物理思政元素的融入探討*
——以動(dòng)量守恒定律為例

許力強(qiáng) 劉俊娟

(河北師范大學(xué)附屬民族學(xué)院 河北 石家莊 050091)

1 引言

2019年8月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化新時(shí)代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》提出，全面貫徹黨的教育方針，解決好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題，堅(jiān)持不懈用習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想鑄魂育人[1].2020年5月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，就是要寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，這是人才培養(yǎng)的應(yīng)有之義，更是必備內(nèi)容[2].各類課程要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng).

物理是自然科學(xué)的基礎(chǔ)課程，是一門理論與實(shí)踐密切結(jié)合的學(xué)科，其科學(xué)理論涉及自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，同時(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門，此課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新意識(shí).由于物理課程的內(nèi)容具有抽象性，對(duì)部分學(xué)生來講晦澀難懂，部分教師在物理教學(xué)中往往只注重物理知識(shí)的講解和相關(guān)題目的練習(xí)，而忽略了在教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想政治教育[3].基于此，在物理課程中添加課程思政的教學(xué)活動(dòng)很有必要.本文將以動(dòng)量守恒定律這一部分內(nèi)容為例，論述如何在物理課程教學(xué)中實(shí)施課程思政.

2 理論思路

2.1 教學(xué)目標(biāo)

2.1.1 物理觀念

(1)知道系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念.

(2)掌握動(dòng)量守恒定律的含義、表達(dá)式和守恒條件.

(3)了解動(dòng)量守恒定律的普適性.

2.1.2 科學(xué)探究與科學(xué)思維

(1)通過動(dòng)量守恒定律的探究過程，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展學(xué)生思維的深度及廣度，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力.

(2)推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的公式，培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣，提高推理能力.

2.1.3 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

(1)利用生活中常見的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生們更容易感受到探究過程的樂趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣.

(2)通過對(duì)例題的引申，引導(dǎo)學(xué)生緊扣時(shí)代脈搏，努力學(xué)好科學(xué)知識(shí)，將來為建設(shè)國防事業(yè)而奮斗.

2.2 教學(xué)方法

(1)通過視頻導(dǎo)入教學(xué)情境,通過學(xué)案層層設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)逐步深入.

(2)通過小組合作學(xué)習(xí)，探究推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律.用動(dòng)量守恒定律來分析生活中的實(shí)例，讓學(xué)生感受到物理與生活的緊密聯(lián)系.

2.3 教學(xué)用具

多媒體課件、滑板、自制導(dǎo)彈模型、鐵架臺(tái).

2.4 教學(xué)過程

2.4.1 導(dǎo)入新課

(1)播放嫦娥五號(hào)在月球著陸的視頻

課程思政點(diǎn)：搭載著“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器的長征五號(hào)火箭發(fā)射成功，標(biāo)志著中國“探月工程”第三步拉開序幕.嫦娥五號(hào)任務(wù)是“探月工程”的第六次任務(wù)，也是中國航天迄今為止最復(fù)雜、難度最大的任務(wù)之一，將實(shí)現(xiàn)中國首次月球無人采樣返回，助力深化月球成因和演化歷史等科學(xué)研究.嫦娥五號(hào)執(zhí)行此次任務(wù)有著非常重要的意義.這次任務(wù)有望實(shí)現(xiàn)我國開展航天活動(dòng)以來的4個(gè)“首次”：首次在月球表面自動(dòng)采樣；首次從月面起飛；首次在3.8×108m外的月球軌道上進(jìn)行無人交會(huì)對(duì)接；首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球.吸引學(xué)生很快進(jìn)入課題，并增強(qiáng)民族自豪感.

(2)小游戲

兩個(gè)學(xué)生做滑板游戲，借助游戲簡單的模型介紹系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念.由游戲情景，抽象出簡化物理模型，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力.學(xué)生小組合作探究，推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律.

2.4.2 合作探究過程

如圖1所示，設(shè)在光滑水平面上有兩個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的小球，它們的質(zhì)量分別是m1和m2，速度分別是v1和v2，且v1>v2.經(jīng)過一定時(shí)間，m1追上m2，并與之發(fā)生碰撞如圖2所示，設(shè)碰后二者的速度分別為v′1和v′2.分析兩個(gè)小球的碰撞過程，證明在碰撞前后兩球的總動(dòng)量守恒.

