层级化实验引导中学物理运动观念形成
麦树荣彭晓春陈泳仪
摘??要：运动观念是中学物理观念的重要内容，通常运动观念与相互作用观念并在一起，注重研究运动特征产生的原因，忽视了运动的属性观、描述观、形式观与规律观，忽视了运动观念内涵的分析与研究。通过中学物理实验及数据处理软件的辅助应用，从运动属性的研究、运动径迹的描述、运动形式的分析以及运动规律的探究与总结，促进学生运动观念的形成。
关键词：中学物理分层实验；Tracker软件；运动观念
中图分类号：G633.7文献标识码：A??文章编号：1003-6148（2024）5-0061-5
运动观念是中学物理观念的重要内容，物理学和生活中的很多问题，都可以用与运动有关的守恒思想来统一描述，并得出了“运动是绝对的”结论，由此对运动的理解也从概念上升到了观念的层次［1］。通过中学物理实验展示运动的径迹，并由Tracker软件进行数据分析，掌握运动的属性、描述、形式及规律，促进运动观念的形成。
1??“运动观念”的内涵
高中物理的运动是指机械运动，研究物体位置变化及变化的规律。在《普通高中物理课程标准（2017年版）》“机械运动与物理模型”模块中要求用概念、图像及公式对运动的特征进行研究，从物理概念、物理实验、物理模型、物理图像、数学规律、思维方法等方面提升对质点运动的认识，加强对运动形式（如平抛运动、圆周运动、简谐运动等）的研究［2］。
1.1??运动的属性观
“日往则月来，月往则日来，日月相推而明生焉；寒往则暑来，暑往则寒来，寒暑相推而岁成焉。”说明运动是物质的固有属性，是绝对的，是永恒的，静止则是相对的、暂时的和局部的，是物质运动的一种特殊形式。静止是认识、区分事物的基础，运动打破静止使事物向前发展，运动与静止在一定条件下可以转变。运动同物质是不可分离的，物质不能脱离运动而存在，运动也不能离开物质而存在。世界上的各种现象，都是物质运动的表现形式。高中物理运动观念是指机械运动的特殊性和规律性。
1.2??运动的描述观
如何描述运动呢？需要引入一些描述运动所需的基本概念，诸如“质点”“位移”“时间”“速度”“加速度”等。再结合图像、公式、运动的径迹进行科学分析与研究。概念是对现实情境的整合与抽象，通过具体情境的分析来建立概念，这是一个建模的过程。将具体的物理对象或过程抽象为物理模型，是物理学的重要研究方法。利用这种方法可以先抽取概念模型，再建构各类运动的模型，利用概念深度分析各类的运动特征，对运动进行精准描述，再结合日常生活情境将这些模型用于生产生活实践中。
1.3??运动的形式观
运动的形式就是物质的存在和变化的形式，不同的运动形式反映了运动的不同种类，物质运动包括宇宙中发生的一切变化和过程，运动形式广义可分为机械运动、物理运动、化学运动、生物运动、社会运动等。
自然界中的一切物体都在不停运动，从高中物理视域上看，运动的物质丰富多彩，例如机械、分子、电磁、原子等；运动的形式变化多端，例如直线运动、匀速运动、变速运动、曲线运动、匀速圆周运动、变速曲线运动、热运动、电磁运动等。如何研究运动的形式呢？依据研究领域的不同，可以分为机械运动、热运动、电磁运动和原子及原子核内部的运动［3］。
1.4??运动的规律观
物质的运动都遵循着相应的规律，中学物理表现为：（1）匀速直线运动规律、匀变速直线运动规律、牛顿运动定律；（2）抛体运动规律、匀速圆周运动规律；（3）电荷及电流的运动规律、电磁场的运动规律；（4）机械的振动与传播规律、电磁波与光传播规律；（5）分子的热运动规律、气体状态方程。
2??中学物理运动观念研究
通过CNKI查阅，近十年来有关“运动观念”的文献数共计14篇，关于“中学物理运动观念”的文献数为1篇，物理观念下的“运动观念”究竟是什么？包含了哪些内容没有具体说明？因长期以来对于中学物理运动观念的研究总是与相互作用的观念结合在一起，重视关注运动现象背后力学的原因。中学物理教师忽视了对中学物理运动特征的研究以及对运动观念内涵的充分认识，使得物理学科核心素养运动观念难以落实。在物理学史上对于运动规律的研究经历了一个长期的过程，从历史角度去认识运动观念，可获得一些方法与体验。
大约在16世纪，第谷非常器重开普勒，因为开普勒数学能力强，第谷请来开普勒当自己的助手，并且强调在天文的研究中一定要尊重观测事实。1601年第谷去世，他将自己二十多年的天文观测资料留给了开普勒。开普勒视恩师留下的观察资料为珍宝，并且相信天体的运动是有规律的，这些规律亦可适用于尽可能多的星辰。于是，开普勒运用数学方法对第谷的数据资料进行系统分析和整理。在当时那个年代，在庞大的数据之中寻找到普适的规律如同大海捞针一般。在获得各行星绕太阳运转的周期和平均距离以后，通过数据观察，随着周期增大，