時(shí)間:2022-04-18 08:47:39
導(dǎo)語:在物理力學(xué)論文的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
一、做好教學(xué)導(dǎo)入
初中物理力學(xué)主要包括了力、密度與浮力、壓強(qiáng)等知識.教師在組織學(xué)生學(xué)習(xí)每一個(gè)知識點(diǎn)的過程中應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)實(shí)生活的現(xiàn)象聯(lián)系起來,這往往更容易被學(xué)生理解與掌握.同時(shí),教師可以在課堂上穿插一些經(jīng)典的小故事或者教學(xué)案例來活躍課堂氛圍,促進(jìn)學(xué)生對于知識的理解與掌握.例如,在講“浮力”時(shí),教師可以先給學(xué)生講一下阿基米德在洗澡的時(shí)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(gè)故事時(shí),可以讓學(xué)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(xiàn).這不僅能夠?yàn)閷W(xué)生的獨(dú)立思考提供一定的空間,學(xué)生在經(jīng)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(xué)知識的教學(xué)中教學(xué)導(dǎo)入是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié),良好的教學(xué)導(dǎo)入,能夠?yàn)橹R教學(xué)提供好的氛圍,并且深化學(xué)生對于知識點(diǎn)的領(lǐng)會.
二、注重啟發(fā)式教學(xué)
在力學(xué)知識的學(xué)習(xí)中,知識應(yīng)用非常重要,教師要注重對于學(xué)生的引導(dǎo)與啟發(fā),讓學(xué)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(xué)模式十分陳舊,往往只是單一地引出知識,然后和學(xué)生就相關(guān)問題展開剖析,學(xué)生的參與非常局限,學(xué)生對于知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)興趣也不高.這些都是課堂教學(xué)中應(yīng)當(dāng)有所改善的地方,教師要透過啟發(fā)式教學(xué)活躍學(xué)生的思維,增進(jìn)學(xué)生對于相關(guān)知識點(diǎn)的掌握.例如,在講“壓強(qiáng)”時(shí),教師可以先提出問題讓學(xué)生思考:我們在雪地中行走的時(shí)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(jìn)雪中呢?還有,我們可以實(shí)驗(yàn)一下,用自己的大拇指和中指夾住圓珠筆的兩端,細(xì)細(xì)感受一下,兩個(gè)手指的感受其實(shí)是不相同的,這是為什么呢?這兩個(gè)問題,學(xué)生從各個(gè)方面進(jìn)行分析和猜想,就會考慮到受力面積,從而將課堂教學(xué)的重心引入壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)中.這種透過問題情境的創(chuàng)設(shè)來引發(fā)學(xué)生的思考是物理教學(xué)中很值得采用的一種教學(xué)方式.這不僅能夠凸顯學(xué)生的教學(xué)主體性地位,也能夠活躍學(xué)生的思維,促進(jìn)學(xué)生對于知識的理解與掌握.
三、重視力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)
在力學(xué)知識的學(xué)習(xí)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要的組成部分,教師要注重演示實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn),這將會為知識教學(xué)提供輔助.力學(xué)知識如果單純地以口頭講述的形式進(jìn)行闡述,學(xué)生不僅在理解上十分淺顯,對于重點(diǎn)的領(lǐng)會也會較為缺乏.實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠彌補(bǔ)這種缺陷.透過實(shí)驗(yàn)過程,不僅能夠直觀地將一些物理學(xué)現(xiàn)象呈現(xiàn)給學(xué)生,對于知識的應(yīng)用,也有促進(jìn)作用.例如,在講“浮力”時(shí),教師可以設(shè)計(jì)這一個(gè)實(shí)驗(yàn):把一塊橡皮泥丟入水中,讓學(xué)生自己動手實(shí)驗(yàn):怎樣才能讓橡皮不下沉.學(xué)生都會積極地思考和動手,有些學(xué)生會把橡皮泥放在木板上,有的學(xué)生會把橡皮泥捏成片狀或者豌豆?fàn)钭屗幌鲁粒畬W(xué)生在動手的時(shí)候,其實(shí)就是把浮力的相關(guān)知識進(jìn)行了運(yùn)用,達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的效果.此外,對于一些不方便在課堂上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),教師可以借助多媒體工具來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的演示.例如,在講“大氣壓強(qiáng)”時(shí),需要做一個(gè)托里拆利實(shí)驗(yàn),其中需要運(yùn)用到水銀,但是水銀是有毒的,無法在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),教師可以運(yùn)用多媒體,展示整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程,讓學(xué)生明白大氣壓強(qiáng)的值是如何得到的.力學(xué)部分知識的實(shí)驗(yàn)教學(xué),不僅是力學(xué)知識教學(xué)的重要組成,也能夠深化學(xué)生對于很多核心知識點(diǎn)的理解與認(rèn)知,能夠提升課堂教學(xué)效率.
四、結(jié)語
總之,想要深化初中物理力學(xué)知識的教學(xué),教師要從教學(xué)導(dǎo)入著手,要借助多樣化的導(dǎo)入形式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.同時(shí),教師應(yīng)當(dāng)注重對于學(xué)生的引導(dǎo)與啟發(fā),要透過啟發(fā)式教學(xué)來深化學(xué)生對于相關(guān)知識點(diǎn)的認(rèn)知.此外,教師在課堂上要注重力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn),這將會為知識教學(xué)提供輔助.力學(xué)知識是物理學(xué)的基礎(chǔ)所在,夯實(shí)學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ),能夠?yàn)榻窈蟮闹R教學(xué)提供有力鋪墊.
