1独竹漂运动中力学和光学知识的运用
独竹漂运动是贵州省少数民族钟爱的一项体育运动.运动中,表演者脚踏1棵楠竹手持1支竹竿,便可在水面上任意漂行,进退自如.2011年9月,该项目被列入第九届全国少数民族运动会比赛项目.在这次比赛中,贵州省选手荣获男、女一等奖.独竹漂运动中蕴含了譬如力学、重心、浮力、杠杆、光的折射等物理知识.在教学中,灵活运用教材中的物理学知识阐释独竹漂运动会收到很好的教学效果.独竹漂运动中蕴含力的相关知识,如力的相互作用、力的三要素.因此,在讲解人教版(下同)八年级物理第七章第一节“力”中知识点“力的作用是相互的”时,可以向学生提问:“独竹漂运动员需要前进,应该怎么做?”通过提问提醒学生力的作用是相互的.教师还可以进一步发问:“竿划水的力的大小、方向、作用点及水给船的力的大小、方向、作用点是什么关系?”从而使学生弄清楚作用力与反作用力的关系.独竹漂运动中,运动员身体平衡是一个很关键的问题,而运动员身体的平衡与运动员对重心把握有关.在讲解八年级物理第七章第三节“重力”中知识点“重心”这部分内容时,完全可以引入独竹漂运动,就地取材,带学生到花园栏杆处,利用狭窄的栏杆当成独竹漂,进行平衡比赛.将学生分为2组,一组学生背着手走栏杆,另一组学生手持长竿调节走过栏杆.通过这项活动使学生明白,独竹漂运动员是通过调节竹竿来调节重心的位置,从而使身体保持平衡.杠杆是中学物理教材中一项重要内容,而独竹漂运动也涉及到杠杆有关知识.在八年级第十二章简单机械的第一节“杠杆”学习中,可以提示学生独竹漂运动员手中的竹竿是不是起到了杠杆的作用,并让学生思考运动员手中的竹竿是省力杠杆还是费力杠杆.引导学生通过模拟划行和作图等方式,明白运动员手中的竹竿是费力杠杆,费力但省距离.浮力是中学物理教学的一个重点、难点,有关浮力的计算在中考频繁出现.在第十章浮力教学中,教师通过对独竹漂的受力分析让学生明白:独竹漂、人和竿为一整体漂浮在水面上,运用物体的沉浮条件,当物体所受浮力等于重力时,物体可以漂浮.教师还可以设计相关习题引导学生思考,如“独竹漂”运动中,运动员赤脚踏在漂浮水面的单棵楠竹上,靠的是手里的细竿划水来保持平衡.可设计这样的题目,若竹子质量为12kg,运动员和细竿总质量为60kg,则此竹子受到的浮力大小为N,此时排开水的体积为m3.(取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)此外,通过播放划独竹漂的视频,让学生体会光的反射形成的倒影现象,及竹竿在水中被“折断”这一光的折射现象,使学生感受到民族体育运动之美和物理学之美.凯里经济开发区中学毗邻的下司镇一直开展独竹漂运动活动.2009年,由第九届全国少数民族传统体育运动会筹委会、中国少数民族体育协会主办,黔东南州民委、州体育局和麻江县人民政府承办的全国龙舟暨独竹漂邀请赛就在这里举行.我校利用这一千载难逢的机会,组织部分学生到现场观看.此后,学生对独竹漂运动比较感兴趣,节假日还常到下司河边观看.当学生得知在这次比赛中取得优异成绩的苗族少年贺寿勇和胡朝贵两人被凯里学院破格免试录取之后,他们对这项运动更是痴迷.因此,在教学中教师充分利用这项身边的体育运动项目,使学生掌握了相关知识,可取得良好的教学效果.
