联想拓展为物理习题教学增效添趣

2011-01-24 11:49晏廷飞
物理通报 2011年10期
关键词:宇宙速度中子星拱形

晏廷飞

(中山市东升镇高级中学 广东 中山 528414)

物理习题在物理教学中有重要作用:巩固、熟练、活化学生的基础知识,熟练实验技能;加深和扩展物理知识,促进知识向能力的转化;理论应用于实际,尝试理解科学与技术的相互关系.物理习题是考查学生知识、技能、能力,检查教学成效的重要手段[1].物理习题教学是指在学生完成物理习题后针对学生解答习题所反馈的情况,有针对性地解决学生的问题,从而促进学生巩固知识、训练思维、掌握方法、提升解题技巧等.物理习题课对于提升学生的物理成绩和综合能力都十分重要,是物理教学的重要环节.

物理习题教学也会使学生觉得比较枯燥.学生在课堂的后半段的表现和前半节课相比,往往表现出情绪低落,没有兴趣,课堂效率低下.教师解决这一问题有很多办法.但是在高一物理习题讲解过程中,给笔者留下两个记忆深刻的案例.在讲解这两个习题时由于学生看起来十分的疲倦,课堂上有些过于安静.通过适当的引导,学生展开大胆的联想,把所讲授的物理习题和学生熟悉的生产、生活以及科技前沿联系起来,学生的情绪一下子从低谷达到了高潮,课堂气氛重现活跃.

1 从拱形路面(拱桥)说起

【例1】分析、比较汽车通过拱形路面和平直路面时对路面压力的大小[2].

解:设汽车质量为m,速度为v,拱形路面的半径为r.汽车在拱形路面做匀速圆周运动的向心力由重力mg和支持FN的合力提供,由牛顿第二定律得

支持力

由牛顿第三定律得,汽车对拱形路面的压力为

汽车对平直路面的压力FN″=mg.所以汽车对平直路面的压力较大.

联想拓展

师:回忆一下我们东升镇的拱桥(东升是水乡,很多河涌,很多拱桥)的情况,思考为什么要把桥修成拱形?

生:修成拱形下面好过船……(学生情绪开始兴奋)

师:很好,还有别的原因吗?比较一下我们东升的拱桥和最近刚修的那些新桥在工艺和材料上有何不同?

生:(七嘴八舌、议论纷纷)新桥平坦、笔直、宽敞,旧拱桥狭小弯曲;新桥用料较多,看起来比旧拱桥结实多了……

师:从物理的角度分析一下桥修成拱形有什么好处?

生:桥面所承受压力较小,在原来经济条件不允许的情况下,修成拱桥可以让桥更长寿.

师:太棒了!当速度变大拱桥受到的压力会如何变化?

师:能变成零吗?

生:(开始激烈讨论)能!我看过汽车越野赛,当汽车通过小山丘(拱形)会飞起来.

师:同学们能通过计算告诉我汽车飞起来的条件是什么吗?

师:现实中汽车不能跑这么快,所以请不用担心把汽车开到太空去成为一颗人造卫星.这一速度我们把它叫做第一宇宙速度,也是发射卫星的最小速度,在下一章还要学习.(至此学生兴趣已经被激发,情绪也被调动,显得十分兴奋)

2 从宇宙速度到外星生命

解:中子星质量为

(1)

由万有引力提供向心力得

(2)

由(1)、(2)两式联立得

联想拓展

师:请比较该中子星上的第一宇宙速度和地球上的第一宇宙速度的大小.

生:比地球的大.中子星的第一宇宙速度约为地球的8 200多倍.

师:估算中子星的重力加速度g',并和地球重力加速度g作比较.

生:重力G'=mg'=2.1×1013N.

师:很好,这相当于地球上2.1×109t物体的重力.现在起重机最大的起重质量为3 000 t.该同学在中子星上的重力,要多少台起重机才能吊起?

生:700 000台.

师:这个星球人能去吗?

生丙:不能.去了不能移动,被吸住了.

生丁:不能.重力太大,去了回不来.

生戊:不能.去了骨骼受不了这么大重力,人会被摊薄.

师:请大家在猜想一下,该中子星上会不会有生物?

生:绝对不可能.这么大的重力加速度,中子星上任何物体都不会移动……(学生的情绪达到了非常兴奋的状态,课堂气氛也被扭转)

3 结束语

以上两案例是笔者分别在粤教版高一《物理·必修2》第二章“圆周运动”和第三章“万有引力定律”讲解两个习题时的课堂实录,在讲这两个例题时,学生开始情绪比较低落,通过联想拓展后,学生的情绪渐渐的兴奋起来,课堂收到了意想不到的效果.此前出现学生听课状态不好时,给学生“上政治课,做思想动员”的手法较多.开始几分钟有所改善,但是坚持不了多久.物理习题课是比较枯燥的,如果仅是以题论题,会做所讲题目的学生不愿意再听,基础差的听不懂而放弃,所以讲物理习题必须要有变化,联想拓展把所学知识由物理习题发散到生产、生活、科技、社会等各个方面.让学生在快乐的联想中学习物理,可以激发学习兴趣,也培养了关注生活的情感.

参考文献

1 阎金铎,田世昆.中学物理教学概论(第2版).北京:高等教育出版社,2003.130

2 保宗悌.普通高中课程标准实验教科书物理·必修2.广州:广东教育出版社,2004.37,55

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