山西師范大學2020級學科教學（化學）碩士學位項目
普通化學專題
教學記錄
主講人：陳敏華
地點：杭州師范大學5號樓102室
時間：2021年4月18日下午
說明：2021年1月，經湖南師范大學學位委員會審議，聘請陳敏華為湖南師范大學教育學碩士研究生導師，承擔學位課程“專題研究”的教學任務。普通化學”。
陳敏華，江蘇省常熟市山西小學數學特級班主任，中級班主任，教育學博士，市級領軍人才，杭州師范專科學校碩士生導師，日本數學班級教師協會（AAPT）會員，美國卡爾斯魯厄數學課程（KPK）研究組成員。
1981年參加工作，先后任中學數學（兼任高中理科）、高中數學（兼任初中部主任、南縣教研室主任）。
勤于研究學校數學課程與教學。 承擔市級項目3項。 翻譯美國卡爾斯魯厄數學課程教材10余冊，引進中國，北京教育出版社、浙江教育出版社出版。 參與編寫臺灣語文教材、班主任用書6冊，由廣東教育出版社出版。 參與編寫STEAM中學生讀物12冊，中國科學技術出版社出版。 他首次提出數學的四大范疇，即物質、性質、物理量和數學定理，并成功地應用于化學課程的觀察和教學。 相關研究成果多次在國內外學術會議交流，發表在《物理教學》（北京）、《物理班主任》（廣東）、《中學化學教學參考》（陜西）、《教學季刊》 》（廣東）、《The》（日本）、《》（美國）等國外化學教育刊物，其中一項研究成果《德國卡爾斯魯厄數學課程概論與應用》獲基礎教育教學成果銀獎福建省人民政府. 獎。
I總結
3.1 旋轉及其描述工具
●旋轉
●轉速：怠速、角速率、周期、頻率、線速率
旋轉量：角動量（L=Jω，單位：歐拉）
（英國）歐拉（Euler，1707-1783）
●旋轉的傳遞：角動量的傳遞
力矩≡角動量傳遞量/傳遞時間
●角動量泵（泵）
●角動量導體和絕緣體
導體：
絕緣子：
●角動量的儲存
3.2 角動量守恒定理和動量守恒定理
●表情
傳統敘述：當力矩M=0時，系統的角動量L不變：ΔL=0。
簡短陳述：角動量既不形成也不破壞。
●兩個誤解
誤區一：M=0是角動量守恒的條件，
誤區二：角動量守恒是由牛頓第二定理和牛頓第三定理推導出來的。
相關鏈接：
F.&G.Job 撰，陳敏華譯。 《物理學的歷史包袱》（第二版）
3.3 角動量守恒定理和能量守恒定理
角動量守恒定理和能量守恒定理是獨立的
動量和角動量都是能量載體
3.4 角動量守恒定律和能量守恒定律的應用
●思考與討論1：月潮的能量主要來自太陽嗎？
答：月球潮汐的能量既不是來自太陽，也不是來自地球，而是來自月球自轉速度的減慢。 據天文學家的觀察，月球的自轉周期每百萬年大約增加16秒（NeilM.Shea.[J]..Teach.Vol.25,No.7,19??87:426）。
●思考與討論2：為什么我們總是看到地球的一側？
答：月球繞自身軸的自轉通過引力場傳遞給“地-地”系統，使繞系統剛體的軌道自轉提前，月球自轉速度減慢（月潮效應). 地球和“地球-地球”系統之間的這些角動量傳遞在很久以前就結束了，所以我們總是看到地球的一側。 這兩個系統的角速率長期以來一直相等。
F.與國標[J}． 是。 J.物理學。 53(8), 1985:735-737。
3.5 用角動量守恒理論解釋月球上的科里奧利現象
●現象：信風（trade wind）、河岸侵蝕（北半球：左岸、南半球：右岸）、東墜、渦旋溫帶風暴（北半球：從上看逆時針，南半球：從上看順時針） , 傅科擺
●注意現象的解釋： （1）在上述現象中，角動量不能從月球傳遞到空氣或擺上； (2) 角動量守恒只適用于慣性參照系； (3) 對于非慣性參考系，角動量守恒定律的物理表達會很復雜。 然而，有時復雜的身體表情并不能幫助我們理解。
