大学物理_趣味教学法_的研究

2011年8月第30卷第4期重庆文理学院学报(自然科学版)

Journal of Chongqing University of Arts and Sciences (Natural Science Edition )Aug. ,2011Vol. 30No. 4

大学物理“趣味教学法”的研究

何玉平

(南昌工程学院理学系,江西

南昌330099)

[摘

要]基于身边生活事例、软件作图、实验现象及物理动画等方面探讨了大学物理“趣味教

.教学实践表明,学法”教学中恰当应用“趣味教学法”能激发学生对大学物理的学习热情,提

高课堂教学效果.[关键词]动量定理;势能;牛顿环;劈尖膜[G420[A [1673-8012(2011)04-0095-03中图分类号]文献标志码]文章编号]物理学是整个自然科学的基础,是近现代科学技术的根源,同时也是理论和实践结合相当紧密的一门学科,物理学为自然科学的发展起到了不可替代的作用.大学物理课程是理工类非物理专业大学生必修的一门公共基础课,该课程学习的效果直接影响到专业课的学习.为了提高大学生的全面素质,各个高校课程设置都比较饱满,在有限的时间里如何更有效率地学习大学物理课程是一项重要课题.

据对某高校学生调查结果显示,比较多的学

物理考试也令学生头生对物理的学习存在困难,

疼.这个现象在高校的许多学生身上都存在.调

查还发现,学生认为物理难学的主要原因是物理枯燥无味,公式太多,高等数学学得不够好等.大学物理的教学效果普遍不够理想.为了提高大学物理课程的教学效果,许多教师尝试了措施进行

[1-5]

,改革综合起来有教学手段的改革、教学内容的改革、考核方式的改革,等等.虽然教学研究

但由于种种原在每个高校都有许多教师在进行,

因,在实际授课时依然采用“理论+例题”的传

统授课模式,这势必会造成课堂乏味,学生走神甚至打瞌睡.为了提高大学物理的教学效果,笔

的教学模者在教学过程中尝试“趣味教学法”

式.教学结果发现,这种方法的使用获得了

学生的广泛认可,教学效果也较传统方法有明显提高.

[收稿日期]2011-05-23

[基金项目]南昌工程学院教改项目(2010054).

[作者简介]何玉平(1981-),男,江西信丰人,硕士,讲师,主要从事大学物理教学方面的研究.

1“趣味教学法”举例

1.11.1.1

基于生活事例讲授动量定理传统授课法

F d t =d p .

考虑一过程,时间从t 1 t 2,两端积分得:

(1)

重写牛顿第二定律的微分形式为:

∫F d t =∫

t 1

t 2p 2p 1

d p =p 2-p 1.

t 2

(2)

左侧积分表示力对时间的累积量,叫做冲量:

I =

于是得到积分形式为:

I =p 2-p 1.

(4)

(4)式为质点的动量定理,物理意义是物体在运

等于该物体动动过程中所受到的合外力的冲量,量的增量.然后进行定理例题讲解.1.1.2

趣味教学法

动量定理在生活中有许多应用例子,笔者在定理讲解前有意引入一些生活事例.如:运动场上跳远时为什么跳到沙中而不是直接跳到水泥

地板上?为了轮船靠岸,为什么要用橡胶轮胎绑在岸边?打桩的时候为什么要用铁锤而不是木棰?而且往往举高后落下?问题提出后让学生思考并分析出相关规律.

接下来把学生意见进行总结并引导分析这

∫F d t .

t 1

(3)

95

些例子特点,学生对这些包含物理知识的例子兴

此时教师可以将动量定理推导出来并总趣甚浓,

结出该定理的应用范围和注意事项.

最后将动量定理的有关计算以例题的形式

进行讲解.

为了巩固课堂学习效果,笔者布置给学生的课外作业除了有量的计算外,还特意加了一道动量定理在生活中应用的论述题.1.1.3方法比较

动量定理的讲授时笔者在同专业的不同班级里分别应用传统授课法和趣味教学法进行教学.结果发现:应用趣味教学法的班级学生注意力明显比传统授课法班级集中,课堂气氛和互动性也明显更优.为推广趣味教学法和总结经验,笔者正积极策划“趣味物理学”的选修课,时机成熟将在必修课中全面应用.1.2

利用MATLAB 软件作图来理解势能与各变量间的关系在机械运动中,取地面为重力势能零点,则重力势能函数为

[6]

面距离.

