|
以選擇性必修一第一章第三節(jié)《動(dòng)量守恒定律》為例，來(lái)說(shuō)一下我理解的深度學(xué)習(xí)。 只談理論上如何推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律。 ?教材文本如下：  教師的作用我的認(rèn)識(shí)是：通過(guò)教材這個(gè)媒介和學(xué)生發(fā)生相互作用。學(xué)生手中的教材和我們的是一樣的，我們的作用某種程度上就是運(yùn)用教學(xué)手段引導(dǎo)或給學(xué)生解讀教材，若只是照本宣科，那找個(gè)聲音有磁性的，朗讀好直接放錄音就行了。 教材中的這一段話(huà)，覺(jué)得和右邊的配圖嚴(yán)重不符。用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析碰撞問(wèn)題，文本中的顯眼的是動(dòng)量定理，而且我覺(jué)得有硬傷，碰撞的時(shí)間雖然短，但對(duì)于碰撞的分析，就是個(gè)細(xì)致活，力學(xué)問(wèn)題，受力分析是不能含糊的。文本中將沖量寫(xiě)成力和時(shí)間乘積的形式，這樣寫(xiě)，這是把兩物體之間的相互作用力當(dāng)成恒力對(duì)對(duì)待的，實(shí)際上是變力。每個(gè)物體，重力和支持力也是有沖量的，只不過(guò)矢量和是零，沒(méi)有這個(gè)文本，假如把每個(gè)物體應(yīng)用動(dòng)量定理列出方程來(lái)，然后合并，大部分同學(xué)是意識(shí)不到相互作用力的沖量矢量和為零的，沖量的方向觀在目前還是沒(méi)有樹(shù)立起來(lái)的，我在課堂上曾問(wèn)過(guò)一個(gè)問(wèn)題，假設(shè)我不動(dòng)，上一節(jié)課，教室地板對(duì)我的沖量為多大？好多同學(xué)的回答結(jié)果是零。 這若是可以看作一種批判學(xué)習(xí)的話(huà)，如何給出更好的能讓學(xué)生理解、掌握、提高認(rèn)識(shí)的教法呢？我是準(zhǔn)備做如下嘗試的。 1.力學(xué)問(wèn)題，根據(jù)所問(wèn)問(wèn)題找原因，受力模型和運(yùn)動(dòng)模型這兩大模型無(wú)論在何種力學(xué)問(wèn)題中，都是重難點(diǎn)。 2.問(wèn)題為分析動(dòng)量改變。首先是研究對(duì)象的確定，這個(gè)例題中，好像很簡(jiǎn)單，但要往深了看，動(dòng)量中的研究對(duì)象問(wèn)題一點(diǎn)也不簡(jiǎn)單，習(xí)題中的三體碰撞問(wèn)題，一直在切換研究對(duì)象，極容易搞混；再一個(gè)方面，研究對(duì)象確定了，才能進(jìn)行下一個(gè)操作——受力分析；直到目前，有的同學(xué)還弄不清受力分析是給是施力物還是受力物分析的，所以很有必要強(qiáng)調(diào)研究對(duì)象的確定。 3.分析動(dòng)量變化的原因。經(jīng)典力學(xué)中，一個(gè)物體的質(zhì)量是不隨速度改變的，一個(gè)物體的動(dòng)量變化了，是速度這個(gè)因素變化引起的動(dòng)量變化，而引起速度變化的原因是力，這就把問(wèn)題引到牛頓第一定律上了。牛頓第一定律我覺(jué)得是個(gè)觀念性的定律，從力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因到力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，直接打破舊觀念，建立新觀念，思維層面對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)發(fā)生了翻天覆地的變化。 4.單體動(dòng)量變化的定量分析。 速度的變化量乘以不變的質(zhì)量就是動(dòng)量的變化。一但進(jìn)行定量化的分析，就涉及到牛頓第二定律的應(yīng)用。 但此處就有一個(gè)很容易忽視的細(xì)節(jié)，稍不注意就一筆帶過(guò)去了。  為什么呢？