發布時間:2022-04-18 08:47:39
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇物理力學論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、做好教學導入
初中物理力學主要包括了力、密度與浮力、壓強等知識.教師在組織學生學習每一個知識點的過程中應當與現實生活的現象聯系起來,這往往更容易被學生理解與掌握.同時,教師可以在課堂上穿插一些經典的小故事或者教學案例來活躍課堂氛圍,促進學生對于知識的理解與掌握.例如,在講“浮力”時,教師可以先給學生講一下阿基米德在洗澡的時候想到了如何在不損壞國王王冠的情況下檢測出王冠是不是純金的.教師在講這個故事時,可以讓學生先猜想阿基米德是用的什么方法,再在課堂上講解浮力的知識,將其中的原理在知識中呈現.這不僅能夠為學生的獨立思考提供一定的空間,學生在經歷了積極的思考后也會更容易明白阿基米德是怎么做到的.在力學知識的教學中教學導入是一個十分關鍵的環節,良好的教學導入,能夠為知識教學提供好的氛圍,并且深化學生對于知識點的領會.
二、注重啟發式教學
在力學知識的學習中,知識應用非常重要,教師要注重對于學生的引導與啟發,讓學生的思維更為活躍,對于一些知識的理解能夠更加透徹.有的教師在課堂上采用的教學模式十分陳舊,往往只是單一地引出知識,然后和學生就相關問題展開剖析,學生的參與非常局限,學生對于知識點的學習興趣也不高.這些都是課堂教學中應當有所改善的地方,教師要透過啟發式教學活躍學生的思維,增進學生對于相關知識點的掌握.例如,在講“壓強”時,教師可以先提出問題讓學生思考:我們在雪地中行走的時候很容易陷入雪中,但是很寬的滑雪板在雪地上為什么可以自由滑行而不會陷進雪中呢?還有,我們可以實驗一下,用自己的大拇指和中指夾住圓珠筆的兩端,細細感受一下,兩個手指的感受其實是不相同的,這是為什么呢?這兩個問題,學生從各個方面進行分析和猜想,就會考慮到受力面積,從而將課堂教學的重心引入壓強的學習中.這種透過問題情境的創設來引發學生的思考是物理教學中很值得采用的一種教學方式.這不僅能夠凸顯學生的教學主體性地位,也能夠活躍學生的思維,促進學生對于知識的理解與掌握.
三、重視力學演示實驗
在力學知識的學習中,實驗教學是重要的組成部分,教師要注重演示實驗的呈現,這將會為知識教學提供輔助.力學知識如果單純地以口頭講述的形式進行闡述,學生不僅在理解上十分淺顯,對于重點的領會也會較為缺乏.實驗教學能夠彌補這種缺陷.透過實驗過程,不僅能夠直觀地將一些物理學現象呈現給學生,對于知識的應用,也有促進作用.例如,在講“浮力”時,教師可以設計這一個實驗:把一塊橡皮泥丟入水中,讓學生自己動手實驗:怎樣才能讓橡皮不下沉.學生都會積極地思考和動手,有些學生會把橡皮泥放在木板上,有的學生會把橡皮泥捏成片狀或者豌豆狀讓它不下沉.學生在動手的時候,其實就是把浮力的相關知識進行了運用,達到了培養學生創新思維的效果.此外,對于一些不方便在課堂上進行的實驗,教師可以借助多媒體工具來實現實驗的演示.例如,在講“大氣壓強”時,需要做一個托里拆利實驗,其中需要運用到水銀,但是水銀是有毒的,無法在課堂上進行實驗,教師可以運用多媒體,展示整個實驗的過程,讓學生明白大氣壓強的值是如何得到的.力學部分知識的實驗教學,不僅是力學知識教學的重要組成,也能夠深化學生對于很多優秀知識點的理解與認知,能夠提升課堂教學效率.
四、結語
總之,想要深化初中物理力學知識的教學,教師要從教學導入著手,要借助多樣化的導入形式來激發學生的學習興趣.同時,教師應當注重對于學生的引導與啟發,要透過啟發式教學來深化學生對于相關知識點的認知.此外,教師在課堂上要注重力學演示實驗的呈現,這將會為知識教學提供輔助.力學知識是物理學的基礎所在,夯實學生的力學基礎,能夠為今后的知識教學提供有力鋪墊.
作者:季學余 單位:江蘇鹽城市澤夫初級中學
1試驗
1.1原材料
熟料:采用華新水泥廠的新型干法熟料(石膏外摻),其物理力學性能見表1;硬石膏:其化學成分見表2;脫硫渣:采用武鋼的干法煙氣脫硫渣,其化學成分見表3;粉煤灰:采用青山熱電廠的二級粉煤灰;礦粉:取自武鋼粉磨廠,其SO3含量為0.35%;標準砂:采用的標準砂是廈門ISO標準砂。
1.2方法
水泥標準稠度用水量、凝結時間和安定性檢驗按照GB/T1346—2001《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》[6]進行。水泥膠砂流動度按照GB/T2419—1999《水泥膠砂流動度測定方法》[7]進行。水泥膠砂強度按照GB/T1767l—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》[8]進行。水泥膠砂干縮試驗按照JC/T603—2004《水泥膠砂干縮試驗方法》[9]進行。
1.3試驗配合比
試驗中控制熟料摻量為35%,礦粉摻量為30%,通過調節脫硫渣和硬石膏摻量,探討了脫硫渣及硬石膏摻量的變化對復合水泥性能的影響規律。其中,在脫硫渣和硬石膏復摻試驗中,脫硫渣與硬石膏中所含SO3比例為1∶1。
2結果與討論
2.1硬石膏(未摻脫硫渣)對水泥性能的影響
從A-1到A-3的試驗結果中可以看出:隨著石膏摻量的增加,水泥標準稠度用水量逐漸增大;水泥的凝結時間有所延長,SO3含量的變化從3.0%~4.0%,水泥初凝時間增加近60min,終凝時間增加近30min;此外,每組水泥的初凝和終凝時間相差60min左右。作出水泥各齡期力學強度隨石膏摻量變化趨勢圖,見圖1。從圖1中可知,該組水泥試樣的3d和28d的抗折強度均隨著硬石膏摻量的增加而逐漸增大,其抗壓強度與抗折強度有著相同的規律。
2.2脫硫渣(未摻硬石膏)對水泥性能的影響
從B-1到B-3的試驗結果中可以看出:隨著脫硫渣摻量的增加,水泥的標準稠度用水量呈逐漸增大的趨勢,水泥凝結時間也逐漸延長,同樣,SO3含量的變化從3.0%~4.0%,水泥的初凝及終凝時間均增加近150min;此外,每組水泥的初凝和終凝時間差達到180min左右。與A-1到A-3的試驗結果對比發現,SO3含量相同兩組試驗,摻脫硫渣的水泥試樣的標準稠度用水量、初凝及終凝時間均要大于摻硬石膏的水泥試樣,并且隨著SO3含量的增加,水泥凝結時間延長的幅度也隨之加大。當SO3含量都為3.0%時,兩者初凝相差10min,終凝相差131min;SO3含量都為3.5%時,兩者初凝相差25min,終凝相差137min;SO3含量都為4.0%時,兩者初凝相差103min,終凝相差241min。由此可見,脫硫渣能夠明顯延緩水泥的凝結時間,并且其緩凝效果要強于硬石膏。脫硫渣對水泥的緩凝作用,增大了水泥初凝和終凝的時間間隔,并且合理摻量的脫硫渣對水泥的緩凝效果能滿足相應規范對水泥凝結時間的要求。作出水泥各齡期力學強度隨脫硫渣摻量變化趨勢圖,見圖2。從圖2中可知,該組水泥試樣3d抗折、抗壓強度隨著脫硫渣摻量的增加先降低后增大,而28d抗折、抗壓強度則逐漸增大,并且28d強度值比較接近,脫硫渣摻量從9.2%增加到13.7%,28d抗壓強度提高了6.01%。但與A-1到A-3的試驗結果對比可發現,相同SO3含量的兩組試驗,摻有脫硫渣的水泥試樣的3d抗折、抗壓強度均低于摻硬石膏的水泥試樣。與A-1試樣相比,B-1試樣的3d抗折、抗壓強度分別降低11.1%和10.9%;與A-2試樣相比,B-2試樣的3d抗折、抗壓強度分別降低34.1%和40.2%;與A-3試樣相比,B-3試樣的3d抗折、抗壓強度分別降低38.6%和43.2%;然而摻有脫硫渣的水泥試樣28d抗壓強度值卻偏高,與A-1試樣相比,B-1試樣的28d抗壓強度提高了36.2%;與A-2試樣相比,B-2試樣的28d抗壓強度提高了32.8%;與A-3試樣相比,B-3試樣的28d抗壓強度提高了18.6%。由此可見,與硬石膏相比,脫硫渣的摻入對水泥早期強度的發展不利,且隨著脫硫渣摻量的增加,3d強度降幅增大;但脫硫渣有利于水泥后期抗壓強度的增長。
