航天技術(shù)在生活中的應(yīng)用范文

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航天技術(shù)在生活中的應(yīng)用

篇1

隨著世界科技的快速發(fā)展,高科技逐漸融入了人們的生活以及各種各樣的生產(chǎn)過程中,我國在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中也取得了很大的進步,許多先進的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用,測控技術(shù)與儀器專業(yè)也在發(fā)展中取得了可觀的進步,如今的經(jīng)濟環(huán)境發(fā)展迅速,全球進入了經(jīng)濟全球化的大趨勢中,這就使得測控技術(shù)與儀器技術(shù)在實踐中的應(yīng)用顯得更加重要,它作為一種采集信息以及控制的重要工具,有效地運用它能夠大幅的降低控制人員的操控難度。目前越來越多的領(lǐng)域也都逐步開始重視測控技術(shù)與儀器在實踐中的應(yīng)用問題了,對于如此廣泛的需求,對于測控技術(shù)與儀器在實踐中的應(yīng)用研究就能對許多領(lǐng)域的發(fā)展帶來較大的幫助,本文主要采用的研究方法是文獻參考法,主要通過手機相關(guān)的參考文獻與資料來對測控技術(shù)與儀器進行研究,并且在最后分析測控技術(shù)與儀器在未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:

測控技術(shù)與儀器;科技;應(yīng)用

0前言

伴隨著經(jīng)濟全球化的法案站,世界上各國的經(jīng)濟與科技水平都飛速發(fā)展,我國也進入了科技與經(jīng)濟共同發(fā)展的階段,信息技術(shù)快速的發(fā)展起來之后,越來越多的高科技技術(shù)逐漸融入了人們社會生活的各個方面,而測控技術(shù)與儀器在這個信息化的時代成為了一種必不可少的專業(yè),它是當下社會信息技術(shù)發(fā)展的重要組成部分,同時也是各大學(xué)者研究及討論的內(nèi)容,如今科技發(fā)展速度極為迅速,要想跟上科技的發(fā)展就需要對測控技術(shù)與儀器專業(yè)進行更加深入的研究,這樣才能夠滿足當下社會發(fā)展的需求,所以對于測控技術(shù)與儀器專業(yè)的實踐應(yīng)用與人才培養(yǎng)都是未來科技發(fā)展的必然趨勢。

1測控技術(shù)與儀器的概述

1.1測控技術(shù)與儀器的內(nèi)涵

測控技術(shù)與儀器是多種學(xué)科相結(jié)合產(chǎn)生的一個綜合性很強的專業(yè),其中主要包含的是儀器技術(shù)與控制技術(shù),總的來說測控技術(shù)與儀器在生產(chǎn)生活中的主要應(yīng)用領(lǐng)域在于儀器的自動化控制與數(shù)據(jù)信息的收集處理,最終要實現(xiàn)的目標是通過數(shù)字化的管理達到最佳的控制效果。其主要的研究方向是信息的獲取以及處理,同時還涉及對于一些相關(guān)的要素進行控制,它涵蓋了其他一些領(lǐng)域的相關(guān)知識,其中有電力電子、精密機械、計算機、自動控制等。

1.2測控技術(shù)與儀器的特點

測控技術(shù)與儀器技術(shù)在生活中以及生產(chǎn)活動中都占有很大的比例,所以它是一個應(yīng)用性很廣泛的專業(yè)在現(xiàn)實生活中也具有較強的實際應(yīng)用意義,今后的生產(chǎn)生活中對于測控技術(shù)與儀器的應(yīng)用還會更加廣泛,因為它具有很多的特點和優(yōu)勢,它能夠?qū)崿F(xiàn)許多對于人們很方便的功能,例如網(wǎng)絡(luò)化管理、數(shù)字化管理、智能系統(tǒng)的使用等,這些性能都能很好地為人們提供有效的技術(shù)支持,降低人力消耗,提高系統(tǒng)的效率。同時,在當下的測控技術(shù)應(yīng)用下,它還能夠為人們提供最佳的選擇方案,實現(xiàn)數(shù)字化控制,對信號進行處理以及通訊方面的數(shù)字控制。同時測控技術(shù)與儀器還能分布式的布置設(shè)備,這樣的便利性,能夠極大地降低成本,并且提高系統(tǒng)的工作效率。基于測控技術(shù)與儀器的眾多優(yōu)越性,它的發(fā)展必然能夠給人們的科技發(fā)展帶來好處,也能夠為其實際應(yīng)用在生活中提供基礎(chǔ)。

2測控技術(shù)與儀器在實踐中的應(yīng)用

2.1航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用

測控技術(shù)在航天于農(nóng)業(yè)方面都有著重要的運用,它的參與對于航空航天技術(shù)的發(fā)展起著很大的推動作用,運用測控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)航天飛行器的實時監(jiān)測以及對其飛行狀態(tài)的了解,還能進行一些數(shù)據(jù)的收集整理,方便工程人員進行數(shù)據(jù)的修改控制,這對于我國的航天技術(shù)發(fā)展來說將是一個不可或缺的部分。我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會運用到測控技術(shù)與儀器專業(yè)的相關(guān)技術(shù)知識,通過它的應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化管理,可以有效的提高生產(chǎn)者管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率,同時還能更及智能化的進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),實時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù),還能為生產(chǎn)者提供與有效的參考數(shù)據(jù),幫助人們進行及時的調(diào)整,以提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

2.2新型傳感器技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)在的社會環(huán)境下,現(xiàn)代測控技術(shù)與儀器技術(shù)都很發(fā)達,其中新型傳感器技術(shù)的運用也比較多,新型傳感器主要分為兩種類型,數(shù)字化傳感器和集成化傳感器,通常情況下集成化傳感器運用在對于數(shù)據(jù)的測量上,例如溫度、壓力等數(shù)據(jù)都可以用集成化傳感器進行監(jiān)測,數(shù)字化傳感器則主要運用在監(jiān)控系統(tǒng)等方面。在近幾年的發(fā)展中,新型傳感器技術(shù)得到了很大的發(fā)展,很多的領(lǐng)域都運用到新型傳感器技術(shù),這使得新型傳感器技術(shù)體現(xiàn)出了巨大的實際運用價值和現(xiàn)實意義,新型傳感器技術(shù)為生活提供了較大的便利,并且在未來的發(fā)展中存在著強大的潛力與意義。

2.3遠程測控技術(shù)的應(yīng)用

目前我國的工業(yè)生產(chǎn)生活中,對于測控技術(shù)與儀器方面的運用還有遠程測控技術(shù),遠程測控技術(shù)在許多的方面都有實際的運用,并且已經(jīng)成為了工業(yè)活動中一個重要的技術(shù)手段,現(xiàn)在比較常用的遠程測控技術(shù)主要有電話網(wǎng)遠程測控技術(shù)、專線遠程測控技術(shù)和無線通信,這些遠程測控技術(shù)的運用能夠運用在對于某些設(shè)備的檢查,能夠?qū)τ谒?、電、氣等方面的管道故障進行檢修,將起到和便利的作用,可以很有效的降低人工檢修的困難與人力浪費,達成高效運作的效果,有效地降低遠程輸送等技術(shù)在使用上存在的管理困難問題,并且提高系統(tǒng)運行的效率。

