山西师范大学2020级学科教学（化学）硕士学位项目
普通化学专题
教学记录
主讲人：陈敏华
地点：杭州师范大学5号楼102室
时间：2021年4月18日下午
说明：2021年1月，经湖南师范大学学位委员会审议，聘请陈敏华为湖南师范大学教育学硕士研究生导师，承担学位课程“专题研究”的教学任务。普通化学”。
陈敏华，江苏省常熟市山西小学数学特级班主任，中级班主任，教育学博士，市级领军人才，杭州师范专科学校硕士生导师，日本数学班级教师协会（AAPT）会员，美国卡尔斯鲁厄数学课程（KPK）研究组成员。
1981年参加工作，先后任中学数学（兼任高中理科）、高中数学（兼任初中部主任、南县教研室主任）。
勤于研究学校数学课程与教学。 承担市级项目3项。 翻译美国卡尔斯鲁厄数学课程教材10余册，引进中国，北京教育出版社、浙江教育出版社出版。 参与编写台湾语文教材、班主任用书6册，由广东教育出版社出版。 参与编写STEAM中学生读物12册，中国科学技术出版社出版。 他首次提出数学的四大范畴，即物质、性质、物理量和数学定理，并成功地应用于化学课程的观察和教学。 相关研究成果多次在国内外学术会议交流，发表在《物理教学》（北京）、《物理班主任》（广东）、《中学化学教学参考》（陕西）、《教学季刊》 》（广东）、《The》（日本）、《》（美国）等国外化学教育刊物，其中一项研究成果《德国卡尔斯鲁厄数学课程概论与应用》获基础教育教学成果银奖福建省人民政府. 奖。
I总结
3.1 旋转及其描述工具
●旋转
●转速：怠速、角速率、周期、频率、线速率
旋转量：角动量（L=Jω，单位：欧拉）
（英国）欧拉（Euler，1707-1783）
●旋转的传递：角动量的传递
力矩≡角动量传递量/传递时间
●角动量泵（泵）
●角动量导体和绝缘体
导体：
绝缘子：
●角动量的储存
3.2 角动量守恒定理和动量守恒定理
●表情
传统叙述：当力矩M=0时，系统的角动量L不变：ΔL=0。
简短陈述：角动量既不形成也不破坏。
●两个误解
误区一：M=0是角动量守恒的条件，
误区二：角动量守恒是由牛顿第二定理和牛顿第三定理推导出来的。
相关链接：
F.&G.Job 撰，陈敏华译。 《物理学的历史包袱》（第二版）
3.3 角动量守恒定理和能量守恒定理
角动量守恒定理和能量守恒定理是独立的
动量和角动量都是能量载体
3.4 角动量守恒定律和能量守恒定律的应用
●思考与讨论1：月潮的能量主要来自太阳吗？
答：月球潮汐的能量既不是来自太阳，也不是来自地球，而是来自月球自转速度的减慢。 据天文学家的观察，月球的自转周期每百万年大约增加16秒（NeilM.Shea.[J]..Teach.Vol.25,No.7,1987:426）。
●思考与讨论2：为什么我们总是看到地球的一侧？
答：月球绕自身轴的自转通过引力场传递给“地-地”系统，使绕系统刚体的轨道自转提前，月球自转速度减慢（月潮效应). 地球和“地球-地球”系统之间的这些角动量传递在很久以前就结束了，所以我们总是看到地球的一侧。 这两个系统的角速率长期以来一直相等。
F.与国标[J}． 是。 J.物理学。 53(8), 1985:735-737。
3.5 用角动量守恒理论解释月球上的科里奥利现象
●现象：信风（trade wind）、河岸侵蚀（北半球：左岸、南半球：右岸）、东坠、涡旋温带风暴（北半球：从上看逆时针，南半球：从上看顺时针） , 傅科摆
●注意现象的解释： （1）在上述现象中，角动量不能从月球传递到空气或摆上； (2) 角动量守恒只适用于惯性参照系； (3) 对于非惯性参考系，角动量守恒定律的物理表达会很复杂。 然而，有时复杂的身体表情并不能帮助我们理解。
