核心素养下高中物理矢量概念的建立和深化

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核心素养下高中物理矢量概念的建立和深化作者：孙海军

来源：《学习与科普》2019年第08期

摘要：矢量是贯穿高中物理学习的一个非常重要的概念，本文从什么是矢量，为什么要

引入矢量入手，并从教学实际中选取的具体案例出发，突破对矢量的合、矢量的“差”、点乘、叉乘运算规则的理解，使学生学会用矢量观念去分析具体的物理问题。

关键词：核心素养矢量矢量的合矢量的“差” 矢量的点乘矢量的叉乘

一、什么是矢量

物理学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探

究”“科学态度与责任”四个方面[1]。矢量是最能代表“物理观念”的概念之一，矢量是既有大小和方向，又能够按照平行四边形进行求合的物理量，是学生由初中到高中必须跨越的第一个障碍。

二、矢量的合

为了更形象的体验矢量运算规则，可以利用教具或课件让学生更直观看到矢量动态变化的过程中，合矢量是如何随着两分矢量的变化而变化的，并在具体题目中理解这一动态变化过程。

例1（共点力的动态平衡，2017年全国Ⅰ卷第21题）：如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。初始时，OM竖直且MN被拉直，OM 与MN之间的夹角为α（α>π/2）。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变，在OM

由竖直被拉到水平的过程中

A.MN上的張力逐渐增大

B.MN上的张力先增大后减小

C.OM上的张力逐渐增大

D.OM上的张力先增大后减小

此题所用矢量三角形的解法，不同于我们所熟知的动态三角形和相似三角形解法，它最大的特点是在变化的过程中保持了重力不变和另两个力的夹角不变，对物体受力分析如图甲所示，平移后得到如图乙的所示的矢量三角形。

此处给出两种解法：1、构图法，如图丙，构造出乙图矢量三角形的外接圆，将重力大小等效为圆上的弦，此弦不变，对应的圆周角保持不变，在OM拉至水平的过程中，可以明显看