3測控技術(shù)與儀器的發(fā)展前景

隨著社會科技的發(fā)展,測控技術(shù)與儀器也在逐步的實現(xiàn)全面覆蓋,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)生活的方方面面,實現(xiàn)了標準化、網(wǎng)絡(luò)化以及數(shù)字化管理,有效的推動了社會科技的進展,現(xiàn)代科研技術(shù)的迅速發(fā)展也為測控技術(shù)與儀器提供了很好的基礎(chǔ)條件。測控技術(shù)與儀器在今天的社會中得到了更多的重視,學(xué)校也積極的培養(yǎng)相關(guān)方面的人才,加大測控技術(shù)與儀器的教學(xué)進程,致力于打造更多的相關(guān)方面的專業(yè)人才,為未來的測控技術(shù)與儀器研究提供更加新鮮的血液,促進我國測控技術(shù)的發(fā)展與進步。并且測控技術(shù)與儀器在更多的行業(yè)都大顯身手,社會對于測控技術(shù)與儀器的需求更加緊迫,在當下這個經(jīng)濟全球化的市場經(jīng)濟大環(huán)境下,對于測控技術(shù)與儀器方面人才的而培養(yǎng)更有了進一步的要求。在目前的社會大環(huán)境下,測控技術(shù)與儀器的發(fā)展前景必定會是很光明的,對于研究測控技術(shù)與儀器方面的相關(guān)研究人員也有非常廣闊的發(fā)展環(huán)境,企業(yè)為了增強自身的產(chǎn)品競爭力也會非常重視測控技術(shù)與儀器的開發(fā)與研究,這樣才能夠保障企業(yè)在市場銷售方面的競爭力。為了響應(yīng)這樣的社會發(fā)展大趨勢,國家也對相關(guān)的測控技術(shù)與儀器方面的教育機構(gòu)加大了扶持力度,在未來的教育機構(gòu)中,測控技術(shù)與儀器將會成為重點培養(yǎng)的項目內(nèi)容。

4總結(jié)

對于我國目前的發(fā)展狀況而言,積極的扶持測控技術(shù)與儀器的發(fā)展顯得尤為重要,在今后的工業(yè)與科技發(fā)展中必定需要測控技術(shù)與儀器的輔助,擁有一個良好的測控技術(shù)基礎(chǔ)能夠?qū)医?jīng)濟、科技方面都提供增益,也能夠有效的提高國家生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率。國家在測控技術(shù)方面的實踐運用也起到了對該專業(yè)的推動作用,雙方相互支持,互惠互利,這樣才能取得長足的發(fā)展。測控技術(shù)與儀器在生活中的實踐應(yīng)用是多方面的,分布也比較廣泛,同時運用測控技術(shù)與儀器專業(yè)測控與儀器技術(shù)來實現(xiàn)一些技術(shù)輔助與數(shù)據(jù)收集處理也是非常便利的,所以目前該專業(yè)得到了社會的重點培養(yǎng),它有較強的實際運用價值與發(fā)展?jié)摿?,可以運用在航天航空飛行器的監(jiān)測與運行分析上,還能運用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化管理上,另外遠程測控技術(shù)的實現(xiàn)使得國家在燃油、燃氣、電力的輸送上得到了很大的便利,能夠更加便利的檢測相關(guān)故障,幫助工作人員及時排除故障,保障輸送系統(tǒng)的正常運行,對于新型傳感器的應(yīng)用,在現(xiàn)在的生產(chǎn)中較為常用,它的功能很強大,同時也擁有著很大的研究潛力,在今后的研究中還能得到更大的性能提升。

參考文獻:

[1]溫秀蘭.應(yīng)用型本科測控技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)體系的探索與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008(05):122-123.

[2]祝青園,王書茂,康峰,張磊,陳度.虛擬儀器技術(shù)在農(nóng)業(yè)裝備測控中的應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報,2008(06):1333-1338.

篇2

一、利用多媒體輔助實驗教學(xué),加大演示實驗的實效性

演示實驗大都是教師在臺上做,學(xué)生在臺下看,由于種種原因影響了一部分學(xué)生的觀察效果,而計算機技術(shù)對圖象、圖形有強大的處理功能,可以變抽象為實體,變靜態(tài)為動態(tài)。如在《光的折射》一課教學(xué)中,光線的傳播方向在演示實驗中很難被觀測到,為此教師利用計算機的動畫和文字功能來模擬光線,設(shè)計了《光的折射規(guī)律》課件,讓學(xué)生觀看到模擬的物理圖景,從而對這一抽象的理論有了直觀的認識。其中“光的折射應(yīng)用”中“漁民用叉瞄準水中的魚”的動畫,引起學(xué)生強烈興趣,很容易發(fā)現(xiàn)了光的折射的原理,達到了較理想的教學(xué)效果。正所謂:我聽見,我忘記;我看見,我記住。

二、利用多媒體輔助實驗探索,減輕學(xué)生實驗操作的難度,提高實驗效率

在學(xué)生分組實驗中,有的實驗費時、費力,由于平時對實驗儀器接觸少,實驗時不知所措,一節(jié)課完成不了任務(wù)。如學(xué)生實驗《用電流表測量串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的電流》,儀器多,連接電路本來就較困難,還要測量結(jié)果、探索規(guī)律,一部分學(xué)生根本完不成實驗?zāi)繕?,甚至一個實驗數(shù)據(jù)都測不出來。教師在實驗中間同時播放該實驗的實況錄像和模擬動畫課件,學(xué)生實驗操作同步進行,即看清了操作技法,注意事項,又明白實驗原理,大大加快了學(xué)生的實驗速度和準確性。

三、利用多媒體模擬實驗過程,彌補物理實驗的不足

不少物理現(xiàn)象不可能在實驗室完成,由于條件限制有些實驗也不可能由學(xué)生自己動手。因而借助計算機多媒體強大的模擬功能、動畫功能,能解決許多難以表現(xiàn)或操作的物理實驗和情景。如“大氣壓能支持約10米高的水柱”實驗,學(xué)?,F(xiàn)有條件還不能進行,采用錄像放映形式,使學(xué)生感受到了實驗的真實性。又如“魚在水中的浮沉和潛水艇在水中的浮沉原理”,學(xué)生很難觀察得到,教師使用多媒體課件,用動畫的形式表現(xiàn)魚和潛艇的浮沉,形象、生動、有趣,學(xué)生在觀看中,自然地加深了對“浮力”的大小和物體浮沉條件的理解,使學(xué)生的形象思維和抽象思維有效地結(jié)合在一起。

四、利用計算機輔助教學(xué),拓寬物理實驗的范圍,開闊學(xué)生眼界

物理教學(xué)中,雖有不少演示實驗和學(xué)生探索實驗,但都是一些簡單的實驗。教師運用多媒體課件:大到宇宙天體演變、行星運動,小到分子熱運動、電子繞核旋轉(zhuǎn),強烈到原子彈、氫彈的爆炸實驗,都能展現(xiàn)在學(xué)生眼前,使學(xué)生大開眼界。還有一些現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),如納米技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)、航空航天技術(shù)等,利用多媒體介紹給學(xué)生,強烈的現(xiàn)代科技氣氛,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和欲望,彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的不足。

五、利用多媒體營造實驗教學(xué)氣氛,引導(dǎo)學(xué)生主動探索

教學(xué)過程就是要無疑者有疑,教有疑者無疑的過程。在物理實驗課中,教師利用信息技術(shù)營造強烈的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生通過實驗進行積極的探索,這對促進手腦結(jié)合和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)大有裨益。如“比熱容”一課的教學(xué)設(shè)計:1、通過播放天氣預(yù)報的錄象來復(fù)習(xí)溫度的概念及單位。2、分析在同一時間全國各地的氣溫為什么有較大差異?疑惑也由此產(chǎn)生,學(xué)生會懷著解決問題的迫切心情去做實驗,進而發(fā)現(xiàn)問題存在的原因。3、討論“水的比熱大”這一特性在生活中的應(yīng)用,通過大屏幕顯示對結(jié)果實施即時反饋和點說。4、觀看“比熱容”在生活中的實錄,這樣既升華了知識點,同時增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