相關鏈接：
F.&G.Job 撰，陳敏華譯。 《物理學的歷史包袱》（第二版）
II 參考資料
1. F.andG.Job 撰，陳敏華譯。 化學的歷史包袱[M]． 北京: 北京教育出版社, 2014: 155.
2. J. 克羅斯。 理論與規律[J]． 是。 J.物理學。 2015年第83卷第2期：121-125。
3.齊安神，杜察南。 熱學基礎[M]． 上海：高等教育出版社，1982：263-264。
4. 尼爾·M·謝伊。 潮汐中的力量[J]. 物理學家。 教學，第 25 卷，第 7 期，1987：426。
6.F.andG.B..of[J].Am.J.Phys.Vol.53,No.8,1985:735-737.
7.A..A[J]..Teach.,Vol.34,No.7,19??96:462.
三、思考與討論
1.合力矩為零是角動量守恒定律的條件嗎？
2、角動量守恒是從牛頓第二定理和第三定理推導出來的嗎？
3、月潮的能量主要來自太陽嗎？
4、為什么我們總是看到地球的一側？
5、如何用角動量守恒理論來解釋月球上的科里奧利現象？
IVPPT片段
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第五節課后的反思
1、陳宏鐸：
角動量流也可以被認為與動量流相同。 當人站在地上搖動輪子時，人就像一個角動量泵，從地面抽取角動量。 相反，在沒有角動量泵的情況下，角動量會自發地從輪子流回地面。 從這個角度，角動量的傳遞就可以很直觀的理解了。
力作用于表面。 “作用力和反斥力作用在一條直線上”不是牛頓第三定理的內容，是后來加上去的，使牛頓第三定理成為富含角動量守恒的內容。
月球上的潮汐是由地球引力引起的。 由于月球兩端地球引力場的引力勢差明顯不同，月球上有動量流過，導致月球潮汐發生變化。 而潮汐能并不是來自地球，因為地球不通過引力場傳遞能量。 潮汐能來自月球本身，使月球的自轉能量不斷降低。 同理質點系的角動量定理公式，地球上也會出現潮汐現象，自轉角速度會逐漸減小。 地球的自轉角速度和公轉角速度已經相等，所以我們在月球上看不到地球的反面。
用角動量守恒原理來解釋科里奧利現象是一種新的更簡單的方法。 根據角動量守恒原理，由于月球自西向東自轉，角動量的方向指向南極，在月球上運動的物體在月球上的角動量將指向南方。 這使得更容易解釋信風、銀行侵蝕等現象。
但是這里我有一個問題：由于月球是一個非慣性參照系，我們不能使用角動量守恒定律。 但為什么我們最終要使用角動量守恒呢？ （陳敏華：“角動量在非慣性參考系中不守恒”的推論是由“角動量在慣性參考系中守恒”的推論推導出來的。）
2、陳詩涵：
關于角動量守恒理論，一般有兩種誤解。 誤區一：把“物體所受的合外力矩為零”誤認為是角動量守恒的條件。 誤區二：感覺角動量守恒理論是從牛頓第二定理和第三定理推導出來的。 通過陳敏華老師的講課，我明白了物體上的凈外力距離為零是物體角動量保持不變的條件。 角動量守恒和牛頓運動定理是兩個獨立的不同定理。 同時，我也第一次接觸到了“動量和角動量都是能量載體”的概念，給我帶來了新的思考。
3、陳思遠：
我了解到，在牛頓第三定理沒有使用強命題的情況下，不能從牛頓第二、牛頓第三定理推導出角動量守恒。
我覺得，“動能守恒定律和動量守恒定律是等價的”，“角動量守恒定律和動量守恒定律是獨立的”，這兩句話不夠對稱。
事實上，當研究對象是粒子而不是粒子系統時，粒子的動能定律和粒子的角動量守恒定理都可以從粒子的動量守恒定理推導出來，推導過程為如下：
對于粒子系統的動能定律：外力的功加上內力的功等于粒子系統動能的減量，需要額外利用能量守恒原理； 粒子系統角動量定律，證明過程是利用斥力和反斥力作用于角動量守恒的推論，推論還在就行。
小學課本用牛頓第二定理和勻速直線運動公式推導出質點的動能定律，然后推廣到通常的情況。 . 中學學的動能定律只能適用于粒子。 對于由多個粒子組成的系統，小學也學過一對內力在滑動摩擦的情況下做功的表達式。
綜上所述，從粒子系統動量定律可以推導出粒子系統動能定律和粒子系統角動量守恒定律； 而粒子系統的動量定律、粒子系統的動能定律和粒子系統的角動量守恒定律是相互獨立的。
我了解到潮汐能的來源是月球自轉能量的減少。 我了解到動量的來源和能量的來源可以不同。 例如，當車輛加速時，動量是從地面傳來的，而動能則來自車輛的油箱。