高中教材中與時(shí)間段有關(guān)的定義式，只有速度分析過(guò)平均速度和瞬時(shí)速度，其他的，像加速度、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，都沒(méi)有明確說(shuō)明是平均值，平均值轉(zhuǎn)化瞬時(shí)值從數(shù)學(xué)角度來(lái)說(shuō)就是求導(dǎo)，從求割線的斜率轉(zhuǎn)為了求切線的斜率，這是數(shù)學(xué)上相當(dāng)了不起的一個(gè)進(jìn)步。從物理角度來(lái)講，F(xiàn)是變力時(shí)，對(duì)具體問(wèn)題，右式中的F怎樣帶入數(shù)據(jù)？平時(shí)恒力用多了，有了慣性，變力的出現(xiàn)就是讓?xiě)T性得以體現(xiàn)其價(jià)值，變力如何處理？ 變化恒，首選微元法。分段恒力整體累加。所以對(duì)于變力，有：  移項(xiàng)移出了動(dòng)量定理，然后累加，動(dòng)量變化這邊經(jīng)過(guò)錯(cuò)位相減只留下了質(zhì)量乘以末速度減去初速度。  這個(gè)式子涵義多深刻呀，左邊體現(xiàn)的時(shí)整個(gè)過(guò)程中力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)，右邊是典型的只看結(jié)果，不管中間過(guò)程，任何一個(gè)看不見(jiàn)過(guò)程的變化結(jié)果，都是由連續(xù)的時(shí)間打磨而來(lái)的，是不是有點(diǎn)淡淡的育人味道了呢？ 5.多體（系統(tǒng)）動(dòng)量變化的定量分析 將兩個(gè)物體經(jīng)由牛頓第一、第二定律導(dǎo)出的單體動(dòng)量變化的因果關(guān)系進(jìn)行疊加，就可得到系統(tǒng)動(dòng)量變化的因果關(guān)系。這里涉及到了矢量的運(yùn)算規(guī)則。 左邊的表達(dá)式式單個(gè)看起來(lái)龐大無(wú)比，無(wú)法下手，兩個(gè)合一塊，妥妥的陰陽(yáng)協(xié)調(diào)畫(huà)面，根據(jù)牛頓第三定律，全部煙消云散了。 這種操作，對(duì)從牛頓運(yùn)動(dòng)定律的角度理解、推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律是很深層次的，牛頓的三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律齊上陣了。當(dāng)然，物理學(xué)的發(fā)展史上不是這樣的，定律是無(wú)法推導(dǎo)的，是經(jīng)過(guò)大量事實(shí)總結(jié)出來(lái)的。還有一個(gè)弊端，由于重力和支持力平衡，單體列牛頓第二定律方程時(shí)已將這兩對(duì)平衡力提前高出局了，最后的守恒表達(dá)式是看不出守恒條件的。 6.直接應(yīng)用動(dòng)量定理分析單體動(dòng)量變化的因果關(guān)系。為了找出動(dòng)量變化的真因，沖量寫(xiě)為各力沖量的矢量和，而不是合力的沖量。  另一物體也如此操作，然后矢量疊加。重力和支持力的沖量疊加為零是二力平衡的結(jié)果，F(xiàn)沖量疊加為零是牛頓第三定律的必然結(jié)果。 雖然最終結(jié)果都為零，但原因是不同的，重力和支持力的沖量和為零，是因?yàn)樵谶@個(gè)問(wèn)題中恰好二力平衡，若兩力不等了，這兩力沖量的矢量和就不再為零，但力F的沖量矢量和為零是牛頓第三定律的必然結(jié)果。 再分析這幾個(gè)力的施力物體，從施力物體的角度認(rèn)識(shí)內(nèi)力、外力。從而真正認(rèn)識(shí)清楚使系統(tǒng)動(dòng)量變化的原因和動(dòng)量守恒的條件。 細(xì)化物理過(guò)程很關(guān)鍵，把教材中看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題往縱深追就，能幫助學(xué)生回憶基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)能鍛煉學(xué)生分析、分解、推理的能力。若學(xué)生也能如此思考、分析、解決問(wèn)題，我覺(jué)得也可以算是一種深度學(xué)習(xí)了！ ? |
|
|
來(lái)自： 新用戶(hù)65120Joi > 《待分類(lèi)》