六、利用計算機教學(xué)課件,把抽象的概念形象化

初中物理知識中有些物理現(xiàn)象、過程難以被剛剛接觸物理學(xué)科的學(xué)生想象,僅僅用語言的描述很難讓沒有感性認識的學(xué)生在大腦中形成清晰的概念。這些知識點往往成為學(xué)生的學(xué)習(xí)難點,而計算機輔助教學(xué)課件對學(xué)生理解、掌握物理概念和規(guī)律有很重要的幫助作用。我們用計算機做的逼真的物理模擬,可以把抽象的規(guī)律和概念形象化,幫助學(xué)生擺脫思維障礙。例如:很多學(xué)生對聲波的形成和傳播過程難以理解,我們用flash工具做成一個演示課件,通過形象的模擬音叉的振動,放大的空氣中分子的疏密變化展現(xiàn)給學(xué)生一個直觀的聲波形成過程,大大降低了這個知識點的難度,促進學(xué)生對聲波形成和傳播過程的理解。光的反射和折射現(xiàn)象、平面鏡成像的原理、原子核的裂變和聚變現(xiàn)象、磁體的磁化過程等都可以用這種方法,把抽象的原理變得形象生動,易于理解。

篇3

人本主義思想與新的物理課程改革要求是一致的。在即將頒布的高中物理新課程標準中,課程培養(yǎng)目標為知識與技能,方法與過程,情感、態(tài)度與價值觀,提倡自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式,對物理知識以外的因素提出了更高的要求,明確體現(xiàn)了物理教學(xué)中學(xué)生的人本因素。由此可見,在新一輪課程改革中,以學(xué)生主體學(xué)習(xí)為主的教學(xué)模式將正式進入到教學(xué)過程中來。

一 學(xué)習(xí)動機的激發(fā)

人本主義學(xué)習(xí)論的代表人物羅杰斯認為,人類具有學(xué)習(xí)的自然傾向或?qū)W習(xí)的內(nèi)在潛能,教學(xué)的任務(wù)就是創(chuàng)設(shè)一種有利于學(xué)生學(xué)習(xí)潛能發(fā)揮的情境,使學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能得到發(fā)揮。在高中物理教學(xué)中,學(xué)生的學(xué)習(xí)動機主要來源于發(fā)展個人素質(zhì)的強烈愿望、物理現(xiàn)象和實驗的吸引、弄懂物理現(xiàn)象產(chǎn)生原因的探求、通過高考和為社會做出較大貢獻的理想等,在上述因素中,認知內(nèi)趨力的因素對物理課堂教學(xué)影響明顯。教師是采用外部強化去控制學(xué)生,還是采取一些方法去吸引學(xué)生對物理現(xiàn)象本身的注意,效果明顯不同,課堂教學(xué)中越來越重視物理情境的創(chuàng)設(shè),就是這個道理。

人本主義學(xué)習(xí)論注重學(xué)生自身的體驗,在課堂教學(xué)中老師應(yīng)改變講述、演示、推導(dǎo)等一人包辦的做法,給學(xué)生以更多的參與機會。從物理現(xiàn)象的感知,表象的建立,到物理概念的形成和規(guī)律的掌握,應(yīng)創(chuàng)造條件讓學(xué)生通過觀察、閱讀、實驗操作等發(fā)現(xiàn)問題,通過分析、思考提出假設(shè),再通過推理、演算尋找結(jié)論。在上述過程的體驗中,學(xué)生親歷了知識的構(gòu)建,獲得了成功的喜悅,在這種反復(fù)的“探究——快樂”體會中,學(xué)習(xí)動機得到強化,物理興趣逐漸形成。

二 學(xué)習(xí)內(nèi)容的加工

羅杰斯認為,只有當學(xué)生正確地了解到所學(xué)內(nèi)容的價值或用處時,學(xué)習(xí)才會成為最好的、最有效的。新版的初中物理教材,已對知識內(nèi)容上作了相當大的調(diào)整。在高中教學(xué)中,老師利用各種條件,通過多種途徑對知識內(nèi)容進行靈活調(diào)整,將極大地改變目前教學(xué)中事倍功半的狀況,取得滿意的效果。

1.密切傳統(tǒng)知識與現(xiàn)代生活的關(guān)系,關(guān)注生活中的物理

高中物理所涉及的經(jīng)典物理概念和規(guī)律,都是前人在生活實踐的基礎(chǔ)上,通過觀察、實驗而抽象概括出來的。在教學(xué)中,老師應(yīng)設(shè)法將教材中脫離了實踐的抽象概念還原到學(xué)生的生活中去,讓學(xué)生切身感受物理與生活的息息相關(guān),在生活中鞏固知識,加深概念、規(guī)律的理解?!皬纳钪衼?,到生活中去”應(yīng)當成為物理教學(xué)的一個重要原則。

2.重書本知識向當代科技的延伸,激發(fā)學(xué)生的求知欲

高中學(xué)生已有了一定的認知基礎(chǔ),對尖端的科學(xué)技術(shù)有著濃厚的神秘感和強烈的好奇心。細心歸納一下,許多現(xiàn)代科技知識在高中物理中都可以找到它們的影子,例如現(xiàn)代航天技術(shù)以勻速圓周運動和萬有引力為理論基礎(chǔ);低溫物理對應(yīng)熱學(xué)知識;通訊電子技術(shù)對應(yīng)電磁振蕩、電磁波;光電技術(shù)、激光對應(yīng)光的本性;計算機對應(yīng)半導(dǎo)體;核武器、貧鈾炸彈對應(yīng)原子物理等。在教學(xué)中適當加入相應(yīng)尖端科技的介紹,不僅消除了學(xué)生內(nèi)心的神秘感,而且能激起強烈的求知欲,泛化為學(xué)習(xí)當前知識的動機。

三 學(xué)習(xí)方法的掌握

羅杰斯認為,最有用的學(xué)習(xí)是學(xué)會如何進行學(xué)習(xí)?!爸挥袑W(xué)會如何學(xué)習(xí)和學(xué)會如何適應(yīng)變化的人,只有意識到?jīng)]有任何可靠的知識,唯有尋求知識的過程才是可靠的人,才是有教養(yǎng)的人,現(xiàn)代世界中變化是唯一可以作為確立教育目標的依據(jù),這種變化取決于過程而不取決于靜止的知識。”很多有意義的知識或經(jīng)驗不是從現(xiàn)成的知識中學(xué)到的,而是在做的過程中獲得的。學(xué)生通過實際參加學(xué)習(xí)活動,進行自我發(fā)現(xiàn)、自我評價和自我創(chuàng)造,從而獲得有價值的、有意義的經(jīng)驗,這是最寶貴的知識。與此同時,在上述過程中,學(xué)生同時獲得了如何進行學(xué)習(xí)的方法和經(jīng)驗,這些方法和經(jīng)驗又可以運用到以后的學(xué)習(xí)中去,從而導(dǎo)致對各種經(jīng)驗的不斷感受及對變化的耐受性。

物理方法是物理學(xué)發(fā)展中的靈魂,高中教學(xué)中方法是從知識學(xué)習(xí)到能力發(fā)展之間的中間環(huán)節(jié),是溝通知識和能力的橋梁,掌握物理學(xué)的研究方法,是學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的前提。在實際學(xué)習(xí)中,物理方法的學(xué)習(xí)不如知識學(xué)習(xí)那樣明確,因為方法是以分散的形式隱蔽在知識表述之中的。為克服這種困難,一方面學(xué)生要自覺地挖掘教材中的方法論因素并努力加以掌握,另一方面則需要老師對重要的方法進行系統(tǒng)的總結(jié)。

篇4

關(guān)鍵詞:動量定理沖量動量的變化

本節(jié)課的內(nèi)容是全日制普通高級中學(xué)物理第二冊(人教版)第一章第二節(jié)《動量定理》。

一、說教材

1.教材的地位和作用:

本章引入動量這個新概念并結(jié)合牛頓第二定律推導(dǎo)出《動量定理》?!秳恿慷ɡ怼穫?cè)重于力在時間上的累積效果。為解決力學(xué)問題開辟了新的途徑,尤其是打擊和碰撞的問題。這一章可視為牛頓力學(xué)的進一步展開,為力學(xué)的重點章。

