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(shí)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(shí)候，學(xué)生學(xué)習(xí)物理會(huì)感覺到它與生活的聯(lián)系緊密，有的知識(shí)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(jì)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(huì)失去了對(duì)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(huì)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(shí)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(jì)時(shí)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(dòng)量和動(dòng)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(dòng)量的概念.動(dòng)量定理是一個(gè)重要的規(guī)律，它表示力在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)作用的累積效果與物體動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)與技能：理解動(dòng)量和沖量的定義及它們的矢量性；理解動(dòng)量定理的推導(dǎo)過程和動(dòng)量定理的內(nèi)容；會(huì)用動(dòng)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(dòng)量定理的演繹推導(dǎo)體會(huì)用科學(xué)探究的方法解決物理問題；能夠用動(dòng)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(jià)值觀：通過對(duì)生活中實(shí)際問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的興趣以及對(duì)物理與生活聯(lián)系密切的認(rèn)識(shí)；介紹動(dòng)量概念形成的學(xué)史，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)家對(duì)物理知識(shí)的探索過程，學(xué)習(xí)他們堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神.

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

教學(xué)難點(diǎn)：用動(dòng)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(dòng)員要跳在沙坑里；跳高時(shí)要在運(yùn)動(dòng)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(gè)雞蛋，一塊海綿和一塊塑料布.讓兩個(gè)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(huì)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(huì)碎，有的學(xué)生認(rèn)為掉在海綿上的不會(huì)碎.分別找兩個(gè)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(dòng)量和動(dòng)量定理，我們就會(huì)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(shí)建立聯(lián)系，讓學(xué)生體會(huì)到物理知識(shí)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(duì)于碰撞的兩個(gè)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(duì)于各種形式的碰撞都是這樣.也就是說，兩個(gè)物體碰撞時(shí)，一個(gè)物體的mv減少了，另一個(gè)物體的mv一定會(huì)增加，而且它的增加量與前一個(gè)物體的減少量相等.這使我們意識(shí)到，mv這個(gè)物理量具有特別的意義.物理學(xué)中把它定義為動(dòng)量，用字母p表示，p=mv.由于速度是矢量，所以動(dòng)量也是矢量，動(dòng)量的方向與速度的方向相同.

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

師：動(dòng)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(dòng)量概念的是法國科學(xué)家笛卡兒，他繼承了伽里略的說法，把物體的大小（質(zhì)量）與速率的乘積叫動(dòng)量，并認(rèn)為它是量度運(yùn)動(dòng)的唯一正確的物理量.不過笛卡兒忽略了動(dòng)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(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”的論文，總結(jié)了他對(duì)碰撞問題的實(shí)驗(yàn)和理論上的研究.結(jié)論是：“每個(gè)物體所具有的‘動(dòng)量在碰撞過程時(shí)可以增多或減少，但是它們的量值在同一個(gè)方向的總和卻保持不變，如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話.”他在這里明確指出了動(dòng)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(dòng)量.這樣就可以更清楚的表述碰撞前后動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jiān)持不懈與勇于探索精神.）

師：使一個(gè)物體產(chǎn)生動(dòng)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(gè)給定質(zhì)量的物體，如何能產(chǎn)生速度呢？

生：要給它一個(gè)力的作用.

師：很對(duì)，可見物體產(chǎn)生動(dòng)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(dòng)量改變的呢？讓學(xué)生小組討論.

師：下面我給出一個(gè)具體的物理過程，來幫助同學(xué)們進(jìn)行分析.一個(gè)質(zhì)量為m的物體放在光滑水平面上，給它一個(gè)恒定的力F作用，使物體運(yùn)動(dòng)起來，在一段時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)量的變化量，等式的左邊是力與力作用時(shí)間的乘積，這個(gè)乘積等于物體動(dòng)量的變化量.這個(gè)式子說明：力越大、作用時(shí)間越長，物體的動(dòng)量增加得越多.可見Ft這個(gè)量反映了力的作用對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng).物理學(xué)中把力與力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量，用字母I表示，I=Ft，它也是一個(gè)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(gè)式子表明：物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受的力的沖量.這個(gè)關(guān)系叫做動(dòng)量定理.

（讓學(xué)生親自推導(dǎo)動(dòng)量定理，會(huì)加深他們對(duì)動(dòng)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(dòng)量定理的知識(shí)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(dòng)量和末動(dòng)量都相同，因此它們動(dòng)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(shí)間比落在地面上的時(shí)間要長一些，根據(jù)動(dòng)量定理，動(dòng)量改變量相同，作用時(shí)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(dòng)量和沖量以及動(dòng)量定理的內(nèi)容，并且學(xué)會(huì)了用動(dòng)量定理解釋身邊的生活現(xiàn)象.那么請(qǐng)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(shí)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(shí)與生活完好的結(jié)合起來.