一次意義非凡的“野炊”

文_汪順興

一次，剛講授完《萬有引力》，同學們在課堂上討論行星變軌問題，有同學提出一個問題：“書上說載人航天器從外太空返回大氣層時有可能會被大氣層彈回去，這是為什么呢？”

這一問題引起大家的興趣，都期待著我立刻給出解答，于是我做了受力分析，分解速度，在黑板上又寫又畫，他們還是不能理解大氣層可以將金屬的載人航天器彈回去這個現象。我從開始的眉飛色舞到后來的郁悶沮喪，他們從開始的滿臉好奇到后來的目瞪口呆，直到下課鈴響，學生們都沒能完全理解。

雖然這個問題超出了教材的要求，高考也不會考察，但是，我不能無視學生們的好奇心，并且我認為以他們現在的知識積累，是可以理解這個問題的。

我思考著如何才能處理好這個問題。一天，我跟我的小孩描述蘭花香味，無論我如何表達，兒子都難以領悟。我恍然大悟，學生不能接受“大氣層能將航天器反彈回去”的真正原因是學生沒有見過這種現象。很快，我想到了解決辦法。

我組織了一次野炊，地點選在岷江邊。野炊搞得熱火朝天，吃飽喝足后，我把他們都召集過來搞了一個小比賽：打水漂。規則很簡單，誰拋出的石頭在水面上彈起的次數多，誰就贏了。我先給他們演示了一次，石片輕盈地在水面上掠過，濺起一串串水花，贏來了一陣尖叫聲。他們紛紛效仿我，并力圖超過我。很快，幾個男生就打出了好成績，有些女生卻在抱怨，我的石頭怎么又沉水了……

我觀察著他們的神情，覺得該發生點什么了吧，怎么還沒學生來問呢？正在這個時候，之前提問的男生興致勃勃過來了，“汪老師，我們明白了，既然石塊能被水彈起來，那么返回艙也能被大氣層彈回太空！”我按捺住喜悅，反問：“為什么可以這樣推理呢？”

大家七嘴八舌，有同學道：“石頭的密度比水大，它本來該沉底，但是在一定條件下它可以被水彈起來，同樣道理，返回艙的密度比大氣層大，在特殊條件下也可能被彈回去啊。”“非常好！”我簡直忍不住了，由衷地表揚他們，其他同學也受到了啟發，仿佛一下子也都明白了。

我立刻抓住這個問題，讓他們研究一下：怎樣拋石塊才能被水彈起來呢？大家開始一邊實驗一邊討論。很快有同學說：“要使勁水平地拋，才會彈起來。”“要俯下身或者蹲下拋。”“還要選扁平的石片。”

我看大家討論出不少結論，讓他們繼續實驗效果，大家發現自己的“成績”都進步了。我又把他們召集過來，“同學們，石片為何沒有直接沉水而是被彈起來繼續飛行？你們現在就用我們學過的物理知識來研究一下吧。”

大家興致很高，甚至想通過作圖和列表達式來講解討論，卻苦于沒有紙和筆，干脆在沙灘上演算。沙地上很快呈現出一幅幅平拋的軌跡圖，自由落體的公式……

“誰來給我們分析一下，石片拋出后可以做什么運動？”我開始一步步引導。

“平拋。”大家異口同聲道。

“我們處理平拋運動的方法是什么呢？”

“分解。”

“那為什么要俯下身？”

“俯下身是使得石片下落的高度減小，石片獲得的豎直方向的速度小。”

當大家對石頭到底用圓的還是扁的意見紛紛時，我又讓大家握緊拳頭，使勁砸向水面，然后再把手掌張開使勁砸向水面。

“班長，你做得很認真，給我說說有什么感受？”

“手張開的時候覺得更痛一些。”

“更痛一些反映了什么問題？”我又問。

“哦！我知道了，手張開受到的力更大！”

一直默默聽大家討論的課代表此刻若有所悟：“我覺得是這樣的：相同質量的石片和石塊的表面積不同，就像手掌和拳頭的區別，所以石片受到的水給它向上的力更大……”課代表有些疑惑，似乎難以講下去了。

“你說得很對，你還用到了控制變量法，你再想想石片‘彈起來’是什么意思？經歷了哪些運動過程？”我一邊鼓勵一邊提示。

“我估計，石片受到的水對它的作用力是向上的，大于石片的重力，所以石片豎直向下的速度就很快減為零，然后在豎直向上做加速運動，所以它就飛出水面像被‘彈’回空氣中。”課代表帶著不確定的表情說完了。

“太對了！”我情不自禁為他鼓掌。這時又有同學提問：“老師，為啥要使勁拋呢？”

“使勁就是使得石片有更大的水平初速度，石片豎直方向減速的過程中，所受到的水平方向的阻力不足以使得石片水平方向的速度減為零，石片才能再次躍出水面啊。”有同學馬上代替我回答了。

“前段時間有同學問我為什么宇宙飛船返回大氣層時會被反彈回太空，其實宇宙飛船就像我們手中的石片，大氣層就像這水面，你們現在能不能解釋這個問題了？”

“能！”大家很肯定地答道。

夕陽西下，在愉悅和幸福滿足中，我們結束了這次意義非凡的“野炊”。

是啊，正如伽利略所說，真理往往藏在大自然這本無字天書里。這次活動，同學們體驗了愉快的探究過程，也體會到了我們平時學習的類比法、控制變量法、化曲為直的簡化思想等研究方法在解決實際問題中的重要作用。

更重要的是，通過這次體驗，同學們明白了一個道理：學習知識不能只在教室里，不能死啃課本，更不能一味依賴被動接受，要積極走進大自然這本無字天書，回到實驗室，把握好每一次實驗，在實驗過程中學習、理解和記憶，體驗過程，培養能力，學會合作，形成科學的思維方式、科學精神和正確的價值觀。要善于在生活中觀察和思考，學會演繹和歸納，使學到的東西活起來，慢慢形成我們的學科核心素養。