《動量定理》為本章第二節(jié),是第一節(jié)《動量和沖量》的繼續(xù),同時又為第三節(jié)《動量守恒定律》奠定了基礎(chǔ)。所以《動量定理》有承前啟后的作用。同時《動量定理》的知識與人們的日常生活、生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著密切的關(guān)系,因此學(xué)習(xí)這部分知識有著廣泛的現(xiàn)實意義。

2.本節(jié)教學(xué)重點:

(1)動量定理的推導(dǎo)和對動量定理的理解;

(2)利用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和一維情況下的定量分析。

3.教學(xué)難點:

動量定理的矢量性,也就是如何正確理解“合”外力的沖量等于物體“動量的變化”。尤其是方向的一致性,即合外力的沖量的方向和動量變化量的方向一致。

4.教學(xué)目標:根據(jù)教材、大綱和學(xué)生情況,制定本節(jié)課的教學(xué)目標有三個方面:

知識與技能

(1)能從牛頓運動定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)出動量定理的表達式。

(2)理解動量定理的確切含義,知道動量定理適用于變力。

(3)會用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)的問題。

過程與方法

(1)通過對動量定理的探究過程,嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題,認識物理模型工具在物理學(xué)的作用。

(2)能夠應(yīng)用動量定理處理一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的實際問題,在分析、解決問題的過程中培養(yǎng)交流、合作能力。

情感態(tài)度與價值觀

(1)有參與科技活動的熱情,有從生活到物理,從物理到生活的意識。

(2)有主動與他人合作的精神,有團隊意識。

(3)關(guān)心國內(nèi)、國外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,有振興中華的使命感與責(zé)任感,有將科學(xué)服務(wù)于人類的意識。

二、學(xué)情分析

高一學(xué)生思維方式要求逐步由形象思維向抽象思維過渡,因此在教學(xué)中需以一些感性認識作為依托,加強直觀性和形象性,以便學(xué)生理解。

學(xué)生有根據(jù)加速度來分析力和運動的知識準備,利用2004年1月4日美國航天局的“勇氣號”探測器著陸火星的圖片,創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)學(xué)生的興趣,讓學(xué)生把物理現(xiàn)象自然過渡到新知識點上,從而引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已掌握的基礎(chǔ)知識,通過理論分析和推理判斷來獲得新知識。

撞擊、打擊現(xiàn)象是學(xué)生在生活中比較熟悉的,也是他們?nèi)菀装l(fā)生興趣的現(xiàn)象。充分發(fā)揮圖片、錄像和演示實驗的作用,符合他們好奇、好動、好強的心理特點,調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

三、教學(xué)方法

應(yīng)用實驗導(dǎo)入法、分組實驗法,啟發(fā)學(xué)生通過自己的思考和討論來探究動量定理。

四、教學(xué)程序

本節(jié)課分為三個環(huán)節(jié),圖片新聞創(chuàng)設(shè)情景;建立模型共同探究;應(yīng)用動量定理。

第一環(huán)節(jié):創(chuàng)設(shè)情景

通過圖片新聞的方式,應(yīng)用多媒體展示“勇氣號”探測器成功登陸火星過程的一組圖片,創(chuàng)設(shè)問題情境導(dǎo)入新課,讓同學(xué)們產(chǎn)生感性認識。結(jié)合他們的生活經(jīng)驗,大部分同學(xué)會意識到有一系列措施減小撞地速度,安全氣囊的作用是延長作用時間。為了使思路明朗化,提出三個簡單問題:

(1)摩擦降(圖1)、降落傘(圖2)和反向發(fā)動機(圖3)的作用是什么?

(2)安全氣囊(圖4)的作用是什么?

(3)采取這些措施最終的目的是什么?

通過上述問題,大部分同學(xué)應(yīng)該想到是為了減小撞擊力,還會粗淺地認為,對于同一個物體,撞前速度越小,撞擊力越小;撞擊時間越長,撞擊力越小。

通過問題情景的創(chuàng)設(shè),極大的調(diào)動了學(xué)生的情感注意力和情感體驗力,為師生共同發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、探究問題、解決問題打下了基礎(chǔ)。把高科技的情景引入課堂,體現(xiàn)時代性,符合新課程標準的基本理論。

第二環(huán)節(jié):建立模型

這時候速度、時間、動量、沖量、力等幾個物理量在學(xué)生的頭腦中還需要整合,從感性認識進一步上升到理性認識。師生共同建立物理模型,這個模型為水平面上的物體,在合力F的作用下,經(jīng)過一段時間t,動量由mv0變?yōu)閙vt。引導(dǎo)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)到的牛頓運動定律的知識,去整理這幾個物理量之間的關(guān)系,探索動量變化跟所受合力的沖量之間的關(guān)系。這與新課程標準中提倡的鼓勵學(xué)生體驗自然規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程,從而建立對自然科學(xué)的認識和掌握研究科學(xué)的方法是一致的。

在這個模型的基礎(chǔ)上,通過推導(dǎo),大部分同學(xué)會得到一個表達式:

Ft=mvt-mv0或Ft=P

這時不要急于歸納它的物理意義,而是給出學(xué)生想像和討論的時間,讓同學(xué)們試著解釋它,剛開始可能得到一些不完整的結(jié)論,比如“沖量等于動量之差”或“沖量等于動量相減”,或“沖量引起動量發(fā)生變化”。隨著討論的深入,引導(dǎo)同學(xué)們回憶動量的變化這個概念。在的過程中,探究出合沖量和動量變化量的關(guān)系,比如數(shù)量關(guān)系,因果關(guān)系會逐漸清晰,但方向關(guān)系還沒有特別明朗化。在同學(xué)們基本理解的基礎(chǔ)上,老師總結(jié)并板書動量定理的內(nèi)容。在師生共同解決問題的學(xué)習(xí)中,通過原有知識的激活,然后再通過順應(yīng)過程重建新知識與原有知識結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系,使認知發(fā)展從一個平衡狀態(tài)進入另一個更高的發(fā)展平衡狀態(tài),這一點符合學(xué)生的學(xué)習(xí)建構(gòu)理論。

當同學(xué)們基本能運用動量定理初步解決恒力的問題時,可引伸到動量定理也適用于隨時間變化的力,比如打擊力或撞擊力,但這個力F應(yīng)取作用時間內(nèi)的平均力。這樣可以開闊學(xué)生的思路,便于他們自覺的運用所學(xué)知識來處理問題。

第三環(huán)節(jié):定性應(yīng)用

為了培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中從實踐到理論,再用理論來指導(dǎo)實踐的研究方法。鼓勵學(xué)生將學(xué)習(xí)到的物理知識與日常生活、生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)系起來。首先圍繞定理Ft=P分情況進行討論。

首先設(shè)置一個問題:如果把雞蛋從一米高的地方釋放,摔到水泥地上,碎了,采取什么措施可保證雞蛋不摔碎?讓同學(xué)們設(shè)計多種方案,他們會猜測在地上鋪上沙子,或放一盆水,或海綿等一些彈性好的物質(zhì),接著利用有代表性的彈性好的海綿加以驗證,把同學(xué)們的設(shè)計留成興趣作業(yè)。對那些有創(chuàng)造力的設(shè)計,給予充分的欣賞和肯定。

減小力的作用。繼續(xù)和同學(xué)們一塊分析生活中常見的現(xiàn)象,展示圖片(圖5),引導(dǎo)同學(xué)自己找出生產(chǎn)、生活中的更多例子。

為了引導(dǎo)學(xué)生全面思考問題,繼續(xù)通過播放錄像創(chuàng)設(shè)了下列的物理情景:鐵錘釘釘子,沖床沖壓鋼板并提出問題。讓同學(xué)們繼續(xù)歸納出共性規(guī)律:作用時間短,作用力大。引導(dǎo)學(xué)生自己找出生產(chǎn)、生活中的更多例子,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,培養(yǎng)他們知識遷移的能力。

