觉把题做下去，但不一定能说出每一步的理由，也可能需要教师带着才能一步步做下去。层次2：学生可以经过讨论（也可能是凭借生活经验或者图片显示）分析出所需的物理量，然后进行求解，并可以比较清楚地说明调节变速比的方式，能看出图中是如何使用低变速比的。层次3：本问题比较简单，层次3的学生带着层次2学生一起讨论和回答就可以了。反思：本情景说白了就是做题，然后代入学生的生活体验，用物理的视角解释简单的现象，能引起学生思考的兴趣，当然从解题角度来说，最终与不进行情景讨论的同学其实差不多，所以主要是在课堂后期活跃气氛，也能让学生感到学有所得。实际上我们也只是解决了表象问题，比如为什么慢速就省力？为什么后轮边缘线速度大小等于车前进速度？这都没有解决，而第一个问题确实难以在中学生知识范围内去严格论证，所以当初我可能也就是假借初中的简单机械省力不省功等搪塞过去，第二个问题到了高三也就是简单讲解了一次，属于相对运动的范畴。所以看似简单的真实问题，真的要分析起来处处都是问题，在有限的时空内，我们只能选择其中简单的一部分内容呈现给学生。情境20：“旋转飞椅”第一人称视角视频、截图。设问：为什么外侧座椅的挂绳与竖直线夹角更大一些？转速变大夹角又会怎么变？目标：模型构建、向心力概念及其规律的应用，解决简单的真实情景问题。效果：层次1：学生可能会用受到“离心力”进行模糊的表述，现阶段我们需要修正这种说法。学生的认识还停留在凭感觉上，因为这是个综合性问题，可能教师需要从角速度相同开始一步一步进行引导，或者不使用此情景而直接用题目计算向心力。层次2：学生可以说到外侧的人（和椅子）需要更大的向心力，能自主或者经提示说出原因，可以对质点进行受力分析，求出受力分析后向心力的数学表达式。对于转速变大的问题的解释可能还局限于经验型的表述。层次3：学生可以从角速度相同开始分析，并自行受力分析得出数学关系，而且经过提示后，可以基于较真实几何结构、比较正确的自定参数得出数学表达形式，并能发现关于角度的结论是不需要关注质量大小的，从而正确解释现象。对于离心现象可以以向心力的供需关系作出解释。当年高一时没有发现层次3的学生，也可能是没有给出充分的活动时间。反思：这其实是一个非常常见、随手可做的比较有趣的现象或实验，这里的主要目的还是学以致用，核心任务之一是从情境中抽象出模型，所以具有一定难度，而且初始问题基本没有给什么具体的物理量，需要学生自己设参数再用数学语言表达，所以在当初教授的过程中，没有给出充足时间、没有讨论充分的话效果只能说是一般，不过这个模型在经历几次操练后，中等水平学生到高三在做题上没有太大困难，只是看起来给他们的印象只剩下做题了，有些可惜。情境21：短视频“太阳系各行星表面重力加速度比较”。前提：已用万有引力定律将地表重力加速度与地球质量相联系。设问1：观察截图，视频中其实是怎样表现星球表面重力加速度大小的？设问2：这些加速度是真的上去做实验测得的，还是可能先知道了别的什么物理量？（附加设问）：为什么这些星球表面引力产生的加速度约等于重力加速度？活动：如果要你估测太阳质量，怎么做？目标：模型构建和万有引力定律的应用。效果：层次1：设问1的定性回答，自由落体运动规律通常问题不太大，设问2也能猜测到是先知道了星体的质量，设问3就不太能自主研究下去了，因为用的模型与前一环节的有区别。层次2：学生可以轻松地度过设问1、2，设问3需要思考或者讨论一下，能想到匀速圆周运动向心力模型，并能选择地球为研究对象进行一定的计算，会出现各种单位、数量级等失误，对公式及其使用的物理量，可能会存在迷茫或混淆。层次3：学生从定性到定量及表述、解释都没什么太大问题，本情境问题本身并不困难，附加问题也有较大概率回答的清楚。。反思：说起来确实是做题，其实也是一次观点运用、模型转变以及略微带有探究意味的活动，说起来没有什么真实情景，但合理的利用媒体资料，搭配递进的、让学生感觉有探究价值或者探索想法的问题，就可以让课堂比较活跃，也简单地解决了一部分真实问题，至少培养了学生规律应用的能力。当然根据到了高三的情况，这类问题操练了若干次，其实也就是提升熟练度，但也不是绝大部分学生都能轻松地选择合适的规律解题，可见即使是不难的问题，涉及到模型转换、规律选择时，总会对一部分学生造成障碍，尤其是只喜欢背记、套公式而懒于画模型、受力分析的学生。可惜的是，附加设问由于平常不怎么做题涉及到，到了高三再问学生，很可能是一问三不知，学生对规律应用的条件或者类似的看似“旁枝末节”的东西重视程度是相当的低。