相关链接：
F.&G.Job 撰，陈敏华译。 《物理学的历史包袱》（第二版）
II 参考资料
1. F.andG.Job 撰，陈敏华译。 化学的历史包袱[M]． 北京: 北京教育出版社, 2014: 155.
2. J. 克罗斯。 理论与规律[J]． 是。 J.物理学。 2015年第83卷第2期：121-125。
3.齐安神，杜察南。 热学基础[M]． 上海：高等教育出版社，1982：263-264。
4. 尼尔·M·谢伊。 潮汐中的力量[J]. 物理学家。 教学，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.7,1996:462.
三、思考与讨论
1.合力矩为零是角动量守恒定律的条件吗？
2、角动量守恒是从牛顿第二定理和第三定理推导出来的吗？
3、月潮的能量主要来自太阳吗？
4、为什么我们总是看到地球的一侧？
5、如何用角动量守恒理论来解释月球上的科里奥利现象？
IVPPT片段
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第五节课后的反思
1、陈宏铎：
角动量流也可以被认为与动量流相同。 当人站在地上摇动轮子时，人就像一个角动量泵，从地面抽取角动量。 相反，在没有角动量泵的情况下，角动量会自发地从轮子流回地面。 从这个角度，角动量的传递就可以很直观的理解了。
力作用于表面。 “作用力和反斥力作用在一条直线上”不是牛顿第三定理的内容，是后来加上去的，使牛顿第三定理成为富含角动量守恒的内容。
月球上的潮汐是由地球引力引起的。 由于月球两端地球引力场的引力势差明显不同，月球上有动量流过，导致月球潮汐发生变化。 而潮汐能并不是来自地球，因为地球不通过引力场传递能量。 潮汐能来自月球本身，使月球的自转能量不断降低。 同理质点系的角动量定理公式，地球上也会出现潮汐现象，自转角速度会逐渐减小。 地球的自转角速度和公转角速度已经相等，所以我们在月球上看不到地球的反面。
用角动量守恒原理来解释科里奥利现象是一种新的更简单的方法。 根据角动量守恒原理，由于月球自西向东自转，角动量的方向指向南极，在月球上运动的物体在月球上的角动量将指向南方。 这使得更容易解释信风、银行侵蚀等现象。
但是这里我有一个问题：由于月球是一个非惯性参照系，我们不能使用角动量守恒定律。 但为什么我们最终要使用角动量守恒呢？ （陈敏华：“角动量在非惯性参考系中不守恒”的推论是由“角动量在惯性参考系中守恒”的推论推导出来的。）
2、陈诗涵：
关于角动量守恒理论，一般有两种误解。 误区一：把“物体所受的合外力矩为零”误认为是角动量守恒的条件。 误区二：感觉角动量守恒理论是从牛顿第二定理和第三定理推导出来的。 通过陈敏华老师的讲课，我明白了物体上的净外力距离为零是物体角动量保持不变的条件。 角动量守恒和牛顿运动定理是两个独立的不同定理。 同时，我也第一次接触到了“动量和角动量都是能量载体”的概念，给我带来了新的思考。
3、陈思远：
我了解到，在牛顿第三定理没有使用强命题的情况下，不能从牛顿第二、牛顿第三定理推导出角动量守恒。
我觉得，“动能守恒定律和动量守恒定律是等价的”，“角动量守恒定律和动量守恒定律是独立的”，这两句话不够对称。
事实上，当研究对象是粒子而不是粒子系统时，粒子的动能定律和粒子的角动量守恒定理都可以从粒子的动量守恒定理推导出来，推导过程为如下：