通過運用對比的方法,對上述兩類問題深入分析,使學(xué)生對動量定理加深了理解。實現(xiàn)了“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的結(jié)合。促使學(xué)生從理性認識再到感性認識,符合認識論。

在定性分析的基礎(chǔ)上,再次舉出第一節(jié)的例題,給出這個例題有三個目的:

第一個目的是在上一節(jié)分析碰撞過程中動量變化量的基礎(chǔ)上,這節(jié)課給出撞擊的時間,同學(xué)們可以應(yīng)用動量定理來計算撞擊力的大小。

在師生共同分析的過程中,第二個目的也就基本達到了,探索出了怎樣應(yīng)用動量定理解題的關(guān)鍵步驟,比如必須首先規(guī)定正方向,求動量的變化,再應(yīng)用動量定理列方程求未知量。

第三個目的:突破難點,也就是動量定理的矢量性,設(shè)計兩個有梯度的問題來降低難度。

例1:質(zhì)量為0.1kg的鋼球,以6m/s的速度水平向右運動,碰到一個堅硬的障礙物后被彈回,沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動,接觸時間為0.02秒,小球受到的彈力的平均值有多大?

問題(1):物體動量變化量是什么方向?

問題(2):聯(lián)系你學(xué)過的彈力產(chǎn)生的條件,從形變的角度分析彈力的方向,合力沖量的方向應(yīng)該是什么方向?

通過這樣的比較,同學(xué)們將發(fā)現(xiàn):合力沖量的方向與動量變化量的方向相同,使動量定理的矢量性這個難點具體化和逐漸明朗化。

為了進一步突出重點和突破難點,繼續(xù)研究第一節(jié)中“思考與討論”題。

思考與討論:

例2:一個質(zhì)量為0.2kg的鋼球,以2m/s的速度斜射到堅硬的大理石板上,入射的角度為45°,碰撞后被斜著彈出,彈出的角度也是45°,速度仍為2m/s。

問題:除了能應(yīng)用平行四邊形分析撞擊過程中的動量的變化的方向,能否根據(jù)動量定理來分析小球動量的變化?

有上節(jié)課的基礎(chǔ),根據(jù)平行四邊形定則,能夠判斷動量變化的方向垂直于接觸面;根據(jù)彈力方向的判斷,合沖量的方向也在這個方向上。為了使問題形象化,準備了一個小動畫,以顯示撞擊的過程中小球的形變,以明確小球受到的彈力的方向,進而顯示合沖量的方向。以此深入地體會動量定理的表達式是一個矢量式。整個過程以學(xué)生為主體,避免了老師的“一言堂”,做到了“老師搭臺,學(xué)生唱戲”,在課堂上增強了自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的氛圍。

神州5號的成功發(fā)射和回收,是中國航天技術(shù)的又一個里程碑。通過錄像和圖片,讓同學(xué)們圍繞動量定理,來分析神州五號如何采取一系列措施實現(xiàn)軟著陸的。當同學(xué)們發(fā)現(xiàn)自己能夠用新知識解決如此驚天動地的偉大創(chuàng)舉時,必然熱血沸騰,激發(fā)他們的愛國熱情,樹立正確的科學(xué)觀,培養(yǎng)他們振興中華,將科學(xué)服務(wù)于人類的使命感和責(zé)任感。

至此,這一節(jié)課的學(xué)習(xí)基本結(jié)束,老師根據(jù)板書小結(jié)本節(jié)課的重點-動量定理的內(nèi)容,留作業(yè):

篇5

關(guān)鍵詞:高校數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)應(yīng)用能力;培養(yǎng)對策

一、在高校數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的重要性

(一)提升學(xué)生的社會發(fā)展能力

教育教學(xué)活動直接面向的是高校學(xué)生,從20世紀后期開始,全世界數(shù)學(xué)知識領(lǐng)域就隨著人類文明的發(fā)展而不斷提升突破,進入了一個全新的廣泛應(yīng)用時期,數(shù)學(xué)知識已經(jīng)滲透到各行各業(yè)之中,引領(lǐng)了人們數(shù)學(xué)價值觀的變革。在此基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,能夠幫助學(xué)生形成應(yīng)用型的數(shù)學(xué)思維和完整的數(shù)學(xué)知識框架,并利用這一思維和理論基礎(chǔ)去解決生活實際存在的問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與實踐能力,讓學(xué)生的綜合素養(yǎng)能夠得到有效發(fā)揮。高校的數(shù)學(xué)以高等數(shù)學(xué)知識為主,學(xué)生在運用知識的過程中會進行充分的辯證思考,不斷豐富自己的知識體系,培養(yǎng)自己的責(zé)任心和自信心,形成良好的科學(xué)探究與綜合實踐精神,從而適應(yīng)并推動社會綜合水平的發(fā)展。

(二)促進數(shù)學(xué)理論體系的發(fā)展

開展高效數(shù)學(xué)教學(xué)的根本目的并不是為了幫助學(xué)生積累數(shù)學(xué)理論知識,而是要對社會現(xiàn)象和人類思想進行解讀,是培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和應(yīng)用技巧,從而隨著科學(xué)社會的發(fā)展不斷促進數(shù)學(xué)理論體系完善。在數(shù)學(xué)歷史的發(fā)展過程中,總會有人在基于前人所驗證的數(shù)學(xué)定理上進行推論、延伸、猜測,并且通過不斷的驗證和實踐創(chuàng)造出更多的數(shù)學(xué)理論。因此,提升和培養(yǎng)高校學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,能夠幫助學(xué)生形成扎實的數(shù)學(xué)知識體系,能夠在實踐中靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)知識,并且發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,實現(xiàn)數(shù)學(xué)理論的創(chuàng)新和突破。

(三)提升科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平

有很多人認為,高校數(shù)學(xué)教學(xué)不具備實用性,因為就算學(xué)習(xí)了函數(shù)、指數(shù)、導(dǎo)數(shù)、代數(shù)、微積分等等一系列的數(shù)學(xué)知識,但是在生活中基本不會用到,并且也不會真正遇見應(yīng)用題一樣的數(shù)學(xué)問題。其實這正是因為學(xué)生對高等數(shù)學(xué)不夠了解,沒有形成良好的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。在社會的發(fā)展之下,數(shù)學(xué)知識已經(jīng)應(yīng)用于我們生活的方方面面,特別是現(xiàn)代社會賴以生存的科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、信息技術(shù)、航天技術(shù)等高新領(lǐng)域,更是離不開數(shù)學(xué)知識的加持。數(shù)學(xué)的內(nèi)容是抽象且無限的,應(yīng)用能力不僅僅是對數(shù)學(xué)知識固化的應(yīng)用,更是一種思維模式的體現(xiàn)。目前,高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)及應(yīng)用能力已經(jīng)成為國家科技發(fā)展水平程度的重要評價標準[1]。

二、高校學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)提升現(xiàn)狀及問題

(一)教學(xué)模式及教學(xué)理念單一

高校的數(shù)學(xué)教學(xué)模式和教學(xué)理念由來已久,盡管沒有受到“以高考為導(dǎo)向”的教學(xué)理念的束縛,但是正因為高校教育模式相對比較寬松,很多師生在對于高效數(shù)學(xué)教學(xué)理念的認知上存在很大偏差,他們過于重視理論教學(xué),忽視了學(xué)生個性化的培養(yǎng)發(fā)展以及數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的提升,沒有充分了解到數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的重要性,對于現(xiàn)代化的教育理念理解不夠深入清晰。并且學(xué)生雖然不用為高考奮斗,但是大部分高校依舊采用了以考試分數(shù)論成敗的教學(xué)模式,考試結(jié)果在學(xué)生綜合素質(zhì)判定上占據(jù)了過多的比重,導(dǎo)致教師在教學(xué)過程中沒有充分引導(dǎo)學(xué)生的主觀能動性,使得學(xué)生思維僵化,應(yīng)用能力差。

