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摘 要 物理教学在讲究科学性和逻辑性时,易对课堂的趣味性有所忽略。为使学生对物理课产生兴趣,并能积极思考,本文搜集分析了力学的相关趣味实例,以及电影中与物理相关的场景,并探讨了如何将上述内容恰当地融入课堂教学。
关键词 物理教学 电影教学 力学 趣味实例
物理教学除要为学生系统地打好物理学基础外,还应肩负起开阔学生思路和激发其探索创新精神、增强适应能力、提高综合素质的重要任务。而兴趣是最好的老师,学生一旦产生兴趣,就会自觉地去深入探索与学习,这样学到的知识才会更加“牢固”。为使学生更深入地了解物理,并能活学活用,课堂上结合教学内容,合理地与学生分享一些神奇的故事、有趣的难题等趣味实例,既可使学生触类旁通有所启发,又能避免枯燥的说教,促使学生情绪高涨,与教师同步进入求知的共振状态。举例如下:
一、蹦极
勇敢者的游戏——目前户外活动中刺激度名列榜首的“蹦极”,就是跳跃者站在约40m(相当10层楼)的桥梁、塔顶甚至热气球上,把一端固定的长长的橡皮条绑在踝关节,然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。这是一个怎样的刺激过程呢?
以直径10cm、长10cm、最大抗拉力7.5×105、最大伸长40m的强力弹性绳为例,若人的初速为0,则首先经历一个自由落体的运动过程,这个时间约为t = =1.4s;接着经历向下的加速度逐渐减小的加速过程,然后体验的是加速度逐渐增加的向下减速过程;速度减小为0后又开始向上加速,其最大加速度达两倍重力,这是一个刺激的超重过程;当回到平衡位置时,加速度减小至0,再向上做加速度减小的减速运动,直至减速为0。蹦极全程反弹约4至5次,经历约5s,期间最大速度超过55km/h。这可算是蹦极者一生中最惊险、最漫长的5s。在此过程中,蹦极者会同时体验到失重和超重。
二、活动人行道
活动人行道的原理是相对运动。这种设备有五条环行的人行道,它们一条挨一条套在一起,各由单独机械开动,速度各不同。最外圈的一条走得很慢,速度只有5千米/小时,相当于步行速度,走上这样慢的人行道显然并不困难。在这条里侧是并行的第二条人行道,速度是10千米/小时。若从不动的街道直接跳上第二条人行道是危险的,但从第一条跨第二条就不算什么了,因为对第一条人行道来说,速度为10千米/小时的第二条人行道不过是5千米/小时的运动,也即从第一条跨到第二条,与从地面跨到第一条一样容易的。第三条已是用15千米/小时的速度前进了,但从第二条跨上去自然也不困难。从第三条跨到20千米/小时的速度前进的第四条,以及最后从第四条跨到以25千米/小时奔驰的第五条,也都一样容易。这第五条人行道就可把旅客送到要去的地方;到了目的地,旅客再一条条地向外跨,就可走到不动的地点。
三、无辜的观众
1992年5月,法国科西嘉岛举办了一次足球比赛,队员一开始入场,在场地周围的临时看台上,成千的球迷和观众边欢呼、边跳跃,气氛达到高潮。可突然间,看台全部倒坍,几十人死亡,800多人受伤。是什么引起悲剧的发生呢?比赛开始前看台并未倒坍,说明看台强度还是可以的。但当群众有节奏地欢呼、跳跃时,实际上使看台额外受到一个驱动力,当此驱动力的频率接近看台的固有频率而引起共振时,看台就会倒坍。历史上类似的例子并不鲜见,例如1906年,俄国军队在通过彼得堡附近的大桥时,由于齐步走,大桥产生共振而断裂,造成桥断人亡。正因如此,军队里已明确规定,凡行军过桥时不准正步走。可见,物理能帮助我们解决很多生活中的难题,若不学习物理知识,有时悲剧降临都不知道怎么回事。