2.3脫硫渣和硬石膏復摻對水泥性能的影響
從C-1到C-3的實驗結果中可以看出:隨著SO3含量的增加,水泥試樣的標準稠度用水量逐漸增大,但水泥凝結時間相近,變化不明顯,水泥初凝時間將近10h,終凝時間到達12h左右,水泥凝結時間明顯偏長。由此說明脫硫渣與石膏復摻時會出現更強的緩凝效果,水泥凝結時間大幅延長。作出水泥各齡期力學強度隨SO3含量變化趨勢圖,見圖3。從圖3中可知,該組水泥試樣3d抗折、抗壓強度隨著SO3含量的增加先降低后增大,28d抗折強度逐漸增大,28d抗壓強度卻逐漸降低。但是,在相同SO3含量的情況下,與A組實驗進行比較發現,其變化規律與B組和A組比較結果的變化規律相似,即C組水泥試樣3d強度低于A組試樣,但28d抗壓強度仍然高于A組試樣;與A-1試樣相比,C-1試樣的28d抗壓強度提高了45.2%;與A-2試樣相比,C-2試樣的28d抗壓強度提高了36.2%與A-3試樣相比,C-3試樣的28d抗壓強度提高了13.2%。通過上述分析可知,脫硫渣和硬石膏進行復摻,使復合水泥的凝結時間大幅延長,其凝結時間已經不能滿足復合水泥對凝結時間的要求,但其對水泥強度的影響規律和單摻脫硫渣的水泥類似。因此,兩者復摻主要對水泥的凝結時間影響較大,可能是由于兩者摻配比例不合理的原因。
2.4脫硫渣對水泥干縮性能的影響
為了研究脫硫渣對水泥干縮性能的影響,本次試驗中選取A-1、B-1、B-2及B-3四組配比,測定了水泥砂漿的不同齡期的干縮率,試驗結果見圖4。從圖4中可以看出,4組水泥試樣的干縮率均隨著齡期的增加而增大,在養護的初期階段,水泥干縮率的增長速率較快,養護14d后,水泥干縮率的增長速率降低;比較A-1和B-1可知,在相同SO3含量的情況下,摻有脫硫渣的水泥試樣在各齡期的干縮率均低于摻硬石膏的水泥試樣;從B-1到B-3可看出,水泥試樣各齡期的干縮率隨著脫硫渣摻量的增加而降低。由此可見,脫硫渣的摻入能明顯改善水泥的干縮性能,且隨著脫硫渣摻量的增加,改善效果越好。
2.5脫硫渣對水泥緩凝及補償收縮效應機理分析
脫硫渣中Ca(OH)2的含量較高,這使水泥在水化初始即形成Ca(OH)2的高度過飽和液相,對鈣礬石生成影響最大的Ca2+、OH-濃度與普通水泥相比要大的多,在水化初始形成鈣礬石的諸離子的溶度積K即超過了形成鈣礬石所需的臨界值Ksp,鈣礬石的析晶速率更快,晶體尺寸更小,生成更具有屏蔽作用的膠體狀鈣礬石覆蓋在水泥顆粒表面,延緩了水泥特別是C3A的水化[10]。而CaSO3·1/2H2O與C3A體系在純水中水化30min時即可生成膠體狀的C3A·CaSO3·11H2O覆蓋在C3A的表面,也可能造成C3A在開始之初水化延緩。由于脫硫渣中同時含有硫酸鈣和亞硫酸鈣這兩種物質,可能由于兩者的雙重作用效果,使得脫硫渣的緩凝效果要強于硬石膏。袁潤章等人研究了礦渣在不同介質下呈現出水硬活性的能力,礦渣通常只有在pH值大于12的堿性環境下才能呈現出一定的膠凝能力,同時CaSO4和Ca(OH)2共同作用下對礦渣的激發效果比Ca(OH)2單獨激發的效果更加顯著[11]。脫硫渣中含有大量的Ca(OH)2、CaSO4等活性激發組分,在大幅度提高水泥水化液相堿含量的同時,不僅可以促進礦渣和粉煤灰活性更早地被激發,還能大大提高礦渣和粉煤灰的二次水化反應程度,進而提高水泥后期強度增長率[12]。通過摻入脫硫渣能促進水泥水化過程中鈣礬石晶體的生成,通過鈣礬石的吸水腫脹和結晶膨脹作用來達到微膨脹的作用,顯著改善水泥的收縮和抗裂性能。
3結論
a.脫硫渣與硬石膏相比,比表面積較大,需水量多。b.脫硫渣對復合水泥的緩凝效果要好于硬石膏,其緩凝時間能滿足復合水泥對凝結時間的要求,脫硫渣能夠取代硬石膏用做水泥緩凝劑。但將兩者復摻時,復合水泥的凝結時間卻大幅延長,其緩凝時間不能滿足復合水泥對凝結時間的要求,兩者復摻比列還需進一步研究。c.脫硫渣對復合水泥早期強度影響不利,卻能提高水泥后期強度的增長率;在SO3含量相同時,B組水泥試樣(脫硫渣摻量9.2%~13.7%)與A組相比,3d抗壓強度下降10.9%~43.2%,而28d抗壓強度提高了18.6%~36.2%。d.在合理摻量范圍內,脫硫渣的摻入能明顯改善復合水泥的干縮性能,且隨著脫硫渣摻量的增加,改善效果越好。
作者:拓守儉 單位:武漢理工大學
摘要:整體法和隔離法是力學部分常用的分析方法??梢韵雀綦x再整體,也可以先整體再部分隔離。這就是整體法與隔離法的綜合應用。整體法與隔離法的綜合應用時,系統的運動情況通常分為以下三種類型:第一,系統處于平衡狀態;第二,系統處于不平衡狀態且無相對運動;第三,系統內部分平衡部分不平衡。
關鍵詞:整體法;隔離法;力學
在力學中,解決力學問題時,往往遇到這樣一類情況:題中被研究的對象不是單一的一個物體,而是互相關聯的幾個物體組成一個系統。解這一類問題,一般采用隔離法:即把各個物體隔離開來,分別作受力分析,再根據各自的受力情況和運動情況,應用牛頓運動定律和運動學公式,列式求解。但在這類問題中,往往單用隔離法很難求得結果,解決過程也十分繁復,甚至用隔離法解簡直無從著手。這時,我們不妨試用整體法:即把整個系統當作一個整體作為研究對象進行受力分析,再列式求解。這樣做,往往能使原來很難求解的問題簡單化,無從著手的問題也迎刃而解。
整體法是從局部到全局的思維過程,是系統論中的整體原理在力學中的應用。它的優點是:通過整體法分析物理問題,可以弄清系統的整體受力情況,從整體上揭示事物的本質和變化規律,從而避開了中間環節的繁瑣推算,能夠靈活地解決問題。通常在分析這一整體對象之外的物體對整體的作用力(外力),不考慮整體內部之間的相互作用力(內力)時,用整體法。
隔離法就是把要分析的物體從相關的物體體系中隔離出來,作為研究對象,只分析該研究對象以外的物體對該對象的作用力,不考慮研究對象對其他物體的作用力。它的優點是:容易看清單個物體的受力情況,問題處理起來比較方便、簡單,便于理解。在分析系統內各物體(或一個物體的各個部分)間的相互作用時用隔離法。
整體法和隔離法是力學部分常用的解題方法??梢韵雀綦x再整體,也可以先整體再隔離。這就是整體法與隔離法的綜合應用。整體法與隔離法的綜合應用時系統的運動情況通常分為以下三種類型:
一、系統處于平衡狀態
整體都處于靜止狀態或一起勻速運動時,或者系統內一部分處于靜止狀態,另一部分勻速運動。以上這些情況,整體都平衡,整體內每個物體所受合力為零,整體所受合力也為零。這樣,根據整體的平衡條件,就可以確定整體或某一個物體的受力特點。
二、系統處于不平衡狀態且無相對運動
由于系統內物體間沒有相對運動,即整體內每個物體都具有相同的速度和加速度,這時整體所受的合力提供整體運動的加速度。這種情況利用整體法,更容易把握整體的受力情況和整體的運動特點。
三、系統內部分平衡部分不平衡
這種情況由于系統內物體的運動狀態不同,物體間有相對運動,通常習慣用隔離法。若系統內兩個物體一個處于平衡,另一個處于不平衡狀態時,也可以利用整體法來分析,有時會使問題簡化易于理解。當然,這種情況整體所受合力不為零,整體所受合力就等于不平衡物體所受的合力,用來提供不平衡物體的加速度。
摘要:本文從物理圖像的含義出發,以位移—時間(x-t)圖象和速度—時間(v-t)圖象的應用為例,闡述了正確把握物理圖象的涵義在提高解決物理問題的能力、培養科學的思維方法方面的積極作用。
關鍵詞:物理;圖象;力學