(二)教材與師資力量嚴重匱乏

在實際教學(xué)實踐中,能夠影響高校學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)的因素有很多,其中教材和師資力量等教學(xué)資源的匱乏是主要的問題。同初級數(shù)學(xué)教學(xué)不同,高校的數(shù)學(xué)教學(xué)知識更加深奧,很多理論的推導(dǎo)都經(jīng)歷了漫長的過程,其中蘊含的知識原理和思維路徑都非常復(fù)雜深奧。但是現(xiàn)階段的高校數(shù)學(xué)教材大多以理論知識的推論為主,很難引導(dǎo)學(xué)生開展自主性的綜合實踐活動。其次,高校數(shù)學(xué)需要借助科學(xué)的教學(xué)過程去豐富學(xué)生的知識內(nèi)涵,以強化學(xué)生的數(shù)學(xué)思維與核心素養(yǎng),這些都需要教師具備較高的專業(yè)素養(yǎng)和教學(xué)能力。但是目前我國嚴重缺乏從事高效數(shù)學(xué)教學(xué)的專業(yè)人才,這對學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)造成了負面影響[2]。

三、高校數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的對策

(一)積極轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念和教學(xué)手法

現(xiàn)代化的教學(xué)理念會引領(lǐng)教學(xué)模式的變革,促進教師積極轉(zhuǎn)變自己的教學(xué)手法,對于提升高校數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效率,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力有著重要作用。比如,教師要將自己的教學(xué)目光和評價標準從學(xué)生的考試成績中挪出來,更加重視學(xué)生在日常教學(xué)活動中的綜合表現(xiàn),除了所謂的班級紀律、出勤率等等,還要重視學(xué)生在課堂中的積極性和思維性。并且要積極結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)和教學(xué)工具進行概念講解,要重視學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律和學(xué)習(xí)水平與教學(xué)方法的結(jié)合,將學(xué)生的應(yīng)用能力作為高校數(shù)學(xué)教學(xué)的重要指標。

(二)豐富教學(xué)資源,完善數(shù)學(xué)教材

教材和教師是高校數(shù)學(xué)教學(xué)活動當中影響效果最大的教學(xué)資源,對于教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生綜合能力的發(fā)展都有著巨大的影響力。想要提升現(xiàn)階段高校數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,豐富教學(xué)資源,提升教師的專業(yè)素養(yǎng),完善教材的編寫內(nèi)容是重要前提。首先,只有通過優(yōu)秀教師專業(yè)化的教學(xué)、講解與分析引導(dǎo),才能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,引導(dǎo)學(xué)生進行思維發(fā)散、自主創(chuàng)新與靈活應(yīng)用。因此教育領(lǐng)域更改重視對專業(yè)高校數(shù)學(xué)教師的培養(yǎng),可以通過師范類院校的標準提升,也可以鼓勵專業(yè)數(shù)學(xué)學(xué)者兼任高校數(shù)學(xué)教師,又或者通過培訓(xùn)教研的方式對校內(nèi)數(shù)學(xué)教師進行培養(yǎng)。其次務(wù)必要對高校數(shù)學(xué)的教材進行重新整合、優(yōu)化編撰,通過對教學(xué)結(jié)合的完善和教學(xué)內(nèi)容的更新深化,全面提升學(xué)生的應(yīng)用能力,引導(dǎo)學(xué)生從教學(xué)出發(fā)思考實際問題,再從實際問題入手推論出數(shù)學(xué)理論。

(三)結(jié)合生活現(xiàn)象,開展實踐教學(xué)

數(shù)學(xué)不僅僅是一種體系完整、架構(gòu)清晰、概念復(fù)雜的知識和技能,更是一種對我們生活中所有數(shù)學(xué)及物理現(xiàn)象的解讀,是人類社會文明發(fā)展的基石。所謂應(yīng)用能力自然不能缺少學(xué)生的數(shù)學(xué)實踐,實驗教學(xué)是近些年來高校數(shù)學(xué)教學(xué)改革的主要趨勢,教師需要重視教學(xué)過程中理論同實踐的結(jié)合,運動探究式的教學(xué)模式,引領(lǐng)學(xué)生借助計算機、平板電腦、電子白板等現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù),立足于生活實踐,運用數(shù)學(xué)知識和生活經(jīng)驗來發(fā)現(xiàn)、分析、總結(jié)、思考和解決問題,從而優(yōu)化學(xué)生的數(shù)學(xué)知識體系,提升學(xué)生的實踐操作及應(yīng)用能力。

(四)組織綜合活動,進行數(shù)學(xué)建模

高效數(shù)學(xué)教學(xué)更需要重視學(xué)生的思維模式引導(dǎo),要充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,讓學(xué)生正確地理解數(shù)學(xué)概念體系,通過清晰的數(shù)學(xué)發(fā)展過程樹立正確的數(shù)學(xué)思維和方法,掌握數(shù)學(xué)的邏輯規(guī)律,開展針對性、創(chuàng)造性的綜合活動,從而培養(yǎng)高校學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識和能力。數(shù)學(xué)建模教學(xué)是現(xiàn)階段高校數(shù)學(xué)綜合活動中最常見的形式,主要是借助抽象語言描述的數(shù)學(xué)問題,利用學(xué)生已知的數(shù)學(xué)知識和自己的數(shù)學(xué)方法對問題進行具象化與簡潔化處理。學(xué)??梢愿鶕?jù)學(xué)生的學(xué)識水平開展數(shù)學(xué)建模比賽,通過比賽的競爭性來強化學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用技巧,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

四、結(jié)束語

篇6

關(guān)鍵詞:物理試題;素材;新高考

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2017)6-0014-5

高中物理常規(guī)考試小到各類單元測試、月考、期中考試、期末考試,大到市級質(zhì)量檢測考試、省級的學(xué)考與選考、全國高考等??荚嚨囊饬x在于檢查學(xué)生對所學(xué)物理知識的識記、理解和應(yīng)用能力,測試學(xué)生達到教學(xué)目標的程度,并為教師的后續(xù)教學(xué)提供反饋信息,對學(xué)生與教師的雙邊教學(xué)關(guān)系起到導(dǎo)向與激勵的作用。所有的考試都會涉及到試卷的命題,一份好的試卷是由好的物理試題組成,所以高質(zhì)量的物理試題就顯得非常重要。如何編制高質(zhì)量的物理試題應(yīng)該成為物理教師必備的重要技能之一。

筆者基于對2016年浙江物理選考試卷及杭州市物理教學(xué)質(zhì)量檢測試卷的命題分析,從物理試題素材的三大來源談?wù)剬Ω咧形锢砻}的認識與思考。

一份好的物理試卷離不開原創(chuàng)性試題的加入。原創(chuàng)性試題的數(shù)量多少與題目好壞決定了整份試卷的質(zhì)量高低。原創(chuàng)性試題能夠很好地融合新科技和加入新的物理情景,使得物理試題能推陳出新,貼近生活與現(xiàn)代科技社會,尤其在浙江省新高考(物理選考與學(xué)考)的改革背景下備受青睞。

原創(chuàng)性試題要求命題教師要善于觀察和記錄生活,要密切關(guān)注現(xiàn)代科技,要對物理課本和經(jīng)典試題了如指掌;在這樣的基礎(chǔ)上,還要求命題教師能夠選取合適的情景,提取出相應(yīng)的素材,提煉出合理的物理模型,科學(xué)地設(shè)置問題,還要做出規(guī)范的配套解答。在這一系列的命題過程中,還需全盤考慮所給數(shù)據(jù)是否合理,所設(shè)置的情景是否科學(xué),所提出的問題是否到位且在《考試說明》規(guī)定的范圍內(nèi)。如果試題給出的數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)不自洽的情況,就會出現(xiàn)科學(xué)性的錯誤。這種情況有時難以避免,包括高等級的考試試題偶爾也會受到同行的爭議。因為一份試卷在公開測試之前,能夠接觸到試卷題目的教師、學(xué)生畢竟是極少數(shù),而原創(chuàng)試題至少在數(shù)據(jù)上是全新的、沒有在大范圍內(nèi)使用過的,所以在試題測試之中或之后,就有可能出現(xiàn)預(yù)先沒有想到的問題或有待商榷的地方。這就對命題教師提出了很高的要求。命題教師需要對試題反復(fù)推算、仔細揣摩,必要時找同行尋求幫助。