作者:季學(xué)余 單位:江蘇鹽城市澤夫初級中學(xué)
1試驗(yàn)
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(xué)性能見表1;硬石膏:其化學(xué)成分見表2;脫硫渣:采用武鋼的干法煙氣脫硫渣,其化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)砂:采用的標(biāo)準(zhǔn)砂是廈門ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。
1.2方法
水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性檢驗(yàn)按照GB/T1346—2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》[6]進(jìn)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(jìn)行。水泥膠砂強(qiáng)度按照GB/T1767l—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》[8]進(jìn)行。水泥膠砂干縮試驗(yàn)按照J(rèn)C/T603—2004《水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法》[9]進(jìn)行。
1.3試驗(yàn)配合比
試驗(yàn)中控制熟料摻量為35%,礦粉摻量為30%,通過調(diào)節(jié)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(fù)合水泥性能的影響規(guī)律。其中,在脫硫渣和硬石膏復(fù)摻試驗(yàn)中,脫硫渣與硬石膏中所含SO3比例為1∶1。
2結(jié)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(yàn)結(jié)果中可以看出:隨著石膏摻量的增加,水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量逐漸增大;水泥的凝結(jié)時(shí)間有所延長,SO3含量的變化從3.0%~4.0%,水泥初凝時(shí)間增加近60min,終凝時(shí)間增加近30min;此外,每組水泥的初凝和終凝時(shí)間相差60min左右。作出水泥各齡期力學(xué)強(qiáng)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(qiáng)度均隨著硬石膏摻量的增加而逐漸增大,其抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度有著相同的規(guī)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(yàn)結(jié)果中可以看出:隨著脫硫渣摻量的增加,水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量呈逐漸增大的趨勢,水泥凝結(jié)時(shí)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(shí)間均增加近150min;此外,每組水泥的初凝和終凝時(shí)間差達(dá)到180min左右。與A-1到A-3的試驗(yàn)結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),SO3含量相同兩組試驗(yàn),摻脫硫渣的水泥試樣的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、初凝及終凝時(shí)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(jié)時(shí)間延長的幅度也隨之加大。當(dāng)SO3含量都為3.0%時(shí),兩者初凝相差10min,終凝相差131min;SO3含量都為3.5%時(shí),兩者初凝相差25min,終凝相差137min;SO3含量都為4.0%時(shí),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(jié)時(shí)間,并且其緩凝效果要強(qiáng)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(shí)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(yīng)規(guī)范對水泥凝結(jié)時(shí)間的要求。作出水泥各齡期力學(xué)強(qiáng)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(qiáng)度隨著脫硫渣摻量的增加先降低后增大,而28d抗折、抗壓強(qiáng)度則逐漸增大,并且28d強(qiáng)度值比較接近,脫硫渣摻量從9.2%增加到13.7%,28d抗壓強(qiáng)度提高了6.01%。但與A-1到A-3的試驗(yàn)結(jié)果對比可發(fā)現(xiàn),相同SO3含量的兩組試驗(yàn),摻有脫硫渣的水泥試樣的3d抗折、抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度值卻偏高,與A-1試樣相比,B-1試樣的28d抗壓強(qiáng)度提高了36.2%;與A-2試樣相比,B-2試樣的28d抗壓強(qiáng)度提高了32.8%;與A-3試樣相比,B-3試樣的28d抗壓強(qiáng)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(qiáng)度的發(fā)展不利,且隨著脫硫渣摻量的增加,3d強(qiáng)度降幅增大;但脫硫渣有利于水泥后期抗壓強(qiáng)度的增長。
2.3脫硫渣和硬石膏復(fù)摻對水泥性能的影響
從C-1到C-3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出:隨著SO3含量的增加,水泥試樣的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量逐漸增大,但水泥凝結(jié)時(shí)間相近,變化不明顯,水泥初凝時(shí)間將近10h,終凝時(shí)間到達(dá)12h左右,水泥凝結(jié)時(shí)間明顯偏長。由此說明脫硫渣與石膏復(fù)摻時(shí)會出現(xiàn)更強(qiáng)的緩凝效果,水泥凝結(jié)時(shí)間大幅延長。作出水泥各齡期力學(xué)強(qiáng)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(qiáng)度隨著SO3含量的增加先降低后增大,28d抗折強(qiáng)度逐漸增大,28d抗壓強(qiáng)度卻逐漸降低。