大學物理“質點的動量定理”課程思政實踐*

張曉樂 黃梓軒 卓士創 田康振

(江蘇師范大學物理與電子工程學院 江蘇 徐州 221116)

1 引言

習近平總書記曾在2016年全國高校思想政治工作會議上強調，“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人.”[1]2019年《中共教育部黨組關于教育系統學習貫徹黨的十九屆四中全會精神的通知》對此再次做出了指示，“全面貫徹黨的教育方針，推動習近平新時代中國特色社會主義思想進教材進課堂進學生頭腦.深化新時代學校思政課改革創新.”[2]由此可見，思政教育在教育教學中起到不可或缺的作用.

物理學是一門隨著人類社會實踐的發展而逐步成型的學科，主要研究任務是通過分析自然界中存在的現象得出隱藏的規律，其包羅萬象的屬性與思政教育滲透于生活中的理念是一致的；此外，大學物理作為一門基礎性課程，為開發理工科學生物理思維、培養探究能力提供了有效的途徑.大學思政工作也可以在物理教學中尋找新思路：若能在物理教學過程中滲透思想政治教育，不僅能解決物理課程內容單一趣味性差的問題，同時對于理工科學生人文情懷、思想素養的提升也大有裨益[3～5].

本文以大學物理中質點的動量定理這部分內容為例，充分挖掘物理學科中的思政元素，對于在大學物理教學過程中如何開展思政工作進行了更深層次的思考與討論.

2 “課程思政”教學實踐

2.1 課程引入

教師活動：以2020年9月3日百度熱搜榜熱點話題“13樓扔電飯鍋被采取刑事強制措施”為切入點，引導學生思考為什么高空拋物會造成犯罪.然后展示高空拋物造成的人間慘劇和刑事案件，進而通過播放《人民日報》關于高空拋物危害小視頻，加深學生對于高空拋物的認識.最終提出設問，為什么平時常見的蘋果、西瓜皮,甚至雞蛋、麻將在高空拋下會有如此大的殺傷力，其中的物理學原理是什么.

設計意圖：此環節中運用了演示法和講授法，警示學生嚴防高空拋物等危險行為，注意培養公共安全意識.以小視頻的形式進一步激發學生學習興趣，使后續由生活實際向物理問題的轉變更加順暢.

2.2 課程講解

(1)采用講述法，由牛頓第二定律引出沖量概念和質點的動量定理.

寫出上節課已經講授的

(1)

變換得到

(2)

進一步得到

(3)

引出新的物理量I.

(2)采用講述法，講解動量定理，明確其物理意義.

微分形式：Fdt=dp=d(mv)

講解其物理意義：在給定的時間間隔內，外力作用在質點上的沖量，等于質點在此時間內動量的增量[6].

需要說明的幾點是：質點動量變化依賴于作用力的時間累積過程；質點的動量定理由牛頓第二定律推導而來，因此只適用于慣性系；動量定理給出狀態量和過程量之間的聯系，即動量與沖量之間的聯系[6].

(3)采用講述法和類比法，講解平均沖力的概念.

(4)

(4)采用講述法和演示法，講解平均沖力的應用.

定義平均沖力后，我們就可以呼應前面提到的高空拋物問題.利用下述例題，讓學生理解質點動量定理的應用，以及高空拋物的危害.

【例題】假設一蘋果的質量0.3 kg，從20層樓(60 m)高度下落，忽略空氣阻力，到達地面后，接觸時間僅0.001 s.求：蘋果對地面平均沖力?

分析：根據蘋果的運動過程分析，它經歷了兩個階段，即自由落體和碰撞.

解：蘋果到達地面前是自由落體過程，有

它到達地面的速率為

初動量p1=mvj,末動量p2=0,由動量定理

根據牛頓第三定律

相當于約1 t重物所受重力!

進一步通過演示實驗視頻，展示蘋果從高層拋下，可以擊穿鋼化玻璃,再次強調“高空拋物”的危害，回應課題導入的問題.

2.3 課程思政及擴展應用

進一步深化課程思政：

(1)進一步說明高空拋物的法律規定，對學生進行普法教育.

2019年11月，最高人民法院印發《關于依法妥善審理高空拋物、墜物案件的意見》，明確對于故意高空拋物者，根據具體情形按照以危險方法危害公共安全罪、故意傷害罪或故意殺人罪論處[7].2021年1月1日起正式實施的《中華人民共和國民法典》第一千二百五十四條第一款規定：禁止從建筑物中拋擲物品.從建筑物中拋擲物品或者從建筑物上墜落的物品造成他人損害的，由侵權人依法承擔侵權責任[8].《民法典》的正式實施，使得禁止“高空拋物”從道德約束上升為法定義務.如若違反，必將受到法律的嚴懲.警示學生無論從道德層面還是法律層面都應該禁止高空拋物這種危險行為.

(2)質點的動量定理在諸多領域起到舉足輕重的作用，在“國之重器”航空母艦上也有應用.

航母有“海上霸主”的美稱，被視為綜合國力的象征.例如，中國首艘自主建造的航母“山東艦”，其排水量約5×104t，長度約315 m，寬度約75 m.在新聞報道中我們了解到，重達萬噸的巨輪在進港前需要提前進行熄火減速.這是因為航母本身擁有巨大的質量，即使是很小的行駛速度都會使動量變得很大；一旦行駛過程中發生了碰撞，在力的作用時間極其短暫的情況下，會產生破壞程度驚人的平均沖力，很容易對過往船只以及航母自身造成危害.得益于當代物理學的廣泛應用，航母進港減少了很多不必要的損失.從最初的開發研制到最終成型，航母的建造之路凝聚了無數工作者的艱辛努力.如今取得的傲人成果不僅是對祖國強大實力的證明，更是在提醒我們不可知難而退，要相信量變必然會引起質變.

科學來源于生活，又幫助人類改善生活.當代大學生應努力用專業知識充實自己，明白“科教興國、人才強國”的深刻內涵，養成科學探究意識，積極將理論運用到生活實踐當中去，為祖國未來的建設添磚加瓦.

2.4 小結

理解力的瞬時效應和時間積累效應，掌握質點動量定理并能熟練運用.理解與力的瞬時效應——牛頓第二定律的區別和聯系.

3 結論

將思政教育引入大學物理的教學過程，可以讓學生的主體作用得到充分發揮，引導大學生自主開展德育自省；可以將思政、專業知識緊密聯系起來，實現多方面協同育人.

本文將大學生思政融入到大學物理課程中的動量定理中，在準確講解課程內容基礎上，凝練思政要素，包括社會熱點、法律法規、人文關懷、道德情操、文化自信等.發揮任課教師在思政教育中的作用，將思政教育融入到大學生的日常學習之中，課程與思政在融合中相互促進.

目前，大學物理中的思政教育參考材料較少，需要根據實際進行實時靈活調整，對于教師的專業素養和教學技能提出更高的要求.同時，在教學進度上要進行調整和優化，兼顧思政和教學內容，建立起物理教學與思政教育協調、促進式發展.