4、高華：
以前對角動量的理解只是停留在用公式解題的層面，沒有深入思考過。 在此之前，它仍然認為當物體所受的合力矩為零時，角動量守恒。 其實并非如此，“物體所受的合力矩為零”是物體角動量不變的條件。 這類似于動量守恒定律：當作用在物體上的凈外力為零時，物體的動量保持不變。 角動量和動量既不形成也不湮滅。
第二個知識點的實現是關于潮汐能的。 我以前一直認為潮汐能的能量來自地球。 現在我們知道潮汐能來自月球本身，因為月球的自轉能量降低，地球無法通過引力場將能量傳遞給月球。
5、高新宇：
在本次講座中，陳老師與我們分享的是角動量守恒理論的相關觀點。 給我印象深刻、影響較大的是“動量和角動量都是能量載體”的觀點。 這對我來說是一個相當新穎的觀點。 其實我們在分析化學現象的時候，都是從動量、能量、角動量等角度出發的。但是，“載體”這個概念是比較獨特的，它也給了我一個分析問題的新視角。
6.顧義杰：
第三講的角動量守恒理論在第一講數學四大類中對“守恒”和“不變性”的概念分析上繼續展開，明確了守恒就是化學量守恒。 除了鞏固這個概念，在“地球潮汐的能量主要來自太陽嗎？”這個問題中，陳老師還對力的作用和能量的傳遞做了區分。 月球潮汐的能量實際上來自月球的自轉。 活力。
在角動量守恒與科里奧利力關系的內容中： 對于落體東偏現象，陳老師用角動量守恒原理進行了解釋； > 解釋了地面旋轉的線速度。 用不同的化學量、不同的角度來解釋同一個現象質點系的角動量定理公式，很有意思。
7、姜夢霞：
從上節課的內容中，我對角動量守恒定律的概念有了新的認識。 我還是覺得角動量守恒理論是從牛頓第二定理推導出來的，大學里學的一般物理也是這樣推導出來的。 甚至對于這個概念，直接從牛頓第二定理F=dp/dt r的兩邊乘以位置向量得到M=dL/dt，進而得到角動量守恒定律“如果力矩作用在系統上的總外力為零，系統的角動量通過多個粒子保持不變。 而且，仔細思考這個過程，我們會發現角動量守恒理論并不是從牛二開始的，因為在這個推導過程中，我們已經在推導過程中加入了角動量守恒定理，這其實就是用推理推導出推論。 在學習化學的過程中，尤其是大學化學，很容易產生一種錯覺，認為任何化學定理都是從牛頓第二定理推導出來的。
8、李家賢：
本講我們主要研究角動量守恒理論。 印象最深的是用角動量守恒理論解釋科里奧利現象的問題。 自然界中有許多我們可以越來越簡單明了地解釋的現象，例如：信風、河岸侵蝕、熱帶風暴和自由落體東風現象。 在上這門課之前，尤其是在中學的時候，我們學地理的時候只知道這個科里奧利現象是地球自轉的力造成的。 現在，我們可以用角動量守恒定律來解釋這個現象。
9.苗尋樂：
查閱牛頓的《自然哲學中的物理學原理》，發現牛頓在描述第三定理時只提到排斥力和反排斥力大小相等方向相反，而沒有提到力必須作用在同一條直線上。 由于力是作用在面上的，所以只有考慮旋轉時，才應該把力看成是作用在點上，然后畫出相應的作用線來估算相應的力矩。 角動量守恒定理不是從動量守恒定理推導出來的。
10、潘丹麗：
本課主要講角動量守恒原理。 通過學習加深了我對角動量的理解。 首先是如何推導角動量守恒定律，知道角動量守恒定律不是從牛頓第二定理和牛頓第三定理推導出來的； 二是潮汐的產生與潮汐能的來源之間的關系，以及由此引起的天體自轉和公轉角動量變化的原因； 此外，它還涉及動量、角動量和能量之間的關系； 最后，我學會了用角動量守恒原理來解釋科里奧利現象，解釋了信風、河岸的侵蝕、自由落體向東偏轉、傅科擺現象的發生等。加深了我對角動量守恒定律的理解。
11.蘇博：
通過第三講的學習，我改變了對角動量守恒理論的認識。 因為大學時期不管是熱學還是理論熱學，老師總是讓我們先學動量守恒理論，再學質心熱學理論，通過推導角動量守恒理論動量守恒理論，無形中讓我產生了“角動量守恒和動量守恒說的是同一個定律”的錯覺，感覺可以用牛頓運動定理推導出角動量守恒理論。角動量守恒定理是在大量化學實驗和事實的基礎上推導出來的，而不是理論推導。月球是由于地球的引力，潮汐能的來源確實是引力場。（陳敏華：月球潮汐能不是來自引力場，而是來自月球本身。 由于月球潮汐，月球的旋轉動能不斷增加。）
12、王曉東：