取物体在平衡位置时的弹性势能为零势能点,则弹性势能函数为

E 2=

12

kx .2

(6)

k 为劲度系数,x 为离开位置距离.式中,

取无穷远处引力势能为势能零点,则引力势能函数为

E 3=-G

mm'

.r

(7)

G 为引力常数,m 、m' 为质量,r 为两物体质式中,心的距离.

利用MATLAB 进行数值模拟可以得到3种势能曲线如图1所示.所用数据为m =m' =1kg ,g =9.8m /s2,G =6.67ˑ 10-11m 3/(kg ·s ),k =2N /m.

传统教学法:根据3个势能的函数关系从数学的角度分析势能随各参量变化的关系.

MATLAB 作图法:根据3个势能函数利用MATLAB 描绘出势能曲线,曲线图有利于学生理解势能随各参量的变化关系,有利于学生加深印象

E 1=mgx .

(5)

m 为物理质量,g 为重力加速度,x 为到地式中,

图1势能变化曲线

在实际教学中发现,势能曲线图呈现过的班

级一段时间后较其他班级遗忘率学生低.大学物理中有许多定理规律都可以用MATLAB 进行关系图的描绘,笔者还曾专门撰文论述1.3

[7]

牛顿环的干涉条纹现象不容易被学生所记住.

在牛顿环内容讲授时,笔者把授课地点从教室换到了物理实验室.指导学生把牛顿环干涉图样调节出来

(如图2所示),学生很直观地记住了牛顿环图样的规律,有助于牛顿环理论的讲授.

与物理实验相结合讲授牛顿环

经过一系列的推导,牛顿环中反射光的明环

,k =1,2…2

(8)和暗环(9)半径分别为

r =

(8)

r =λk =0,1,2…(9)(9)式利用数学知识可以得出,由(8)、随着k

的增大,干涉条纹变密,中间为暗环的同心圆环.96

图2牛顿环图样

本堂课的教学模式学生普遍反映很新奇,物

相比在教室授课,学生更理课堂不再枯燥无味,

愿意既有理论的传授也有实际操作增强动手能

力,提高综合素质.1.4

利用动画来理解劈尖膜的干涉图样

通过推导,劈尖膜条纹中,任何两个相邻的

l sin θ=

λ

.2

(10)

由上式可以知道,干涉条纹是等间距的,劈尖夹角θ越小,干涉条纹愈疏;劈尖夹角θ越大,干涉条纹愈密.

在实际教学中,笔者先让学生观察劈尖膜角度

其中两个截图如图3所示

.与干涉条纹的动画,

明纹或暗纹间距l 与劈尖夹角θ的关系为

图3劈尖膜干涉图样

通过动画,学生很容易形象地记住条纹间距

也很容易看出明纹和暗纹的和劈尖夹角的关系,

之后引导学生探索干涉图样形成间距是相等的,

的理论根据.

在教学中发现,动画演示过程中学生的精力明显比理论讲解时要集中,教师可以一步一步循序渐进地由动画引进相关理论知识,避免了学生

“天书”在课堂感觉听的局面.

“共同戏”,学生的进而提高教学质量.

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2009,28(5):31-34.理学院学报:自然科学版,

2结语

为了更能提高课堂教学效果,激发学生对物

理的学习热情,在教学中笔者充分挖掘大学物理的性质和特点,基于生活事例讲解动量定理、MATLAB 软件绘制势能曲线、利用物理实验讲解牛顿环和应用FLASH 动画讲授劈尖膜干涉探讨

“趣味教学法”.实践证明,恰当应用了大学物理

“趣味教学法”有助于调动学生的积极性参与到

课堂教学,课堂由教师“独角戏”转变为教师与

Study on the interesting teaching of college physics

HE Yu -ping

(Department of Science ,Nanchang Institute of Technology ,Nanchang Jiangxi 330099,China )

Abstract :In this paper ,the interesting teaching of college physics was studied based on life examples ,soft-ware drawing ,experiment phenomenon ,and physics cartoon.Teaching practice results show that it can arouse students ’studying passion of college physics using interesting teaching correctly ,and improve teach-ing effects of classroom.

Key words :theorem of momentum ;potential energy ;Newton ’s ring ;wedge film

(责任编辑

强)

97


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