但是,在相同SO3含量的情況下,與A組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),其變化規(guī)律與B組和A組比較結(jié)果的變化規(guī)律相似,即C組水泥試樣3d強(qiáng)度低于A組試樣,但28d抗壓強(qiáng)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(qiáng)度提高了45.2%;與A-2試樣相比,C-2試樣的28d抗壓強(qiáng)度提高了36.2%與A-3試樣相比,C-3試樣的28d抗壓強(qiáng)度提高了13.2%。通過上述分析可知,脫硫渣和硬石膏進(jìn)行復(fù)摻,使復(fù)合水泥的凝結(jié)時(shí)間大幅延長,其凝結(jié)時(shí)間已經(jīng)不能滿足復(fù)合水泥對凝結(jié)時(shí)間的要求,但其對水泥強(qiáng)度的影響規(guī)律和單摻脫硫渣的水泥類似。因此,兩者復(fù)摻主要對水泥的凝結(jié)時(shí)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(yàn)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(yàn)結(jié)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(yǎng)護(hù)的初期階段,水泥干縮率的增長速率較快,養(yǎng)護(hù)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(bǔ)償收縮效應(yīng)機(jī)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(shí)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(shí)含有硫酸鈣和亞硫酸鈣這兩種物質(zhì),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(qiáng)于硬石膏。袁潤章等人研究了礦渣在不同介質(zhì)下呈現(xiàn)出水硬活性的能力,礦渣通常只有在pH值大于12的堿性環(huán)境下才能呈現(xiàn)出一定的膠凝能力,同時(shí)CaSO4和Ca(OH)2共同作用下對礦渣的激發(fā)效果比Ca(OH)2單獨(dú)激發(fā)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(fā)組分,在大幅度提高水泥水化液相堿含量的同時(shí),不僅可以促進(jìn)礦渣和粉煤灰活性更早地被激發(fā),還能大大提高礦渣和粉煤灰的二次水化反應(yīng)程度,進(jìn)而提高水泥后期強(qiáng)度增長率[12]。通過摻入脫硫渣能促進(jìn)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(jié)晶膨脹作用來達(dá)到微膨脹的作用,顯著改善水泥的收縮和抗裂性能。
3結(jié)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(fù)合水泥的緩凝效果要好于硬石膏,其緩凝時(shí)間能滿足復(fù)合水泥對凝結(jié)時(shí)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(fù)摻時(shí),復(fù)合水泥的凝結(jié)時(shí)間卻大幅延長,其緩凝時(shí)間不能滿足復(fù)合水泥對凝結(jié)時(shí)間的要求,兩者復(fù)摻比列還需進(jìn)一步研究。c.脫硫渣對復(fù)合水泥早期強(qiáng)度影響不利,卻能提高水泥后期強(qiáng)度的增長率;在SO3含量相同時(shí),B組水泥試樣(脫硫渣摻量9.2%~13.7%)與A組相比,3d抗壓強(qiáng)度下降10.9%~43.2%,而28d抗壓強(qiáng)度提高了18.6%~36.2%。d.在合理摻量范圍內(nèi),脫硫渣的摻入能明顯改善復(fù)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(xué)
摘要:整體法和隔離法是力學(xué)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(yīng)用。整體法與隔離法的綜合應(yīng)用時(shí),系統(tǒng)的運(yùn)動情況通常分為以下三種類型:第一,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài);第二,系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)且無相對運(yùn)動;第三,系統(tǒng)內(nèi)部分平衡部分不平衡。
關(guān)鍵詞:整體法;隔離法;力學(xué)
在力學(xué)中,解決力學(xué)問題時(shí),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(gè)物體,而是互相關(guān)聯(lián)的幾個(gè)物體組成一個(gè)系統(tǒng)。解這一類問題,一般采用隔離法:即把各個(gè)物體隔離開來,分別作受力分析,再根據(jù)各自的受力情況和運(yùn)動情況,應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)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(jié)果,解決過程也十分繁復(fù),甚至用隔離法解簡直無從著手。這時(shí),我們不妨試用整體法:即把整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)整體作為研究對象進(jìn)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(tǒng)論中的整體原理在力學(xué)中的應(yīng)用。它的優(yōu)點(diǎn)是:通過整體法分析物理問題,可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況,從整體上揭示事物的本質(zhì)和變化規(guī)律,從而避開了中間環(huán)節(jié)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(nèi)部之間的相互作用力(內(nèi)力)時(shí),用整體法。
隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)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(yōu)點(diǎn)是:容易看清單個(gè)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(tǒng)內(nèi)各物體(或一個(gè)物體的各個(gè)部分)間的相互作用時(shí)用隔離法。
整體法和隔離法是力學(xué)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(yīng)用。整體法與隔離法的綜合應(yīng)用時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)動情況通常分為以下三種類型:
一、系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)
整體都處于靜止?fàn)顟B(tài)或一起勻速運(yùn)動時(shí),或者系統(tǒng)內(nèi)一部分處于靜止?fàn)顟B(tài),另一部分勻速運(yùn)動。以上這些情況,整體都平衡,整體內(nèi)每個(gè)物體所受合力為零,整體所受合力也為零。這樣,根據(jù)整體的平衡條件,就可以確定整體或某一個(gè)物體的受力特點(diǎn)。
二、系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)且無相對運(yùn)動
由于系統(tǒng)內(nèi)物體間沒有相對運(yùn)動,即整體內(nèi)每個(gè)物體都具有相同的速度和加速度,這時(shí)整體所受的合力提供整體運(yùn)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(yùn)動特點(diǎn)。
三、系統(tǒng)內(nèi)部分平衡部分不平衡
這種情況由于系統(tǒng)內(nèi)物體的運(yùn)動狀態(tài)不同,物體間有相對運(yùn)動,通常習(xí)慣用隔離法。若系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體一個(gè)處于平衡,另一個(gè)處于不平衡狀態(tài)時(shí),也可以利用整體法來分析,有時(shí)會使問題簡化易于理解。當(dāng)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(fā),以位移—時(shí)間(x-t)圖象和速度—時(shí)間(v-t)圖象的應(yīng)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(yǎng)科學(xué)的思維方法方面的積極作用。
關(guān)鍵詞:物理;圖象;力學(xué)
在對物理規(guī)律與現(xiàn)象進(jìn)行描述時(shí),為了更加直觀,我們經(jīng)常借助于函數(shù)圖象,用縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別對應(yīng)不同的物理量,這就形成了物理圖象,在中學(xué)物理課程的力學(xué)部分,涉及到許多的物理圖象,其中以位移—時(shí)間(x-t)圖象和速度—時(shí)間(v-t)圖象的應(yīng)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(yǎng)科學(xué)的思維方法。下面筆者以一些圖象為例,對其進(jìn)行剖析與應(yīng)用。
一、圖象中直線的斜率的物理涵義
為一物體做直線運(yùn)動的位移—時(shí)間(x-t)圖象,圖象為一直線,說明運(yùn)動過程中,物體在相同的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移相等,做的是勻速直線運(yùn)動,直線的斜率應(yīng)表示位移與發(fā)生這些位移所用時(shí)間的比值,即速度。
為一物體做直線運(yùn)動的速度—時(shí)間(x-t)圖象,圖象為一直線,說明運(yùn)動過程中,物體在相同的時(shí)間內(nèi)速度的改變量相等,物體做勻變速直線運(yùn)動,直線的斜率應(yīng)表示速度變化量與發(fā)生這些變化所用時(shí)間的比值,即加速度??梢钥闯?,對應(yīng)直線圖象中直線的斜率的物理量應(yīng)該是縱坐標(biāo)物理量與橫坐標(biāo)物理量的比值。
二、圖象中曲線上某點(diǎn)的切線的斜率的物理涵義
曲線上某點(diǎn)的切線的斜率是所對應(yīng)物理量的瞬時(shí)值。切線的斜率分別表示物體在對應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度。
例3:為某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的x-t圖象,請根據(jù)該圖象指出質(zhì)點(diǎn)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(dāng)物體由平衡位置向最大位移處運(yùn)動時(shí),斜率變小,速度變小,當(dāng)物體由最大位移處向平衡位置運(yùn)動時(shí),斜率變大,速度變大。
三、圖象和坐標(biāo)軸之間所夾的對應(yīng)面積的物理涵義
圖象和坐標(biāo)軸之間所夾的對應(yīng)的面積,應(yīng)該是橫坐標(biāo)所代表物理量與縱坐標(biāo)所代表物理量的乘積。在速度-時(shí)間(v-t)圖象中,圖象與時(shí)間軸所夾的對應(yīng)時(shí)刻t1、t2之間的陰影部分面積,表示t1到t2時(shí)間內(nèi)物體發(fā)生的位移。
一、高中物理學(xué)習(xí)現(xiàn)狀
(一)日常生活中觀察的現(xiàn)象與學(xué)習(xí)的物理知識相違背
學(xué)生的觀察能力由于受主觀條件的限制,都會對大自然的認(rèn)識過程中出現(xiàn)片面甚至是錯誤的認(rèn)識,如“力是改變物體運(yùn)動的原因”、“加速度大,速度就大”、“摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動”、“受靜摩擦力的物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)”、“子彈打木塊機(jī)械能守恒”、“質(zhì)量不相同的兩個(gè)物體從同一高度落下,質(zhì)量大的先著地”等產(chǎn)生錯誤認(rèn)識……
(二)不能對物理過程進(jìn)行全面、合理的分析
學(xué)歷物理規(guī)律后必須能對具體的問題進(jìn)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(shí)際解題中不出差錯。
(三)數(shù)學(xué)知識的滯后性
解決物理問題是需要一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)做為后盾的,否則導(dǎo)致物理問題地解決束手無策。
(四)不正確地學(xué)習(xí)辦法對解題的影響
簡單而言,不正確的學(xué)習(xí)方法有以下幾種情況:
1.死記硬背;2.物理問題數(shù)學(xué)化;3.思維定勢影響解題;4.思維不能正確遷移。
(五)相關(guān)學(xué)科學(xué)習(xí)水平對解題的影響
1.語文基礎(chǔ)不好,導(dǎo)致學(xué)生不能正確審題,讀不出關(guān)鍵內(nèi)容從而造成審題錯誤。
2.?dāng)?shù)學(xué)學(xué)習(xí)水平對物理學(xué)科的影響。
(六)思維不嚴(yán)密
1.審題不周造成漏界解;2.研究物理狀態(tài)不清;3.分析物理過程不全;4.正負(fù)號運(yùn)用不當(dāng)。