在對物理規律與現象進行描述時,為了更加直觀,我們經常借助于函數圖象,用縱坐標和橫坐標分別對應不同的物理量,這就形成了物理圖象,在中學物理課程的力學部分,涉及到許多的物理圖象,其中以位移—時間(x-t)圖象和速度—時間(v-t)圖象的應用最為廣泛。正確把握這些圖象的涵義,有利于提高對物理問題的解決能力,培養科學的思維方法。下面筆者以一些圖象為例,對其進行剖析與應用。
一、圖象中直線的斜率的物理涵義
為一物體做直線運動的位移—時間(x-t)圖象,圖象為一直線,說明運動過程中,物體在相同的時間內發生的位移相等,做的是勻速直線運動,直線的斜率應表示位移與發生這些位移所用時間的比值,即速度。
為一物體做直線運動的速度—時間(x-t)圖象,圖象為一直線,說明運動過程中,物體在相同的時間內速度的改變量相等,物體做勻變速直線運動,直線的斜率應表示速度變化量與發生這些變化所用時間的比值,即加速度。可以看出,對應直線圖象中直線的斜率的物理量應該是縱坐標物理量與橫坐標物理量的比值。
二、圖象中曲線上某點的切線的斜率的物理涵義
曲線上某點的切線的斜率是所對應物理量的瞬時值。切線的斜率分別表示物體在對應時刻的瞬時速度和瞬時加速度。
例3:為某質點做簡諧運動的x-t圖象,請根據該圖象指出質點速度的大小及其變化情況。
解析:由圖象可以看出,在平衡位置,位移最小,但斜率最大,因此速度最大,在最大位移處,位移最大,但斜率最?。?),因此速度最?。?)。當物體由平衡位置向最大位移處運動時,斜率變小,速度變小,當物體由最大位移處向平衡位置運動時,斜率變大,速度變大。
三、圖象和坐標軸之間所夾的對應面積的物理涵義
圖象和坐標軸之間所夾的對應的面積,應該是橫坐標所代表物理量與縱坐標所代表物理量的乘積。在速度-時間(v-t)圖象中,圖象與時間軸所夾的對應時刻t1、t2之間的陰影部分面積,表示t1到t2時間內物體發生的位移。
一、高中物理學習現狀
(一)日常生活中觀察的現象與學習的物理知識相違背
學生的觀察能力由于受主觀條件的限制,都會對大自然的認識過程中出現片面甚至是錯誤的認識,如“力是改變物體運動的原因”、“加速度大,速度就大”、“摩擦力總是阻礙物體運動”、“受靜摩擦力的物體一定處于靜止狀態”、“子彈打木塊機械能守恒”、“質量不相同的兩個物體從同一高度落下,質量大的先著地”等產生錯誤認識……
(二)不能對物理過程進行全面、合理的分析
學歷物理規律后必須能對具體的問題進行正確何苦的分析。必須是自己的腦子中有非常清晰的“物理模型”,才能在實際解題中不出差錯。
(三)數學知識的滯后性
解決物理問題是需要一定數學基礎做為后盾的,否則導致物理問題地解決束手無策。
(四)不正確地學習辦法對解題的影響
簡單而言,不正確的學習方法有以下幾種情況:
1.死記硬背;2.物理問題數學化;3.思維定勢影響解題;4.思維不能正確遷移。
(五)相關學科學習水平對解題的影響
1.語文基礎不好,導致學生不能正確審題,讀不出關鍵內容從而造成審題錯誤。
2.數學學習水平對物理學科的影響。
(六)思維不嚴密
1.審題不周造成漏界解;2.研究物理狀態不清;3.分析物理過程不全;4.正負號運用不當。
物理教學大綱要求:物理教學既要重視教學,更要重視能力的培養,能力包括學生觀察能力、思維能力、分析和解決問題的能力,而各種能力的優秀是培養學生的思維能力。教師確立學生在教學中的主導地位,使學生積極主動學習,積極參與教學過程,使學生養成良好習慣,在獲得和運用知識過程中培養能力。
二、高中物理學習對策
物理內容包括知識和能力兩個方面,重點是能力,即運用物理概念、規律來分析、解決問題。所以,物理學習的優秀是全面、深入、準確地理解物理概念、規律、方法。
(一)通過解題培養能力——解題能力,具體目標就是培養物理思維品質
1.在解題訓練中,培養思維的廣闊性和深刻性,可以通過一題多解、一題多變、一題多問等方式進行,使學生多角度、全方位地抓住問題的本質、加強分析問題和解決問題的深廣度。
2.物理現象自身是有序的,人類認識物理現象的辦法和過程應該是有序的,因此必須培養學生分析問題的有序思維能力。
3.培養思維的創造性,既培養創造能力
在解決物理習題中,有的可用基本方法解(如定義法、公式法),這類習題思路明顯,解題方法直接,而有些戲提條件特殊,新穎有趣,提問離奇,若用基礎方法很麻煩,甚至陷入絕境,需要充分挖掘條件,靈活聯想變換,才能找到最佳會富有創造性的解法,因此培養學生的創造能力,既是解題關鍵又符合新時代的要求——培養和創造性人才
4.培養思維的精確性和有效性
物理選擇題,題干及若干個選項創設了特定的物理情境,不一定學生精確至每個選項的細節,只是根據題意,把信息加以傳遞,提取有價值的信息,論證與篩選同步進行,以求局部的深刻性,整體認識,用極端思維等培養思維的有效性,而在計算題中需要仔細分析物理過程,合理推斷。
5.掌握一些特殊的辦法。
嚴密的分析,這需要培養思維的深刻性。轉(二)全面、深刻、準確地理解物理概念、物理規律
1.要在更廣泛的知識和更普遍的背景材料上把握物理概念、物理規律。理解和掌握物理概念、物理規律就需要對概念、規律的提出、建立有一定的了解,對概念、規律內容的各種表達形式(文字和數字)有清楚的認識,能理解它們的確切含義,理解它們的勝利條件和適用范圍,理解他們在物理理論大廈中的位置,會應用它們分析解決問題。在復習前考生對此已經有一定的認識、理解,但那是應該知道,基本物理概念、物理規律揭露了客觀事物的本質,是人類經過長期曲折的歷史過程的結晶,具有深刻的、豐富的意義,對它們的實質和意義的理解是分層次,在高中一、二年級學習四的理解是低層次的,在復習過程中要努力提高一個層次。
2.概念規律緊密聯系。應該知道,物理概念、物理規律揭露物理現象的本質,物理規律建立了有關物理量間的聯系,它們之間是緊密聯系的。如果把它們隔離開來、脫離物理規律、死背概念定義和脫離概念、形式上對待規律內容,是不可能很好理解和掌握物理概念、規律的。我們應該主要通過規律來理解概念,通過概念來掌握規律。
3.比較易混的物理概念、規律。比較容易混攪的物理概念、規律的異同、區別和聯系有利于準確理解概念、規律的準確含義。
4.靈活應用物理概念、規律。只有通過實踐、通過應用才能檢查出我們對物理概念、規律是否真正理解,哪些內容理解了,哪些內容還沒有理解。解題是物理概念、規律的一種應用。我們根據概念、規律對題意進行具體分析、確定研究對象,分析對象說出的物理狀態和發生的物理過程,弄清楚題目的物理情景、現象產生的原因、條件,然后確定具體的物理量,建立解題方程、關系,求出最后答案,必要時要進行討論。根據物理規律的內容、特點,我們得出應用規律的一些基本步驟,但我們不應該是套基本步驟,而應該理解基本步驟來源于物理規律本身,對具體內容具體分析并靈活應用。那種把物理題形式分成許多“類型”,對某一“類型”的題目套用“解題步驟”的做法,不能很好培養自己獨立地、靈活分析解決問題的能力。例如,牛頓定律F=ma是對質點的某一時刻說的,根據定律和有關力、質量、加速度的概念應理解,應用牛頓定律首先要明確研究對象是哪一物體或一組物體,他們要看成是一個質點。研究的質點明確了,質量m才能定下來,加速度a和受力F才能夠分析明確。質點的受力分析和加速分析除了根據力是物體間相互作用、重理、彈力、摩擦力、電場力、安培力、洛侖磁力公尺和加速度定義、運動學公式外,在許多問題中海需要把力和加速度結合起來分析,應靈活運用;動力學有5個重要規律:牛頓定律:動量定理:動能定理:機械能守恒定律。這些規律在研究對象、內容、是和條件、受力分析等方面各有特點。對以具體的力學問題研究應該選用哪個或那幾個規律求解要根據規律特點和提議的具體分析確定。