情境22：模拟图片“土星和土星环、地球和卫星”。设问1：我们发现土星环其实有内外层的区分，则（1）如果环是土星本身的一部分，哪个圈层跑得快？（2）如果环是一颗颗绕土星飞的物体组成，哪个圈层跑得快？作个不恰当的类比，当我们搅拌咖啡时，内快外慢，是不是也会看出分层的现象？设问2：如图是假想从地球北极上方俯视的情景，赤道上的物体A、近地卫星B、同步卫星C都在朝同一个方向绕地心作匀速圆周运动，则它们的线速度由小到大排序是？力与运动关系上说得通吗？目标：相对有些复杂的万有引力定律应用于解释卫星运行现象。效果：层次1：设问1的定性回答有可能是正确的，但基于本问属于建立模型和规律选择类问题，所以要想说明判断的依据就很困难。如果能很仔细地帮助学生进行了分析，则对于设问2还是能提高不少正确率的。层次2：对于设问1，学生一定程度上可以自主或通过讨论，一部分人能归纳出正确的处理方式，如果给予时间还可以通过公式表述的方式解决设问1，但是设问2仍然是比较容易混淆，容易找不到正确的针对两类研究对象的分析基准点。层次3：学生可以轻松地半定量解决设问1，表述清晰，大部分对于设问2可以在一定的分析或讨论后，自己挑选合理的对比对象并使用正确的规律半定量地进行比较，获得正确结论。当然力和运动关系的说理差强人意也很正常。反思：基于半真实半虚构情景设置问题，巩固刚学的知识和技能，确实就是在做题，不过问题也是比较能引起学生的兴趣，因为容易产生思维的冲突，但由此难度也是对初学万有引力定律的学生来说较大，其中设问2到了高三后期，对我们学校的学生而言仍有困难，这也并不是说当初没有教到的问题，而是本身就存在基于模型区别而选择研究对象，还要选择合适的规律，还要避开A、B“运动半径相等”的迷惑等问题。但这个题也就这一题，可以在高三作为“规律选择”大块的一个小小的组成部分来继续帮助学生纠错补漏。情景23：图片“静止的和运动的保龄球”。前提：在简略的科学史描述及回忆中凸显了“功是能量转化的量度”设问1：假定地面是水平的且完全光滑，保龄球静止在这里，地面、瓶子有没有对保龄球做功？设问2：如果我们研究的过程是保龄球匀速运动过去后撞倒瓶子的过程呢？为什么地面对球仍然没有做功，球明明是有位移的？目标：功的概念回顾及功的定义式的引入。效果：设问1很简单，应用初中知识即可应对，当然水平较高的同学会联想“能量转化”并应用在其表述中。设问2也简单，回顾“力方向上的位移”即可解决地面对球是否做功的问题，水平较高的同学可能会结合能量转化进行多角度论证，而撞瓶子做功的问题则会有区别：层次1：应该是做功了，怎么做功的弄不清楚，纯定性感觉。层次2：可以根据能量转化确定做功，也可能对球进行受力分析和运动分析，说明存在做功，不过也会有疑惑。层次3：毫无问题地综合能量转化和力学分析说明做功的存在，甚至再去研究瓶子、正负功的概念问题。反思：这真的是一个非常简单的情境问题，但确实是一个值得玩味的问题，无论是定义式还是功能关系都可以在此体现，书本上并不出现，可以作为一个额外的例子进行分析，后续引入功的正负的运算和概念相当容易，还能在有一定的功能关系知识的基础上，引申作用力反作用力做功、动能定理等内容。虽然学生绝大多数最后在机械运动中还是通过力和位移来判断做功，而将能量转化放到了一边，也基本忘记了我们曾经研究过这个情景，但基于物理本身的观念，这个很小的切入点还是值得一试的。情景24：图片“弹出小球的初末状态”设问1：装置对小球的弹力是否做了功，为什么？设问2：如果假定一开始对小球的力大小为F，而作用距离为S，则能否估算弹力对球做的功？目标：功的概念和某一种典型变力功问题，图像的应用。效果：设问1很简单，但回答的情况也因人而异，分为判断做了功、因为球加速判断对球做正功、根据球的初末状态判断速度（动能）增加而判断对球做功。设问2具有一定难度：层次1：有朦胧的计算的初步想法，但没有具体的可实施做法，但一般来说还是不会同意W=FS这样的算法的。层次2：能够比较顺利地想到用“平均力值”的观点定量计算，有可能说出鉴于胡克定律这样的条件。层次3：不仅提出平均力值的做法，还能基于（假定）胡克定律，选择利用图像求面积的方式求功，并且在求解前能进行一些条件假设或概念说明。