物理教學(xué)大綱要求:物理教學(xué)既要重視教學(xué),更要重視能力的培養(yǎng),能力包括學(xué)生觀察能力、思維能力、分析和解決問題的能力,而各種能力的核心是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。教師確立學(xué)生在教學(xué)中的主導(dǎo)地位,使學(xué)生積極主動學(xué)習(xí),積極參與教學(xué)過程,使學(xué)生養(yǎng)成良好習(xí)慣,在獲得和運(yùn)用知識過程中培養(yǎng)能力。
二、高中物理學(xué)習(xí)對策
物理內(nèi)容包括知識和能力兩個(gè)方面,重點(diǎn)是能力,即運(yùn)用物理概念、規(guī)律來分析、解決問題。所以,物理學(xué)習(xí)的核心是全面、深入、準(zhǔn)確地理解物理概念、規(guī)律、方法。
(一)通過解題培養(yǎng)能力——解題能力,具體目標(biāo)就是培養(yǎng)物理思維品質(zhì)
1.在解題訓(xùn)練中,培養(yǎng)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(jìn)行,使學(xué)生多角度、全方位地抓住問題的本質(zhì)、加強(qiáng)分析問題和解決問題的深廣度。
2.物理現(xiàn)象自身是有序的,人類認(rèn)識物理現(xiàn)象的辦法和過程應(yīng)該是有序的,因此必須培養(yǎng)學(xué)生分析問題的有序思維能力。
3.培養(yǎng)思維的創(chuàng)造性,既培養(yǎng)創(chuàng)造能力
在解決物理習(xí)題中,有的可用基本方法解(如定義法、公式法),這類習(xí)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(chǔ)方法很麻煩,甚至陷入絕境,需要充分挖掘條件,靈活聯(lián)想變換,才能找到最佳會富有創(chuàng)造性的解法,因此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力,既是解題關(guān)鍵又符合新時(shí)代的要求——培養(yǎng)和創(chuàng)造性人才
4.培養(yǎng)思維的精確性和有效性
物理選擇題,題干及若干個(gè)選項(xiàng)創(chuàng)設(shè)了特定的物理情境,不一定學(xué)生精確至每個(gè)選項(xiàng)的細(xì)節(jié),只是根據(jù)題意,把信息加以傳遞,提取有價(jià)值的信息,論證與篩選同步進(jìn)行,以求局部的深刻性,整體認(rèn)識,用極端思維等培養(yǎng)思維的有效性,而在計(jì)算題中需要仔細(xì)分析物理過程,合理推斷。
5.掌握一些特殊的辦法。
嚴(yán)密的分析,這需要培養(yǎng)思維的深刻性。轉(zhuǎn)(二)全面、深刻、準(zhǔn)確地理解物理概念、物理規(guī)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(guī)律。理解和掌握物理概念、物理規(guī)律就需要對概念、規(guī)律的提出、建立有一定的了解,對概念、規(guī)律內(nèi)容的各種表達(dá)形式(文字和數(shù)字)有清楚的認(rèn)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(yīng)用它們分析解決問題。在復(fù)習(xí)前考生對此已經(jīng)有一定的認(rèn)識、理解,但那是應(yīng)該知道,基本物理概念、物理規(guī)律揭露了客觀事物的本質(zhì),是人類經(jīng)過長期曲折的歷史過程的結(jié)晶,具有深刻的、豐富的意義,對它們的實(shí)質(zhì)和意義的理解是分層次,在高中一、二年級學(xué)習(xí)四的理解是低層次的,在復(fù)習(xí)過程中要努力提高一個(gè)層次。
2.概念規(guī)律緊密聯(lián)系。應(yīng)該知道,物理概念、物理規(guī)律揭露物理現(xiàn)象的本質(zhì),物理規(guī)律建立了有關(guān)物理量間的聯(lián)系,它們之間是緊密聯(lián)系的。如果把它們隔離開來、脫離物理規(guī)律、死背概念定義和脫離概念、形式上對待規(guī)律內(nèi)容,是不可能很好理解和掌握物理概念、規(guī)律的。我們應(yīng)該主要通過規(guī)律來理解概念,通過概念來掌握規(guī)律。
3.比較易混的物理概念、規(guī)律。比較容易混攪的物理概念、規(guī)律的異同、區(qū)別和聯(lián)系有利于準(zhǔn)確理解概念、規(guī)律的準(zhǔn)確含義。
4.靈活應(yīng)用物理概念、規(guī)律。只有通過實(shí)踐、通過應(yīng)用才能檢查出我們對物理概念、規(guī)律是否真正理解,哪些內(nèi)容理解了,哪些內(nèi)容還沒有理解。解題是物理概念、規(guī)律的一種應(yīng)用。我們根據(jù)概念、規(guī)律對題意進(jìn)行具體分析、確定研究對象,分析對象說出的物理狀態(tài)和發(fā)生的物理過程,弄清楚題目的物理情景、現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、條件,然后確定具體的物理量,建立解題方程、關(guān)系,求出最后答案,必要時(shí)要進(jìn)行討論。根據(jù)物理規(guī)律的內(nèi)容、特點(diǎn),我們得出應(yīng)用規(guī)律的一些基本步驟,但我們不應(yīng)該是套基本步驟,而應(yīng)該理解基本步驟來源于物理規(guī)律本身,對具體內(nèi)容具體分析并靈活應(yīng)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(yǎng)自己獨(dú)立地、靈活分析解決問題的能力。例如,牛頓定律F=ma是對質(zhì)點(diǎn)的某一時(shí)刻說的,根據(jù)定律和有關(guān)力、質(zhì)量、加速度的概念應(yīng)理解,應(yīng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)。研究的質(zhì)點(diǎn)明確了,質(zhì)量m才能定下來,加速度a和受力F才能夠分析明確。質(zhì)點(diǎn)的受力分析和加速分析除了根據(jù)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(yùn)動學(xué)公式外,在許多問題中海需要把力和加速度結(jié)合起來分析,應(yīng)靈活運(yùn)用;動力學(xué)有5個(gè)重要規(guī)律:牛頓定律:動量定理:動能定理:機(jī)械能守恒定律。這些規(guī)律在研究對象、內(nèi)容、是和條件、受力分析等方面各有特點(diǎn)。對以具體的力學(xué)問題研究應(yīng)該選用哪個(gè)或那幾個(gè)規(guī)律求解要根據(jù)規(guī)律特點(diǎn)和提議的具體分析確定。
總之,物理學(xué)習(xí)在勤奮的基礎(chǔ)上,要不斷總結(jié),加以信息整理、思考、拓展、延伸,不斷提升,才能培養(yǎng)思維能力。只有真正掌握概念、規(guī)律,才能正確理解物理知識。理解和應(yīng)用兩者有機(jī)結(jié)合,才能學(xué)好物理。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)效果。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)效果。