现代学生在日常生活中已习惯从五光十色的电影获取信息和娱乐,因此在课堂上可适当介绍一些内容健康且与物理知识挂钩的电影片段。
四、违反物理常识的电影桥段
细心的人们在电影中常看到一些错误的物理现象,它们一般有以下三种情形:一是因技术达不到而不得不出现的虚假物理现象;二是为达到某些艺术效果或情节需要而出现的不可能的物理现象;最后一种则极度荒诞,由那些“无知”的好莱坞作家或导演们一手“造成”。
在好莱坞的作品中,一些惊人的场面被演员演得尽善尽美:伟大的科学家解决了科学界的挑战性问题;勇敢士兵独自一人打败了恐怖分子;还有不少世外高人想到科学家不能想到的办法拯救世界……不幸的是,所有这些都只是人们一厢情愿的消遣而已,当用逻辑学和科学来分析某些电影场面是否合理和真实时,结果常令人大失所望。例如,电影《生死时速》中一辆汽车被装了炸弹,当时速低于50英里/小时炸弹将引发爆炸。为防止在低速时爆炸,汽车必须高于50英里/小时行驶。当时高速公路的中央部分恰好断裂,车又不能停下,所以汽车只好加速到70英里/小时,最后跃过断口……电影中给观众多处高架桥断口的镜头,可以清晰看到高速公路是水平架在桥上的。不幸的是,这就提前决定了汽车的命运:它不可能飞跃断口,且接近断口汽车就会直接跌落下去。
本文通过搜集整理物理教学中力学部分的几个典型趣味实例,对大学物理趣味课堂做了一些有益的尝试和探究。上述实例不但适合课堂操作和讲授,而且具有时代感和趣味性,多数是学生日常生活中能够接触到的,希望能对广大教师的日常物理教学有所帮助和借鉴。
参考文献:
[1] 龚艳春,武文远,吴王杰,王晓. 物理学与军事高新技术[M]. 北京: 国防工业出版社,2006:1-55.
[2] P.埃里克.甘德森,李哲等译. 机敏问答物理[M]. 上海: 上海科学技术文献出版社,2008:33.
[3] 谢善骁. 趣味物理365[M]. 北京: 北京出版社,2005:1-1250.
[4] C.J.EFTHIMIOU,R.A. LLEWELLYN. HOLLYWOOD BLOCKBUSTERS: Unlimited Fun but Limited Science Literacy[J]. Physics and Society,2007(9):1-3.
关键词 物理教学 电影教学 力学 趣味实例
物理教学除要为学生系统地打好物理学基础外,还应肩负起开阔学生思路和激发其探索创新精神、增强适应能力、提高综合素质的重要任务。而兴趣是最好的老师,学生一旦产生兴趣,就会自觉地去深入探索与学习,这样学到的知识才会更加“牢固”。为使学生更深入地了解物理,并能活学活用,课堂上结合教学内容,合理地与学生分享一些神奇的故事、有趣的难题等趣味实例,既可使学生触类旁通有所启发,又能避免枯燥的说教,促使学生情绪高涨,与教师同步进入求知的共振状态。举例如下:
一、蹦极
勇敢者的游戏——目前户外活动中刺激度名列榜首的“蹦极”,就是跳跃者站在约40m(相当10层楼)的桥梁、塔顶甚至热气球上,把一端固定的长长的橡皮条绑在踝关节,然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。这是一个怎样的刺激过程呢?
