原盧莎莎聶新明等人。 物理與工程
概括
大學物理是高等學校理工科教學體系中的一門基礎課程。 具有受眾面廣、基礎雄厚的特點。 將思想政治元素融入大學物理教學，有利于推進立德樹人根本任務的落實。 本研究以大學物理中的“動量守恒定律”為案例進行思想政治教學實踐。 在教學中，我們注重培養學生的物理思維，進一步從物理的角度理解物體之間的相互作用。 理解“定理”和“定律”的區別和聯系。 以我國航天事業和火箭的發展為例，介紹動量守恒原理的應用，激發學習興趣，提高學生的家國意識和科技報國的使命感。 同時強調動量守恒定律的普遍性動量守恒定律的應用，并以核衰變為例介紹其在科技前沿的應用，培養學生勇敢攀登科學技術高峰的責任感和使命感。科學。 將顯性知識傳遞與隱性價值引導有機統一，實現專業教育與思想政治教育的融合。
關鍵詞：思想政治課； 大學物理； 動量守恒定律； 科學技術前沿
是 of 和 in 中的基本。它有 Wide 和 的 。 并進入是任務的。 本文以 和 的定律為例。 在 中，我們重點關注 ' 和 來自 的 。
可以和法律。 中國和作為一個國家，我們。 中國的和作為一個，本文的，'在，和'的與和和他們的。
同時，它的規律，并以衰敗作為其在其中的一種，從而達到‘感’和攀登‘高峰’的目的。 對 和 具有價值。
2020年5月28日，教育部印發《高等學校思想政治課程建設指導綱要》教高[2020]3號。文件明確提出：將思想政治教育貫穿于全過程健全人才培養體系，全面推進高校思想政治課程建設，充分發揮各課程的育人作用，提高高校人才培養質量[1]。
大學物理是所有理工科本科專業的必修基礎課或專業基礎課。 它很基礎，并且有廣泛的受眾。 本課程旨在通過分析自然界存在的現象來推導物理定律，涵蓋力學、熱、電磁、光學和原子物理[2]。 這種教學內容的豐富性與思想政治教育滲透生活的理念是一致的。 大學物理作為一門基礎課程，為培養學生科學思維方法、發展探究能力提供了有效途徑[3]。 因此，深入挖掘大學物理中的思想政治要素，并將其與教學有機結合，將進一步提高德育的實效性[4-6]。
動量守恒定律是粒子系統動量定理的推廣和應用。 是所學物理知識與實際應用緊密結合的典型范例，有助于提高學生學以致用的能力。 此外，動量守恒定律也是物理學中一條既適用于宏觀物理又適用于微觀物理的物理定律，對于物理思維的培養具有重要意義。 將動量守恒定律融入教學過程，將極大促進科技進步，激勵學生科技報國。
1 教學目標
1.1 知識和技能目標
1）了解粒子系統的內力和外力，掌握動量守恒原理。
2）了解動量守恒定律成立的條件。
3）掌握利用動量守恒定律分析力學問題的思想和方法。
1.2 課程思想政治目標
1）培養社會責任感，激發科技報國意識。
2）加強物理思維方法訓練。
2.《動量守恒定律》課程思政教學過程
2.1 溫習知識，溫故知新
通過上節課的學習，學生掌握了粒子和粒子系統的動量定理。 通過回顧，再次明確了物質、粒子系統、內力、外力的概念。 特別是明確了定理的適用范圍和注意事項。 定理是已被證明在邏輯約束下正確的陳述。 因此，定理一般都有限定條件。 粒子和粒子系統動量定理的共同條件是它們僅適用于慣性系統。 這里強調物理定理的特點，培養學生的物理思維，即“講定理時，要講前提”。
2.2 引入問題激發興趣
通過播放“天河”核心艙成功發射的新聞和視頻，啟發學生觀察和思考核心艙如何“上天”[7]。 讓學生認識到運載火箭的重要性。 我進一步問火箭發射的基本原理是什么，我們是否可以用我們現有的知識來回答它。 這種啟發式的問題引入，可以讓學生獲得循序漸進、抽絲剝繭學習的樂趣。
2.3 動量定理和粒子系統動量守恒定律
接手問題導入，讓學生繼續觀察和研究粒子系統的動量定理[8]
即作用在系統上的凈外力的沖量等于系統動量的增量。 請學生分組思考：關于粒子系統動量定理的一個特例，即如果粒子系統上的合外力F ex = 0，此時會得出什么結論？ 這個問題實際上是粒子系統動量定理的一個應用。 學生很容易得到：如果粒子系統上的凈外力F ex = 0，則系統總動量不變，最終動量等于初始動量。 這就是本課的重點：動量守恒定律，其表達式為[8]