總之,物理學習在勤奮的基礎上,要不斷總結,加以信息整理、思考、拓展、延伸,不斷提升,才能培養思維能力。只有真正掌握概念、規律,才能正確理解物理知識。理解和應用兩者有機結合,才能學好物理。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
在多年的物理教學中,我對力學解題做了一些探究:在重視力學概念、規律教學的同時,把重點放在力學解題的思維過程上,增強學生力學解題思維的自我調控意識。我把學生解題過程看作是“獲取信息、思維啟動、思維邏輯、思維深化”的過程。在指導學生解題上,抓了“明確對象、弄清概念、運用規律、設疑點撥”四個方面。
一、認真審題、明確對象、聯想圖景、啟動思維。
力學習題有的給出一個物體,有的給出兩個或多個相關聯的物體。從物理過程看,有的給出部分,有的給出全部。認真審題就是要實現幾個轉換:1.由個別向一般轉換。
所有的力學解題開始應對研究對象進行受力分析,代入運算時統一用力學的國際單位制(SI制),解題結束應對結果的合理性作出判斷。
2.研究對象的實體向物理圖景轉換。
宏觀物體(大到天體);有做勻速運動的,也有做變速運動的;有個體,也否相關聯的群體。對題目給定的研究對象進行抽象思維,形成一定條件下的清晰的物理圖景。有趣的物理圖景促進學生的注意轉移,情感與圖景貼近,達到情景結合,有助于學生思維的正常啟動。
3.物理過程向物體的狀態轉化。在力學范疇內物體的運動狀態有平衡狀態(靜止、勻速直線運動、勻速轉動)和非平衡狀態。物體處于何種狀態由所受的合力和合力矩決定。學生對物理過程和物體所處狀態的了解,減少了解題的盲目性。
4.已知條件向解題目標轉換。力學解題目標一般包括:畫出研究對象的示意圖。在圖上進行受力分析(不能遺漏所受到的每一個力,也不能憑空增加力),物體在各個時刻的狀態、位置、運用的物理規律、公式、要求的物理量等。
5.文字敘述向示意圖形轉換。在根據題意畫出的圖上標明受力情況(按重力、彈力、摩擦力順序思考)。某一時刻或某一位置的運動狀態,也用符號標出。學生通過畫圖對物理圖景有了直觀了解,觸景生情,增強了解題的信心。
二、弄清概念,策略認知,分配注意,發散思維。
物理概念是物理知識的重要組成部分。物理概念有嚴格的科學界定。同一物理概念在不同的物理學識水平階段嚴密的程度不同。一些能力較差的學生對物理概念的界定模糊不清,思維混亂,解題注意分配不合理。為了解決這個問題,我引導學生強化以下幾方面意識:1.增強物理概念的物質意識。每引入一個力學概念,應充分利用實驗或學生生活積累的已有經驗,把物理概念建立在充實的物質基礎上。
2.強化物理概念的界定意識。速度與加速度二者僅一字之差,都是力學中的重要物理量。一些認知策略較差的學生把速度與加速度歸結在一個“光環”上,認為速度為零,加速度必為零。在這里描述物體運動快慢與運動狀態變化快慢是速度與加速度的界定。速度和速率、功和功率、動能和動量、重量和質量等也是一字之差,它們的物理意義卻不相同。功和能的單位相同,前者是過程量,后者是狀態量,它們也有嚴格的界定。
學生樹立界定意識可養成良好的科學素質,有利于增強解題思維的自我調控意識。
3.培養創造思維意識。力學解題時“雙向思維”的設計,給學生創造了發散思維的條件。
三、運用規律、感知范圍、網絡信息、邏輯思維
中學學習的力主要有:牛頓運動三定律、萬有引力定律、機械能守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律等。一些能力中下的學生把物理規律成立的條件及適用范圍置于思維盲區,需要對已建立的解題信息加以選擇。
1.根據物理過程選擇規律。
2.從已知條件選擇物理規律。
3.從解題結果檢驗物理規律選擇的合理性。
四、設疑開拓、點撥解惑、觸類旁通、深化思維
課本上的力學習題是教學大綱的最低要求,一些能力較強的學生從中獲取了探求知識的方法,思維敏捷。一些能力較差的學生解題一旦受阻,思維停滯,需要點撥才能展開。通過設疑點撥探究解惑,學生思維進入新的層次。
1.指導語點撥。
2.資料點撥。
3.情境點撥。
4.交流點撥。
5.一題多解點撥。
在力學解題中增強解題思維的自我調控意識是發展智力、培養能力、提高素質的必要條件。在力學解題全過程中有計劃、有目標、由簡到繁、循序漸近、反復多次地引導學生自己實踐,是提高力學解題效益的充分條件,中學生力學習題難的心理障礙可以排除。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
[摘要]當代大學物理力學教育應該如何發展,如何改進能夠更好的教授學生學習知識是一個很重要的問題。下文筆者主要從兩個方面來進行論述:物理力學教育現代化和培養學生科學思維。
[關鍵詞]大學物理,力學教學,教育觀,科學思維
盧嘉錫院士指出:“當我們注重面向21世紀培養高等科技人才時,科技和社會發展要求我們培養的人才必須把握現代科技的最新成就,必須具有較強的能力和寬厚的基礎,這就要求教學內容和課程體系必須現代化。”大學物理力學屬于本科教育中一門必修的基礎課程一個知識點,它的重要性源自于物理力學對社會科學進步的基礎作用。很多學生心中都有這樣的疑問:學學物理力學有什么用?言外之意很明顯,似乎沒用,那何必費那么多的精力去學這門相對較難的知識呢!在多年的教學實踐中我們不斷探索如何使教學內容體現時代特色。大學物理力學教育需要從多方面進行改革。教學手段現代化是其中的一項重要內容。充分利用現代化的教學手段,才能激發學生的學習愛好,提高學習效率。
在現代的物理力學教學中應當充分使用現代教育技術。以現代信息技術為手段,通過對教與學的實踐過程,對文字教材、數字音像教材、電子教材、計算機及網絡的設計、開發、使用、治理和評價,促進教與學最優化的理論與實踐。大學物理力學教育需要從多方面進行方法改革。教學手段現代化是其中的一項重要內容?,F代化的教學手段,才能激發學生的學習愛好,提高習效率。主要可以從以下幾方面來進行現代教育技術改進:
1.將多媒體技術應用到物理力學教學
將傳統得教學方式與現在教學方式相結合,充分利用多媒體資源。多媒體教學是指在教學過程中,根據教學目標和教學對象的特點,合理選擇和運用現代教學媒體,并與傳統教學手段有機結合。以多媒體信息作用于學生,形成合理的教學結構。達到最優化的教學效果。它可以使傳統的枯燥無味的教學變得生動有趣。它是以視聽教學理論、現代學習理論、教育傳播理論為理論基礎的。利用多媒體課件教學的優點主要有:首先,可以拓展教學內容,為教師提供更多的教學資源。例如,可以在萬有引力知識點,做得更形象,利用多媒體將自然界的蘋果落地形象再現,也可以將老師課前構思好的內容,用幻燈片展示給同學們看;其次,可創設虛擬的教學情境,激發學生的學習愛好,例如,可以做一個乘客在公交車慣性現象的一個視頻片斷,同學們將會更好的理解什么事慣性;第三,可使教學難點具體化、形象化,便于化繁為簡,變難為易,例如,在講剛體的角動量時,可以將現實生活中的一個具體的實例來進行講解,這樣可以將非常復雜的知識利用生活中常見事物形象描述出來;第四,可培養學生觀察、分析、聯想、想象能力,拓展思維空間,例如,播放一個小的力學片斷給學生,讓他們去從中提出問題,并且運用物理力學知識解釋,為什么;第五,可使學生的視覺、聽覺等多種感覺器官綜合運用于學習。從而提高學習效率。例如,可以將一些重要的內容,或者一些物理力學學者的重要演講播放給學生們聽,形象具體,加深記憶。
2.物理力學教學網絡化網絡化教學是現代教育的一種重要改變。隨著計算機網絡的日益普及。網絡全球化,網絡資源無地域限制,利用計算機可以訪問遍及世界各地的信息資源。進入信息時代,我們可以將信息高速公路作為基本的平臺,通過計算機實現跨國家、跨地區、跨民族、跨人群、跨領域的語言交互、思想交互、情感交互、信息交互、文化交互。