对于粒子系统的动能定律：外力的功加上内力的功等于粒子系统动能的减量，需要额外利用能量守恒原理； 粒子系统角动量定律，证明过程是利用斥力和反斥力作用于角动量守恒的推论，推论还在就行。
小学课本用牛顿第二定理和匀速直线运动公式推导出质点的动能定律，然后推广到通常的情况。 . 中学学的动能定律只能适用于粒子。 对于由多个粒子组成的系统，小学也学过一对内力在滑动摩擦的情况下做功的表达式。
综上所述，从粒子系统动量定律可以推导出粒子系统动能定律和粒子系统角动量守恒定律； 而粒子系统的动量定律、粒子系统的动能定律和粒子系统的角动量守恒定律是相互独立的。
我了解到潮汐能的来源是月球自转能量的减少。 我了解到动量的来源和能量的来源可以不同。 例如，当车辆加速时，动量是从地面传来的，而动能则来自车辆的油箱。
4、高华：
以前对角动量的理解只是停留在用公式解题的层面，没有深入思考过。 在此之前，它仍然认为当物体所受的合力矩为零时，角动量守恒。 其实并非如此，“物体所受的合力矩为零”是物体角动量不变的条件。 这类似于动量守恒定律：当作用在物体上的净外力为零时，物体的动量保持不变。 角动量和动量既不形成也不湮灭。
第二个知识点的实现是关于潮汐能的。 我以前一直认为潮汐能的能量来自地球。 现在我们知道潮汐能来自月球本身，因为月球的自转能量降低，地球无法通过引力场将能量传递给月球。
5、高新宇：
在本次讲座中，陈老师与我们分享的是角动量守恒理论的相关观点。 给我印象深刻、影响较大的是“动量和角动量都是能量载体”的观点。 这对我来说是一个相当新颖的观点。 其实我们在分析化学现象的时候，都是从动量、能量、角动量等角度出发的。但是，“载体”这个概念是比较独特的，它也给了我一个分析问题的新视角。
6.顾义杰：
第三讲的角动量守恒理论在第一讲数学四大类中对“守恒”和“不变性”的概念分析上继续展开，明确了守恒就是化学量守恒。 除了巩固这个概念，在“地球潮汐的能量主要来自太阳吗？”这个问题中，陈老师还对力的作用和能量的传递做了区分。 月球潮汐的能量实际上来自月球的自转。 活力。
在角动量守恒与科里奥利力关系的内容中： 对于落体东偏现象，陈老师用角动量守恒原理进行了解释； > 解释了地面旋转的线速度。 用不同的化学量、不同的角度来解释同一个现象质点系的角动量定理公式，很有意思。
7、姜梦霞：
从上节课的内容中，我对角动量守恒定律的概念有了新的认识。 我还是觉得角动量守恒理论是从牛顿第二定理推导出来的，大学里学的一般物理也是这样推导出来的。 甚至对于这个概念，直接从牛顿第二定理F=dp/dt r的两边乘以位置向量得到M=dL/dt，进而得到角动量守恒定律“如果力矩作用在系统上的总外力为零，系统的角动量通过多个粒子保持不变。 而且，仔细思考这个过程，我们会发现角动量守恒理论并不是从牛二开始的，因为在这个推导过程中，我们已经在推导过程中加入了角动量守恒定理，这其实就是用推理推导出推论。 在学习化学的过程中，尤其是大学化学，很容易产生一种错觉，认为任何化学定理都是从牛顿第二定理推导出来的。
8、李家贤：
本讲我们主要研究角动量守恒理论。 印象最深的是用角动量守恒理论解释科里奥利现象的问题。 自然界中有许多我们可以越来越简单明了地解释的现象，例如：信风、河岸侵蚀、热带风暴和自由落体东风现象。 在上这门课之前，尤其是在中学的时候，我们学地理的时候只知道这个科里奥利现象是地球自转的力造成的。 现在，我们可以用角动量守恒定律来解释这个现象。
