將生活現(xiàn)象融入物理課堂教學(xué)之中

許巖

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)中的知識也大都是以生活中的現(xiàn)象為起點(diǎn)，經(jīng)過科學(xué)家的抽象和實(shí)驗(yàn)研究而得出的，因此，物理與我們的實(shí)際生活息息相關(guān).初中的時候，學(xué)生學(xué)習(xí)物理會感覺到它與生活的聯(lián)系緊密，有的知識還能在身邊應(yīng)用.而升入高中以來，物理之中加入了大量的數(shù)學(xué)計算和抽象模型，與生活中的聯(lián)系也越來越抽象了，以致于有些同學(xué)會失去了對物理學(xué)科的興趣或者感到學(xué)習(xí)物理吃力而自我效能感降低，這樣一部分學(xué)生就會在學(xué)習(xí)物理的道路上迷失.由此可見，在物理課堂中應(yīng)加深物理知識與生活現(xiàn)象之間的聯(lián)系，讓同學(xué)們感覺到學(xué)習(xí)物理可以解釋生活中的很多現(xiàn)象，可以幫助他們更科學(xué)的看待周圍的現(xiàn)象.這就要求中學(xué)的物理教師在教學(xué)設(shè)計時要多聯(lián)系生活和增加課堂中的與生活相關(guān)的小實(shí)驗(yàn).下面筆者就已“動量和動量定理”一課為例，闡述一下將生活現(xiàn)象融入課堂教學(xué)之中的思想.

教材分析 本節(jié)課選自人教版物理選修3-5中的第十六章第二節(jié).在上一節(jié)“探究碰撞中的不變量”的基礎(chǔ)上提出了動量的概念.動量定理是一個重要的規(guī)律，它表示力在一段時間內(nèi)連續(xù)作用的累積效果與物體動量變化之間的關(guān)系.這節(jié)課的的內(nèi)容是本章中的重點(diǎn)內(nèi)容，不僅為第三節(jié)的動量守恒定律的學(xué)習(xí)做了鋪墊，也是以后研究碰撞和反沖的重要知識基礎(chǔ)，因此，本節(jié)課在這一章起到了基礎(chǔ)性的作用.

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：理解動量和沖量的定義及它們的矢量性；理解動量定理的推導(dǎo)過程和動量定理的內(nèi)容；會用動量定理解釋生活中的現(xiàn)象和處理有關(guān)的實(shí)際問題.

過程與方法：通過動量定理的演繹推導(dǎo)體會用科學(xué)探究的方法解決物理問題；能夠用動量定理解釋一些與生活有關(guān)的實(shí)[JP3]際問題，在學(xué)生分析和解決問題的過程中培養(yǎng)合作交流的能力.

情感態(tài)度與價值觀：通過對生活中實(shí)際問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生對物理的興趣以及對物理與生活聯(lián)系密切的認(rèn)識；介紹動量概念形成的學(xué)史，使學(xué)生體會科學(xué)家對物理知識的探索過程，學(xué)習(xí)他們堅持不懈的科學(xué)精神.

教學(xué)重點(diǎn)：動量定理的內(nèi)容及推導(dǎo)過程.

教學(xué)難點(diǎn)：用動量定理解決生活中的實(shí)際問題.

教學(xué)過程

新課引入

師：在日常生活中，有不少這樣的事例，細(xì)心的同學(xué)應(yīng)該都見到過：跳遠(yuǎn)運(yùn)動員要跳在沙坑里；跳高時要在運(yùn)動員下落的地方放上海綿墊；從高處跳下的人，落地后雙腿往往要彎曲；輪船的邊緣以及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎等等，這些措施的共性是什么呢？而在某些情況下，我們又不希望這樣，比如要用鐵錘釘釘子，不能用木棰釘釘子，這又是為什么呢？通過我們今天的學(xué)習(xí)來探究其中的奧秘.

（從生活現(xiàn)象引入，激發(fā)學(xué)生的的求知欲望.）

實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)備兩個雞蛋，一塊海綿和一塊塑料布.讓兩個雞蛋從一米的高度落下，分別落在地上的塑料布和海綿上，觀察雞[JP3]蛋是否會碎.（落在塑料布上是為了保持地面的衛(wèi)生，容易清理.）

有的學(xué)生認(rèn)為都會碎，有的學(xué)生認(rèn)為掉在海綿上的不會碎.分別找兩個同學(xué)到前面來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，班里的同學(xué)共同觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

現(xiàn)象：掉在地上的雞蛋碎了，掉在海綿上的雞蛋完好無損.

師：通過今天學(xué)習(xí)的動量和動量定理，我們就會解釋上面的現(xiàn)象了.

（將生活中的現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生面前，并與本節(jié)課的知識建立聯(lián)系，讓學(xué)生體會到物理知識的重要作用.）

師：上節(jié)課我們“探究碰撞中的不變量”發(fā)現(xiàn)，對于碰撞的兩個物體來說，它們的“mv”的矢量和在碰撞前后很可能是不變的，對于各種形式的碰撞都是這樣.也就是說，兩個物體碰撞時，一個物體的mv減少了，另一個物體的mv一定會增加，而且它的增加量與前一個物體的減少量相等.這使我們意識到，mv這個物理量具有特別的意義.物理學(xué)中把它定義為動量，用字母p表示，p=mv.由于速度是矢量，所以動量也是矢量，動量的方向與速度的方向相同.