原創(chuàng)性試題最重要的來源是課本、生活和現(xiàn)代科技,這也是新高考命題青睞的三大“寶庫”。物理課本是課程標準唯一的權(quán)威載體,而生活c科技更是物理的源泉與動力。

1 源于課本的題目

例如,浙江新高考2016年4月份選考卷(以下簡稱“4月卷”)第8題:

密立根油滴實驗原理如圖1所示。兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負極相接,板間電壓為U,形成豎直向下場強為E的勻強電場。用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴。通過顯微鏡可找到懸浮不動的油滴,若此懸浮油滴的質(zhì)量為m,則下列說法正確的是( )

A.懸浮油滴帶正電

B.懸浮油滴的電荷量為

C.增大場強,懸浮油滴將向上運動

D.油滴的電荷量不一定是電子電量的整數(shù)倍

圖1 密立根油滴實驗原理圖

本題利用了人教版高中《物理》選修3-1第37頁“科學(xué)足跡”中的圖1.9-8進行編制,利用“科學(xué)足跡”中描述的情景和原樣的插圖進行選項的設(shè)置,考查學(xué)生對課本的研讀程度和對課本相關(guān)欄目的重視程度。

例如,浙江新高考2016年10月份選考卷(以下簡稱“10月卷”)第8題:

如圖2為某一電場的電場線,M、N、P 為電場線上的三個點,M 、N 是同一電場線上的兩點。下列判斷正確的是( )

A.M、N、P 三點中N 點的場強最大

B.M、N、P 三點中N 點的電勢最高

C.負電荷在M 點的電勢能大于在N 點的電勢能

D.正電荷從M 點自由釋放,電荷將沿電場線運動到N 點

本題利用了人教版高中《物理》選修3-1第20頁“問題與練習(xí)”第3題的圖1.4-6進行編制,考查學(xué)生對課本中“問題與練習(xí)”的掌握程度。

像這樣利用課本中的原樣插圖進行編制的題目在4月卷和10月卷中還有很多。例如:4月卷的第13題(固定在x軸上的兩個電荷)來源于選修3-1第15頁的“問題與練習(xí)”;10月卷的第15題(氫原子的能級圖)來源于選修3-5第58頁的課本插圖18.4-2;第20題(過山車模型)來源于必修2第80頁“問題與練習(xí)”第2題的圖7.9-4。

又如2016年杭州市物理教學(xué)質(zhì)量檢測(以下簡稱“檢測”)高一試卷中的第6題:如圖3所示,兩束光分別沿著與坐標軸平行的方向照射從O點水平拋出做平拋運動的物體A,在兩個坐標軸上留下了物體的兩個“影子”。下面四幅圖中能正確描述“影子”運動的圖像是( )

A.影子在x軸上的x-t圖 B. 影子在x軸上的v-t圖

C.影子在y軸上的x-t圖 D.影子在y軸上的v-t圖

本題中的平行光照射平拋物體的圖像就是高中《物理》必修2課本中的原圖。經(jīng)過一番描述之后,便可以考查學(xué)生對平拋運動兩個方向上分運動的掌握和理解情況。并且此題中還融入了x-t圖像和v-t圖像的考查,既屬于基礎(chǔ)的重點內(nèi)容,又有一定的綜合性。要求學(xué)生既對平拋運動的兩個分運動非常熟悉,又要求學(xué)生對x-t圖像和v-t圖像有一定的掌握。

在“檢測”中利用課本插圖作為原創(chuàng)題目取材的還有高一試卷的第10題(自行車腳踏板、鏈條、后輪聯(lián)動裝置)來源于必修2第22頁“思考與討論”的圖5.5-5。

這樣的題目一般奉行的出題原則就是源于課本,高于課本。這類題目常常來源于課本的經(jīng)典方法、圖形圖像、“思考與討論”、典型例題、“說一說”“做一做”“問題與練習(xí)”、演示實驗、“科學(xué)漫步”和課題研究。教師在教學(xué)中要理解教材中不同欄目的設(shè)置及其功能,結(jié)合具體的問題落實到位,在與學(xué)生交流、討論、檢測中都可以靈活多樣,要符合學(xué)情和考情,科學(xué)地處理好教材資源,真正讓教材成為廣大師生的“助考器”[1]。

2 源于生活的題目

2.1 源于日常生活

例如4月卷的第10題:

某卡車在公路上與路旁障礙物相撞。處理事故的警察在泥地中發(fā)現(xiàn)了一個小的金屬物體,經(jīng)判斷,它是相撞瞬間車頂上一個松脫的零件被拋出而陷在泥里的。為了判斷卡車是否超速,需要測量的量是( )

A.車的長度,車的重量

B.車的高度,車的重量

C.車的長度,零件脫落點與陷落點的水平距離

D.車的高度,零件脫落點與陷落點的水平距離

本題以交通事故作為背景,考查平拋運動的知識。車輛與障礙物、車輛與車輛相撞是生活中常見的事情,也是考生平時都有所見、有所聞的情景。

又如10月卷中的第5題:

在G20峰會“最憶是杭州”的文藝演出中,芭蕾舞演員保持如圖4所示姿勢原地旋轉(zhuǎn),此時手臂上A、B兩點角速度大小分別為ωA、ωB,線速度大小分別為vA、vB,則( )

A.ωA

B. ωA>ωB

C. vA

D.vA>vB

本題利用了杭州近期重大的國際要事G20峰會進行編制,這樣的背景是每一個考生都知道的,從而體現(xiàn)了高考的公平性;此題考查了圓周運動中線速度和角速度的大小關(guān)系。

與此極為類似的是“檢測”高二試卷的第7題(“檢測”卷于2016年6月份進行了測試):

電子滅蚊拍是夏天必備的滅蚊神器。如圖5所示,假設(shè)用手握緊滅蚊拍的手柄,轉(zhuǎn)動手肘關(guān)節(jié)揮動滅蚊拍,則下列說法正確的是( )

A.圖中的A、B兩點線速度大小相等

B.圖中的A、B兩點中B點線速度較大

C.圖中的A、B兩點中A點角速度較大

D.圖中的A、B兩點中A點向心加速度較大

本題的圖片來源于“淘寶”上的圖片,只要打開“淘寶”APP的軟件,在首頁輸入“滅蚊拍”后,類似的圖片數(shù)不勝數(shù)。而“滅蚊拍”本身也是大家生活中常備的“神器”,廣為人知。這樣的題目情景讓考生能夠體驗到物理來源于生活,物理就在身邊;讓考生感受到生活處處是物理,物理處處是生活。本題考查的是角速度相同的A周運動中半徑不同則線速度、加速度大小不同。

除此之外,筆者利用日常生活中諸多的情景進行原創(chuàng)的題目在“檢測”中還有很多,例如高一試卷的第2題(手握杯子)、第3題(高速公路)、第5題(樹葉落地)、第8題(日常刷牙)、第14題(滬寧高速常州段重大車禍與高速路上停車拍照)、第15題(常州恐龍園里的“通天塔”)、第21題(生活中的傳送帶系統(tǒng))等。

可以看出,其中以公共運輸、交通事故為背景的題目較多,一是公共運輸與老百姓的生活息息相關(guān);二是以交通事故為背景能夠提高考生的安全防范意識,達到一定的安全教育的目的,也是一種寓“德”于題的體現(xiàn)。