2抢花炮运动中能量转换和力学知识的运用
“抢花炮”有“东方橄榄球”的美称,是流行在侗族、壮族、仫佬族等民族中的一项具有浓郁民族特色的传统体育活动.深受湘、鄂、渝、黔等省边境地区少数族同胞的喜欢,特别受侗族同胞钟爱,“侗乡三月风光好,天结良缘抢花炮;要得侗家姑娘爱,花炮场中称英豪”.在第三届全国少数民族传统体育运动会上,抢花炮成为正式比赛项目之一.在贵州省从江县,每年农历正月二十八日都要举行花炮节,主要的活动是抢花炮.花炮用铁筒制成,筒内装着火药和一个用红绿线包裹的象征幸福的小铁圈.花炮分为头、二、三炮,共放3次.每放一炮,随着一声巨响,铁圈借助火药的冲力冲向天空,当铁圈从空中掉到地上时,少数民族小伙子们立即扑向前去争抢铁圈.抢花炮运动含有能量转换、力的相互作用、重力、摩擦力、速度等相关物理知识,充分利用抢花炮运动阐释教材中的相关知识也是民族地区中学物理教师教学的重要任务.利用抢花炮运动中丰富的力学知识,在进行初中力学复习时,可以用这一民族活动场景进行综合复习训练.教师先放一段抢花炮视频,根据视频请学生提出物理问题,并用所学知识解释.这也是近年来考试中常出现的题型,即开放性试题:花炮为什么能使铁环向上高速运动?所涉及物理知识是“力的作用是相互的”;花炮炸裂有什么能量转化?物理知识是“化学能转化为内能”;正在向上运动的铁圈受到哪些力的作用?铁圈上升下落的速度是怎样变化的?铁圈下落,运动员接住它时受到多大的力?在铁环上升到下落的过程中,其能量转化情况如何?这些训练可以打开学生的思路,整合所学知识,加深学生对相关知识的理解.
3押加运动中力学与质量知识的运用
打开人教版物理八年级第七章第一节力时,映入眼帘的就是2个少数民族大汉的押加比赛场面.押加又称大象拔河,在藏区这一项目最普及,是全国少数民族传统体育运动会竞赛项目.押加比赛时,2名队员将一条宽宽的长绸缎带做成的圆环分别套于颈部,带子从两腿间通过,然后趴下,双手、脚前掌着地,把绳拉直,绳子中间标志物垂直于中界.听到口令后,运动员用脚、腰、颈及手臂的力量向前爬拉,以一方将置于两者之间的坠条拉过自己一侧的决胜线为胜利.运动中也蕴含了力学、动能大小与质量的关系,押加运动的优胜者往往就是较好地掌握了相关物理知识.第七节也是初中物理力学开端,教学中笔者选用押加比赛视频作为初中物理力学的引入.学生立刻被少数民族这充满力度,热烈地运动吸引.请学生观察押加运动特点,引导学生发问.其中会涉及到初中物理有关的大量力学知识由此引入新课,效果很好.押加运动基本技术包括蹬、爬、拉、滑、压等技术.(1)蹬:脚给地面向后的力,地面给脚向前的力.这就是第七章第一节的力的作用是相互的知识点的应用,即为作用力与反作用力,二力大小相等,方向相反,作用在同一直线,同时分别作用在人和地面上.(2)爬:手腕和手指等与地面产生摩擦力,从而使身体向前移动.这里就涉及第八章运动和力,第三节摩擦力产生条件、方向等知识.(3)拉:用肩背牵拉绸缎.选用宽绸缎带子并放在身体较宽的部位———肩.正是运用第九章压强的第一节知识:压力一定时,压力的作用效果与受力面积有关的知识点.(4)滑:双方队员在相互牵拉时,队员在前进或后退中出现脚步打滑,产生身体位移现象;这就是关于力的合成问题,可作为学生探讨的问题,为下一步高中力学学习埋下伏笔.(5)压:双方队员在相互牵拉中,为保持向前的拉力,防止自己的力量过小而造成身体被对方悬空拉起,从而降低身体重心、沉肩低头、弯腰屈膝的一种技术动作.这与第七章第三节重力中重心的高度与稳定的关系的知识有关,调节身体姿态,可以调节重心达到平衡.押加的比赛规则之一是男女分赛、体重分级,这正是关于动能大小与质量有关的鲜活例子.同时男女分赛、体重分级进行比赛,也正是初中物理实验教学中常用的实验方法:控制变量法.把多因素问题变成多个单因素问题.使学生明白科学探究方法是没有界限的.