如果 F ex = 0，則 p = C (2)
即在一定時間內，如果粒子系統所受的外力矢量和自始至終保持為零，則該時間內粒子系統的動量守恒。 此外，激發學生思考定理和定律之間的差異和聯系。 定理通常基于假設并通過推理和證明獲得。 該定理本質上是嚴格的，不可能包含邏輯矛盾。 定律更像是一種理論模型，用于描述特定情況和尺度下的現實世界。 在其他情況或尺度下，它可能無效或不準確[9]。 本題旨在加深學生對定理和定律的理解。 遇到物理定理和定律時，首先要考慮條件。 往往定律需要滿足的條件更加嚴格。綜上所述，動量守恒定律需要解釋如下： (1) 動量守恒定律的條件為
，或者如果某個方向上的總外力為 0，則該方向上的動量守恒。 (2) 當系統的內力遠大于外力時，
，可以近似認為是動量守恒。 （3）動量守恒定律是物理學中最普遍、最基礎的定律之一，在宏觀和微觀領域都有重要的應用。 (4)動量守恒定律對所有慣性系都成立，但在解決具體問題時，各質點的動量應相對于同一個慣性系。 (5)內力對系統的動量沒有貢獻，即系統的總動量保持不變。 但內力可以改變每個粒子的動量，從而重新分配系統內的動量。 例如，兩個人 A 和 B 站在光滑的冰上，其質量為 mA 和 mB。 通過用手互相推動，兩個人分別獲得速度vA和vB。 兩個粒子的運動狀態都發生了變化。 但其向量和仍為0，即p = mAvA + mBvB = 0。
在解釋動量守恒定律的過程中，借用了之前關于粒子系統動量定理的知識，保證了知識體系的連貫性。 同時對物理學中常見的定理和定律進行了比較，并強調了使用時的適用條件。 這對于培養學生的物理思維有一定的幫助。
2.4 動量守恒定律的宏觀應用與中國航天事業
學習了動量守恒定律的表達方式和注意事項后，嘗試用一個例子來回答一開始提到的火箭如何“上天”的問題。
火箭是利用燃料燃燒后噴出的氣體產生的反沖推力的飛行器。 火箭技術在航天和國防領域發揮著重要作用，包括“東方紅一號”、“北斗”、“墨子”等衛星，“神舟”系列飛船，“天問一號”火星探測器，“天問一號”火星探測器等。嫦娥五號月球探測器和“天河”空間站核心艙均由火箭發動機發射和控制。 如此重要的國家武器最基本的原理就是動量守恒定律。 首先介紹一下中國航天事業的重大事件以及火箭的重要性。 在激發學生學習興趣的同時，也增加了他們的民族認同感和自信心。
實施例1 返回火箭相對于慣性系S沿水平方向飛行，速度為v=2.5×103m·s-1。 不考慮空氣阻力。 現在火箭被分成兩部分。 前面的儀器艙質量為m1=100kg，后面的火箭集裝箱質量為m2=200kg。 儀器艙相對火箭集裝箱的水平速度為1.0×103m·s-1。 求儀器艙和火箭容器相對于慣性系的速度。 （本例題來自馬文偉《物理》卷一[8]）
分析：首先判斷是否滿足動量守恒條件。 在這個過程中，內力遠大于外力，因此動量守恒。 其次，本問題要特別注意慣性系的選擇，即每個粒子的動量應該相對于同一個慣性系。 因此涉及伽利略變換。
答：假設儀器艙和火箭集裝箱相對于慣性系的速度分別為v1和v2。 儀器艙相對火箭集裝箱的水平速度為v′=1.0×103m·s-1。
那么根據動量守恒定律
v1 = v2 + v′ (3)
(m1 + m2)v = m1v1 + m2v2 (4)
解決了
v1 = 3.17×103m·s-1 (6)
進一步強調，在應用動量守恒定律時，利用伽利略變換將研究對象統一在同一慣性系中。
