汽车里的物理：中学物理科技活动课程的案例

徐阳 籍金艳 卢慕稚

首都师范大学物理系 北京 100048

汽车里的物理：中学物理科技活动课程的案例

徐阳 籍金艳 卢慕稚

首都师范大学物理系 北京 100048

开展活动课程是实施素质教育的一个有效途径，而中学物理科技活动课程在其中占有重要的地位。设计并实施“汽车里的物理”这样一节课，收到良好的效果。通过整理设计思路与教学反思，以期给物理教育工作者提供一定参考。

中学物理科技活动课程；科技专题；素质教育

Abstract Implementing activity curriculum is an effective way for quality education, and physical science and technology activity curriculum plays an important role, the author designed and implemented the lesson of “Physics in car” with good results, through finishing design ideas and teaching reflection, this article provides certain reference to physical educators.

Key words physical science and technology activity curriculum in middle school; science and technology topic; quality education

1 中学物理科技活动课程概述

中学物理科技活动课程与物理学科课程都是对学生进行素质教育的载体，两类课程是素质教育所需要的间接经验和直接经验的有机融合。学科课程学得好，为科技活动课程的开展奠定知识基础。而在科技活动课程中获得的直接经验，丰富了学生的感性知识，发展了学生的个性特长，又将会极大地促进学生学科课程的学习。

中学物理科技活动课程是由学生自愿参加的科学教育活动，其在内容的深广程度和活动形式的灵活程度等方面不尽相同。此类课程重视学生自主发现问题、研究问题，有利于培养学生的兴趣爱好、个性特长，同时使学生能获得更多的科学技术信息，从而有助于拓宽学生科学知识的视野，因而对于全面提高学生的科学素养、培养科技人才具有重要的意义。

下面是在初中三年级实施的一个教学案例。

2 汽车里的物理教学案例

2.1 课程的选题

作为物理科技活动课程，其本身的亮点就在于形式新颖，目的不单是让学生掌握多少知识点，更在于拓展学生的视野，让他们开始有意地关注身边的科技，多动脑筋揣摩涉及的科学内容。现代社会汽车越来越普及，它跟人们的生活密切相关，初中三年级学生已经对汽车比较熟悉，不少学生还是小车迷，但他们在有了一定感性认识的同时，还缺少对科技应用的理性思考。综合考虑后选题就定位在“汽车里的物理”。

2.2 教学目标

1）了解汽车设计中包含很多物理知识；2）理解并归纳物理在汽车中的具体应用；3）培养学生乐于探索生活中的科学的习惯及合作精神。

2.3 教学准备

教学方法采用专题讨论法，即学生围绕教师提出的有关科技专题，在群体中相互交流个人的看法，相互学习，从中获得对该问题的深入认识。教师在设计课程时首先吃透题目，找好相关参考资料，制作课件。

2.4 具体教学程序

【导入新课】

PPT展示汽车图片。

教师引言：汽车是日常生活中很常见的交通工具，很多同学家中也有汽车，它为我们的出行带来方便，而我们对汽车的了解有多少呢？

学生兴趣被调动，积极回答：不同类型的汽车有不同的用途；各种品牌汽车的车标介绍；历史上汽车的演变发展；等等。

教师追问：看来大家对汽车知道得真不少，那么谁能告诉我汽车里面包含哪些物理知识呢？

学生沉默思考，没有立刻作答。

教师引导：看来这个问题有点难度，咱们先看一段视频，看是不是能从中有所启发。

播放汽车漂移视频。

【教学过程】

1）示范引路——汽车漂移案例分析。

①教师提出问题：刚才我们看过视频了，非常惊险，谁能解释汽车为什么会发生漂移吗？

学生思考并讨论。这时学生普遍认为：汽车漂移的原因是后轮失去大部分（或者全部）抓地力，同时前轮要能保持抓地力（最多只能失去小部分，最好当然是获得额外的抓地力），这时只要前轮有一定的横向力，车就甩尾，便会产生漂移。

②教师引导学生进行分析。

教师引导：从力的角度分析是个很好的切入点，但能不能进行更全面的分析呢，大家回忆一下我们在物理上学过的哪部分内容可以解释这个现象？

最终结论：用流体压强与流速之间的关系和惯性来解释，即汽车的车身是流线型的，在相同的时间内，上面的气流通过的路程长，所以流速大，下面的气流流速小，这样在汽车的上下表面产生压强差，就产生向上的升力（教师画图辅助理解）；又由于惯性的存在，急速行驶的汽车车头猛然拐弯的时候，车尾要继续保持向前运动，就形成汽车漂移现象。

③引申思考。

教师引导：对汽车漂移大家已经分析得比较透彻了，既然这么危险，那对于这个问题大家想过如何解决吗？

学生回答：重新设计车的外形；增加车轮的抓地力；等等。

教师补充：同学们思考的角度是正确的，这里给大家介绍一个普遍使用的方法——加装尾翼。汽车尾翼利用空气吹向尾翼的垂直分力加大转弯时的车轮抓地能力，它能抵消一部分升力，有效控制汽车上浮，使汽车能紧贴在道路地面行驶，从而提高行驶的稳定性能。

2）学生思考讨论。教师启发学生思考：上面谈的只是汽车里物理知识应用的一个方面，汽车里还有哪些物理应用呢？展示汽车外形图片和汽车构造透视图以方便学生思考。学生就近和周边同学交流、讨论汽车里的物理知识，在活跃的气氛中真正参与到课堂中。