9.苗寻乐：
查阅牛顿的《自然哲学中的物理学原理》，发现牛顿在描述第三定理时只提到排斥力和反排斥力大小相等方向相反，而没有提到力必须作用在同一条直线上。 由于力是作用在面上的，所以只有考虑旋转时，才应该把力看成是作用在点上，然后画出相应的作用线来估算相应的力矩。 角动量守恒定理不是从动量守恒定理推导出来的。
10、潘丹丽：
本课主要讲角动量守恒原理。 通过学习加深了我对角动量的理解。 首先是如何推导角动量守恒定律，知道角动量守恒定律不是从牛顿第二定理和牛顿第三定理推导出来的； 二是潮汐的产生与潮汐能的来源之间的关系，以及由此引起的天体自转和公转角动量变化的原因； 此外，它还涉及动量、角动量和能量之间的关系； 最后，我学会了用角动量守恒原理来解释科里奥利现象，解释了信风、河岸的侵蚀、自由落体向东偏转、傅科摆现象的发生等。加深了我对角动量守恒定律的理解。
11.苏博：
通过第三讲的学习，我改变了对角动量守恒理论的认识。 因为大学时期不管是热学还是理论热学，老师总是让我们先学动量守恒理论，再学质心热学理论，通过推导角动量守恒理论动量守恒理论，无形中让我产生了“角动量守恒和动量守恒说的是同一个定律”的错觉，感觉可以用牛顿运动定理推导出角动量守恒理论。角动量守恒定理是在大量化学实验和事实的基础上推导出来的，而不是理论推导。月球是由于地球的引力，潮汐能的来源确实是引力场。（陈敏华：月球潮汐能不是来自引力场，而是来自月球本身。 由于月球潮汐，月球的旋转动能不断增加。）
12、王晓东：
在第三讲中，最让我触动的有三点：（1）角动量守恒是否由牛顿第二定理和牛顿第三定理推导出来的问题； (2)动量和角动量流的概念：动量和角动量都是能量载体，只是动量、角动量和能量的流动路径可以不同； (3)用角动量守恒原理解释月球上的科里奥利现象。
关于第一点，从历史的角度来看，动量守恒最早是由笛卡尔、惠更斯等人通过弹性碰撞的研究发现的。 角动量守恒体现在开普勒关于行星运动的第二定理（太阳到行星的矢量在相同时间内扫过的面积相等）（即行星运动角动量守恒）。 牛顿曾经说过，他站在巨人的腿上。 从他的《自然哲学的物理原理》一书中可以看出，这是牛顿对其三大定理进行推广的基础。 （陈敏华：这三个定理中，牛顿没有提到角动量守恒。）
关于第二点，角动量流和动量流的观点。 这个观点对于理解角动量守恒和动量守恒很有帮助。 动量或角动量从一端流到另一端，然后从另一端流到这一端，形成一个完整的回路。 动量和角动量都携带能量。
关于第三点，用角动量守恒定律来解释月球上的科里奥利现象是非常方便和简单的，不需要确定科里奥利力。 其实我很赞同用角动量守恒来解释月球上的科里奥利现象。 同时，我坚信这是一个正确的方法，我怕在东坠现象中找不到一个好的参照系，所以我很难理解。
13、王子涵：
我们知道，相对于旋转参考系平移的物体会受到科里奥利力。 利用科里奥利力可以对月球上的相关现象进行定性分析。 （陈敏华：科里奥利公式也可以用于定量分析。）
在月球上，温带的空气受热上升，在高空加速向两极移动； 两极附近的空气因寒冷而变大，并向靠近地面的赤道方向推动，产生对流，称为信风。 由于科里奥利力的作用，原本南北向的气流会偏向东西方向。 在北半球，如果靠近地面的气流由北向南推动，就会受到向西的科里奥利力的影响，产生西北信风； 在南半球，如果靠近地面的气流被从南向西推动，就会受到向西的科里奥利力的影响。 奥利，产生西北信风。