在第三講中，最讓我觸動的有三點：（1）角動量守恒是否由牛頓第二定理和牛頓第三定理推導出來的問題； (2)動量和角動量流的概念：動量和角動量都是能量載體，只是動量、角動量和能量的流動路徑可以不同； (3)用角動量守恒原理解釋月球上的科里奧利現象。
關于第一點，從歷史的角度來看，動量守恒最早是由笛卡爾、惠更斯等人通過彈性碰撞的研究發現的。 角動量守恒體現在開普勒關于行星運動的第二定理（太陽到行星的矢量在相同時間內掃過的面積相等）（即行星運動角動量守恒）。 牛頓曾經說過，他站在巨人的腿上。 從他的《自然哲學的物理原理》一書中可以看出，這是牛頓對其三大定理進行推廣的基礎。 （陳敏華：這三個定理中，牛頓沒有提到角動量守恒。）
關于第二點，角動量流和動量流的觀點。 這個觀點對于理解角動量守恒和動量守恒很有幫助。 動量或角動量從一端流到另一端，然后從另一端流到這一端，形成一個完整的回路。 動量和角動量都攜帶能量。
關于第三點，用角動量守恒定律來解釋月球上的科里奧利現象是非常方便和簡單的，不需要確定科里奧利力。 其實我很贊同用角動量守恒來解釋月球上的科里奧利現象。 同時，我堅信這是一個正確的方法，我怕在東墜現象中找不到一個好的參照系，所以我很難理解。
13、王子涵：
我們知道，相對于旋轉參考系平移的物體會受到科里奧利力。 利用科里奧利力可以對月球上的相關現象進行定性分析。 （陳敏華：科里奧利公式也可以用于定量分析。）
在月球上，溫帶的空氣受熱上升，在高空加速向兩極移動； 兩極附近的空氣因寒冷而變大，并向靠近地面的赤道方向推動，產生對流，稱為信風。 由于科里奧利力的作用，原本南北向的氣流會偏向東西方向。 在北半球，如果靠近地面的氣流由北向南推動，就會受到向西的科里奧利力的影響，產生西北信風； 在南半球，如果靠近地面的氣流被從南向西推動，就會受到向西的科里奧利力的影響。 奧利，產生西北信風。
當物體在地面上運動時，北半球科里奧利力的水平分量總是指向運動的左側，導致北半球支流左岸比右岸磨蝕性大。 南半球形勢逆轉，支流右岸磨蝕性更強。
14、王麗：
首先，我對角動量的理解還沒有動量那么深刻，因為我是大專才接觸到角動量的。 聽了陳老師的課，我對角動量的理解又進一步加深了。 角動量描述了它轉動了多少，扭矩描述了轉動（角動量）的傳輸速度。
其次，我在研究熱的時候，根據書上的角動量守恒定律的推導，我仍然認為角動量守恒理論是從牛頓第二定理和牛頓第三定理推導出來的。 而且上了陳老師的課后，我才明白牛2、牛3和動量守恒定理是等價的，所有的定理都需要通過試驗數據得出，不能從另一個定理推導出來。 牛頓第三定理的弱陳述是F1=-F2； 而強語句減少了F1和F2在同一條直線上的內容，相當于在牛頓第三定理的基礎上減少了一個附加條件。 F1和F2在同一條直線上是角動量守恒理論的推論，用推論來推論是錯誤的。
據悉，上課前，我還認為月潮能的主要來源是地球自轉和公轉的能量。 學了第三講，我改變了這些錯誤的看法。 現在我明白了，月球潮汐能來自于月球自轉動能的減少。
15、王艷玲：
經驗一：守恒和不變性不是同一個概念。 恒定角動量（當組合外力矩為 0 時）不同于角動量守恒。
經驗二：以前一直認為科里奧利力是從物理學（圓盤旋轉模型）推導出來的力。 我從學習中得到了一些啟發，現在我覺得科里奧利力是一種假設的等效力。 正如在非慣性系中可以引入慣性力來解釋牛二一樣，在旋轉系中也可以引入科里奧利力。
16.謝小七：
潮汐是指海水的周期性漲落，是一種普遍的自然現象。 在我們通常的印象中，潮汐漲落與月球有關，是地球引力變化引起的。 我們也看到了潮汐能這個成語，卻沒有深入思考這種能量從何而來，混淆了力和能量的概念。 現在我知道潮汐能來自月球，因為海水與月球的摩擦導致月球的自轉動能減少。
17、徐舟：
本課主要介紹角動量守恒原理。 因為小學很少涉及這方面的知識，所以我還處于一知半解的階段。 并且通過這堂課，讓我對它有了更全面、更深入的了解。 角動量是一個描述旋轉量的數學量，但是因為旋轉力矩涉及到微積分的思想，所以中學沒有介紹。 在這里我不禁想起一位南斯拉夫教育家贊科夫的觀點，他主張高難度、高速度的教育原則。 我認為中小學教育應該盡可能讓中學生接受廣泛的知識，否則在大學階段學習其他內容是不能接受的。
18、楊睿哲：