便于教師和學生進行更廣泛的交流,內容之豐富,資料之完備,從所謂有。與傳統教學媒介相比,教學網絡化可以充分調動學生的主動性,改變千人一面的、單向的、固定的教學模式。教學網絡化具有以下特點:教學過程的交互性;教學資源的共享性;教學信息的綜合性;教學方式的先進性;教學目標的多樣性;教學內容的豐富性。
網絡信息技術與物理力學教育的一體化.要求逐步打破傳統物理課堂的封閉圍墻.把物理教育帶入到這個無限廣闊而又全新的領域,促使物理力學學習不但在時間和空間上得到拓展.而且使課堂主體也得到拓展。物理課堂將成為一個被無限拓展的無比寬泛的概念。課堂時空的寬泛,時時是課堂.處處是課堂。只要有一臺計算機,哪里都可以成為力學課堂:只要開機,就可以上課,進行在線閱讀、在線實驗、在線討論、在線交流等力學綜合性學習與實踐活動。課堂主體的寬泛,人人是教師,人人是學生。在在線空間里,學生通過網絡,通過遠程登錄,就可以很便捷地進入世界各地的各式各樣的力學課堂.去接受世界各地力學老師或其他專業老師的遠程力學教育。同時,通過網絡,通過電子郵件、網絡新聞組和電子公告板,學生還可以把自己的力學知識傳遞給他人,可以指導他人進行力學學習,自己搖身一變,又是一個地地道道的力學教師.具有了學生與教師雙重身份。
借助虛擬現實技術使學習者沉浸在虛擬環境和情節里.在極富真實感的狀態下與電腦交互。運用這種技術可以構建起一個與現實物理課堂幾乎一樣的。甚至比現實物理課堂更具魅力。例如,可以重現物理實驗、可以演繹物理發現等等的逼真的在線物理課堂。這虛擬課堂將是師生充分發揮主動性和創造性的在線教學與在線學習的主陣地。
3.對物理力學實驗進行現代化改進
很長時間以來,一些高等院校大學物理力學實驗教學基本上處于一種封閉的狀態。多年不變的教學體系和教學內容與當今飛速發展的前沿科學新理論、新技術嚴重脫節,陳舊落后的實驗教學設備。因襲多年的傳統教學模式和手段更是遠遠落后于科學技術進步的步伐。有的課本要求的實現在學校的力學是現實居然找不到任何實驗器材,想做實驗無實驗可做,想研究現象無現象可以出現,學過東西只知道其然,不知其所以然。只能依靠死記硬背來把握一些知識,沒有了實驗這種形象地教學方式,物理力學自然變得更加難懂,不輕易理解,如此惡性循環。因此,學生對力學實驗課越來越感到枯燥無味,嚴重地影響了學生學習的積極性、主動性、創造性以及現代科學思維方法的形成。
演示實驗的好處:由于大學物理實驗需要很長的時間.因此往往難以在課堂上完成力學物理實驗講解。在課堂上引入先進的物理力學實驗課件,利用聲音和色彩給學生留下直觀的現象.可以加深學生的感知程度,使學生牢固地記住知識點。
僅僅充分使用現代化的技術手段豐富課堂內容還是不夠的,還應該充分培養學生在大學物理學習中科學思維。大學物理課程教學,除向學生傳授物理知識,更要對學生進行科學思維的培養.這不僅對后續專業基礎課和專業方向課的學習奠定良好的邏輯基礎,同時對學生畢業后的實際工作將起到深遠的影響.主要應培養以下幾個方面:1.培養學生的辯證思維
辯證思維是指在思維過程中,由抽象上升到具體,獲得其理性熟悉的最普遍的科學思維方式.理論基礎是辯證唯物主義.利用辯證思維來熟悉各種物理現象,學習和理解各種物理規律幾乎貫穿了整個大學物理教學過程.如作用力與反作用力等內容的學習中,教師都可引導學生利用辯證思維來加以理解.例如,在學習慣性的斜坡下滑問題時,學生一開始碰到慣性于什么相關時,很輕易理解重力一種分解,事實上,還涉及反作用力在華東過程中的影響.伽利略關于摩擦力的實驗。彼此相對安放兩個斜面,當球從一個斜面的頂端滾下去后,即沿對面的血面向上滾,達到差不多原來的高度。他推論,只是因為摩擦力,求才沒能嚴格地達到原來的高度。然后,他減少后一些面的斜率,球仍達到統一高度,但這是它要滾的遠些。學率越小,球達到的統一高度需要滾得越遠。這時,教師應有意識地引導學生進行辯證思考,分析上述現象進一步熟悉理得作用力與反作用力的本質特征。這樣,學生就辯證地理解到理得作用力與反作用.
2.培養學生的邏輯思維
邏輯思維是在感性熟悉的基礎上,運用概念、判定、推理等形式對客觀世界間接的、概括地反映過程,是科學思維的一種最普遍、最基本的形式.在邏輯思維方法中,歸納和演繹是運用得較為廣泛的兩種思維方法,在課堂教學中應注重培養學生的這兩種思維方法.歸納是從個別到一般的思維方法,物理課中很多力學律現都是在對大量個別現象觀察。和研究的基礎上,通過歸納總結而獲得的.例如,牛頓在總結了伽利略等前輩對自然界機械運動的觀察與實驗結果基礎上,歸納出了聞名的牛頓運動三定律.教師在講授上述相關知識時,可提醒學生對這一看似簡單,卻又應用廣泛的科學思維方法加以重視.
但歸納法的局限性在于它只能根據已經把握的一部分事物的某些屬性進行歸納,無法窮盡同類事物的全部屬性,因而所得結論帶有較大的或然性.它與其它方法結合起來,就成為了真正的科學思維方法.因此,在培養學生利用歸納法來分析問題的同時,還要培養學生利用演繹法來進行推理,使學生的邏輯思維得到較為全面的練習.
3.培養學生的形象思維
形象思維是在感性熟悉的基礎上,通過意向、聯想和想象來揭示客觀對象的本質及具體運動規律的思維形式.在物理學中,利用形象思維來揭示物理規律的例子很多.例如,阿基米德從跨入浴盆洗澡發現水從浴盆中溢出而受到啟發,從而發現了浮力定律。又如力學中的例子:在雜技表演中,演員平躺在沉重的鋼板下,兩個大力士用鐵錘輪番敲擊置于鋼板上的磚塊,結果磚碎,人卻絲毫未受損傷。我們針對為什么重錘擊不傷人這一問題展開討論,則可運用動量定理,揭示了雜技表演的秘密。教師在大學物理教學過程中,可借助上述一些物理問題的實例,培養學生運用形象思維來更好地理解和把握物理規律,從而養成形象思維的良好習慣.
結束語:大學物理力學內容是對大學生進行創新素質與能力培養的極好知識,大學物理力學教學內容、教學方法、教學手段等方面進行的上述改革,充分利用多媒體技術和網絡技術,將多媒體和網絡開始大量運用于學科教學中。利用多媒體和網絡進行物理力學理論課程廈實驗課教學的主要方法與策略。對促進學生知識、能力、素質的綜合提高,起到了積極的效果。我們需要進一步緊密結合物理力學的教學,在新的教學理念中強調對學生開展自主創新素質與能力培養的深層次研究與實踐,以此更好地發揮物理課程在人才培養過程中的積極作用,為實現知識與能力的雙重培養目標而努力。
中學物理知識內容是物理學的初級層次.嚴格地講,它的科學性、系統性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學中最基本、最基礎的知識,并不是十分嚴謹的物理理論.其主要內容是經典物理學的基礎知識,而以力學、電學為重點.本文就力學部分的教學法談點看法.
一、從全局觀點分析力學部分教材
從全局觀點分析力學部分教材,揭示物理學的基本規律,有目的地提高學生的思維品質,增強學生的物理思維能力,對此應從以下三個方面認真分析教材.
1.力學教材的基本知識結構
牛頓運動定律是經典力學的基礎,也是經典物理的基礎之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經典力學的棟梁.現行教材的體系是先講靜力學,后講運動學,最后講動力學.把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進的原則.即學習靜力學時,有牛頓第三定律作準備知識,學習牛頓第二定律時,有力的合成與分解作先行.通過靜力學的教學,要求學生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學中的關鍵,幾乎所有的力學問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學教學是最重要的基礎.