圖1 碰前

圖2 碰后

設(shè)兩個(gè)小球的作用時(shí)間為t，碰撞過程中兩球間的作用力大小分別為F，利用動(dòng)量定理證明.(提醒學(xué)生要規(guī)定正方向)第一個(gè)小球和第二個(gè)小球在碰撞中所受的作用力F1和F2是一對(duì)相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在兩個(gè)物體上；在非常短的一段時(shí)間Δt內(nèi)，第一個(gè)小球受到的沖量是

F1Δt=m1v′1-m1v1

第二個(gè)小球受到的沖量是

F2Δt=m2v′2-m2v2

又F1和F2大小相等，方向相反，所以

F1Δt=-F2Δt

m1v′1-m1v1=-(m2v′2-m2v2)

由此得

m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2

課程思政點(diǎn)：(1)由質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理，說明了力的累積效應(yīng)會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，這是量的積累引起質(zhì)的變化的一種表現(xiàn)形式，量變質(zhì)變規(guī)律是唯物辯證法的基本規(guī)律之一[4]，“不積跬步，無以至千里，不積小河，無以成江?！保嬖V學(xué)生們，做事情要腳踏實(shí)地，認(rèn)真學(xué)習(xí)，有了不斷的努力，才會(huì)有質(zhì)的突破.(2)學(xué)生們?cè)诠降耐茖?dǎo)過程既鍛煉了科學(xué)思維，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的鉆研精神，在遇到困境時(shí)，不畏艱難，勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生責(zé)任意識(shí).(3)目前的學(xué)生，雖然他們學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)，但是有著濃厚的個(gè)人主義，合作意識(shí)薄弱.在合作探究中，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí).

3 學(xué)以致用

播放小視頻：車廂耦合.既使學(xué)生對(duì)碰撞有了直觀印象，又開拓了學(xué)生的視野，學(xué)生采取自主合作探究的模式.

【應(yīng)用1】在列車編組站里，一輛m1=1.8×104kg的貨車在平直軌道上以v1=2 m/s的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止的貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng).求列車碰撞后運(yùn)動(dòng)的速度.

引入課程思政：改革開放40年來，中國高鐵經(jīng)歷了從少到多、從追趕到領(lǐng)跑、從走得了變成走得好的轉(zhuǎn)變.中國高鐵營業(yè)里程超過世界其他國家高鐵營業(yè)里程總和.中國高鐵跑出中國速度，更創(chuàng)造了中國奇跡.高鐵建設(shè)是中國正在開展新工業(yè)革命的標(biāo)志，中國特有的文化和中國人的勤勞創(chuàng)新使得中國高鐵技術(shù)得以迅速應(yīng)用，引領(lǐng)世界，并開始向海外(俄羅斯和印度尼西亞)輸出高速鐵路項(xiàng)目.

【應(yīng)用2】自制小實(shí)驗(yàn)：由自制導(dǎo)彈模型引入本題，增加趣味性，吸引學(xué)生.

一枚在空中飛行的火箭，質(zhì)量為m，在某點(diǎn)的速度為v,方向水平，燃料即將耗盡.火箭在該點(diǎn)突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1.求炸裂后另一塊的速度v2.

引入課程思政：近年來，中國航天不斷創(chuàng)造世界奇跡，中國航天在載人航天、新型火箭、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、月球與深空探測(cè)與商業(yè)航天等領(lǐng)域取得了重大成就.特別是今年，天問一號(hào)抵達(dá)火星、天宮空間站將全面開建、長征火箭家族將繼續(xù)擴(kuò)容、數(shù)型民營火箭和衛(wèi)星也將有新突破.將來有志于從事中國航天事業(yè)的青年們，向你們推薦3所航天類的高校:北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué).希望大家努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，將來為我們國家的航天事業(yè)添磚加瓦，貢獻(xiàn)自己的一份力量.本部分不僅融入了課堂思政的內(nèi)容又對(duì)學(xué)生進(jìn)行了簡短的生涯規(guī)劃教育.

4 教學(xué)總結(jié)

動(dòng)量守恒定律是系統(tǒng)在不受外力或者所受合外力為零時(shí)所遵循的規(guī)律.它是動(dòng)量定理的深化和延伸，且由于它的使用范圍十分廣泛，所以學(xué)好動(dòng)量守恒定律對(duì)于處理綜合問題是很重要的.鑒于學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，所以本節(jié)課增加了小視頻和小游戲的數(shù)量，寓教于樂，在游戲中學(xué)到物理知識(shí).導(dǎo)入新課時(shí)用到了嫦娥五號(hào)落月的小視頻，講解例題時(shí)講到我國航天發(fā)展水平居于國際前列，增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感.同時(shí)提到了幾所航天類高校，對(duì)學(xué)生的生涯規(guī)劃進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自己的時(shí)代使命，明白應(yīng)當(dāng)努力地學(xué)習(xí)，不斷的開拓進(jìn)取，并把個(gè)人成長和事業(yè)追求與國家民族的需要契合起來，促進(jìn)個(gè)人提升，為國家做出自己的貢獻(xiàn).讓學(xué)生意識(shí)到在高科技領(lǐng)域，我們必須要獨(dú)立自主和自力更生，努力掌握核心技術(shù)，不被西方國家牽著鼻子走，通過我們自己的努力為國家爭光.