這節課最讓我震驚的是“動量和角動量都是能量載體”的觀點。 在那之前，我沒有想過動量和能量的關系。 我只認為動能是一種能量。 我們可以通過公式推導出能量和動量之間的關系，僅僅用公式來理解“動量和角動量是能量載體”還是很謹慎的。 老師打了一個我覺得很形象的比喻。 動力是“斗”，能量是“米”。 動量攜帶能量的意思是用一個桶把米從一個系統舀到另一個系統。 陳老師說的我能理解，也不太能接受這個觀點。 我覺得把動量??和能量的關系概括為“承載和被承載”的關系是有道理的，但也不完全合適（我也說不上哪里不合適）。 （陳敏華：由于動量和能量都是廣延量，我們可以合理地將它們描述為可以儲存和流動的數學量。我們把動量、角動量、電荷、熵等化學量理解為能量載體。理論基礎是吉布斯基本多項式，這個描述很形象，但也有道理。）
19、余光賢：
角動量守恒論和動量守恒論是根據兩組完全不同的試驗數據推論出來的，不是根據牛頓第二和第三定理推導出來的。 In , it be that the force on an being zero is the for the of , which is the for the 's to . When we the of of , we can some , such as the that the earth's and are the same and the .
20. Zhang :
In this , the took us to re- the of of . The are (1) the on the as zero as the of the law of of . (2) The of of is from 's and 's third . After the 's , our has been . What me most is the use of the law of of to on the moon: trade winds, of river banks, free fall , etc. It was at first, and after self- after class, I it out. This class can be as very gain.
21. Zhou :
Since then, I have "the force by the as zero" as the of the law of of . Mr. Chen has the of of in the class, and it is easy to fall into wrong in . , my is that we pay to the "" and "". The cause of in this area is often the "" and "".
the lunar tides, I the class and found that it was by the of the earth's field, so I that the tidal came from the earth. Now I know that tidal comes from the moon . of the tide (the sea water and the ), the speed of the moon's slows down, and the of the moon's .
It is that he also the new skill of the on the moon with the of of .
22. Zong :
the study of this , we know that the of of and the of of are . and are both , and be alone, and needs to be by other . is an , which can be and . The of the of J ( ). Those are new to me and very . At the same time, I also how to use the of of to , such as trade winds, river bank , and , etc., and a of the of this .