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進行加工的過程,是人腦的功能,通過表象、概念判斷和推理以及其它過程來反映客觀現象的能動過程.物理思維就是運用思維的一般規律于物理學習、研究中所體現的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結構,就是要掌握怎樣運用思維的基本形式(概念、推理、論證等)和思維的基本方法(比較、分類、鑒別、分析、綜合、歸納、證明、反駁等)以便能更好地、有目的地培養學生的思維能力.
第一章“力”要重點講清三種力產生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準備.力的三要素,在初中已經講過,對質點來說不會發生關于力的作用點的問題,而對剛體來說,力的作用效果除了跟力的大小和方向有關外,還跟力的作用點的位置有關.教材中雖然沒有明確提出剛體概念,但所說的物體都是指剛體.力的作用點可以沿力的作用線移到剛體內任一點而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點是一個要素,還不如說力的作用線是一個要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉動軸的物體”等理想模型方法;“力的分解和合成”用了分析、綜合、等效的方法.
第二章“物體的運動”用了理想模型(過程模型)的方法.高中教材以初中教材為基礎,先提出質點這個理想化模型,在研究物體在一直線上的運動以后,立即研究物體在一個平面內運動的有關概念、規律和描述方法.運動學是力學的重要組成部分,是學習其它各章的必備知識.對平面運動的速度的合成與分解運用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運動定律”用了經驗歸納方法論.雖然第一定律不能用實驗直接證明,但由第一定律推導出的一切結論都與實驗結果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當今的實驗已能近似地驗證這個定律,例如用氣墊導軌實驗,運動物體——滑塊在水平方向可以近似地認為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運動.隨著科學技術的日益發展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴密的證明.牛頓第二定律是通過實驗歸納得出的.在功和能,機械能守恒定律,動量、動量守恒這幾章中,主要是用了推理的方法.如教材中機械能守恒定律是借助于運動學和動力學的知識推導出來的.但應當明確一點,這是一條實驗規律,是實踐經驗的總結,是客觀規律的反映.這此規律能夠相互推導,這說明它們之間存在著內在聯系.動量定理出自于牛頓第二定律,又異于牛頓第二定律.牛頓第二定律是一個瞬時的關系,而動量定理則說明狀態過程,它可以按過程始末狀態處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細節.如果只考慮兩個物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實驗進行檢驗,牛頓也正是用這個方法驗證牛頓第三定律的.
“振動與波”一章研究的主要方法是從一般到特殊的推理過程,運用了動力學和運動學的基本規律,導出滿足機械能和機械振動規律的新結論.
3.數學是表達物理學規律最精確的語言
在教學過程中,只有將教材的教學方法、結構搞清楚,才能達到運用數學方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則.引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比,體會矢量的質的差別,從而自覺地運用矢量運算法則.在“物體的運動”這一章中,先提出質點這個理想化模型,并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等.從數學角度分析這些量之間的函數關系(包括文字敘述、數學公式、函數圖象等),再進行運動的合成與分解的矢量運算.
在“牛頓運動定律”這一章中,牛頓運動定律起著承上啟下的作用,即能進一步加深對靜力學、運動學知識的理解,又能為順利學習機械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數學表達式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個力產生加速度與力的關系,過渡到分析物體受幾個力產生加速度,以及加速度與力的關系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數學表達式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨立性原理(或力的疊加原理),即幾個力同時作用在一個物體上所產生的加速度,應等于每個力單獨作用時所產生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運用了正交分解法等基礎知識.
機械能和動量這兩章是在運動學和動力學的基礎上,討論力的空間和時間積累效應,從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運算變成了代數運算.教材從力對物體做功引出動能和動量定理,研究了重力、彈力做功的特點,引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時,機械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質是能量變化的量度作為本章的總結.能的轉換和守恒揭示了物理學各部分的內在聯系.在討論動量定理時,應強調牛頓第二定律的關系式是一個瞬時關系,而動量定理則說明狀態過程,應用它研究某一過程而不是研究某一瞬時,只有在t0時,才是相等的.實驗是講述動量守恒定律的基礎,教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產生不是從牛頓運動定律推導得出的,而是一個獨立的物理規律.而動量守恒定律的適用范圍遠遠超出牛頓力學的適用范圍.對動量守恒定律的數學表達式沒有具體給出,目的是避免學生只是死記公式,注重培養學生學會運用物理規律對具體問題進行具體分析的能力.在應用動量守恒定律時,應選用慣性系,物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關.應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系.機械振動和機械波是較復雜的機械運動,它需要力學、圓周運動、運動圖象等知識作基礎.簡諧運動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關鍵.建立振動和波的聯系與區別,是突破機械波教學難點的關鍵.
二、物理教學即要發展學生的智力又要培養學生的能力
物理教學即要發展學生的智力,又要培養學生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學本身來看,它研究的各種現象和規律是互相聯系的.例如功和能的概念及能的轉換和守恒定律,又滲透在各個分科中.教學職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運用最科學的方法傳授給學生,又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力.要重視知識的傳授,離開知識的掌握,能力的發展就成為無源之水,無本之木.
1.系統化結構化的教學
在中學物理教學中,貫穿力學的兩條主線——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律,與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律,是力學部分的重點知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運動定律,為這兩個定理打好基礎.動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論,它們提供的表達式與牛頓運動定律等價,可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式,而不是什么新的表達式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規律之一,能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的最重要的規律之一.它們的作用遠遠超出了機械運動的范圍.
2.培養學生的獨立實驗能力和自學能力
要培養思想活躍,有創新精神和創造能力的人材,必須加強學生的實驗能力和自學能力.物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下,按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現.做物理實驗,必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果,如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算,是做好實驗不可缺少的過程.讓學生按照上述過程有目的的科學訓練,自覺地掌握科學實驗的規律,激發學生的學習積極性就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力.
培養學生的自學能力是教師的一項重要工作任務.調動學生的學習積極性,就得改變由教師“一講到底”的狀況,避免由于教師教學方法的單調,而使學生產生厭煩情緒.
總之,以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體,形成一個系統的完整框架.所以系統化、結構化的教學,使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖象,有益于培養學生的探索精神,從被動的學習轉為主動的學習,才能用自己的智慧和力量去攻克學習難關,取得良好的學習效果。
此乃特殊重要文稿,幾乎涉及物理世界全部問題。文中全部用8位數字有效精度并與實驗完全相符的計算結果表明下述原理成立:
〖測得準原理〗:世間萬物,無例外,都是測得準的(準確程度最終都將取決于普朗克常數h=2π?的準確度),絕非測不準的;世間只存在測不準的學者,并不存在【測不準原理】——《量子力學》的基本原理。
文中用大量無可否認的事實,全面、系統、嚴格地證明了量子力學——世界權威理論,純系偽科學。其基本原理——【測不準原理】系反科學的理論,由此量子力學已把科學引入歧途,并使之陷于惡性循環不解之中!
由于量子力學已修成了詭辯內稟屬性,任何單方面對其論說全然無效,必須給量子力學以全面充分曝光,所以篇幅顯得較長。實乃:
有道僧是愚氓憂可訓,
奈何量子愚氓勝和尚!
第一章.世界是測得準的,并非測不準的
乍看,題目好象哲學的。不屑哲學,只談物理。
大量研究表明,目前為止的實驗已經給出物質世界準確信息,物理學重要任務之一就在于找出這信息并揭示其內在規律。遺憾的是,目前為止的理論(無例外)均未能如此。然而國內外學界卻一致認為理論物理大廈框架——《量子力學》已經建成,剩下只是裝修和美化了。
但經本文研究表明,《量子力學》對一些基本物理學問題的實質并不清楚,往往似是而非。然而《量子力學》卻娓娓動聽、夸夸其談,實則以其昏昏使人昭昭!請看事實:
1.1關于“量子化”根源問題。
微觀世界“量子化”已被證實,人們已經公認。但接踵而來的就是“量子化”根源問題,又機制怎樣?這本是物理學根本任務之一。已有的理論包括愛因斯坦、玻爾、量子力學都未能回答。然而量子力學家們卻置這本職任務于不顧,翩翩起舞與數學喧賓奪主、相互玩弄!
就是說,《量子力學》是在未有弄清量子化根源前提下侈談“量子”的“科學”。其結果只能使原子結構憑空量子化,量子化則成為無源之水,無本之木。這就是目前物理科學之現狀!