4跳板运动中力学和能量转换知识的运用
跳板运动是朝鲜族妇女普遍喜爱的游戏之一,历史悠久,一般在元宵节、端午节和中秋节等日子举行[1].跳板运动涉及到中学物理教材中的多个知识点,如力学、杠杆、能量的转化、惯性等等.在教学中,可以利用跳板运动编写物理学开放性问题,如请列出跳板运动所涉及的物理现象并用所学物理知识进行解释.这样的问题往往能够引起学生积极思考,并常常会从多角度来分析:现象1:跳板的材质选用水曲柳木板.物理解释:这与人教版八年级第七章中科学世界《材料的性质》中的知识有关,水曲柳是材质坚硬又极具弹性的材料.具有弹性材料的特点:在弹性限度内,物体发生弹性形变而产生弹力.弹性越大的,弹力越大.现象2:跳板的支点在中间.物理解释:其构造正是八年级物理第二十章简单机械中第1节杠杆种类中的等臂杠杆.动力臂和阻力臂相等,动力阻力也相等,杠杆平衡.使2个体重相当的对手获得相近的力.现象3:2个运动员,分别站在两端,轮流起跳.物理解释:这与八年级二十一章功和机械能中能量的转化知识点、八年级二十章的牛顿第一定律中的惯性、八年级第七章力:力的作用效果知识点均有关.运动员向下蹬跳板,使跳板发生弹性形变而产生弹力,具有了弹性势能,把另一端运动员弹起,同时弹性势能转化为动能,运动员获得动能向上运动,利用惯性,运动员离开跳板后会继续向上运动,但重力的作用改变了运动员的运动状态,运动员向上的速度渐渐减小,直到为零.此时动能全部转化为重力势能,重力势能达到最大.运动员下落过程做自由落体运动,此过程重力势能转化为动能.下落至跳板,转化为弹性势能,使跳板发生弹性形变,使对面运动员运动.现象4:运动员在跳板的最顶端用力向下蹬跳板.物理解释:第七章力中力的三要素:作用点、大小、方向.力的作用点在跳板末端,用同样的力可以使跳板弹性形变程度最大;尽可能用最大的力蹬向下,可以增加跳板形变的程度,最大限度地把运动员身体消耗的化学能转化为跳板的弹性势能.初中物理中机械效率是一重要概念,可以运用跳板运动考查学生机械效率这一物理知识的理解,如:跳板是朝鲜族群众喜爱的一种娱乐活动,若支点在跳板的中央,当质量为60kg的2名运动员同时从1.5m高处由静止下落到跳板的同一端时,静立于跳板另一端的质量为50kg的1名女运动员向上弹起3m高,若不计空气阻力,则跳板的机械效率约为多大?
5教学建议
运用少数民族体育运动中的物理知识对民族地区中学生进行教学是很值得提倡的,这也是民族地区中学物理教师进行教学改革应该努力的一个重要方向.但值得注意的是,教师在施教时必须考虑如下几个问题[2]:第一,因教材施教.教师必须根据教材知识来解释少数民族体育运动中的现象.既要善于挖掘素材,又不能牵强附会、无中生有、脱离教材,也不宜讲得太深太难.第二,因人施教.教师根据学生的实际情况来开展教学,要考虑到学生的地域来源、民族来源、少数民族体育运动的背景知识、对物理知识的接受能力等因素.第三,因项目施教.教师尽可能选取既有民族特色又富含物理学知识的少数民族体育运动来开展教学.要求选取的体育运动必须是少数民族地区安全健康的运动项目,必须是物理学知识的“富矿”运动项目.总之,要充分发挥主观能动性,将少数民族体育运动中的物理知识运用到民族地区中学教学中,教学将更具民族特色,更结合实际生活,也必将取得更好的成效.这样,不仅提高民族地区物理学科的教学质量,培养合格人才,而且还弘扬民族体育文化,让学生喜爱并参加体育运动,完善人格.
作者:向冰 单位:凯里经济开发区中学
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