反思：作为高一刚学，一般不会有学生说到“力关于位移的平均值”或者“力与位移呈线性关系”等非常专业或标准的表述，但实际上对于中等学生来说这个取个平均值的想法问题是不大的，也很容易与弹性势能的表达式相联系，从高三表现来看，具体的此类问题只要不是那么的数学要求高的话，在计算上并无太大障碍，反而上真的让学生写出功能关系的公式表达且表达式所用物理量不出问题，比如这里如果给出球的末动能，求弹簧一开始储存的弹性势能，倒是有些困难的，实际上一是跟高一在此内容阶段没有给予足够多的时间将能量转化观点一步步地让学生消化，二是到了高三很多规范化表述有所遗忘，本身功能关系就是一大难点，而对其的描述又需要更多的平稳心态下的逐步分析。这也从侧面体现了无论是教师还是学生，其实都一定程度上存在急躁心态。情景25：图片“牛三课上出现过的”设问：这些都是我们在作用力反作用力一节中曾经见到和分析过的情景，大家讨论一下对于物体整体的机械运动而言，可不可以有：作用力做功，而反作用力不做功；作用力反作用力都做负功；都做正功的情况？进而归纳作用力反作用力做功的关系。目标：功的概念和选择研究对象、力学及运动的分析。实际上作用力反作用力的名称就是按研究对象来取的。效果：层次1：如果之前正功负功的概念落得比较实，则这里找到都做负功、一个力不做功还是容易的，可以引导后想象出都做正功的过程，进而由老师归纳结论。层次2：能够比较顺利地举例说明各种情况，一定程度上可以使用具体的力学分析和运动分析来回答问题。层次3：经过一定讨论，无论是根据动能变化的分析还是力学加运动学的分析，都不会有太大问题，还可以对磁铁情景自行创设情景得出进一步例证，有可能说到两种力做功无关的本质原因在于作用于不同物体这样的概念。反思：实际上本情境问题，并不太会在正规大型考试中出现，因为要举出很多例证，且其研究目标也就是针对了一点点概念，应用价值并不大。但有的时候最终会发现，对于中等水平的同学来说，在更加紧张的高三阶段，心平气和地合理选择研究对象并对其正确的受力分析和运动分析，都有可能会成为一种奢望，然而学生在高一等阶段又有可能存在眼高手低、不屑于沉下心来好好训练这样一种基本技能，我们也只能靠不断地追问为什么来提高学生基础的思维连贯性和逻辑严谨性。当然，对于不同水平的学生情况是不一样的。情境26：图片“龟兔”、“冷柜铭牌”设问1：龟兔赛跑，假定二者同时到达终点，且克服阻力做功一样多，你觉得谁的功率大呢？设问2：请大家仔细观察冰箱铭牌，结合初中知识，你认为冰箱的电功率是多大？目标：平均功率和瞬时功率概念的建立及应用，可能引出瞬时功率的Fv类算法。效果：层次1：即使是物理学科水平比较一般的学生，也会对设问1有疑惑，明明兔子跑的时候很快，功率应当是大的，却不知该怎么表达，但经提点平均和瞬时的概念区别后通常没有理解困难。对于设问2，可能出现24h耗电能单位不太认识、初中电功率UI不清晰等问题，进而导致设问2未起到应有效果。层次2：能够比较顺利地根据设问1，一定程度上自主地提出平均功率和瞬时功率的概念或差不多的描述，对于设问2可以找到24h耗电能，并可以转化为标准单位瓦特，但这里埋的UI伏笔只能是有一定概率被学生自主挖掘出来。层次3：学生可以自主讨论，并毫无疑问地对设问1达成一致意见，对设问2也可以自主地应用上刚学的平均和瞬时的概念。反思：其实有可能存在学生在初学高中功率时，先用电功率引入反而容易引起共鸣的现象，毕竟这种白纸黑字印出来的数据文件，对学生来说还是容易解读的，并且贴近日常生活，实际上机械运动的功率反而可能是对当前的生活经验的学生来说是更抽象的物理量。本情境问题实际上到高三大概率不再是什么问题，但在高一引入时，还是着眼在于学生已有的认知基础及知识的迁移运用，而且对比分析的思想也能体现一点辩证思维，虽然辩证类型的题在最终考试中出现概率很小，但与之相似的选择规律的内容却是很常见的，实质上从学生思维判断角度来说是一类问题。情境27：视频“直线加速摩托车第一人称视角”（可以看若干遍），先介绍主要的两个大表盘的意义。前提：恒定功率的加速过程已分析过了。设问1：在第一档中，这个实际的车辆大致是匀加速的，那么你观察到发动机输出功率随时间大致是如何增大的呢？假定阻力恒定，为什么会这样呢？设问2：是不是在一档达到了额定功率就不能再加速了？换挡其实瞬间改变了什么？目标：模型分析、牛顿定律、牵引力功率的进一步应用。效果：层次1：能够根据视频获取信息，但力学模型的建立和进一步的理论分析存在困难，基本只能教师一步步手把手教。层次2：能够比较顺利地受力分析并且写出一点公式，经过讨论或者教师提示后，虽然未必能写出最终的关系式，但也能结合已有公式辅以语言基本上表述正确。可以相对顺利地用图像语言理解。层次3：除非不认识表盘，否则整个推理流程没有任何问题，我们甚至还可以适当拓展图像语言、转速表的含义等。