以直径10cm、长10cm、最大抗拉力7.5×105、最大伸长40m的强力弹性绳为例,若人的初速为0,则首先经历一个自由落体的运动过程,这个时间约为t = =1.4s;接着经历向下的加速度逐渐减小的加速过程,然后体验的是加速度逐渐增加的向下减速过程;速度减小为0后又开始向上加速,其最大加速度达两倍重力,这是一个刺激的超重过程;当回到平衡位置时,加速度减小至0,再向上做加速度减小的减速运动,直至减速为0。蹦极全程反弹约4至5次,经历约5s,期间最大速度超过55km/h。这可算是蹦极者一生中最惊险、最漫长的5s。在此过程中,蹦极者会同时体验到失重和超重。
二、活动人行道
活动人行道的原理是相对运动。这种设备有五条环行的人行道,它们一条挨一条套在一起,各由单独机械开动,速度各不同。最外圈的一条走得很慢,速度只有5千米/小时,相当于步行速度,走上这样慢的人行道显然并不困难。在这条里侧是并行的第二条人行道,速度是10千米/小时。若从不动的街道直接跳上第二条人行道是危险的,但从第一条跨第二条就不算什么了,因为对第一条人行道来说,速度为10千米/小时的第二条人行道不过是5千米/小时的运动,也即从第一条跨到第二条,与从地面跨到第一条一样容易的。第三条已是用15千米/小时的速度前进了,但从第二条跨上去自然也不困难。从第三条跨到20千米/小时的速度前进的第四条,以及最后从第四条跨到以25千米/小时奔驰的第五条,也都一样容易。这第五条人行道就可把旅客送到要去的地方;到了目的地,旅客再一条条地向外跨,就可走到不动的地点。
三、无辜的观众
1992年5月,法国科西嘉岛举办了一次足球比赛,队员一开始入场,在场地周围的临时看台上,成千的球迷和观众边欢呼、边跳跃,气氛达到高潮。可突然间,看台全部倒坍,几十人死亡,800多人受伤。是什么引起悲剧的发生呢?比赛开始前看台并未倒坍,说明看台强度还是可以的。但当群众有节奏地欢呼、跳跃时,实际上使看台额外受到一个驱动力,当此驱动力的频率接近看台的固有频率而引起共振时,看台就会倒坍。历史上类似的例子并不鲜见,例如1906年,俄国军队在通过彼得堡附近的大桥时,由于齐步走,大桥产生共振而断裂,造成桥断人亡。正因如此,军队里已明确规定,凡行军过桥时不准正步走。可见,物理能帮助我们解决很多生活中的难题,若不学习物理知识,有时悲剧降临都不知道怎么回事。
现代学生在日常生活中已习惯从五光十色的电影获取信息和娱乐,因此在课堂上可适当介绍一些内容健康且与物理知识挂钩的电影片段。
四、违反物理常识的电影桥段
细心的人们在电影中常看到一些错误的物理现象,它们一般有以下三种情形:一是因技术达不到而不得不出现的虚假物理现象;二是为达到某些艺术效果或情节需要而出现的不可能的物理现象;最后一种则极度荒诞,由那些“无知”的好莱坞作家或导演们一手“造成”。
在好莱坞的作品中,一些惊人的场面被演员演得尽善尽美:伟大的科学家解决了科学界的挑战性问题;勇敢士兵独自一人打败了恐怖分子;还有不少世外高人想到科学家不能想到的办法拯救世界……不幸的是,所有这些都只是人们一厢情愿的消遣而已,当用逻辑学和科学来分析某些电影场面是否合理和真实时,结果常令人大失所望。例如,电影《生死时速》中一辆汽车被装了炸弹,当时速低于50英里/小时炸弹将引发爆炸。为防止在低速时爆炸,汽车必须高于50英里/小时行驶。当时高速公路的中央部分恰好断裂,车又不能停下,所以汽车只好加速到70英里/小时,最后跃过断口……电影中给观众多处高架桥断口的镜头,可以清晰看到高速公路是水平架在桥上的。不幸的是,这就提前决定了汽车的命运:它不可能飞跃断口,且接近断口汽车就会直接跌落下去。
本文通过搜集整理物理教学中力学部分的几个典型趣味实例,对大学物理趣味课堂做了一些有益的尝试和探究。上述实例不但适合课堂操作和讲授,而且具有时代感和趣味性,多数是学生日常生活中能够接触到的,希望能对广大教师的日常物理教学有所帮助和借鉴。
参考文献:
[1] 龚艳春,武文远,吴王杰,王晓. 物理学与军事高新技术[M]. 北京: 国防工业出版社,2006:1-55.
[2] P.埃里克.甘德森,李哲等译. 机敏问答物理[M]. 上海: 上海科学技术文献出版社,2008:33.
[3] 谢善骁. 趣味物理365[M]. 北京: 北京出版社,2005:1-1250.
[4] C.J.EFTHIMIOU,R.A. LLEWELLYN. HOLLYWOOD BLOCKBUSTERS: Unlimited Fun but Limited Science Literacy[J]. Physics and Society,2007(9):1-3.