可有人,例如一位量子力學教授辯論時說:“量子化是電子自身固有屬性,陰極射線中的電子能量也是量子化的”。
雖然,這量子力學家利用了“微小量子”數學“極限”概念進行詭辯,顯得很聰明,但卻誤了人類物理學前程!
不可否認的事實是:陰極射線中的電子、X射線韌致輻射電子、高能加速器中電子或其它自由電子能量都連續可變,決不表現量子化!這無疑表明量子化不是電子自身固有屬性。那末,原子結構中能量量子化必有其它原因。顯然這是基本物理學問題,作為理論物理又是非弄清不可的問題。其它科學例如數學,由于任務不同尚可不必關心量子化根源問題。然,作為理論物理決不可以!本文如下將準確具體討論量子化根源問題以及物質世界又怎樣量子化的,并給出8位數字有效精度與實驗完全相符的計算結果。1.2理論與實踐關系問題
既然憑空將電子能量量子化,就難免臆造之嫌,所以《量子力學》就下意識往實驗上靠――“符合”試驗。然而,既下意識就難免拙劣,請看事實:
世界著名理論物理第六冊——《量子力學》(文獻[1])中著:“量子力學,可建立于數個基本假定上,大體上這些基本假定分屬兩大項……,兩項的假定便構成一量子力學完整系統”。
這明確表明,量子力學就是建立在基本假定上的(種種猜測)?!翱茖W學”研究還表明:任何建立在基本假定上的東西都不可能是科學!然而量子力學家們卻娓娓動聽說:“量子力學是建立在實驗基礎上的科學”。這不是彌天大謊么?!
時說:“這是一基本假定”。并告誡人們:“不可懂”!就是說(1)式不能用任何數學——物理方法導出,即:不否認這是一種猜測。然而,(1)式就是昭著世界的“波動方程”的基礎,也就是量子力學的理論基礎。
所以確切地說,量子力學就是建立在基本假定上的種種猜測。這分明表現的是量子力學家們主觀意識!
研究表明,量子力學所謂實驗基礎,首先在于德布羅意“物質波”理論。認真研究表明,物質波究竟是什么?德布羅意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能說“建立在實驗基礎上”呢?!
研究表明,量子力學的實際過程是:德布羅意對自然現象進行一次連他自己也弄不清的抽象(猜測)(以下證明),提出“物質波”概念。量子力學對這不清的概念又進行一次抽象(猜測)(以下證明),提出“波函數”(Ψ)概念,并且通過一種算符將其作用到一個基本假定即(1)式上,便鑄成了著名的“波動方程”——量子力學的理論基礎:
由于量子力學憑空引進“波函數Ψ”,實際上就賦予了電子神奇性質。正是這種神奇性質使得量子力學具備了非凡詭辯能力。
1.3量子力學詭辯倫理
1.3.1關于理論基礎詭辯
以上及以下討論都證明,量子力學是,由于缺乏了解,錯誤地估計了試驗(以下嚴格證明),用了錯誤的基本假定(不能由任何合理方法導出)而形成的,錯誤理論。然而量子力學家們卻口口聲聲:“量子力學是建立在實驗基礎上地科學”。這分明是在詭辯,再加上社會意識,量子力學又具備了狡辯能力。1.3.2關于物質波的狡辯
對于“物質波”概念,量子力學[1]應用了三個基本假定:其一假定“對易關系”即(1)式,由此構成量子力學骨架;其二假定“測不準原理”,由此編造了電子“幾率云”圖像;其三假定“波粒互補原理”,這種原理本身就是一種詭辯,因為“波粒二象性”問題目前仍屬困難不解的世界性難題。于是量子力學精心泡制出“波函數Ψ”并強加給電子。經如此之假定,電子便具備了神奇性質——量子力學家們的主觀意識。
然而“波函數”的物理意義究竟是什么?量子力學家們著實應向人們交代清楚,遺憾的是任何學家都未能如愿。實際上對波函數Ψ的真實物理意義,量子力學家們也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。這分明是狡辯理論!
如果需要,量子力學(文獻[1])首先拿出:
很明顯式中2πa是粒子中心軌跡。于是說,物質波是粒子軌跡波動。此說極易征服初學者,但此說問題也易敗露。量子力學立即改變說法,言(3)式系近代物理概念,對此不能用經典概念理解。于是又出現:
1.3.3關于“經典”與“近代”狡辯
量子力學經常炫耀是近代科學理論,已經超脫經典,又不時貶低經典理論。
然而,以下討論完全證明:量子力學除了主觀臆造因素外,完全沒有離開經典物理一步,也未超出經典物理一點,就連波函數Ψ的表達式(無例外)也完全是經典數學和經典力學關系式,并且以下用不可否認的事實——量子力學所犯經典錯誤,表明量子力學連經典理論也不通。所以,量子力學所謂超脫經典,正在于一些基本假定連同主觀臆造。在此種意義上說,量子力學不僅超脫經典,而且也超脫科學!1.3.4量子力學方法論狡辯
確切說,量子力學不能給波函數Ψ做出完整的真實物理學定義,但在理論中卻輪番使用:①波函數Ψ表示粒子中心軌跡波動;②波函數Ψ表示粒子出現幾率;③波函數Ψ表示彌撒物質波包三種概念。有了三種概念,又可各取所需,自然一切物理問題都“迎刃而解”了。
然而,量子力學同時又“有權”輪番否定這三種概念。但卻不是自我否定,而是另一種需要——否定其它理論,其中包括真理。要指出的是,量子力學輪番使用三種概念,又輪番否定這三種概念,并不是在同一時間同一地點進行的。因為應用一種概念的同時又否定這種概念,這是賣矛又賣盾的故事,連兒童都知道是蠢事。顯然量子力學家比兒童高明得多,這叫認識方法狡辯。
似這樣,在哲學面前,用“建立在實驗基礎上”量子力學可以蒙混過關;其它科學由于研究任務不同,不會關心“量子化”根源,又由“領地”限制也無權過問波函數的真實意義;量子力學又可各取所需輪番應用和輪番否定①、②、③三種概念。于是,量子力學便以狡辯贏得了世界理論權威!
1.4關于“符合”試驗問題
以下將證明,量子力學所謂符合實驗,實際上系對實驗的猜測。量子力學很善于做貌似合理實則謬誤的猜測(以下揭示),并美其名曰“符合”試驗。其實,對實驗的真實物理過程并不清楚,又何談相符呢?請看事實:
基于玻爾理論的成功,量子力學作兩項重要推廣。心理學原因,人們對這種推廣又愿意接受。
4.1大自然內在本質規律之一——輻射能場客觀存在
注意教材書(文獻[9])已有“輻射場”及“能量場”的物理學概念。但囿于理論局限,使得教材書對這種場的描述是靜止的(機械的)、孤立的(與物質世界無必然聯系的)、無源的(原因不清),因而也是抽象的(沒有物理意義的)。
上已證明,原子中能量量子化的根源是原子核,量子化是原子核自身性質。值得物理學注意的是,原子核這種性質并不孤立存在,它同時還嚴格地規定著所有外部世界。因而使得電子、原子、分子、物體、天體、宇宙都只能有唯一穩態位置和結構。這就是大自然最基本的內在本質規律。也就是普適方程即(20)式所揭示的規律。
那末,具體規律是什么呢?請看:
4.2輻射能場(存在)定理
研究表明,輻射能場準確存在可用定理表述。
〖輻射能場定理〗:任何粒子(含場粒子及天體,無例外,下同)在其周圍都形成(存在)一種輻射能場,這種輻射能場可用普朗克常數?和量子數n=0,1,2,3…準確具體描述。在微觀輻射能場表現為量子化,在宏觀則表現為大量粒子的簡并統計結果。
4.3輻射能場實質
輻射能場實質系以粒子為中心,向周圍空間拋射場粒子流(這里主旨中性場粒子流,對于電磁場當有別論),這種場粒子流經電子集約化就成了光子。研究也表明,任何光子包括X射線都準確如此。參見(15)式,據此不難描述任何光子的自身結構。并且可以證明任何光子的靜止(如可能)質量均不為零。認為光子靜止質量為零,還是量子力學根據“相對論”瞎子摸象猜測結果。
這已表明光子的真實粒子性。并可準確具體證明,所謂波動性實際上是普朗克常數與量子數相互作用的一種客觀表象,任何光子都不存在任何物理意義上的波動屬性。
4.4輻射能場形象
研究表明,輻射能場形象與點光源的光通量完全一致。對于原子核,其輻射能場可用圖(3)準確表示:
圖中箭頭方向表示輻射能流方向,其線密度表示能流密度,n為量子數。
4.5輻射能場性質
研究表明,輻射能場實質系以光速拋射場粒子流(粒子上限為中微子),故,輻射能場具有排它性。原子核的輻射能場首先排斥核外所有電子,任何電子也因此未能落到核上,這是事實。所以,電子未能落到核上量子力學的任何解釋都只能是自欺欺人的胡言亂語!也所以,玻爾對電子的擔心完全多余。
需要指出,輻射能場這種排斥作用,通常主要表現為能量形式。相形之下排斥力效應很小,一般可忽略。這與太陽光輻射的能量效應十分明顯,而太陽光的壓力效應十分微小,完全相似。不過在研究宇宙膨脹時,完全不可忽略天體輻射的斥力效應。就是說,“宇宙斥力”存在。然,囿于歷史和理論局限,愛因斯坦在提出宇宙斥力概念后,又不得不自我否定。
4.7輻射能場的實驗驗證
4.7.1太陽的輻射本領已足夠大
目前世界公認太陽發射本領(文獻[2])為3.8×1033(爾格/秒),這相當于太陽每秒拋射出質量為m=4.2×109(千克)物質。但如上可知,太陽實際發射本領遠大于此。因為太陽光僅是輻射能流的一部分,這種能流粒子上限為中微子。
4.7.2宇宙正在膨脹
宇宙正在膨脹,表明“宇宙斥力”存在,這是宇宙中心輻射能場性質。宇宙正在膨脹恰系宇宙中心輻射能場的客觀真實寫照(或曰照片)。4.7.3“太陽風”的存在
文獻[10]介紹的“太陽風”正是本文定義的太陽輻射能場,太陽風就是太陽輻射能場的客觀真實寫照。該文獻給出了對太陽風考察的衛星實際探測結果(文獻圖示略)。這可謂太陽輻射能場的真實實驗驗證。
4.7.4第四個驗證是,任何原子中任何電子均未能落到核上,這是事實
不僅如此,人為方法:高能陰極射線、X射線或高能加速器也很難將電子打到原子核上。這絕非因碰撞截面太小,總會有幾率。實際上正是由于原子核具有排它性的輻射能場排斥效應所致。由(22)式可見,電子得到的原子核排斥能與距離平方成反比例。在核半徑處排斥能十分巨大,以致可忽略靜電引力能。簡單計算表明,電子必須具有200倍C(光速)才可能到達核半徑處。也因此,玻爾對電子的擔心完全多余!