反思：这其实是变相的做题，不过拿出一个真实可见的、有一定挑战性问题的情景，并半理想化后交给学生分析，在高一阶段还是很有利于提升学生的学习兴趣的。当然实际上用情景和不用情景，从高三的表现来说差异不大，但个人认为如果物理课局限在讲了一点东西就开始做题巩固这样的范围内，可能并非符合物理学科的初衷。情境28：图片“骑自行车”，视频“测溜车距离和时间”设问1：你们觉得怎样估算匀速骑自行车的功率？需要测哪些量？设问2：视频中的同学们是怎么解决阻力的测量的？假定匀速骑行的速度为5m/s，估算骑车功率？目标：牵引力功率、牛顿第二定律等的综合型应用活动。学习兴趣及学以致用。效果：层次1：在设问1可能能答到要测牵引力和速度，可能会想到用弹簧秤测牵引力。设问2较难，建议改为给出数据的练习题。层次2：其实在设问1也就比层次1好了一点，学生可能会讨论出不止一个方案针对牵引力，有可能会想到测阻力，甚至可能有一定生活经验地否定某些测量方式，但只能到理想化测量方式为止，对于设问2还需要一定的提示。层次3：能自主完成层次2对设问1的所有讨论及获得结论，有概率出现以运动学的方式解决牵引力或者阻力的方案，但一般很难得出视频中的方案，对设问2没有任何问题。反思：这个半探究活动可以轻易地活跃气氛，但难度较大，不过让学生在提方案和提困难之间相互交流，还是能让他们有所得的。虽然最终的方案基本上还是教师带着学生去做，但应该还是能让学生体验到多角度寻求方法解决问题的历程，不仅答案上对比查表资料是很符合的，而且其实流程简单，有可能激发学生主动去体验这个研究过程的想法，这样的话，我们的目标就不再局限于运动学、牛二、功率的模型分析这样的狭隘的物理课范围之内了。情境29：“重球从斜面上由静止下滑后推动滑块做功视频”设问（活动）：粗略量了一下，第二次在斜面上的加速距离大约为第一次的1.5倍，而发现推动滑块移动距离也大约为1.5倍，看起来二者大致成正比，那么假定球在斜面底端速度为v，则它对外做功的能力与v是否也成一种比例关系呢？目标：较复杂的多段运动中的模型建构、功能关系的运用，回顾运动学等知识。并能引出动能具体表达式的推演。效果：层次1：难以回答个所以然，都是猜测，所以不建议使用此情境，直接推理动能表达式更合适。层次2：有一定的想法和模型分析基础，在教师引领下可以不断地纠错和填补逻辑漏洞，最终达成差不多的目标。层次3：可以推理出正确答案，不过真要其表述可能还是有些地方有疏漏需要提醒或填补。反思：这个半探究活动可以说是随手可做，甚至课堂上当场让学生体验都行，生活经验比较切实际，显然这里的目标并不是动能与v的关系了，而是一些既得知识的综合应用，并能非常轻易地在生活中检验，学生对这种竟然能近似简单地成正比的兴趣是比较高的，并且容易让学生出现思维上的碰撞，因此推理出我们所要的结论的过程也会学习得比较认真，个人觉得虽然在这里是耗费了相当的时间，但比后面那个直接推理带有1/2的动能表达式的效果更好，也更加符合科学认知的逻辑顺序一些，当然对于高一的学生来说是有难度和挑战性的。情境30：“相同的四个小球最速降线实验”视频（多次播放）设问1：大家有没有发现，虽然先后不同，但四个小球几乎砸在与桌边距离相同的点上，如果忽略摩擦等阻力，沿哪条轨道下滑的过程中重力做功最多？为什么？半演示过程：我们简单画一条轨迹，为什么重力做功不看路径呢？对长段范围内显然不均匀的过程，我们可以怎样处理将其变得比较均匀、容易定量研究？设问2：既然大家都说重力做功等于mgΔh，那么这里重力做正功还是负功？起到了怎样的能量转化效果？由于功是能量转化的量度，重力做了多少功，就代表重力势能减少了多少，我们假定初末位置离地高度为h1和h2，从数学表达式来看，过程中重力做功究竟在减少什么呢？目标：重力做功的特点、重力势能表达式的引出。效果：层次1：设问1也可以朦胧地说到做功相等，可能会说到平抛的初速相等作为理由。剩下基本都是教师在讲。层次2：设问1可以比较合理地结合平抛运动提出轨道底端速度相等，大致可以从功能关系说明重力做功相等。半演示过程为教师一边提示，学生一边说，对于其实很简单的设问2，如果在动能表达式的推理中没有出现过类似的表述，就比较懵。层次3：设问1学生自述基本没有问题，半演示过程可以变为学生自己推理，设问2也能顺利通过但可能会不自信。