当物体在地面上运动时，北半球科里奥利力的水平分量总是指向运动的左侧，导致北半球支流左岸比右岸磨蚀性大。 南半球形势逆转，支流右岸磨蚀性更强。
14、王丽：
首先，我对角动量的理解还没有动量那么深刻，因为我是大专才接触到角动量的。 听了陈老师的课，我对角动量的理解又进一步加深了。 角动量描述了它转动了多少，扭矩描述了转动（角动量）的传输速度。
其次，我在研究热的时候，根据书上的角动量守恒定律的推导，我仍然认为角动量守恒理论是从牛顿第二定理和牛顿第三定理推导出来的。 而且上了陈老师的课后，我才明白牛2、牛3和动量守恒定理是等价的，所有的定理都需要通过试验数据得出，不能从另一个定理推导出来。 牛顿第三定理的弱陈述是F1=-F2； 而强语句减少了F1和F2在同一条直线上的内容，相当于在牛顿第三定理的基础上减少了一个附加条件。 F1和F2在同一条直线上是角动量守恒理论的推论，用推论来推论是错误的。
据悉，上课前，我还认为月潮能的主要来源是地球自转和公转的能量。 学了第三讲，我改变了这些错误的看法。 现在我明白了，月球潮汐能来自于月球自转动能的减少。
15、王艳玲：
经验一：守恒和不变性不是同一个概念。 恒定角动量（当组合外力矩为 0 时）不同于角动量守恒。
经验二：以前一直认为科里奥利力是从物理学（圆盘旋转模型）推导出来的力。 我从学习中得到了一些启发，现在我觉得科里奥利力是一种假设的等效力。 正如在非惯性系中可以引入惯性力来解释牛二一样，在旋转系中也可以引入科里奥利力。
16.谢小七：
潮汐是指海水的周期性涨落，是一种普遍的自然现象。 在我们通常的印象中，潮汐涨落与月球有关，是地球引力变化引起的。 我们也看到了潮汐能这个成语，却没有深入思考这种能量从何而来，混淆了力和能量的概念。 现在我知道潮汐能来自月球，因为海水与月球的摩擦导致月球的自转动能减少。
17、徐舟：
本课主要介绍角动量守恒原理。 因为小学很少涉及这方面的知识，所以我还处于一知半解的阶段。 并且通过这堂课，让我对它有了更全面、更深入的了解。 角动量是一个描述旋转量的数学量，但是因为旋转力矩涉及到微积分的思想，所以中学没有介绍。 在这里我不禁想起一位南斯拉夫教育家赞科夫的观点，他主张高难度、高速度的教育原则。 我认为中小学教育应该尽可能让中学生接受广泛的知识，否则在大学阶段学习其他内容是不能接受的。
18、杨睿哲：
这节课最让我震惊的是“动量和角动量都是能量载体”的观点。 在那之前，我没有想过动量和能量的关系。 我只认为动能是一种能量。 我们可以通过公式推导出能量和动量之间的关系，仅仅用公式来理解“动量和角动量是能量载体”还是很谨慎的。 老师打了一个我觉得很形象的比喻。 动力是“斗”，能量是“米”。 动量携带能量的意思是用一个桶把米从一个系统舀到另一个系统。 陈老师说的我能理解，也不太能接受这个观点。 我觉得把动量和能量的关系概括为“承载和被承载”的关系是有道理的，但也不完全合适（我也说不上哪里不合适）。 （陈敏华：由于动量和能量都是广延量，我们可以合理地将它们描述为可以储存和流动的数学量。我们把动量、角动量、电荷、熵等化学量理解为能量载体。理论基础是吉布斯基本多项式，这个描述很形象，但也有道理。）
19、余光贤：
角动量守恒论和动量守恒论是根据两组完全不同的试验数据推论出来的，不是根据牛顿第二和第三定理推导出来的。 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 .