國防教育中運動學(xué)規(guī)律的應(yīng)用

劉淑華

(江蘇省南京市第九中學(xué),江蘇　南京　210018)

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·STS研究·

國防教育中運動學(xué)規(guī)律的應(yīng)用

劉淑華

(江蘇省南京市第九中學(xué),江蘇南京210018)

本文通過釣魚島事件，介紹物理學(xué)在軍事科技中的應(yīng)用,引導(dǎo)學(xué)生在真實的問題情境下分析問題、解決問題,增強學(xué)生運用物理知識的能力,同時也加強對學(xué)生的國防教育.

國防教育;運動學(xué)規(guī)律;物理教學(xué)

1　背景

國防教育是世界各國愛國主義教育的重要組成部分,搞好國防教育、增強全民的國防意識具有重要的現(xiàn)實意義.當(dāng)下世界各國都非常重視國防教育在中小學(xué)學(xué)科教學(xué)中的滲透和開發(fā)，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于深化教育改革全面推進素質(zhì)教育的決定》明確指出:“對青少年學(xué)生要加強國防教育,規(guī)范國防教育.”

國防教育中軍事科技與物理學(xué)緊密關(guān)聯(lián),在物理教學(xué)中可以發(fā)揮物理學(xué)科的優(yōu)勢,為充分運用國防教育資源,滲透國防教育，筆者在“運動學(xué)基本規(guī)律的應(yīng)用”的習(xí)題課中進行了嘗試.

“運動學(xué)基本規(guī)律的應(yīng)用”是高一學(xué)生在學(xué)完運動學(xué)基本公式后的一節(jié)習(xí)題課,本節(jié)課通過釣魚島事件引出軍事科技的介紹,然后帶領(lǐng)學(xué)生接觸相關(guān)的問題,在分析問題、解決問題的過程中增強對所學(xué)知識的運用能力,同時也加強了國防教育.

2　教學(xué)過程

2.1新課引入

師:首先,請大家看(圖1)，你知道它講的是什么事情嗎?

圖1

生:日本巡邏船沖撞我國漁船.

師:在2010年9月7日上午10點15分左右,我國漁船在釣魚島海域進行捕撈作業(yè),日本海上保安廳的巡邏船趕到現(xiàn)場,并沖撞漁船.隨后又派出兩艘巡邏船跟蹤漁船,下午1點左右,22名日本海上保安官登上航行中的漁船,命令漁船停止航行,宣稱要根據(jù)日本“漁業(yè)法”對漁船進行檢查,并非法拘捕了漁船的船長,扣留了漁船.

釣魚島自古就屬于中國,但日本想盡一切辦法來搶奪，其原因是什么?

生:釣魚島海域具有重要的經(jīng)濟價值、軍事戰(zhàn)略價值.

師:我國擁有漫長的海岸線和廣闊的海洋國土，領(lǐng)海國土和海洋資源迫切需要保衛(wèi).隨著2012年遼寧號航空母艦的服役,我國遠洋戰(zhàn)斗的能力和軍事威懾力得到了迅速的提升,中國海軍可以更好地捍衛(wèi)祖國的利益,保衛(wèi)領(lǐng)土完整了.今天這節(jié)課,我們從運動學(xué)的角度來深入了解一下“遼寧號”航空母艦.

師:先請大家欣賞一下“遼寧號”(如圖2).請大家思考,航空母艦與其他一般的艦艇相比,有什么不同？從外觀看呢?

生:航空母艦比一般的艦艇要大.

師:做這么大有什么用呢?

生:可以讓飛機順利起飛.

師:航空母艦被稱為海上的活動機場,要讓飛機順利起飛，就必須做這么大,你知道為什么嗎?

生:飛機起飛必須要達到一定的速度.

師:好,也就是說跑道不夠長,飛機起飛就存在危險.