反思：这个有点像探究的环节实质上是有一定难度的，内涵也比较丰富，使用效果因人而异，但视频中实验结果也确实比较新颖且能引发学生思考，不同的处理方式应当可以适应不同的学生，实际上其核心内涵还是在于恒力做功的模型建构，以及与势能的数量关联，实际上结论学生很可能是知道的（提前预习或者其他学习途径），也很简单，但这里能够基于所需模型帮学生找一个大致能说明问题的真实情景，帮助学生透过现象看本质，应当还是有一定成效的，从高三来看，高一这类情景问题能够表述得较全面的，高三的逻辑严密性也是更高的。情境31：“机械运动的组图”设问：忽略一切阻力和动力，把这些物体当作质点，假定在最低点具有相同大小的速度，那么运行到最高点时，上升的高度都一样吗？为什么？目标：运动特点的分析、模型分析、机械能守恒观点。效果：层次1：不是很清楚最高点的上升高度究竟看什么，大概能凭感觉猜测，可能会用到类似竖直上抛的意思把最高点速度作为0去解释。层次2：可能能比较顺利地理解上升高度与重力势能增量的关系，并比较顺利地指出一些在最高点速度取0的例子，应当可以说明标枪的最高点就不是那么高，但真要详细说明，可能还是有些含糊。层次3：轻松地获得结论，无论是定性地比较最高点动能，还是定量转化为v与h的关系，都没有太大问题，可能在剔除质量这个因素上需要提示，学生可能主动地讨论过山车在最高点速度可以为0或者不为0的问题。反思：这显然是针对以前出过的题目提出的情景型问题，其与生活经验的贴切性决定了它在学生心目中的可讨论性，而过程中又有一定的挑战性包括模型判断、分类讨论、思维碰撞等，实际上相当于将一个其实比较简单的用公式就能解决的题目，转化成了在生活现象的解释中去理解守恒思想及其公式应用，在高三遇到相应的题目时，有印象的学生就没有任何问题，当然，学生的遗忘率还是比较明显的，这里的模型也挺多，在我们可观测的范围内，不局限于本情境，几乎所有的综合两个或以上概念或知识点的问题，都会对普通学生造成障碍，个人觉得这障碍也只能努力去削弱，而不可能消除，否则本学科就不会有什么区分度了。情景32：“教材机械能一章章首图”设问：已知小球在两侧最高点恰好被拍到，那么这张频闪照片能否大致揭示一点周期和摆长的关系？怎么看？目标：简单的信息获取、模型构建。效果：层次1：不是很清楚问题指向与本情景是如何转化的，经提示后大致知道通过数数对比周期，经提示后可能代公式尝试比较，多数情况下还是教师自己在讲，成为讲题。层次2：经过一段时间讨论，学生基本上知道问题指向，并基本上得出周期之比，经提示可以轻易转化到摆长之比并简略验证。层次3：比较轻松地自建模型并定量论证和验证（也就是直接转化为了解题），并可能提出不严谨的地方是摆角过大，所以只是大致观察的结果，不能作为严谨的结论。反思：这显然就是做题，只不过把题目的问法改为了对现象中物理规律的认识，实际上也是在提示学生对于单摆运动除了振动的规律外还包含能量等各方面的分析，可以引申出各种问题去针对高三复习，当然就这里的问题而言，难度较低，到了高三也不是太大的问题，但反思其他的与能量、力学相结合的更多高三中表现出来的学生问题，如果在此阶段能够花更多时间综合地进行模型分析打实一些基础的话，可能会好很多。情景33：“沙滩与波浪”设问1：课本上说在靠岸时，海浪波会倾向于转向垂直于海岸的方向传播，大家在图中能找到证据吗？已知我们研究的范围内，水波的波速与水深正相关，可能近似有。设问2：为什么在峭壁型海岸几乎无此现象呢？设问3（高三）：图3可能涉及水波的哪些现象？目标：教材信息的拓展研究、模型构建。这里不分析设问3.效果：层次1：由于模型建立较困难，此问题效果不大，最多教师带着学生看看作为一个经验型的例子。层次2：学生能顺利建立模型化的波面图，指出传播方向，并根据波速的关系，能讨论出大致像队列拐弯的情景的说明方式，或者另一方面仅是对应教材前面实验中的水波折射实验，用波速说明折射方向。能简略地提到峭壁海岸起不到改变波速的作用。层次3：顺利地利用波面作为证据，既可以结合教材上的实验结论，也可以自建模型、结合水深说明这种传播方向的连续变化，对于峭壁，表述会更谨慎一些。反思：既然教材对海浪的现象只是提了一下，显然就是为分层教学作的准备，这里只是给出更合理的配图，引导学生巩固波面等模型的知识，还多给出了一点水波波速知识串联了教材演示实验和此现象，可以让学生的认知框架更加完整一些，基于现象的真实和些许趣味性，学生也会觉得存在研究、讨论的价值。当然事实上这个情景对应的问题到了高三，如果是对于追求速度和有些浮躁学生来说，很可惜就变成了背结论的内容，而我们的关注点其实是波速的分析，没有达成此目标的学生就会出现问题，比如在声波从空气进入水的折射方向就成了相当难理解的点。情景34：“听觉视频：隧道视角的声浪和随车（无人机）视角的声浪”设问：在这里，多普勒效应的出现是取决于波源的运动，还是接受者的运动？