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        物理思政元素的融入探討*
        ——以動(dòng)量守恒定律為例

        2022-05-27 09:30:12許力強(qiáng)劉俊娟
        物理通報(bào) 2022年6期
        關(guān)鍵詞:物理探究課程

        許力強(qiáng) 劉俊娟

        (河北師范大學(xué)附屬民族學(xué)院 河北 石家莊 050091)

        1 引言

        2019年8月,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化新時(shí)代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見(jiàn)》提出,全面貫徹黨的教育方針,解決好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人這個(gè)根本問(wèn)題,堅(jiān)持不懈用習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想鑄魂育人[1].2020年5月,教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出全面推進(jìn)課程思政建設(shè),就是要寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中,幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀,這是人才培養(yǎng)的應(yīng)有之義,更是必備內(nèi)容[2].各類課程要與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應(yīng).

        物理是自然科學(xué)的基礎(chǔ)課程,是一門理論與實(shí)踐密切結(jié)合的學(xué)科,其科學(xué)理論涉及自然科學(xué)的一切領(lǐng)域,同時(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門,此課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí).由于物理課程的內(nèi)容具有抽象性,對(duì)部分學(xué)生來(lái)講晦澀難懂,部分教師在物理教學(xué)中往往只注重物理知識(shí)的講解和相關(guān)題目的練習(xí),而忽略了在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想政治教育[3].基于此,在物理課程中添加課程思政的教學(xué)活動(dòng)很有必要.本文將以動(dòng)量守恒定律這一部分內(nèi)容為例,論述如何在物理課程教學(xué)中實(shí)施課程思政.

        2 理論思路

        2.1 教學(xué)目標(biāo)

        2.1.1 物理觀念

        (1)知道系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念.

        (2)掌握動(dòng)量守恒定律的含義、表達(dá)式和守恒條件.

        (3)了解動(dòng)量守恒定律的普適性.

        2.1.2 科學(xué)探究與科學(xué)思維

        (1)通過(guò)動(dòng)量守恒定律的探究過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生深入思考,拓展學(xué)生思維的深度及廣度,提升學(xué)生的科學(xué)思維能力.

        (2)推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的公式,培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣,提高推理能力.

        2.1.3 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

        (1)利用生活中常見(jiàn)的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生們更容易感受到探究過(guò)程的樂(lè)趣,激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣.

        (2)通過(guò)對(duì)例題的引申,引導(dǎo)學(xué)生緊扣時(shí)代脈搏,努力學(xué)好科學(xué)知識(shí),將來(lái)為建設(shè)國(guó)防事業(yè)而奮斗.

        2.2 教學(xué)方法

        (1)通過(guò)視頻導(dǎo)入教學(xué)情境,通過(guò)學(xué)案層層設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)逐步深入.

        (2)通過(guò)小組合作學(xué)習(xí),探究推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律.用動(dòng)量守恒定律來(lái)分析生活中的實(shí)例,讓學(xué)生感受到物理與生活的緊密聯(lián)系.

        2.3 教學(xué)用具

        多媒體課件、滑板、自制導(dǎo)彈模型、鐵架臺(tái).

        2.4 教學(xué)過(guò)程

        2.4.1 導(dǎo)入新課

        (1)播放嫦娥五號(hào)在月球著陸的視頻

        課程思政點(diǎn):搭載著“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器的長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射成功,標(biāo)志著中國(guó)“探月工程”第三步拉開(kāi)序幕.嫦娥五號(hào)任務(wù)是“探月工程”的第六次任務(wù),也是中國(guó)航天迄今為止最復(fù)雜、難度最大的任務(wù)之一,將實(shí)現(xiàn)中國(guó)首次月球無(wú)人采樣返回,助力深化月球成因和演化歷史等科學(xué)研究.嫦娥五號(hào)執(zhí)行此次任務(wù)有著非常重要的意義.這次任務(wù)有望實(shí)現(xiàn)我國(guó)開(kāi)展航天活動(dòng)以來(lái)的4個(gè)“首次”:首次在月球表面自動(dòng)采樣;首次從月面起飛;首次在3.8×108m外的月球軌道上進(jìn)行無(wú)人交會(huì)對(duì)接;首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球.吸引學(xué)生很快進(jìn)入課題,并增強(qiáng)民族自豪感.

        (2)小游戲

        兩個(gè)學(xué)生做滑板游戲,借助游戲簡(jiǎn)單的模型介紹系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念.由游戲情景,抽象出簡(jiǎn)化物理模型,培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力.學(xué)生小組合作探究,推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律.

        2.4.2 合作探究過(guò)程

        如圖1所示,設(shè)在光滑水平面上有兩個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的小球,它們的質(zhì)量分別是m1和m2,速度分別是v1和v2,且v1>v2.經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,m1追上m2,并與之發(fā)生碰撞如圖2所示,設(shè)碰后二者的速度分別為v′1和v′2.分析兩個(gè)小球的碰撞過(guò)程,證明在碰撞前后兩球的總動(dòng)量守恒.