在多年的物理教學(xué)中,我對力學(xué)解題做了一些探究:在重視力學(xué)概念、規(guī)律教學(xué)的同時(shí),把重點(diǎn)放在力學(xué)解題的思維過程上,增強(qiáng)學(xué)生力學(xué)解題思維的自我調(diào)控意識。我把學(xué)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(dǎo)學(xué)生解題上,抓了“明確對象、弄清概念、運(yùn)用規(guī)律、設(shè)疑點(diǎn)撥”四個(gè)方面。
一、認(rèn)真審題、明確對象、聯(lián)想圖景、啟動思維。
力學(xué)習(xí)題有的給出一個(gè)物體,有的給出兩個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的物體。從物理過程看,有的給出部分,有的給出全部。認(rèn)真審題就是要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)轉(zhuǎn)換:1.由個(gè)別向一般轉(zhuǎn)換。
所有的力學(xué)解題開始應(yīng)對研究對象進(jìn)行受力分析,代入運(yùn)算時(shí)統(tǒng)一用力學(xué)的國際單位制(SI制),解題結(jié)束應(yīng)對結(jié)果的合理性作出判斷。
2.研究對象的實(shí)體向物理圖景轉(zhuǎn)換。
宏觀物體(大到天體);有做勻速運(yùn)動的,也有做變速運(yùn)動的;有個(gè)體,也否相關(guān)聯(lián)的群體。對題目給定的研究對象進(jìn)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(jìn)學(xué)生的注意轉(zhuǎn)移,情感與圖景貼近,達(dá)到情景結(jié)合,有助于學(xué)生思維的正常啟動。
3.物理過程向物體的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。在力學(xué)范疇內(nèi)物體的運(yùn)動狀態(tài)有平衡狀態(tài)(靜止、勻速直線運(yùn)動、勻速轉(zhuǎn)動)和非平衡狀態(tài)。物體處于何種狀態(tài)由所受的合力和合力矩決定。學(xué)生對物理過程和物體所處狀態(tài)的了解,減少了解題的盲目性。
4.已知條件向解題目標(biāo)轉(zhuǎn)換。力學(xué)解題目標(biāo)一般包括:畫出研究對象的示意圖。在圖上進(jìn)行受力分析(不能遺漏所受到的每一個(gè)力,也不能憑空增加力),物體在各個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)、位置、運(yùn)用的物理規(guī)律、公式、要求的物理量等。
5.文字?jǐn)⑹鱿蚴疽鈭D形轉(zhuǎn)換。在根據(jù)題意畫出的圖上標(biāo)明受力情況(按重力、彈力、摩擦力順序思考)。某一時(shí)刻或某一位置的運(yùn)動狀態(tài),也用符號標(biāo)出。學(xué)生通過畫圖對物理圖景有了直觀了解,觸景生情,增強(qiáng)了解題的信心。
二、弄清概念,策略認(rèn)知,分配注意,發(fā)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(yán)格的科學(xué)界定。同一物理概念在不同的物理學(xué)識水平階段嚴(yán)密的程度不同。一些能力較差的學(xué)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(gè)問題,我引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化以下幾方面意識:1.增強(qiáng)物理概念的物質(zhì)意識。每引入一個(gè)力學(xué)概念,應(yīng)充分利用實(shí)驗(yàn)或?qū)W生生活積累的已有經(jīng)驗(yàn),把物理概念建立在充實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)上。
2.強(qiáng)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(xué)中的重要物理量。一些認(rèn)知策略較差的學(xué)生把速度與加速度歸結(jié)在一個(gè)“光環(huán)”上,認(rèn)為速度為零,加速度必為零。在這里描述物體運(yùn)動快慢與運(yùn)動狀態(tài)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(zhì)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(tài)量,它們也有嚴(yán)格的界定。
學(xué)生樹立界定意識可養(yǎng)成良好的科學(xué)素質(zhì),有利于增強(qiáng)解題思維的自我調(diào)控意識。
3.培養(yǎng)創(chuàng)造思維意識。力學(xué)解題時(shí)“雙向思維”的設(shè)計(jì),給學(xué)生創(chuàng)造了發(fā)散思維的條件。
三、運(yùn)用規(guī)律、感知范圍、網(wǎng)絡(luò)信息、邏輯思維
中學(xué)學(xué)習(xí)的力主要有:牛頓運(yùn)動三定律、萬有引力定律、機(jī)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(xué)生把物理規(guī)律成立的條件及適用范圍置于思維盲區(qū),需要對已建立的解題信息加以選擇。
1.根據(jù)物理過程選擇規(guī)律。
2.從已知條件選擇物理規(guī)律。
3.從解題結(jié)果檢驗(yàn)物理規(guī)律選擇的合理性。
四、設(shè)疑開拓、點(diǎn)撥解惑、觸類旁通、深化思維
課本上的力學(xué)習(xí)題是教學(xué)大綱的最低要求,一些能力較強(qiáng)的學(xué)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(xué)生解題一旦受阻,思維停滯,需要點(diǎn)撥才能展開。通過設(shè)疑點(diǎn)撥探究解惑,學(xué)生思維進(jìn)入新的層次。
1.指導(dǎo)語點(diǎn)撥。
2.資料點(diǎn)撥。
3.情境點(diǎn)撥。
4.交流點(diǎn)撥。
5.一題多解點(diǎn)撥。