（还是二者的相对运动？）目标：对教材内容的现象上的补充效果：不谈效果，最终可能就是让学生记得这个概念。操作：对于高水平学生，可以在时间允许的情况下，罗列更多的问题比如：究竟在空气中传播的声波波长变了没有？接受者感受的频率可以图示说明吗？可不可以从定量的角度来说明这个现象？反思：没有反思，似乎大型考试中也不太出现类似的题（可能因为要确切地去论证就是需要定量计算），所以只是个视野拓展，针对自己的学生选择合适的处理方式即可。情境35：略设问1：（如果还放有盐颗粒就更好，初中或者化学中提过名词最好）图中能让你想到几种晶体？加热到足够高温时是不是都会熔化，那么从微观上来说离子、分子、原子的运动从热学上来说有没有相同点？设问2：初中就学习过扩散现象，气体、液体的现象我们都见过，结构紧密的固体间能否扩散呢？可能所需的时间如何？在哪里可能看到相应的物件？图中能不能找到证据？你们觉得扩散从微观上能说明什么？（此处不能将固体扩散慢和分子运动剧烈程度直接关联）设问3：这是一个静态的图片，请大家想象这个情景，你能肉眼看到的灰尘颗粒的运动是不是布朗运动，为什么？目标：1：热运动“分子”概念的提出。2：回顾分子不停的运动和间隙。3：反馈布朗运动概念及尺度观点。仅对3说效果。效果：层次1：真有可能说是布朗运动的，实际上最起码学生已经记得布朗运动是颗粒的运动了。层次2：一般就算一开始说错，也会经过学生自己的讨论后得出是气体驱动的结果，可能会说明其现象一般是颗粒定向的运动。层次3：比较顺利地得出层次2的结论，同时还能指出灰尘颗粒应当是可以有布朗运动的，但不是这样的现象，有可能自己对比花粉实验装置提出或经教师提示得出“看得见的颗粒过大，看不出布朗运动”的结论。反思：实际上对微观世界的研究多数是间接测量/观测的性质，也是当前观测手段所迫，但微观可能是宏观表现的本质所在，为什么这样表征，怎么体现微观解释的，实际上教材这一部分相当多的内容是存在一条暗线串联的，即研究问题的尺度观点。当然这一点对学生来说感觉要么就是背背记记，要么就是“边角料”知识，难以和物理观点、物理学研究史实等相结合，本人也未能整理出相当顺畅的逻辑链帮助学生理解。情境36：“铅块提重物”视频和“破裂的杯子”图。已经介绍过分子力随间距的变化。设问1：实验者将铅块的接触面刮平整且用力按压在一起的目的是什么？设问2：那么玻璃碎裂的面看起来也挺光滑的，用力将两片按在一起，是不是就能变回完整的杯子，为什么？可以怎么办？目标：分子间作用力为“短程力”的理解。效果：层次1：需要经提示回顾刚才的知识，才能想到让分子间距小到一定程度，否则只能说感觉上“粘”起来了，感觉玻璃粘不起来。层次2：一般可以讨论出让铅分子距离足够近，以及玻璃碎裂面看似光滑实际上微观看并不平整，一般能说到可能玻璃分子间距没有足够小。加胶水的方案问题不大。层次3：一般可以顺利地描述为“足够多”的分子间距的解释方式，可以解释一下铅比较软相对于玻璃的优势，说胶水等方案时会主动说明填塞间隙获得足够小分子间距。反思：玻璃这个情景是生活中非常常见的现象，让学生通过学过的知识对自己熟悉的现象作出解释，既能引起学生兴趣和共鸣，体现出问题研究的价值，实际上也是在默默地让学生逐渐接触宏观现象的微观本质。情境37：“各种水珠图片”设问1：为什么空中自由下落的、空间站里的水球稳定时那么球对称？而荷叶和玻璃上的水珠却有点扁？设问2：虽然都是扁一些，荷叶和玻璃上的水珠形状还有没有区别？大家感觉一下可能是什么原因？目标：过渡，形状的表象引出浸润概念。效果：总体来说表面层级的回答学生基本都能做到，因为只需要观察即可，深层级的猜测比如亲水和疏水类似的表述也可能在较好的同学中讨论出来。总体是为了给出浸润相关的现象为后续理论作铺垫。反思：玻璃水滴情景最好是自己拍摄，网上找到的合适视角的图极其困难。另外针对不同水平的学生，选择的关注点可以是识记、简略理论分析（定性）、参数理论分析（拓展、半定量），对于第三种建议仅针对学有余力（自我感觉教材内容不够的）的、有兴趣挖掘物理潜力的学生。情境38：“热针尖点在铁片上导致石蜡熔化”视频。设问：请大家观察后讨论一下，铁的导热现象体现了各向异性还是各向同性？那么纯铁是晶体还是非晶体，如何解释？目标：多晶体概念的提出和理解。效果：层次1：如果前面铺垫足够，回答各向同性没有太大问题，但是初中学过的熔点等知识都联系不起来了。层次2：一般可以说各向同性和铁具有熔点应当是晶体，但可能会陷入思想矛盾，只能等待教师提示或者解决概念问题。