大學物理知識實用化的教學探究

廖健飛

摘 ?要：結合生活中的實際事例，重點探究了如何把動量定理、質心運動定理、伯努利方程和全反射等理論知識實用化。實踐結果發現，科學地把物理知識實用化不僅能激發學生的學習興趣，提高其學習效率，還能培養學生學以致用的能力。

關鍵詞：動量定理;質心運動定律;伯努利方程;全反射

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）22-0091-04

Abstract： Combined with practical examples in our life， this paper focuses on how to realize the practicality of the momentum theorem， the center-of-mass motion theorem， Bernoulli equation and total reflection. The actual teaching results show that the practicality of physics knowledge can not only effectively arouse students' learning interest and improve their learning efficiency， but also cultivate students' ability to solve practical problems.

Keywords： momentum theorem; center-of-mass motion theorem; Bernoulli equation; total reflection

作為理工科專業的基礎課程，大學物理不僅在實際生活中有著十分廣泛的應用，而且為其他專業課程的學習提供了必要的物理基礎知識。因此，如何在有限的時間內極大地激發學生對大學物理的學習興趣，充分調動其學習積極性、主動性以及全面提高學生的物理科學素養就顯得尤為重要。

大學物理雖然是一門與生活實際聯系緊密的課程，但在教材的編寫過程中通常只重理論而輕實際，使學生在學習時需要面對諸多繁雜的理論推導，這樣不僅無法激發學生的學習興趣，還讓很多學生對物理產生了畏懼心理，并最終演化為對大學物理這門課程的討厭和排斥。為了能夠改變現有大學生對學習物理知識存在困難和缺乏興趣等現狀，許多教師在教學內容、手段和考核方式等方面進行了改革[1-4]。然而，受限于種種因素，大部分教師在實際的教學過程中仍然采用傳統的“理論+例題”的教學模式，這樣無法有效的將理論知識與實際應用聯系起來，從而導致教學課堂枯燥，學生學習效率低下等不良后果。為了能夠克服傳統教學模式所造成的諸多不足，作者在平時的教學過程中采用了物理知識實用化的教學方法。發現該教學方法因能優化教學效果、活躍課堂氣氛、培養學生分析和解決問題等能力而廣受學生喜愛。

一、動量定理實用化的教學

（一）基本理論

（二）知識應用

通過上述理論的講解，學生基本能夠理解動量定理所包含的物理意義，但還不具備利用動量定理來解決實際問題的能力。因此，作者將會進一步引導學生思考動量定理在日常生活中有哪些用處，并提問：為什么對汽車都要限速行駛？在此基礎上引導學生展開討論，最后請一位同學總結得出：對于同一輛汽車而言，它所具有的動量與它的速度成正比，即速度越大時動量也越大。而遇到特殊情況緊急停車的過程就是把汽車的動量減小為零的過程。拋開個人的反應速度而言，由式（4）可以看出，當汽車速度太快導致動量過大時，司機就無法做到立刻停車而造成交通事故。因為汽車剎車時提供的最大阻力是一個定值，所以當動量越大時停車所花的時間也越多，司機也就無法做到在緊急情況下立馬停車。接下來繼續追問：為什么在下雨天要減速慢行？通過討論并最終總結得出：下雨天路面變濕，這會減小汽車輪胎與地面之間的摩擦力，由式（4）可知此時所需的停車時間比平時更長，所以當汽車速度過快時，更容易出現交通事故。通過上述兩個思考題的講解，不僅能夠充分調動學生的積極性，活躍課堂氣氛，還能讓學生把動量定理與生活實踐聯系起來，培養學生學以致用的能力，在此基礎上還給學生灌輸了安全駕駛的重要理念。

二、質心運動定理實用化的教學

（一）基本理論

上式表明，質心的運動和一個特殊的質點具有相同的運動規律：該質點與質點系具有相同的質量，且該質點所受到的力與質點系所受到的外力矢量和相等。

（二）知識應用

由于質心是一個比較抽象的物理量，如果單純只是從理論上進行推導講解，不僅無法激發學生的學習興趣，還會使課堂變得枯燥無味，從而導致很多同學都無法理解質心運動定理本質內涵。為了突破這一難點，作者將會列舉一些生活例子，將質心運動定理實用化。如提問：在不倒出來的情況下怎樣才能把放在籮筐中的大地瓜挑出來？在分組討論后引導學生總結得出：只要將籮筐左右搖晃就能把大地瓜挑出來。其原因是：我們可以把籮筐中的所有地瓜看成一個質點系，當籮筐靜止時，質點系所受的合外力為零，其質心位于籮筐中的某一位置。將籮筐左右搖晃時，籮筐的底部將會脫離地面，此時質心在豎直方向上受到的合外力不為零，即重力要大于支持力。在這個合外力的作用下，質心會獲得一個向下的加速度而向籮筐底部方向運動，進而導致籮筐下部分的地瓜密度要大于其頂部的地瓜密度，這也就意味著大地瓜全都跑到籮筐的頂部了。此時我們就可以輕松的把大地瓜挑出來。在此基礎上進一步引導學生思考在日常生活中質心運動定理還可以解決哪些問題，最后總結得出：利用質心運動定理還可以用來挑選大瓜子、大花生、大土豆等。通過上述事例的講解，不僅讓枯燥繁雜的物理知識生活化，使其變得通俗易懂，還可以極大地激發學生的學習熱情，培養學生分析和解決問題的能力。