基于拋體模型例談新冠疫情下如何做好個(gè)人防護(hù)

戴偉東

摘? ?要：結(jié)合抗擊疫情的鮮活教材，學(xué)生運(yùn)用已有知識去發(fā)現(xiàn)問題，把問題中某一實(shí)際情境轉(zhuǎn)換成解決問題的物理情境，建立相應(yīng)的物理模型，這是應(yīng)用物理觀念、物理知識思考問題、分析問題的過程。在此基礎(chǔ)上形成分析、解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)提高了科學(xué)探究能力，對帶有新冠病毒的飛沫進(jìn)行拋體運(yùn)動分析，闡述了疫情下如何做好個(gè)人防護(hù)的問題。

關(guān)鍵詞：新冠疫情;拋體運(yùn)動;核心素養(yǎng)

突如其來的新冠疫情，短時(shí)間內(nèi)就席卷了神州大地，我們的生活步調(diào)被打亂了，我們的教學(xué)工作被迫終止了，教學(xué)活動也由線下轉(zhuǎn)到了線上。

加強(qiáng)科學(xué)教育、道德教育、生命教育，促使學(xué)生涵養(yǎng)家國情懷、堅(jiān)定理想信念，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀、世界觀，培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人，是現(xiàn)階段我們教育工作者首當(dāng)其沖的主要任務(wù)。本文從實(shí)際場景入手來培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。

1? 挖掘新冠疫情鮮活教材，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力

用好抗擊疫情的鮮活教材，做好公共衛(wèi)生知識普及和愛國衛(wèi)生運(yùn)動，從而能夠幫助學(xué)生掌握防護(hù)技能，增強(qiáng)防護(hù)意識，確保學(xué)生身心健康和生命安全。通過物理課程中學(xué)生所形成的物理觀念和科學(xué)思維來分析、解決復(fù)學(xué)防控疫情中的問題，在教學(xué)活動中運(yùn)用物理知識解決防控問題，能夠把鮮活的疫情防控轉(zhuǎn)換成解決問題的物理情境。建立相應(yīng)的物理模型即把問題中的實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理?xiàng)l件，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理觀念思考問題、應(yīng)用物理知識分析問題的有效途徑。學(xué)生也在實(shí)際情境中進(jìn)一步增強(qiáng)了實(shí)踐意識、養(yǎng)成了科學(xué)態(tài)度、提高了探究能力。

在新冠疫情返校復(fù)學(xué)的“第一課”上，我嘗試應(yīng)用抗擊疫情的活教材，通過學(xué)生的親身經(jīng)歷，結(jié)合物理學(xué)科知識，堅(jiān)持向科學(xué)要方法、要答案，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識分析問題，通過題解分析了新冠疫情下如何做好個(gè)人防護(hù)，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際情境中獲得解決實(shí)際問題的能力，可謂一舉兩得，收到意想不到的效果。學(xué)生不僅增強(qiáng)了自身防控疫情的公共衛(wèi)生知識，做好個(gè)人防護(hù)，從中還學(xué)到了應(yīng)用物理知識分析問題和解決問題的方式方法。

受疫情影響，學(xué)校推遲了近三個(gè)月時(shí)間才復(fù)學(xué)，在此期間，學(xué)校通過“釘釘”平臺進(jìn)行了“停課不停教、停課不停學(xué)”線上教學(xué)活動，老師在線上教，學(xué)生在線上學(xué)。高一年級物理學(xué)科的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為功能關(guān)系和拋體運(yùn)動。受各種軟硬件條件、自制力、注意力等因素影響，學(xué)生線上學(xué)習(xí)效果參差不齊。結(jié)合貫徹落實(shí)當(dāng)前防控疫情和復(fù)學(xué)齊抓并進(jìn)的要求，開學(xué)第一課，我把疫情防控和線下拋體運(yùn)動教學(xué)實(shí)踐做了整合。

拋體運(yùn)動，特別是平拋運(yùn)動的規(guī)律是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)之一。拋體運(yùn)動知識點(diǎn)雖然并不多，但它所涵蓋的物理思維方法和物理思想?yún)s相當(dāng)重要。應(yīng)用拋體運(yùn)動解決實(shí)際問題，在一些物理模型中有重要應(yīng)用，例如在復(fù)合場或電場中研究帶電粒子的運(yùn)動問題等。另外，生產(chǎn)實(shí)踐中有關(guān)拋體運(yùn)動的應(yīng)用也很多，因此，學(xué)習(xí)這部分知識對學(xué)生提高分析、解決問題的能力有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，它能使學(xué)生體驗(yàn)到物理知識對生產(chǎn)、生活的重要意義，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

面對當(dāng)前新冠疫情的威脅，為什么在人員密集的封閉場所、與他人小于1 m距離時(shí)要佩戴口罩？咳嗽、打噴嚏時(shí)為何要注意遮擋？為什么要保持社交距離、不聚集？學(xué)校倡議的錯(cuò)峰上下學(xué)、錯(cuò)峰用餐規(guī)定有何實(shí)際意義？這些抗疫的活教材跟我們已形成的知識儲備都是有關(guān)聯(lián)的，我們可以試著運(yùn)用已形成的學(xué)科知識來分析、解決這些問題。