层次3：能自主地有理由地说明层次2的结论，并比较坚信铁是晶体，坚信的理由是熔点比较体现微观结构这个本质特征，可能能提到“存在杂乱无章的排列”但说不出是什么在杂乱排列。反思：虽然给出了一块显示断面的铁，但也很难让学生主动想到多晶体这样的概念，到最后绝大多数学生还是依靠识记熔点来判断晶体，识记单晶体的各向异性表现，而并没有充分理解，可能的原因是当时在这一段处理时比较急躁，没有足够多地花时间针对宏观、微观作出更多的描述和思考，但实际上这种与尺度相关的看不见的模型建构，一直都是学习的难点，个人认为也不需要学生“探究”去得到结论，能够知道结论并在以后的分析中用上就很好了。情境39：图片“登山表”和准备视频“水浴乒乓球”设问1：登山表为什么需要坚实的表面？如果会爆的话是向外还是向内爆？设问2：有什么办法可能能让这个瘪的乒乓球再鼓起来呢？目标：半理论半实际，解决真实问题。效果：层次1：一般会止步于定性说说结论，理由比较含糊。层次2：经过讨论可以确定到高海拔其实表内压强是变小的，但一般可以说明可能外界的气压变得更小，所以是向外爆。一般来说加热乒乓球的方法可以想到，简略理由也能说得还不错。层次3：能自主地提出在爆之前是属于等容变化，关联控制变量的思想，能够主动地转换研究对象到表面，分析内外的力学问题来相对完整地说明问题，可能会提出要查询海拔温度、气压等资料。对乒乓球实验的表述也会比较注重体积不变的过程和球皮的力学分析。反思：这看似简单，但其实需要仔细分析，还有一点点认知冲突的问题，其实质上还是在于选择研究对象和对比对象、宏观的力学分析等，要求学生坚定地依据所学知识，严谨地得出结论，适当地讨论真实现象，在学生的表述中也是比较能观察其思维逻辑的连贯性和严谨性的。实际上情景问题也是看到了相应的计算题而想到的，在课堂上进行这样的物理思维训练，课后巩固中再练练具体的运算，应当算是比较物理地去解决了这样一个比较真实的问题。到高三基本没有机会再让学生去严谨地表述这样一个过程，但总有学生还是记得曾经这样去说明过这个问题。情境40：图片“吹气球”和“液氮冷却气球”视频设问1：如果我们借助化学中提过的这个方程，你觉得理想气体的等压变化会表现出什么规律？吹气球是不是我们这里说的等压变化？设问2：实验者说理论上气球容积应大约为原来的1/4，但实际上小很多，他想表达什么意思？（大家可以再回顾一下理想气体的概念……）目标：主要针对了三大气体定律的条件的概念。效果：层次1：一般在设问1还是可以答一答的，毕竟公式都给出了只是变换一下样子，设问2的1/4的结论需要花时间当作一个例题让他们做一下才能理解，后面基本上教师说概念。层次2：总体没什么太大问题，可能气体液化之类的想法或描述也会出现，学生也清楚这里是在强调理想气体和实际气体还是有区别的，当然对理想气体概念可能需要回顾一阵，而低温/高压下实际气体出现的问题及其微观解释并不需要学生知道的很多很清楚，学生能说则说，教师带着学生说也能获得学生的响应。层次3：本问题不需要层次3级别的、或者很专业的回答。反思：在效果中已有一定描述，其实现象很有趣，分析也很直接：现学现用，只是让学生注意一下公式、概念的适用条件，虽然高三做题时，绝大多数学生直接用PV=nRT处理问题了，但是在当前阶段通过现象和讨论，让学生能有一点感觉：物理并不只是公式和运算，而更重要的是理念，应当还是在培养人方面能起到一定效果的。情境41：磁现象实物、图片，“静电排斥”视频设问1：大家对比一下现象，图中所圈的空间内，在有磁铁和没磁铁的时候，是不是都仅有空气这个物质而没有区别，为什么？为什么这叫磁场？设问2：小带电物附近的空气内是不是也多了一种特殊物质，你会把它叫什么，为什么？它是哪里来的呢？设问3：（静电场定义）这里面出现了两个“电荷”，在这个描述中的作用是一样的吗？目标：静电场概念的建立。类比表述的手段。效果：层次1：一般说说结论没有太大问题，因为这里的答案导向非常显眼，理由就说不下去了，会说叫磁场的原因是因为是磁铁产生的，但初中也提过电流能产生磁场，所以基本需要教师不断地引导和纠正。层次2：类比轻松，也能比较容易地说到依据为力的作用（效果），会在磁场、电场的名称上出现矛盾，需要教师正确引导。设问3能朦胧说想法，难度也不大。层次3：比较轻松且相对完整地进行表述，产生磁场还有电流的理由一般能自己讨论出来，能够根据磁场概念准确地把电场概念表述出来，设问3也能相对准确地提出类似“场源”、“检验”的描述。