大學(xué)物理知識(shí)實(shí)用化的教學(xué)探究

廖健飛

摘 ?要：結(jié)合生活中的實(shí)際事例，重點(diǎn)探究了如何把動(dòng)量定理、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、伯努利方程和全反射等理論知識(shí)實(shí)用化。實(shí)踐結(jié)果發(fā)現(xiàn)，科學(xué)地把物理知識(shí)實(shí)用化不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其學(xué)習(xí)效率，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

關(guān)鍵詞：動(dòng)量定理;質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律;伯努利方程;全反射

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）22-0091-04

Abstract： Combined with practical examples in our life， this paper focuses on how to realize the practicality of the momentum theorem， the center-of-mass motion theorem， Bernoulli equation and total reflection. The actual teaching results show that the practicality of physics knowledge can not only effectively arouse students' learning interest and improve their learning efficiency， but also cultivate students' ability to solve practical problems.

Keywords： momentum theorem; center-of-mass motion theorem; Bernoulli equation; total reflection

作為理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，大學(xué)物理不僅在實(shí)際生活中有著十分廣泛的應(yīng)用，而且為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供了必要的物理基礎(chǔ)知識(shí)。因此，如何在有限的時(shí)間內(nèi)極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性以及全面提高學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)就顯得尤為重要。

大學(xué)物理雖然是一門與生活實(shí)際聯(lián)系緊密的課程，但在教材的編寫過程中通常只重理論而輕實(shí)際，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)需要面對(duì)諸多繁雜的理論推導(dǎo)，這樣不僅無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還讓很多學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生了畏懼心理，并最終演化為對(duì)大學(xué)物理這門課程的討厭和排斥。為了能夠改變現(xiàn)有大學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)物理知識(shí)存在困難和缺乏興趣等現(xiàn)狀，許多教師在教學(xué)內(nèi)容、手段和考核方式等方面進(jìn)行了改革[1-4]。然而，受限于種種因素，大部分教師在實(shí)際的教學(xué)過程中仍然采用傳統(tǒng)的“理論+例題”的教學(xué)模式，這樣無法有效的將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，從而導(dǎo)致教學(xué)課堂枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下等不良后果。為了能夠克服傳統(tǒng)教學(xué)模式所造成的諸多不足，作者在平時(shí)的教學(xué)過程中采用了物理知識(shí)實(shí)用化的教學(xué)方法。發(fā)現(xiàn)該教學(xué)方法因能優(yōu)化教學(xué)效果、活躍課堂氣氛、培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題等能力而廣受學(xué)生喜愛。

一、動(dòng)量定理實(shí)用化的教學(xué)

（一）基本理論

（二）知識(shí)應(yīng)用

通過上述理論的講解，學(xué)生基本能夠理解動(dòng)量定理所包含的物理意義，但還不具備利用動(dòng)量定理來解決實(shí)際問題的能力。因此，作者將會(huì)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考動(dòng)量定理在日常生活中有哪些用處，并提問：為什么對(duì)汽車都要限速行駛？在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生展開討論，最后請一位同學(xué)總結(jié)得出：對(duì)于同一輛汽車而言，它所具有的動(dòng)量與它的速度成正比，即速度越大時(shí)動(dòng)量也越大。而遇到特殊情況緊急停車的過程就是把汽車的動(dòng)量減小為零的過程。拋開個(gè)人的反應(yīng)速度而言，由式（4）可以看出，當(dāng)汽車速度太快導(dǎo)致動(dòng)量過大時(shí)，司機(jī)就無法做到立刻停車而造成交通事故。因?yàn)槠噭x車時(shí)提供的最大阻力是一個(gè)定值，所以當(dāng)動(dòng)量越大時(shí)停車所花的時(shí)間也越多，司機(jī)也就無法做到在緊急情況下立馬停車。接下來繼續(xù)追問：為什么在下雨天要減速慢行？通過討論并最終總結(jié)得出：下雨天路面變濕，這會(huì)減小汽車輪胎與地面之間的摩擦力，由式（4）可知此時(shí)所需的停車時(shí)間比平時(shí)更長，所以當(dāng)汽車速度過快時(shí)，更容易出現(xiàn)交通事故。通過上述兩個(gè)思考題的講解，不僅能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，活躍課堂氣氛，還能讓學(xué)生把動(dòng)量定理與生活實(shí)踐聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，在此基礎(chǔ)上還給學(xué)生灌輸了安全駕駛的重要理念。

二、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理實(shí)用化的教學(xué)

（一）基本理論

上式表明，質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)和一個(gè)特殊的質(zhì)點(diǎn)具有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：該質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系具有相同的質(zhì)量，且該質(zhì)點(diǎn)所受到的力與質(zhì)點(diǎn)系所受到的外力矢量和相等。

（二）知識(shí)應(yīng)用

由于質(zhì)心是一個(gè)比較抽象的物理量，如果單純只是從理論上進(jìn)行推導(dǎo)講解，不僅無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還會(huì)使課堂變得枯燥無味，從而導(dǎo)致很多同學(xué)都無法理解質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理本質(zhì)內(nèi)涵。為了突破這一難點(diǎn)，作者將會(huì)列舉一些生活例子，將質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理實(shí)用化。如提問：在不倒出來的情況下怎樣才能把放在籮筐中的大地瓜挑出來？在分組討論后引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出：只要將籮筐左右搖晃就能把大地瓜挑出來。其原因是：我們可以把籮筐中的所有地瓜看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系，當(dāng)籮筐靜止時(shí)，質(zhì)點(diǎn)系所受的合外力為零，其質(zhì)心位于籮筐中的某一位置。將籮筐左右搖晃時(shí)，籮筐的底部將會(huì)脫離地面，此時(shí)質(zhì)心在豎直方向上受到的合外力不為零，即重力要大于支持力。在這個(gè)合外力的作用下，質(zhì)心會(huì)獲得一個(gè)向下的加速度而向籮筐底部方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致籮筐下部分的地瓜密度要大于其頂部的地瓜密度，這也就意味著大地瓜全都跑到籮筐的頂部了。此時(shí)我們就可以輕松的把大地瓜挑出來。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考在日常生活中質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理還可以解決哪些問題，最后總結(jié)得出：利用質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理還可以用來挑選大瓜子、大花生、大土豆等。通過上述事例的講解，不僅讓枯燥繁雜的物理知識(shí)生活化，使其變得通俗易懂，還可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。