2.2艦載機的起飛

例1：某型號的艦載飛機在遼寧號航空母艦的跑道上加速時,發(fā)動機產(chǎn)生的最大加速度為5m/s2,所需的起飛速度為50m/s.

問題1:如果遼寧號靜止,跑道長至少是多少?

師:請問這道題告訴我們哪些信息？要求出哪個物理量?

生:已知末速度、加速度,求位移.

師:就已知兩個量嗎?

學(xué)生補充:還有初速度.

圖3

師:遼寧號航空母艦艦長304.5米,跑道用了250米,還有的54.5米長的空間可以用來停放艦載飛機,但這么短,顯然停不了幾架.

問題2:如果遼寧號以10m/s的速度勻速航行,要保證飛機起飛安全,飛行甲板的長度至少是多少?

師:請問這道題已知哪些信息,要求哪個物理量?請畫出運動草圖(如圖4).

圖4

師:算到這里,我們發(fā)現(xiàn),航空母艦勻速行駛時飛機起飛所需要的飛行甲板比航母靜止時短.可以說跑道的利用效率提高了,在航母甲板上可以有更大空間來停放更多的艦載機,我們知道停放得艦載機多,航母的戰(zhàn)斗力就強.那是不是說只要航母航行快一些,理論上飛機起飛需要的跑道就短一些,對嗎?

生：對.

師:但是實際可行嗎?遼寧號航母的最大航速32節(jié),換算單位即約59km/h,或約16.4m/s,航母速度很有限,而且在實際操作時其實也不可行,因為不可能每次飛機起飛時還先去加速航母.

問題3:若航母可以裝有彈射裝置,在航母靜止的情況下,對于該型號的艦載飛機,彈射系統(tǒng)給它的初速度為40m/s,讓它開始滑行時就有一定的初速度,飛行甲板的長度又至少為多少?

學(xué)生計算得到L=90m.

師:從計算結(jié)果看,有彈射裝置時可以大大節(jié)約飛行甲板的長度.關(guān)于彈射裝置目前有兩種方式,一種蒸汽彈射,一種是電磁彈射.下面我們通過一段視頻來了解一下(播放視頻——航母上的彈射技術(shù)).

在我們的遼寧號上還沒有彈射裝置,為有效節(jié)約飛行甲板的長度,又要確保飛機安全起飛,它采用的是滑躍式起飛技術(shù),這就要求跑道不能是水平的,在艦艏有一個滑躍仰角,遼寧號的仰角是14°(如圖5).

圖5

2．3艦載機的降落

師:前面我們討論了航母上飛機的起飛,那在航母上飛機降落是如何做到的？和我們在陸地上看到是一樣的嗎?請大家觀看視頻.

師:請同學(xué)來說一下,你看到飛機是如何降落的?

生:有繩子拉住它,阻止它向前飛.

圖6

例2：假設(shè)飛機在阻攔索的作用下可以近似為勻減速運動,航母以速度V0勻速航行,艦載飛機以水平速度V從艦尾落到水平甲板上并鉤住阻攔索,滑行了長為L的距離,則飛機的加速度至少應(yīng)為多大?

生:由0-V2=2aL可得加速度大小.

師:航母在以V0的速度勻速航行,請大家思考飛機滑行結(jié)束時,速度必須要為0嗎?

3　小結(jié)

本節(jié)課主要從運動學(xué)角度分析了航母上飛機起飛與降落的有關(guān)問題,若同學(xué)們對航母其他方面也感興趣的話,課后可以做深入了解.其實物理學(xué)和軍事科技有密切關(guān)系,今天我們了解的內(nèi)容只是冰山一角,老師希望在座的每一位同學(xué)都能努力學(xué)好物理,將來為我們國家的國防事業(yè)貢獻出一份力量！

[1] 蔣華.國防教育資源在高中物理教學(xué)中的運用[J].物理教學(xué)探討,2014,(3).

[2] 馬建民.在中學(xué)物理教學(xué)中滲透國防教育[J].熱點聚焦,2009,(7).