（以上節(jié)課為基礎(chǔ)引入動量的概念，并強(qiáng)調(diào)動量的矢量性，為動量定理的學(xué)習(xí)做鋪墊.）

師：動量的得出是經(jīng)歷很多科學(xué)家的研究和發(fā)展的.最先提出動量概念的是法國科學(xué)家笛卡兒，他繼承了伽里略的說法，把物體的大?。ㄙ|(zhì)量）與速率的乘積叫動量，并認(rèn)為它是量度運(yùn)動的唯一正確的物理量.不過笛卡兒忽略了動量的方向性.盡管如此，它的工作還是給后人的繼續(xù)探索打下了很好的基礎(chǔ).1668年，惠更斯發(fā)表了一篇題為“關(guān)于碰撞對物體運(yùn)動的影響”的論文，總結(jié)了他對碰撞問題的實(shí)驗(yàn)和理論上的研究.結(jié)論是：“每個物體所具有的‘動量在碰撞過程時可以增多或減少，但是它們的量值在同一個方向的總和卻保持不變，如果減去反方向運(yùn)動的話.”他在這里明確指出了動量的方向性和守恒性.牛頓把笛卡兒的定義做了修改，即不用質(zhì)量與速率的乘積，而明確的用質(zhì)量與速度的乘積定義動量.這樣就可以更清楚的表述碰撞前后動量的關(guān)系.科學(xué)前輩們就是在追尋不變量的努力中，逐漸建立了動量的概念.我們也要學(xué)習(xí)它們不斷探索和專研的精神.

（通過動量概念建立的學(xué)史介紹，一方面讓學(xué)生了解物理學(xué)中概念的建立是要經(jīng)歷科學(xué)的探究過程，另一方面滲透他們科學(xué)探究的堅持不懈與勇于探索精神.）

師：使一個物體產(chǎn)生動量需要什么條件？

生：它要有質(zhì)量并產(chǎn)生一定的速度.

師：那么一個給定質(zhì)量的物體，如何能產(chǎn)生速度呢？

生：要給它一個力的作用.

師：很對，可見物體產(chǎn)生動量是離不開力的作用的.那么我們就來研究一下力是怎樣使物體發(fā)生動量改變的呢？讓學(xué)生小組討論.

師：下面我給出一個具體的物理過程，來幫助同學(xué)們進(jìn)行分析.一個質(zhì)量為m的物體放在光滑水平面上，給它一個恒定的力F作用，使物體運(yùn)動起來，在一段時間t的作用下，物體由速度v1達(dá)到了速度v2.

生：物體運(yùn)動過程的加速度a=[SX（]v2-v1[]t[SX）]，根據(jù)牛頓第二定律：F=ma=m[SX（]v2-v1[]t[SX）]，動量p=mv，所以Ft=p2-p1.

師：同學(xué)們得到的式子是正確的.等式的右邊是物體動量的變化量，等式的左邊是力與力作用時間的乘積，這個乘積等于物體動量的變化量.這個式子說明：力越大、作用時間越長，物體的動量增加得越多.可見Ft這個量反映了力的作用對時間的積累效應(yīng).物理學(xué)中把力與力的作用時間的乘積叫做力的沖量，用字母I表示，I=Ft，它也是一個矢量，沖量的方向與力的方向相同.這樣，同學(xué)們剛才得到的式子就可以寫成I=p2-p1，這個式子表明：物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受的力的沖量.這個關(guān)系叫做動量定理.

（讓學(xué)生親自推導(dǎo)動量定理，會加深他們對動量定理的理解和掌握.）

師：下面我們就來用這節(jié)課學(xué)習(xí)的動量定理的知識來解釋老師課前列舉的生活現(xiàn)象.首先老師帶領(lǐng)大家解釋一下雞蛋落在海綿上沒有碎的現(xiàn)象.落在地上和落在海綿上的雞蛋具有的初速度都是零，它們落下后的末速度也是相同的，說明它們的初動量和末動量都相同，因此它們動量的變化量是一樣的.而落在海綿上的雞蛋由于受到了海綿的緩沖作用，作用的時間比落在地面上的時間要長一些，根據(jù)動量定理，動量改變量相同，作用時間長的作用力比較小，因此雞蛋落在海綿上受到的力小不容易碎.

總結(jié)：這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了動量和沖量以及動量定理的內(nèi)容，并且學(xué)會了用動量定理解釋身邊的生活現(xiàn)象.那么請同學(xué)[JP3]們課后試著解釋一下老師課前列舉的那些現(xiàn)象，作為課后作業(yè).

本節(jié)課著重體現(xiàn)了將生活現(xiàn)象融入物理課堂教學(xué)的想法，用周圍生活的現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望.并且在學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識后又能讓學(xué)生應(yīng)用和解釋這些生活現(xiàn)象，將物理知識與生活完好的結(jié)合起來.