張小洪 陳露

摘 要：以故事的形式對“動量定理”一課進行教學設計，并對此設計的優(yōu)點與不足進行分析。

關鍵詞：動量定理；教學設計；優(yōu)點與不足

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）5-0040-3

動量定理是高中物理教學的重要內容，在“知識與技能”“過程與方法”方面需達到以下教學目標：1.會利用牛頓第二定律和運動學公式推導出動量定理的表達式；2.理解動量定理，學會運用動量定理針對具體過程列式；3.運用動量定理分析現(xiàn)實生活中的場景[1]。

若以傳統(tǒng)方式進行教學的話，本節(jié)課在推導動量定理表達式、運用動量定理列式的教學過程中，難免比較枯燥乏味；而運用動量定理來分析現(xiàn)實生活中場景的時候，則可能出現(xiàn)老師灌輸?shù)枚?、學生思考得少的情況；而且，課后若缺乏有效的拓展和鞏固，學生對于定理的理解可能不太透徹，不能很好地激發(fā)學習興趣，不利于“情感、態(tài)度與價值觀”目標的實現(xiàn)。

為了進一步貫徹新課改的理念，在教學中實現(xiàn)“知識與技能”“過程與方法”和“情感、態(tài)度與價值觀”的三維目標，筆者在最近的“動量定理”示范課中進行了一次大膽的嘗試，教學設計如后文所示。

引入：

請學生拖桌布而使桌布上的杯子不動，學生總結成功的秘訣——“快”。教師發(fā)言：“同學總結出成功的秘訣是‘快，那這個秘訣的背后隱藏著怎樣的物理學原理呢？通過今天的學習我們就可以了解?！?/p>

“今天的學習以一個故事的形式展開。傳說在物理世界，有一個神奇的人物叫物理小金剛。他可以上天入地，在宏觀世界和微觀世界間來去自如，在電場與磁場中自由穿梭。最關鍵的是，他可以變形。他變?yōu)楦鞣N人物和物體，游歷過許多地方，我們本節(jié)課的學習就與他經歷過的幾個場景有關?！?/p>

場景一：

如圖1所示，物理小金剛化身為一個質量為m的小滑塊，來到一個光滑的地面上，他的初速度為v0，受到一個向右的恒力F的作用。經過一段時間t，小滑塊的速度變成了vt。此時，小滑塊心中有了疑問：我的動量如何變化？是什么改變了我的動量？

請獨立思考，幫助小滑塊消除疑慮。

場景一教學過程：

學生可以進行如下推導：

mvt-mv0=m（vt-v0）=mat=Ft。

明確等式左邊是動量的變化量，等式右邊Ft是合外力的沖量，得出“合外力的沖量改變物體的動量”，最初得出動量定理并理解其含義和矢量性。

然后，播放汽車以140 km/h的速度拖動巨大桌布的震撼視頻，學生分析桌布上的瓷器與水果不掉下來的原因，與本節(jié)課最初學生拖桌布的實驗相呼應。

場景二：

有一天，物理小金剛化身為一個熱愛極限挑戰(zhàn)的運動員，來到了蹦極跳的高臺上。此時，他的面前擺著兩條繩子，一條有彈性，一條沒有彈性。請你站在為運動員安全考慮的角度，為他選一條合適的繩子，并說明理由。（以小組為單位討論，稍后展示）

場景二教學過程：

學生通過小組討論和展示，可進行如下分析：

如圖2所示，設向上為正方向，由動量定理得（F-mg）t=0-（-mv），式子變形后可得（F-mg）t=mv。

由此可知，動量變化量一定時，時間越長，作用力就越小，故為小金剛選擇彈性繩。

此處播放實際的蹦極跳視頻，并通過模擬對比實驗證明：同等條件下，彈性繩作用時間長、作用力小，指出這就是“緩沖”。

然后，故事繼續(xù)：“物理小金剛踏上新的旅途，他乘坐過摩托車、汽車、輪船等交通工具；他觀看過跳高、跳遠、籃球等體育賽事；他還……”以此為契機讓學生分析汽車、輪船、摩托車等交通工具和跳高、跳遠、籃球等體育賽事以及水果、易碎品的包裝、釘釘子等生活場景對動量定理的運用，并由學生積極發(fā)言。

