大学物理知识实用化的教学探究

廖健飞

摘  要：结合生活中的实际事例，重点探究了如何把动量定理、质心运动定理、伯努利方程和全反射等理论知识实用化。实践结果发现，科学地把物理知识实用化不仅能激发学生的学习兴趣，提高其学习效率，还能培养学生学以致用的能力。

关键词：动量定理;质心运动定律;伯努利方程;全反射

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：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

作为理工科专业的基础课程，大学物理不仅在实际生活中有着十分广泛的应用，而且为其他专业课程的学习提供了必要的物理基础知识。因此，如何在有限的时间内极大地激发学生对大学物理的学习兴趣，充分调动其学习积极性、主动性以及全面提高学生的物理科学素养就显得尤为重要。

大学物理虽然是一门与生活实际联系紧密的课程，但在教材的编写过程中通常只重理论而轻实际，使学生在学习时需要面对诸多繁杂的理论推导，这样不仅无法激发学生的学习兴趣，还让很多学生对物理产生了畏惧心理，并最终演化为对大学物理这门课程的讨厌和排斥。为了能够改变现有大学生对学习物理知识存在困难和缺乏兴趣等现状，许多教师在教学内容、手段和考核方式等方面进行了改革[1-4]。然而，受限于种种因素，大部分教师在实际的教学过程中仍然采用传统的“理论+例题”的教学模式，这样无法有效的将理论知识与实际应用联系起来，从而导致教学课堂枯燥，学生学习效率低下等不良后果。为了能够克服传统教学模式所造成的诸多不足，作者在平时的教学过程中采用了物理知识实用化的教学方法。发现该教学方法因能优化教学效果、活跃课堂气氛、培养学生分析和解决问题等能力而广受学生喜爱。

一、动量定理实用化的教学

（一）基本理论

（二）知识应用

通过上述理论的讲解，学生基本能够理解动量定理所包含的物理意义，但还不具备利用动量定理来解决实际问题的能力。因此，作者将会进一步引导学生思考动量定理在日常生活中有哪些用处，并提问：为什么对汽车都要限速行驶？在此基础上引导学生展开讨论，最后請一位同学总结得出：对于同一辆汽车而言，它所具有的动量与它的速度成正比，即速度越大时动量也越大。而遇到特殊情况紧急停车的过程就是把汽车的动量减小为零的过程。抛开个人的反应速度而言，由式（4）可以看出，当汽车速度太快导致动量过大时，司机就无法做到立刻停车而造成交通事故。因为汽车刹车时提供的最大阻力是一个定值，所以当动量越大时停车所花的时间也越多，司机也就无法做到在紧急情况下立马停车。接下来继续追问：为什么在下雨天要减速慢行？通过讨论并最终总结得出：下雨天路面变湿，这会减小汽车轮胎与地面之间的摩擦力，由式（4）可知此时所需的停车时间比平时更长，所以当汽车速度过快时，更容易出现交通事故。通过上述两个思考题的讲解，不仅能够充分调动学生的积极性，活跃课堂气氛，还能让学生把动量定理与生活实践联系起来，培养学生学以致用的能力，在此基础上还给学生灌输了安全驾驶的重要理念。

二、质心运动定理实用化的教学

（一）基本理论

上式表明，质心的运动和一个特殊的质点具有相同的运动规律：该质点与质点系具有相同的质量，且该质点所受到的力与质点系所受到的外力矢量和相等。

（二）知识应用

由于质心是一个比较抽象的物理量，如果单纯只是从理论上进行推导讲解，不仅无法激发学生的学习兴趣，还会使课堂变得枯燥无味，从而导致很多同学都无法理解质心运动定理本质内涵。为了突破这一难点，作者将会列举一些生活例子，将质心运动定理实用化。如提问：在不倒出来的情况下怎样才能把放在箩筐中的大地瓜挑出来？在分组讨论后引导学生总结得出：只要将箩筐左右摇晃就能把大地瓜挑出来。其原因是：我们可以把箩筐中的所有地瓜看成一个质点系，当箩筐静止时，质点系所受的合外力为零，其质心位于箩筐中的某一位置。将箩筐左右摇晃时，箩筐的底部将会脱离地面，此时质心在竖直方向上受到的合外力不为零，即重力要大于支持力。在这个合外力的作用下，质心会获得一个向下的加速度而向箩筐底部方向运动，进而导致箩筐下部分的地瓜密度要大于其顶部的地瓜密度，这也就意味着大地瓜全都跑到箩筐的顶部了。此时我们就可以轻松的把大地瓜挑出来。在此基础上进一步引导学生思考在日常生活中质心运动定理还可以解决哪些问题，最后总结得出：利用质心运动定理还可以用来挑选大瓜子、大花生、大土豆等。通过上述事例的讲解，不仅让枯燥繁杂的物理知识生活化，使其变得通俗易懂，还可以极大地激发学生的学习热情，培养学生分析和解决问题的能力。