反思：引用初中知识类比引出电场概念相对容易，虽然过程简单不花俏，但学生还是比较喜闻乐见这类简单的实验，因为很容易和生活中的现象相对应，而且思维负担不大。前面也有说过，如果能轻松达成呈现目标，这种微小型随手演示装置的性价比很高，只是需要教师随时想起来去准备一下而已。实际上学生对磁现象的真实操作演示兴致更高，就是因为它是现场做的，还有很多可以随手做的演示实验，其实都暗含在告诉学生如此简单的装置都可以有不错的现象，那它表示的规律就是比较普遍适用的，你也可以试一试。可惜在同学们繁忙的学业之余，恐怕没有那么多精力再投入动手探究活动中，可能这类课堂经历最终仅是转化为了做题的印象。情境42：“电场斥力”图片，理想情况下应配有真实实验验证（或探究）设问：显然静电场中各个点上的强弱可能是不一样的，你觉得现在小物块所在的点是强还是弱？既然力学性质是电场的本质属性，那我们提出一个量来表它的话，是不是就是电场力？也就是带电体在这里受力大，就代表这里电场强？怎样比才公平？光有电场力不够，怎样做才算是去掉了检验电荷的影响？活动：根据库仑定律求电场强度。目标：电场强度概念的建立。效果：层次1：一般来说就是认为电场力是表征电场力的性质的物理量，偶然能讨论出“比较单位电荷受力”。层次2：很多同学也是认为电场力是表征电场力的性质的，所以这里的设问才会有这么多铺垫和台阶，一般能顺着教师的提示讨论下去，正常得出结论。层次3：教师可以少一点提示，只问是不是电场力和怎样去掉检验电荷的影响。活动的效果取决于学生对库仑定律公式的熟悉度。反思：最近观课看到已有同仁将此概念的归纳过程转化为了定量的实验且效果还比较精准，如果能顺利在课堂展开作为最后确定电场强度定义的一种验证将会比较完美，可惜当年我们教课时没有相应的实验，也是非常困难地引出了场的本身属性这样的概念，但可惜根据高三的表现，学生绝大多数还是把电场强度当作一种公式运算，还是会有人认为电场力代表了电场力的性质，确实也好理解，比值定义就是想定义出电场本身的、更加抽象的特征量，没有电场力那么外显，学生需要被反复提醒才能大致理解去除检验电荷这个因素的意义。情景43：图片（可以配视频）“静电吸水”和“水分子模型”设问：铁屑在磁场中被磁化成为磁体，受力排布顺着磁场方向，但怎样想象碎纸屑这样的不带电物在电场中受力呢？水分子是个极性分子，受电场力作用会转向，大家能否猜想一下这玻璃棒产生的电场线样子，讨论它吸引水的合理解释。目标：电场相关作用中的模型分析，知识拓展+反馈。效果：层次1：一般来说讲不出啥，但感兴趣因为事关生活经验，靠教师讲。层次2：对多数学生来说这都是比较难的问题，所以才有系列的铺垫，大致可以根据提示跟着教师画模型图、根据电场的非匀强性得出结论。层次3：可以直接如上铺垫和提问后，让学生自己讨论、画、分析，没有太大问题，学生对极性分子这样的概念很清楚，也可以自行联想纸屑等也会存在分子的正负电荷重心发生偏移的情况。反思：除了习题练习外，基本已经学完了静电场的力的性质，研究这样一个环节实际上是对电场最开始的引入——“电”的词汇来源——静电现象之“琥珀吸引”作出的解释，也能联系磁场的磁化机理，虽然比较困难但是是有价值的问题，即使最终考试中不太会出现但也是应当让学生体验的，包括且不限于现象感悟、库仑定律、电场概念、微观模型、辩证思想等。用到了水分子结构也算是一点点跨学科综合分析的尝试，但最重要的是相对科学地解决学生心中的疑惑，所以学生的兴趣也是较高的。失误情境44：“含雾树林”图片、“静电除尘”装置图和模型图设问：摩擦起电是最常见的使物体带电方式之一，结合刚才的微观解释，大家讨论一下为什么图示的环境通常被称为负离子氧吧？空气中漂浮着带负电的微粒。追加设问（另外一节课）：已知在电场强度大的地方更容易将空气分子电离，而粉尘吸附了飘散开来的带电微粒后也带上电荷，最终受电场力作用而运动到外侧壁被吸附而从空气中除去，为何外壳A是连高压电源正极，大家能不能和之前的“负离子氧吧”相联系一下？目标：静电小知识点的综合运用。反思：教学中自创情境首先需要教师自己本身的学科、跨学科等相关知识基础扎实，不行就查阅资料，不然就会出问题，而学生当然是不知道这么多的，也会被我们糊弄过去，甚至记得了一些不太正确的东西。比如这里的负离子氧吧，当年我是认为摩擦起电会有电子被“摩擦出来”，被小颗粒或者液滴带上而漂浮在空中，但剩余带正电的离子是比较重的，容易沉降，所以漂浮的液滴、粉尘更容易带上负电荷，去解释现象的，后来觉得不对，带正电的离子比颗粒的重量相差还是很多的，吸附在颗粒上没有增大多少重量，所以查了