需要指出,對此類問題,量子力學仍會故伎重演——狡辯。但經如上及以下分析論證,量子力學純系主觀臆造,對物理學實質問題全然無知,已經使得量子力學的狡辯不再有任何效力。
【內容摘要】隨著新課程改革的不斷推進,我國的教育事業正有序地實現著新的發展目標。不斷提高教學有效性是當前教育行業的共識,初中物理作為重要的自然學科之一,從教學目標和教學方法上都積極強調有效教學。文中在明確有效教學的理論認知基礎上,結合初中物理的教學實際,提出了具體的物理力學有效教學策略供廣大教員參考。
【關鍵詞】初中物理 力學 有效教學
在新一輪課程改革持續深入背景下,我國教育領域已經加強了對教學有效性的關注,力求通過實踐來取得積極突破。有效教學理念的提出,能夠進一步激勵學生保持高昂的熱情和興趣投入到理論學習中,同時能夠在積極實踐中加強對理論的鞏固和完善,提供知識的系統性。初中階段物理學科的教學也十分重視有效教學,需要從業者在長期的教學中總結教學方法,從事實現有效的教學目標。
1.有效教學的理論認知
有效教學需要廣大教師的積極努力才能完成,首先要有系統完善的理念作為教學指導思想,其次教師應該堅持按教學理念開展教學,關鍵在于考察學生在一段時間內的成績提升與能力增長狀況。有效教學行為必然強調過程和結果的有效性,因此要想獲得有效性,就需要教師堅持幾項原則:第一,明確目標。只有教師清晰界定學科教育的短期或長期教學目標,才能更有針對性地編排教學內容,同時采用適當的教學方法,讓學生在正常的學習狀態下培養更高的能力。學生在一個考察時限內,與教學目標對照已經準確完成或者有所超越,自然實現了有效教學。第二,激發興趣。有效教學講求學習效率,而學生的興趣因素可以直接影響學習效率的發展程度。教師要始終關注學生的興趣,結合實際狀況適當調整教學形式和內容,讓學生愿意積極主動的體會學習樂趣,從而提出教學有效性。第三,優化方法。學生在不同階段的教學具有一定的差異性。初中階段的學生與外界接觸互動認知的能力尚且需要提高,因為教師如果對于理論的講解能夠在不斷優化的教學方法中變得通俗易懂,當然能夠提高學生的有效學習。
2.初中物理力學課程的有效教學策略
2.1加強課前準備工作
課堂教學的穩定開展離不開教師在課前的積極備課。加強初中物理力學單元的課前準備工作必然促進課堂教學的高效進行。初中物理教師應該認真慎重的對待力學單元的備課。首先要全面了解當前學生的自然學科基礎,通過日常教學觀察和教學互動了解學生的個性、特點、學習習慣和知識水平,要設計一定的導入性內容,使得不同層次的學生都能夠在適當的課程引導中有效的進入力學內容。要掌握物理的基本概念,并且要試著通過通俗易懂的解釋來定義,讓學生能夠更好更快地形成認知。其次,應該對當堂課程的內容進行結構創設,通過拆分教學任務,將其中的重點與學生的生活實踐相互結合。如講解“浮力”內容時可以講解人在游泳中遇到的浮力,船在水面行進需要的浮力,飛機在高空飛行需要的浮力等等內容,當講解“大氣壓力”內容可以在課前設計小型實驗,準備簡單實用的實驗材料。可以選用一個熟雞蛋或一個口徑略小于雞蛋外徑的瓶子。開始教學實驗時,首先在瓶子中倒入一定量的熱水后倒出,同時將熟雞蛋剝皮后迅速放置在瓶子口,隨著時間推移能發現雞蛋緩慢地被吸入到玻璃瓶中。這樣的實驗操作簡單,但是現象生動直觀,準確反映大力壓力的存在與作用效果,自然能夠為課堂上理論知識的講解提供巨大的輔助效果。
2.2加強課堂實驗互動
物理作為自然學科中的重要內容,理論知識有時顯得較為抽象。力學單元教學中,“力”就屬于摸不著看不見的概念,如果對于力的相互作用只是結合課本完成講解,學生的接受程度和掌握效果必然層次不齊,無法達到良好的教學效果。只有強調課堂實驗互動,結合物理實驗才能更好的讓學生感受到力的存在,有助于理論結合實際來分析思考和解決問題。實驗的器材并不需要多么復雜,如前文中提到的利用熟雞蛋和瓶子完成大力壓力的實驗一樣,大量的生活材料都能用來完成力學實驗教學。如讓學生在一個較為粗糙的案板上,讓學生選擇書、筆、文具盒、粉筆盒等不同物品在水平方向推出,觀察推出后滑動的效果。從而讓學生了解物品在滑動中受到了人的推力,案板的摩擦力,自身的重力等不同的受力影響。要想滑的更遠,可以推的更重些,可以將案板打磨光滑些等。通過簡單的實驗例子,學生能夠對物品運動中的受力過程有所了解,有效地掌握了課堂教學理論。
2.3加強現代技術應用
現階段,我國的義務教育已經大范圍推行多媒體、信息化技術在教學中的應用,基于計算機網絡技術的發展,使得教學有效性變得更加明顯。初中物理的力學有效教學也同樣需要加強現代技術的應用。從而確保各種力學的抽象定義能夠通過圖片、音頻、視頻等內容得到形象展示,這樣的教學環境中學生的感官得到了充分的刺激,從而對知識點的印象更為深刻,對于理論的理解更為透徹。例如教師可以找來正式的科學實驗視頻,讓學生感受大型科學實驗中的力學現象,從而準確理解物理基本概念,為有效學習其他內容也奠定了堅實的基礎??梢灾谱鱂LASH動畫,將物體的受力進行對照拆分講解,對于力的作用對象、力的轉移、力的遞進等不同現象進行動態化的展示,有助于增強學生的理解,提高學生的記憶。
結束語
力學知識是初中階段的物理學科的重要內容,教師應該通過積極優化的教學方法,借助不同的教師手段和技術,通過演示多樣化的實驗讓學生在愉快融洽的教學氛圍中掌握力學知識,實驗物理的有效教學。相信有效教學理念下,教師能夠開發出更多的針對性策略,從而增強學生的物理知識,提高應用物理的能力。
作者:湯本政 單位:江蘇省徐州市擷秀初級中學