淺析動量守恒定律教學(xué)與生活

【摘 要】分析了物理學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，列舉了我們比較熟悉的一些運用動量守恒定律可以解釋的日?，F(xiàn)象的研究。

【關(guān)鍵詞】物理;生活;動量守恒定律;探究

中圖分類號： G633.7文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）11-0152-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.071

0 引言

《大學(xué)物理》這門課程是大學(xué)理工科類的一門基礎(chǔ)課程，是專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)，也是科學(xué)與工程技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員可以了解自然界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，相關(guān)性質(zhì)，相互作用及其運動的基本規(guī)律，進而為其后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。大學(xué)物理與我們生活息息相關(guān)，與我們的科技發(fā)展聯(lián)系緊密。學(xué)好物理可以幫助我們解釋物質(zhì)世界的現(xiàn)象，闡述日常生活中一些現(xiàn)象的基本規(guī)律。

1 物理與生活聯(lián)系緊密，研究日?，F(xiàn)象的必要性

我們對物理的認(rèn)識一般都停留在我們要對宇宙的基本性質(zhì)要了解，而這些是要建立在質(zhì)量、能量、電荷、磁場等概念之上的。這些概念對我們來說太抽象了，我們往往不能直接感知。如果我們在物理教學(xué)中滲入生活，從研究日?，F(xiàn)象入手，用日常經(jīng)驗來提出問題、引入相關(guān)概念并通過課程實施來進行實踐教學(xué)，由于所討論的問題是我們熟悉的具體事例，那么這些事例就會激發(fā)學(xué)生對事物如何運轉(zhuǎn)的好奇心，同時這種好奇心又會推動學(xué)生去探究事例背后包含的物理學(xué)原理、相關(guān)概念。如果學(xué)生可以通過課堂教學(xué)能清晰地解釋相關(guān)的日常現(xiàn)象， 那對于一些抽象的概念也會更有信心。有了熟悉的事例，熟悉的模型，學(xué)生就會在這個堅實的基礎(chǔ)上建立相關(guān)的概念，腦海里也會有相應(yīng)的模型，也會很容易理解其物理含義。

2 淺析動量守恒定律教學(xué)與生活

在物理教學(xué)與學(xué)習(xí)過程，經(jīng)常會有學(xué)生有這樣的疑問：我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)物理，物理與我們生活有什么關(guān)系？我們在日常生活中是否能看到物理相對應(yīng)的模型嗎？哪些物理原理跟生活中的哪些日常現(xiàn)象相對應(yīng)，可以解釋這些現(xiàn)象？以下我們就淺析動量守恒定律的教學(xué)與生活。

就以學(xué)生都很熟悉的生活細(xì)節(jié)說起，我們在打臺球過程中有很多物理基本概念和基本原理的滲入。打臺球時臺球的相互碰撞剛好跟我們教學(xué)過程中所講的兩個小球的碰撞類似，在物理教學(xué)實施過程中完全可以把兩個沒有任何角色的小球轉(zhuǎn)化成臺球當(dāng)中的兩個小球來講解，這樣學(xué)生就會對物理模型有更深刻的印象。臺球在相互碰撞時只失去很少的能量，它們的碰撞基本上是彈性的，因此在臺球的大多數(shù)碰撞中，動量和動能是守恒的。

我們可以分析一種最簡單的臺球的碰撞，白色主球與第二個球正面相碰，第二個球在被擊中前是不動的。我們忽略球的自旋因素的影響，假設(shè)兩個小球的質(zhì)量相同，根據(jù)動量守恒定律，m1v1=m2v2，m1=m2，∴v1=v2。這也就說主球撞擊后便停了下來，而第二個球則以主球在碰撞前的速度向前運動，兩個小球的動量發(fā)生了交換。其實這個過程也滿足動能守恒，主球在碰撞前有動能 mv2，碰撞后，主球的速度和動能變?yōu)?，但是第二個球的動能增加為 mv2，它的質(zhì)量和速率與主球在碰撞前相同。因為動量和動能都守恒，主球會停下來，第二個球會以主球在碰撞前的（下轉(zhuǎn)第179頁）（上接第152頁）同樣動量和動能向前運動，這是很多玩過臺球的同學(xué)都熟悉的效應(yīng)。如果在教學(xué)過程中或物理學(xué)習(xí)的過程中滲入學(xué)生比較熟悉的場景，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣會在很大程度上有所增加，學(xué)習(xí)的效果也會大大的提高，對相應(yīng)的物理概念和物理模型的印象會更深刻。

學(xué)生更為熟悉的一個動量守恒的生活事例就是兩個滑冰者面對面站著，他們用手互相推一把，假設(shè)冰面的摩擦力可以忽略，對于兩個滑冰者，豎直向上的冰面的支持力與豎直向下的重力大小相等，方向相反，彼此互相抵消。因此，我們知道系統(tǒng)在豎直方向上沒有加速度，水平方向的推理大小相等，方向相反，因此對于兩個滑冰者組成的系統(tǒng)，所受合外力為0，動量守恒定律適用。首先假設(shè)兩人在互推之前都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則初狀態(tài)系統(tǒng)的總動量為0，因動量守恒，那么兩人互推之后系統(tǒng)的總動量應(yīng)仍為0。因此我們可以得出互推之后兩個滑冰者將以大小相等、方向相反的動量運動。在互推之后，兩名滑冰者向相反的方向運動，其動量的大小相等，但他們的速度不一定相等，因為動量P=mv，所以如果兩名滑冰者的質(zhì)量相等，則互推之后的速度相等;如果他們的質(zhì)量不等，則質(zhì)量較小的滑冰者具有較大的速度，質(zhì)量較大的滑冰者具有較小的速度。

動量守恒定律其實在我們生活中很多事例中也都有體現(xiàn)，比如說交通事故，兩輛車的碰撞。假設(shè)一輛質(zhì)量較大的車與一輛質(zhì)量較小的車同向行駛并發(fā)生碰撞，無論是大車在前還是在后，碰撞之后小車的破壞都比大車嚴(yán)重。

不僅僅是動量守恒定律，物理學(xué)與我們生活聯(lián)系非常緊密，它可以解釋很多自然現(xiàn)象和日?，F(xiàn)象。在解釋生活中的一些日常現(xiàn)象時，如果你能運用物理學(xué)中的基本概念和物理學(xué)原理就會變得很容易理解。物理教學(xué)過程中滲入生活和日常現(xiàn)象可以幫助我們了解并解釋我們熟悉的一些現(xiàn)象，使相關(guān)的物理概念和原理變得生動具體。同時可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

【參考文獻】

[1]康穎.大學(xué)物理[M].北京：科學(xué)出版社，2015.作者簡介：郭玉（1989.02—），女，助教，從事大學(xué)物理教學(xué)與科研工作。