学生的作答：①汽车发动机常用柴油机或汽油机，这是内燃机利用内能来做功；②油罐车尾部通常要挂一条铁链直达路面，这样做利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷传到大地上，避免因静电放电带来灾难；③为了减小汽车行驶时受到的阻力，汽车的车身一般设计成流线型，但这样做的缺点在于容易导致汽车发飘；④为了开阔视野，汽车旁的观后镜、交叉路口的观察镜都是凸面镜；⑤汽车的即时功率P=Fv，在额定功率下，速度越大牵引力越小，速度越小牵引力越大，因此汽车爬坡时要调到低速，这样可增大牵引力；⑥为了减轻汽车行驶时的噪音，在发动机上装配消音器，这是在声源处减弱噪声，而在道旁设置屏障或植树，则是在声音传播过程中减弱噪声；⑦由于水的比热容较大，发动机散热一般利用循环流动的水；⑧汽车的底盘质量占汽车总质量的比例较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳定性。

在学生发言时，针对学生提到的内容，教师用PPT配合展示事先准备的对应材料。

3）总结归纳。教师记录学生的回答，提出可以对应物理中的力学、声学、热学、电学和光学这5个方面进行分类。按教师提供的思考角度，学生把上环节中的作答做出归属分类：③⑤⑧属于力学方面，⑥属于声学方面，①⑦属于热学方面，②属于电学方面，④属于光学方面。

教师补充：其实我们探讨的这么多只是科技知识在汽车里应用的一小部分，汽车里还有很多方面都值得我们去研究。补充的方面有：喇叭发声是电能转化为机械能（声学方面）；为防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结，汽车的后窗玻璃板中嵌有电热丝（热学方面）；汽车在夜间行驶时，车内一般不开灯，这样可防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像，干扰司机正确判断（光学方面）。

4）展望未来。展示未来汽车的图片及视频。教师：爱因斯坦说过“想象力比知识更重要”，让我们充分发挥自己的想象力，看看未来的汽车会发展成什么样。学生从汽车的外形、材料、功能等方面畅谈未来汽车，如可变色的汽车、可折叠的汽车、能飞的汽车、记忆合金汽车等。培养学生的想象力和创新能力。

5）总结收获。

教师发问：通过这次课，不知道大家有什么收获？

学生反馈：知道了一些以前没有关注过的知识；今后可以更好地利用汽车的各种功能；等等。

教师总结：一方面我们了解了汽车里蕴含的具体物理知识，另一方面我们开始关注身边的科技，有了时时处处留心、揣摩思考的意识，并充分调动了自己的想象力。

【课后延伸】

组织学生分成课题研究小组，从课上讨论的汽车里的具体物理应用中选取感兴趣的研究题目（自愿报名参与，给学生思考的时间，根据自己的兴趣组成小组，并推选出组长）。课下针对选取题目制定计划，通过搜集整理资料、对身边汽车实际考察等方式，以适当形式（讲解、模型、模拟、小报告等）呈现。

3 教学体会和反思

3.1 注重科学和技术的结合及与校外世界的联系

物理科技活动课程重点应放在科学、技术和实际应用的联系上，鼓励学生运用所学的知识和技能，通过各种活动包括观察、探索等，把科学和技术联系在一起，来思考现实生活中遇到的实际问题，真正做到学以致用。使学生认识到物理不仅仅局限于学校的学科教学中，更影响着他们的实际生活和客观世界，以激励学生掌握科学方法并且学会生活。

3.2 突出培养交流技能的重要性

学生在参与活动时必然用到交流技能，例如学生用语言表达他们观察到的内容、表述他们的调查报告等，因此学生必须能够进行有效的交流。培养学生的交流技能，不但可以使课堂气氛更活跃、师生关系更融洽，对他们今后的学习、生活和工作也有深远的意义。

3.3 对教师的要求

中学物理科技活动课程不是在物理学科知识的系统框架下组织的，对应的是以科技专题为关照点展开。这更加需要教师在设计课程前了解学生现有的认知结构和生活经验，使专题既能够适合学生的知识背景和已有基础，又尽可能与生活环境及科技前沿联系起来。同时需要教师通过探索制定恰当的教学策略及灵活的教学方法实施教学，使课程效果达到最大化。

[1]李来政,郭冶.中学物理科技活动[M].北京:中国科学技术出版社,1992

[2]徐玉珍.校本课程开发与校本化课程实施行动研究[M].北京:首都师范大学出版社,2006

[3]肖万祥,詹浩波.中学生科技活动全程设计[M].长沙:湖南大学出版社,2001

[4]赵薇.初中“物理实践活动”初探[J].学科教育,2000(11):1-4

[5]姜明彦.以校本科技课程引领学生创新[J].现代教学,2010(3):10

Physics in Car: A Case of Physical Science and Technology Activity Curriculum in Middle School/

/Xu Yang, Ji Jinyan, Lu Muzhi

G633.7

B

1671-489X(2011)09-0041-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.09.041

Author’s address Physics Department, Capital Normal University, Beijing, China 100048

作者：徐阳、籍金艳，首都师范大学物理系研究生，课程与教学论专业；卢慕稚，首都师范大学物理系硕士研究生导师，研究方向为物理教育、科学教育、教师教育。