在力學(xué)解題中增強(qiáng)解題思維的自我調(diào)控意識是發(fā)展智力、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的必要條件。在力學(xué)解題全過程中有計(jì)劃、有目標(biāo)、由簡到繁、循序漸近、反復(fù)多次地引導(dǎo)學(xué)生自己實(shí)踐,是提高力學(xué)解題效益的充分條件,中學(xué)生力學(xué)習(xí)題難的心理障礙可以排除。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹?、?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)效果。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹?、?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)效果。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹?、?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)效果。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)效果。
[摘要]當(dāng)代大學(xué)物理力學(xué)教育應(yīng)該如何發(fā)展,如何改進(jìn)能夠更好的教授學(xué)生學(xué)習(xí)知識是一個(gè)很重要的問題。下文筆者主要從兩個(gè)方面來進(jìn)行論述:物理力學(xué)教育現(xiàn)代化和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。
[關(guān)鍵詞]大學(xué)物理,力學(xué)教學(xué),教育觀,科學(xué)思維
盧嘉錫院士指出:“當(dāng)我們注重面向21世紀(jì)培養(yǎng)高等科技人才時(shí),科技和社會發(fā)展要求我們培養(yǎng)的人才必須把握現(xiàn)代科技的最新成就,必須具有較強(qiáng)的能力和寬厚的基礎(chǔ),這就要求教學(xué)內(nèi)容和課程體系必須現(xiàn)代化?!贝髮W(xué)物理力學(xué)屬于本科教育中一門必修的基礎(chǔ)課程一個(gè)知識點(diǎn),它的重要性源自于物理力學(xué)對社會科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)作用。很多學(xué)生心中都有這樣的疑問:學(xué)學(xué)物理力學(xué)有什么用?言外之意很明顯,似乎沒用,那何必費(fèi)那么多的精力去學(xué)這門相對較難的知識呢!在多年的教學(xué)實(shí)踐中我們不斷探索如何使教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)時(shí)代特色。大學(xué)物理力學(xué)教育需要從多方面進(jìn)行改革。教學(xué)手段現(xiàn)代化是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好,提高學(xué)習(xí)效率。
在現(xiàn)代的物理力學(xué)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分使用現(xiàn)代教育技術(shù)。以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段,通過對教與學(xué)的實(shí)踐過程,對文字教材、數(shù)字音像教材、電子教材、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、使用、治理和評價(jià),促進(jìn)教與學(xué)最優(yōu)化的理論與實(shí)踐。大學(xué)物理力學(xué)教育需要從多方面進(jìn)行方法改革。教學(xué)手段現(xiàn)代化是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。現(xiàn)代化的教學(xué)手段,才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好,提高習(xí)效率。主要可以從以下幾方面來進(jìn)行現(xiàn)代教育技術(shù)改進(jìn):
1.將多媒體技術(shù)應(yīng)用到物理力學(xué)教學(xué)
將傳統(tǒng)得教學(xué)方式與現(xiàn)在教學(xué)方式相結(jié)合,充分利用多媒體資源。多媒體教學(xué)是指在教學(xué)過程中,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對象的特點(diǎn),合理選擇和運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)媒體,并與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合。以多媒體信息作用于學(xué)生,形成合理的教學(xué)結(jié)構(gòu)。達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。它可以使傳統(tǒng)的枯燥無味的教學(xué)變得生動有趣。它是以視聽教學(xué)理論、現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論、教育傳播理論為理論基礎(chǔ)的。利用多媒體課件教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)主要有:首先,可以拓展教學(xué)內(nèi)容,為教師提供更多的教學(xué)資源。例如,可以在萬有引力知識點(diǎn),做得更形象,利用多媒體將自然界的蘋果落地形象再現(xiàn),也可以將老師課前構(gòu)思好的內(nèi)容,用幻燈片展示給同學(xué)們看;其次,可創(chuàng)設(shè)虛擬的教學(xué)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好,例如,可以做一個(gè)乘客在公交車慣性現(xiàn)象的一個(gè)視頻片斷,同學(xué)們將會更好的理解什么事慣性;第三,可使教學(xué)難點(diǎn)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(shí),可以將現(xiàn)實(shí)生活中的一個(gè)具體的實(shí)例來進(jìn)行講解,這樣可以將非常復(fù)雜的知識利用生活中常見事物形象描述出來;第四,可培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、聯(lián)想、想象能力,拓展思維空間,例如,播放一個(gè)小的力學(xué)片斷給學(xué)生,讓他們?nèi)闹刑岢鰡栴},并且運(yùn)用物理力學(xué)知識解釋,為什么;第五,可使學(xué)生的視覺、聽覺等多種感覺器官綜合運(yùn)用于學(xué)習(xí)。從而提高學(xué)習(xí)效率。例如,可以將一些重要的內(nèi)容,或者一些物理力學(xué)學(xué)者的重要演講播放給學(xué)生們聽,形象具體,加深記憶。