2.2 源于體育運動

例如4月卷中的第2題:

如圖6所示是某人在投飛鏢,飛鏢在飛行途中受到的力有( )

A.推力

B.重力、空氣阻力

C.重力、推力

D.重力、推力、空氣阻力

這是一道以投擲飛鏢作為背景的試題。這樣的情景也是考生非常熟悉且很可能玩耍過的,考查學(xué)生對物體受力分析的正確認識。

類似的還有4月卷的第5題(短道速滑)、10月卷的第3題(中國女排在奧運會中的比賽)、第6題(野外攀巖)。

又如“檢測”高一試卷的第4題:

跑步機已經(jīng)慢慢進入老百姓的日常生活。尤其在下雨天的時候,跑步機可以讓你的鍛煉風(fēng)雨無阻。如圖7所示是某位健身愛好者在跑步機上跑了一段時間后的顯示屏照片(跑步者開始跑步時所有數(shù)據(jù)從零開始計),由圖片顯示的信息可知,該健身愛好者在這段時間內(nèi)(等同于在操場上跑步)的平均速率約為( )

A.2.36 m/s B.3.1 m/s

C.5.8 m/s D.11.6 m/s

本題的來源是體育運動中跑步鍛煉的情景??疾閷W(xué)生對體育運動中的物理相關(guān)知識的掌握與計算。

除此之外,利用體育運動中的情景進行原創(chuàng)的題目在“檢測”中還有高一試卷的第16題:背景為學(xué)生在體育測試中的引體向上,設(shè)置了與功和功率相關(guān)的物理問題。

這樣的命題思路與來源,是和當代社會提倡“全民健身”的大背景相吻合的,是一種順應(yīng)現(xiàn)代社會要求的體現(xiàn)。

2.3 源于影視動畫

例如“檢測”高二試卷的第20題:

動畫片《熊出沒》(圖8)中有這樣一個情節(jié):某天熊大和熊二中了光頭強設(shè)計的陷阱,被掛在了樹上。聰明的熊大想出了一個辦法,讓自己和熊二蕩起來使繩子斷裂而被解救,其過程可以簡化為圖9。設(shè)懸掛點為O,離地面高度為H=8 m,兩熊可視為(處于它們重心A處的)質(zhì)點,總質(zhì)量m=1000 kg,懸掛點O到A處的繩長L=3 m(且在運動過程中保持不變)。若兩熊的運動始終處在豎直紙面內(nèi),它們蕩起來使繩子偏離豎直方向的最大夾角θ=30°,不計一切阻力。求:(本題計算中取=1.7)

(1)兩熊蕩至最低點時的最大速率;

(2)若兩熊能被解救,繩子能承受的最大拉力不超過多少?

(3)若兩熊能被解救,在它們運動前方離O點水平距離為s=4 m處有一個水池,通過計算說明兩熊是否能落入水池中。

這道題目的背景是較為知名的動畫片《熊出沒》。以這樣的背景命題能激發(fā)考生一定的興趣,讓物理題顯得不那么單調(diào)與乏味。像這樣的命題來源還可以是很多知名的影視片,因為影視片中的場景、情節(jié)就含有很多物理知識。筆者編著的省級精品選修課教材《物理視角中的電影》[2]一書中就有大量鮮活的例子。這樣的命題思路在以后的各類考試中也定會有所體現(xiàn)。

由此可以看出,生活情景是物理試題的重要來源之一。所以,這就要求出題老師平時多觀察、多記錄生活(通過拍照、拍攝視頻等形式),以避免“素材用時方恨少”的尷尬局面。另一方面,從考生的角度思考,這就要求考生平時要多在生活中細心觀察,善于思考,不懂就問,把生活與物理聯(lián)系起來,要逐步養(yǎng)成多用物理思維思考生活的習(xí)慣。以生活情景來命題也能讓考生體會到物理是有用的,物理是有趣的,物理是不難的。

3 源于科技的題目

例如10月卷的第12題:

如圖10所示,“天宮二號”在距離地面393 km 的近圓軌道運行。已知萬有引力常量G=6.67×10-11 N?m2/kg2,地球質(zhì)量M=6.0×1024 kg,地球半徑R=6.4×103 km。由以上數(shù)據(jù)可估算( )

A.“天宮二號”的質(zhì)量

B.“天宮二號”的運行速度

C.“天宮二號”受到的向心力

D.地球?qū)Α疤鞂m二號”的引力

又如10月卷的第4題:

如圖11所示,無人機在空中勻速上升時,不斷增加的能量是( )

A.動能 B.動能、重力勢能

C.重力勢能、機械能

D.動能、重力勢能、機械能

此題以現(xiàn)在較為熱門的“無人機”作為背景進行編制,融入了生活中的科技情景,考查對能量的認識與判斷。

其實,早在6月份的高二“檢測”中筆者就以相同的科技背景進行試題的編制,例如第8題:

在2016年,神舟十一號飛船將在天宮二號發(fā)射后擇機發(fā)射,并與天宮二號對接,如圖12,目的是為了更好地掌握空間交會對接技術(shù),開展地球觀測和空間地球系統(tǒng)科學(xué)、空間應(yīng)用新技術(shù)、空間技術(shù)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用和試驗。神舟十一號由二號F運載火箭發(fā)射。假設(shè)天宮二號在距離地球表面400 km的軌道上做勻速圓周運動,則下列說法正確的是( )

A. 天宮二號的向心加速度小于9.8 m/s2

B. 天宮二號的運行周期約為1 h

C. 天宮二號的運行速度可以達到7.9 km/s

D. 神州十一號與天宮二號對接后,運行速率一定比對接前天宮二號的速率大

除此以外,在2016年新高考中,利用新能源、新科技等作為題目背景的還有4月卷的第11題(探測衛(wèi)星“悟空”)、第12題(太陽能路燈)、第23題(火箭發(fā)射裝置),10月卷的第11題(機器人)、第23}(質(zhì)譜儀模型)。

物理學(xué)的建立與發(fā)展往往都是與科技相關(guān)聯(lián)的??萍忌系男枨笸苿恿宋锢韺W(xué)的發(fā)展,而物理學(xué)的發(fā)展又推動了科技的進步。尤其是現(xiàn)在熱門的無人機技術(shù)、航天技術(shù)、環(huán)保節(jié)能技術(shù)等更是試題青睞的題目背景。所以,不管是作為命題老師還是考生,在平時都應(yīng)該多多對這些科技背景加以關(guān)注,這對于教師命題或考生備考都是很有益的。再如,課本中提到的科技――回旋加速器、速度選擇器、磁流體發(fā)電機、霍爾元件、電磁流量計等也經(jīng)常成為命題老師出題的首選,甚至是試卷的壓軸題。

另外,試題編制完成以后需要編制參考答案,確定評分標準。試題、答案都檢查無誤后,還需要仿照格式,規(guī)范字體字號排版,重點檢測圖片是否有缺漏、錯位等。等到最后正式印刷之前,命題人還要做最后的確認,盡量讓印刷出來的試題趨于或達到零差錯。

在試題用于檢測后,命題教師要及時采集和分析該試題的相關(guān)數(shù)據(jù),并作好詳細的記錄(例如最高分、最低分、優(yōu)秀率、合格率、整卷平均分、各題平均分以及各題的典型錯誤)[3],這樣一方面可以及時對本次命題進行反思和反饋,調(diào)整和修正有疑義、有爭議的題目,收集學(xué)生中優(yōu)秀的多種解法,完善參考答案;另一方面也為以后的命題積累原始數(shù)據(jù)與材料,組成自己的圖庫和題庫,為下次編制更完善、合理、科學(xué)的物理試題做好充足的準備。

參考文獻:

[1]吳俊.如何在新高考背景下充分挖掘與利用教材資源[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2016,45(Z1):67-68.