演習講解結束后，簡要介紹了中國火箭的發展歷史和取得的成就[10]。 激發學生的家國情懷和科技報國的使命感。 火箭曾經是中國古代的重大發明之一。 早在北宋時期，岳以方、馮繼勝就發明了火箭，一種以火藥為動力的飛行武器。 當然動量守恒定律的應用，這些是更具概念性的火箭。 遺憾的是，由于種種原因，我國錯過了第一次工業革命。 相關火箭的研究并未繼續。 在現代物理學的發展中，我國正處于起步較晚的階段。 對于火箭這一關系國運的重要武器，新中國經歷了幾代人的艱苦奮斗。 新中國成立初期，世界著名火箭專家錢學森克服重重障礙，歷時五年回到中國。 他在十年內制造了兩顆炸彈。 錢學森是我國航天事業的奠基人，也是中國知識分子的典范。 “中國航天四位元老”任新民、黃維祿、屠守鶚、梁壽攀也辛勤耕耘、潛心鉆研，為中國航天事業做出了重要貢獻。 郭永懷甚至為中國的航天和國防事業獻出了自己的生命，成為兩彈一星中唯一被授予“烈士”稱號的科學家。 為我國航天事業做出突出貢獻的科學家有很多，包括趙九章、錢驥、楊家奇、謝光軒、王希季、孫家棟等，老一輩科學家克服重重障礙，將智慧鍛造成階梯，留下了寶貴的財富。給后來的登山者。 這也激勵著新一代航天員楊紅、伊一等人繼續為之奮斗。 通過介紹中國航天事業的發展，客觀分析了中國現代科學落后的原因。 也鼓勵同學們學習熱愛祖國、勇于攀登、科學求實、淡泊名利、默默奉獻的航天精神，并將其內化為刻苦學習、報效祖國的精神。 力量。
2.5 動量守恒定律的微觀應用及前沿技術
前面講牛頓運動定律時，強調了它的適用條件是質點、慣性參考系以及宏觀低速運動問題。 動量守恒定律源自牛頓第二定律，但它在實際實驗中的應用范圍比牛頓定律更廣泛。 它不僅適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀物體。 從微觀粒子到宇宙物體，只要滿足守恒條件，動量守恒定律始終適用。 因此，動量守恒定律除了在宏觀航天中發揮重要作用外，也是微觀粒子世界的重要理論基礎。 以下是示例。
例2 假設有一個靜止的原子核，它衰變并輻射出一個電子和一個中微子，成為一個新的原子核。 已知電子和中微子的運動方向相互垂直，電子動量為1.2×10-22kg·m·s-1，中微子動量為6.4×10-23kg·m·s-1 -1。 新核動量的數值和方向是什么？ （本例題來自馬文偉《物理》卷一[8]）
分析：輻射衰減時，系統的內力遠大于外力。 滿足動量守恒條件。
答：由于原子核在開始時是靜止的，并且系統在衰變輻射前后滿足動量守恒，因此系統的初始動量和最終動量均為0。
pe + pv + pN = 0 (7)
因為pe=1.2×10-22kg·m·s-1 (8)
pv=6.4×10-23kg·m·s-1 (9)
且 pe ⊥ pv (10)
所以
(11)
根據幾何關系
可見，與牛頓運動定律相比，動量守恒定律具有更好的普適性，在物理學前沿有著重要的應用。 目前，大型強子電子對撞機將我們帶入更微觀的世界，尋找和研究新的粒子。 例如，我國大亞灣中微子實驗發現了中微子第三種振蕩模式，為了解反物質消失之謎打開了大門。 可見，動量守恒定律的表達雖然簡單，但“以小見大”對于我們探索世界規律有著重要的作用。 這也體現了物理學的簡單性和實用性之美。
3 結論
本研究以大學物理課程中的“動量守恒定律”部分為例，詳細闡述了思想政治教育融入物理課堂的實施方法。 教學中以我國航天事業熱點科學問題為切入點，增強學生的民族自豪感和學習興趣。 然后，通過已經學過的知識，通過抽絲剝繭、層層遞進的思維方法，得到動量守恒定律，訓練學生的物理思維。 比較了物理學中經常出現的“定理”和“定律”的區別和聯系，以及使用它們的注意事項。 為了進一步學以致用，我們介紹了動量守恒定律在宏觀（火箭運動）和微觀（核衰變）中的應用，說明了動量守恒定律的實用性和普遍性。 講解過程中穿插了對中國航天、中微子的介紹，讓學生感受到大學物理的實用性。 同時介紹了一代又一代中國科學家的奮斗歷程，為講座增添了趣味性和人文色彩，鼓勵學生迎難而上、堅持不懈，培養了他們精益求精的工匠精神和報國情懷。科學和技術。
參考
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