場景三：

物理小金剛經過長途跋涉，來到一個氣勢恢宏的大門前，只見門口寫著6個大字：“西南大學附中”。這是一所百年名校，正在舉行“繽紛節(jié)”的活動，小金剛被一幅海報吸引：“來吧，蛋小強！想做一枚與眾不同的雞蛋嗎？敢做一名勇氣與智慧兼?zhèn)涞摹靶妴?？小雞蛋也有大舞臺，西大附中‘雞蛋撞地球挑戰(zhàn)賽等你來！來吧！從高空跳躍而下，用你那優(yōu)雅的身軀，去撞擊地球！不限形式，不限材料，來做敢于挑戰(zhàn)地球的‘蛋小強吧！”

躍躍欲試的小金剛化身為一枚雞蛋，要去參加“雞蛋撞地球”的比賽，可是它卻不知該如何武裝自己。請你利用自己所學的知識及聰明才智，為雞蛋出謀劃策。（以小組為單位討論，八仙過海，各顯神通）

場景三教學過程：

以小組討論、小組展示的方式為主，綜合學生的分析，主要有以下內容：

如圖3所示，對雞蛋著地后的過程進行分析，設向上為正方向。

由動量定理可得（F-mg）t=0-（-mv），式子變形后可得F=+mg?？梢姡獪p小地面對雞蛋的作用力，可以通過增加作用時間t和減小落地速度v來實現(xiàn)。

其中，增加作用時間的措施主要有：使用泡沫、彈性網(wǎng)、液體、氣球等緩沖裝置；減小落地速度的措施主要有：添加降落傘、滑翔翅膀或利用電場（磁場）的阻力、電磁感應現(xiàn)象中的電磁阻尼等。

課堂延伸：

本節(jié)課后，組織學生開始“武裝”雞蛋，參加學校真實存在的“雞蛋撞地球”比賽。同學們的設計創(chuàng)意五花八門，從六樓落下而未摔壞的雞蛋比比皆是。最終，同學們在這次比賽中取得了非常優(yōu)異的成績。

本節(jié)課教學設計的優(yōu)點與不足：

1.利用“物理小金剛旅行記”的形式來設計整堂課，為教學活動創(chuàng)設了非常新穎的情景；通過故事中的場景一、場景二、場景三來呈現(xiàn)教學場景，使學生能夠在輕松愉快的狀（下轉第44頁）（上接第41頁）態(tài)下進行物理學習?？傮w說來，學生在課堂上感覺非常新鮮，樂在其中。

2.采用學生獨立思考、小組討論、小組成員展示的方式進行教學，極大地提高了學生學習的積極性，發(fā)揮了學生學習的主動性；以學生獨立思考和小組合作學習為主、教師引導為輔，充分鞏固了學生在學習中的主體地位。

3.課后的“雞蛋撞地球”比賽作為課堂的延伸，使整個教學活動既有“動腦”，又有“動手”，有效地把動量定理深入扎根于學生的頭腦中。場景中提到本校的“繽紛節(jié)”，是我校特色的“繽紛教育”形式，也是學生們最喜愛的節(jié)日。通過組織同學們利用動量定理來“武裝”雞蛋，參加學校真實存在的“雞蛋撞地球”比賽，既加深學生對動量定理的理解，又提升了學生對物理學習的興趣和熱愛。

4.本節(jié)課的故事對語言的要求較高，教學設計中的語言在精煉、優(yōu)美等方面還有提升的空間。整節(jié)課教學內容偏多，如果適當精簡一些環(huán)節(jié)，學生的學習會更有發(fā)揮的余地。

5.本教學設計中，蹦極跳這一場景之后的對比實驗原計劃是利用DIS系統(tǒng)的力傳感器，希望傳感器記錄下彈性和非彈性繩上受力的實際大小并進行比較。但在準備實驗的過程中發(fā)現(xiàn)，力傳感器是以一定頻率來記錄力的大小的，非彈性繩的最大彈力持續(xù)的時間非常短，因此不能保證每次力傳感器都可以記錄到。最后，本設計放棄了傳感器的實驗，改做的彈性繩不斷、非彈性繩斷裂的對比實驗。因此，本節(jié)課的實驗設計還值得進一步探討和研究。盛海平在運用DIS系統(tǒng)突破“動量定理”教學難點的研究中，采用了氣墊導軌、光電門等實驗器材[2]，也是本節(jié)課的實驗設計可參考的實驗方案。

參考文獻：

[1]王小蘭，王婧.淺議新課程理念下物理有效課堂教學設計——以“動量定理”為例[J].物理教學探討，2009，27（10）：15—18.

[2]盛海平.運用數(shù)字化實驗系統(tǒng)突破“動量定理”教學難點[J].物理教學探討，2006，24（17）：53—55.