        圖1 碰前

        圖2 碰后

        設(shè)兩個(gè)小球的作用時(shí)間為t,碰撞過(guò)程中兩球間的作用力大小分別為F,利用動(dòng)量定理證明.(提醒學(xué)生要規(guī)定正方向)第一個(gè)小球和第二個(gè)小球在碰撞中所受的作用力F1和F2是一對(duì)相互作用力,大小相等,方向相反,作用在同一直線上,作用在兩個(gè)物體上;在非常短的一段時(shí)間Δt內(nèi),第一個(gè)小球受到的沖量是

        F1Δt=m1v′1-m1v1

        第二個(gè)小球受到的沖量是

        F2Δt=m2v′2-m2v2

        又F1和F2大小相等,方向相反,所以

        F1Δt=-F2Δt

        m1v′1-m1v1=-(m2v′2-m2v2)

        由此得

        m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2

        課程思政點(diǎn):(1)由質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理,說(shuō)明了力的累積效應(yīng)會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變,這是量的積累引起質(zhì)的變化的一種表現(xiàn)形式,量變質(zhì)變規(guī)律是唯物辯證法的基本規(guī)律之一[4],“不積跬步,無(wú)以至千里,不積小河,無(wú)以成江?!?,告訴學(xué)生們,做事情要腳踏實(shí)地,認(rèn)真學(xué)習(xí),有了不斷的努力,才會(huì)有質(zhì)的突破.(2)學(xué)生們?cè)诠降耐茖?dǎo)過(guò)程既鍛煉了科學(xué)思維,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的鉆研精神,在遇到困境時(shí),不畏艱難,勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力,增強(qiáng)學(xué)生責(zé)任意識(shí).(3)目前的學(xué)生,雖然他們學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng),但是有著濃厚的個(gè)人主義,合作意識(shí)薄弱.在合作探究中,潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí).

        3 學(xué)以致用

        播放小視頻:車廂耦合.既使學(xué)生對(duì)碰撞有了直觀印象,又開(kāi)拓了學(xué)生的視野,學(xué)生采取自主合作探究的模式.

        【應(yīng)用1】在列車編組站里,一輛m1=1.8×104kg的貨車在平直軌道上以v1=2 m/s的速度運(yùn)動(dòng),碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止的貨車,它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng).求列車碰撞后運(yùn)動(dòng)的速度.

        引入課程思政:改革開(kāi)放40年來(lái),中國(guó)高鐵經(jīng)歷了從少到多、從追趕到領(lǐng)跑、從走得了變成走得好的轉(zhuǎn)變.中國(guó)高鐵營(yíng)業(yè)里程超過(guò)世界其他國(guó)家高鐵營(yíng)業(yè)里程總和.中國(guó)高鐵跑出中國(guó)速度,更創(chuàng)造了中國(guó)奇跡.高鐵建設(shè)是中國(guó)正在開(kāi)展新工業(yè)革命的標(biāo)志,中國(guó)特有的文化和中國(guó)人的勤勞創(chuàng)新使得中國(guó)高鐵技術(shù)得以迅速應(yīng)用,引領(lǐng)世界,并開(kāi)始向海外(俄羅斯和印度尼西亞)輸出高速鐵路項(xiàng)目.

        【應(yīng)用2】自制小實(shí)驗(yàn):由自制導(dǎo)彈模型引入本題,增加趣味性,吸引學(xué)生.

        一枚在空中飛行的火箭,質(zhì)量為m,在某點(diǎn)的速度為v,方向水平,燃料即將耗盡.火箭在該點(diǎn)突然炸裂成兩塊,其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去,速度為v1.求炸裂后另一塊的速度v2.

        引入課程思政:近年來(lái),中國(guó)航天不斷創(chuàng)造世界奇跡,中國(guó)航天在載人航天、新型火箭、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、月球與深空探測(cè)與商業(yè)航天等領(lǐng)域取得了重大成就.特別是今年,天問(wèn)一號(hào)抵達(dá)火星、天宮空間站將全面開(kāi)建、長(zhǎng)征火箭家族將繼續(xù)擴(kuò)容、數(shù)型民營(yíng)火箭和衛(wèi)星也將有新突破.將來(lái)有志于從事中國(guó)航天事業(yè)的青年們,向你們推薦3所航天類的高校:北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué).希望大家努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí),將來(lái)為我們國(guó)家的航天事業(yè)添磚加瓦,貢獻(xiàn)自己的一份力量.本部分不僅融入了課堂思政的內(nèi)容又對(duì)學(xué)生進(jìn)行了簡(jiǎn)短的生涯規(guī)劃教育.

        4 教學(xué)總結(jié)

        動(dòng)量守恒定律是系統(tǒng)在不受外力或者所受合外力為零時(shí)所遵循的規(guī)律.它是動(dòng)量定理的深化和延伸,且由于它的使用范圍十分廣泛,所以學(xué)好動(dòng)量守恒定律對(duì)于處理綜合問(wèn)題是很重要的.鑒于學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)特點(diǎn),所以本節(jié)課增加了小視頻和小游戲的數(shù)量,寓教于樂(lè),在游戲中學(xué)到物理知識(shí).導(dǎo)入新課時(shí)用到了嫦娥五號(hào)落月的小視頻,講解例題時(shí)講到我國(guó)航天發(fā)展水平居于國(guó)際前列,增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感.同時(shí)提到了幾所航天類高校,對(duì)學(xué)生的生涯規(guī)劃進(jìn)行引導(dǎo),使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自己的時(shí)代使命,明白應(yīng)當(dāng)努力地學(xué)習(xí),不斷的開(kāi)拓進(jìn)取,并把個(gè)人成長(zhǎng)和事業(yè)追求與國(guó)家民族的需要契合起來(lái),促進(jìn)個(gè)人提升,為國(guó)家做出自己的貢獻(xiàn).讓學(xué)生意識(shí)到在高科技領(lǐng)域,我們必須要獨(dú)立自主和自力更生,努力掌握核心技術(shù),不被西方國(guó)家牽著鼻子走,通過(guò)我們自己的努力為國(guó)家爭(zhēng)光.

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