2? 構(gòu)建問題情境，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力

基于以上問題的構(gòu)造，我在防控疫情和家國情懷教育的基礎(chǔ)上結(jié)合本學(xué)科教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)建如下教學(xué)過程：

（一）新冠疫情的發(fā)生發(fā)展及防控

（二）學(xué)科知識結(jié)構(gòu)梳理

重點(diǎn)回顧牛頓第二定律、平拋、斜拋運(yùn)動規(guī)律及運(yùn)動軌跡。

（1）牛頓第二定律的比例式：a∝F/m，表達(dá)式：F=ma;

（2）平拋、斜拋運(yùn)動的規(guī)律及軌跡，如表1所示。

3? 結(jié)合抗擊新冠疫情的鮮活教材，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境

【例題1】在無風(fēng)的天氣里，一質(zhì)量為0.2 g的飛沫攜帶著病原微生物冠狀病毒在空中豎直下落，由于受到空氣阻力，最后以某一恒定的速度下落，這個(gè)恒定的速度通常叫收尾速度。

（1） 試求出飛沫達(dá)到收尾速度時(shí)受到的空氣阻力是多大？（g=10 m/s2）

（2）若空氣阻力與飛沫的速度成正比，試定性分析飛沫下落過程中加速度和速度如何變化.

【解析】

（1）飛沫達(dá)到收尾速度時(shí)受到的空氣阻力和重力是一對平衡力

∴? ?Ff=G=mg=2×10-3 N.

（2）飛沫剛開始下落的瞬間，速度為零，因而阻力也為零，加速度為重力加速度g;隨著速度的增大，阻力也逐漸增大，合力減小，加速度也減小;當(dāng)速度增大到某一值時(shí)，阻力的大小增大到等于重力，飛沫所受合力也為零，速度將不再增大，飛沫勻速下落。

答案：（1）2×10-3 N

（2）加速度由g逐漸減小直至為零，速度從零增大直至最后不變。

【例題2】據(jù)科學(xué)家們研究，正常情況下，人每次打噴嚏（如圖1），肺部都會像被擠壓的礦泉水瓶一樣把肺部液體以飛沫噴出，由于體內(nèi)巨大推力的影響，這些液體的速度可高達(dá)10 m/s。

（1）若某飛沫以10 m/s的速度水平飛出，不考慮空氣阻力，試求飛沫著地時(shí)可達(dá)到的水平射程;

（2）若某飛沫以該速度與水平夾37°斜向上飛出，如圖2所示，不考慮空氣阻力，試求該飛沫在空中做斜拋運(yùn)動飛行的時(shí)間。

（設(shè)口腔離地面H=1.7 m， g取10 m/s2）

【解析】（1）

s=v0t=v0=10×≈6.0 m

（2）vy= v0sinθ

t= sinθ

T=2 t

T=1.2 s

可見，在沒有空氣阻力作用下，打噴嚏時(shí)飛沫可飛出6 m遠(yuǎn)。為了防止打噴嚏時(shí)影響到他人的健康，咳嗽、打噴嚏時(shí)要注意遮擋，在社交場所要主動戴上口罩，同時(shí)，要保持1 m以上的相對安全距離，見圖3，這是防控病毒傳播的重要措施之一。正確佩戴好口罩，可有效阻隔病毒以飛沫的形式傳播，既可保護(hù)自己不被他人傳染，也是保護(hù)他人不被自己傳染的有效措施。所以戴口罩是防護(hù)的必要手段，同時(shí)要減少參加聚集性的活動、盡量不前往人員聚集場所尤其是密閉式場所，要遵守學(xué)校錯(cuò)峰上下學(xué)、錯(cuò)峰用餐規(guī)定，以免造成人員聚集。

4? 多體驗(yàn)、多實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑

由生產(chǎn)實(shí)踐中的活教材到運(yùn)用已有知識去獲取客觀的數(shù)據(jù)，再把問題中的實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理?xiàng)l件，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，通過所得出的結(jié)果再檢驗(yàn)自己提出的假設(shè)。這樣，通過對數(shù)據(jù)的分析再得出結(jié)論，在解決問題中提高了探究能力，增強(qiáng)了實(shí)踐意識，養(yǎng)成了科學(xué)態(tài)度。這樣的一個(gè)探究實(shí)踐過程，不僅使學(xué)生建立和提升了對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，而且提高了科學(xué)探究能力，對培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)是十分有效的。

把問題中某一鮮活的實(shí)際情境轉(zhuǎn)換成解決問題的物理情境，建立相應(yīng)的物理模型，這是應(yīng)用物理觀念思考問題、應(yīng)用物理知識分析問題的關(guān)鍵。物理教學(xué)中，要大量培養(yǎng)學(xué)生去獲得在實(shí)際情境中解決物理問題的體驗(yàn)，形成把情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識，這種意識是通過不斷的實(shí)踐去培養(yǎng)出來的，所以必須要讓學(xué)生去大量體驗(yàn)實(shí)際情境并獲取解決物理問題的能力，多實(shí)踐，實(shí)踐出真知。本文分析了新冠疫情背景下飛沫的拋體運(yùn)動模型，就是采用了這種思路，起到了很好的教學(xué)效果。