2.物理力學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)是現(xiàn)代教育的一種重要改變。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的日益普及。網(wǎng)絡(luò)全球化,網(wǎng)絡(luò)資源無地域限制,利用計(jì)算機(jī)可以訪問遍及世界各地的信息資源。進(jìn)入信息時(shí)代,我們可以將信息高速公路作為基本的平臺,通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)跨國家、跨地區(qū)、跨民族、跨人群、跨領(lǐng)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(xué)生進(jìn)行更廣泛的交流,內(nèi)容之豐富,資料之完備,從所謂有。與傳統(tǒng)教學(xué)媒介相比,教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化可以充分調(diào)動學(xué)生的主動性,改變千人一面的、單向的、固定的教學(xué)模式。教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化具有以下特點(diǎn):教學(xué)過程的交互性;教學(xué)資源的共享性;教學(xué)信息的綜合性;教學(xué)方式的先進(jìn)性;教學(xué)目標(biāo)的多樣性;教學(xué)內(nèi)容的豐富性。
網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與物理力學(xué)教育的一體化.要求逐步打破傳統(tǒng)物理課堂的封閉圍墻.把物理教育帶入到這個(gè)無限廣闊而又全新的領(lǐng)域,促使物理力學(xué)學(xué)習(xí)不但在時(shí)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(gè)被無限拓展的無比寬泛的概念。課堂時(shí)空的寬泛,時(shí)時(shí)是課堂.處處是課堂。只要有一臺計(jì)算機(jī),哪里都可以成為力學(xué)課堂:只要開機(jī),就可以上課,進(jìn)行在線閱讀、在線實(shí)驗(yàn)、在線討論、在線交流等力學(xué)綜合性學(xué)習(xí)與實(shí)踐活動。課堂主體的寬泛,人人是教師,人人是學(xué)生。在在線空間里,學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò),通過遠(yuǎn)程登錄,就可以很便捷地進(jìn)入世界各地的各式各樣的力學(xué)課堂.去接受世界各地力學(xué)老師或其他專業(yè)老師的遠(yuǎn)程力學(xué)教育。同時(shí),通過網(wǎng)絡(luò),通過電子郵件、網(wǎng)絡(luò)新聞組和電子公告板,學(xué)生還可以把自己的力學(xué)知識傳遞給他人,可以指導(dǎo)他人進(jìn)行力學(xué)學(xué)習(xí),自己搖身一變,又是一個(gè)地地道道的力學(xué)教師.具有了學(xué)生與教師雙重身份。
借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使學(xué)習(xí)者沉浸在虛擬環(huán)境和情節(jié)里.在極富真實(shí)感的狀態(tài)下與電腦交互。運(yùn)用這種技術(shù)可以構(gòu)建起一個(gè)與現(xiàn)實(shí)物理課堂幾乎一樣的。甚至比現(xiàn)實(shí)物理課堂更具魅力。例如,可以重現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)、可以演繹物理發(fā)現(xiàn)等等的逼真的在線物理課堂。這虛擬課堂將是師生充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性的在線教學(xué)與在線學(xué)習(xí)的主陣地。
3.對物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)代化改進(jìn)
很長時(shí)間以來,一些高等院校大學(xué)物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上處于一種封閉的狀態(tài)。多年不變的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)今飛速發(fā)展的前沿科學(xué)新理論、新技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié),陳舊落后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備。因襲多年的傳統(tǒng)教學(xué)模式和手段更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的步伐。有的課本要求的實(shí)現(xiàn)在學(xué)校的力學(xué)是現(xiàn)實(shí)居然找不到任何實(shí)驗(yàn)器材,想做實(shí)驗(yàn)無實(shí)驗(yàn)可做,想研究現(xiàn)象無現(xiàn)象可以出現(xiàn),學(xué)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(shí)驗(yàn)這種形象地教學(xué)方式,物理力學(xué)自然變得更加難懂,不輕易理解,如此惡性循環(huán)。因此,學(xué)生對力學(xué)實(shí)驗(yàn)課越來越感到枯燥無味,嚴(yán)重地影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性、創(chuàng)造性以及現(xiàn)代科學(xué)思維方法的形成。
演示實(shí)驗(yàn)的好處:由于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)需要很長的時(shí)間.因此往往難以在課堂上完成力學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講解。在課堂上引入先進(jìn)的物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件,利用聲音和色彩給學(xué)生留下直觀的現(xiàn)象.可以加深學(xué)生的感知程度,使學(xué)生牢固地記住知識點(diǎn)。
僅僅充分使用現(xiàn)代化的技術(shù)手段豐富課堂內(nèi)容還是不夠的,還應(yīng)該充分培養(yǎng)學(xué)生在大學(xué)物理學(xué)習(xí)中科學(xué)思維。大學(xué)物理課程教學(xué),除向?qū)W生傳授物理知識,更要對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維的培養(yǎng).這不僅對后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)奠定良好的邏輯基礎(chǔ),同時(shí)對學(xué)生畢業(yè)后的實(shí)際工作將起到深遠(yuǎn)的影響.主要應(yīng)培養(yǎng)以下幾個(gè)方面:1.培養(yǎng)學(xué)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(xué)思維方式.理論基礎(chǔ)是辯證唯物主義.利用辯證思維來熟悉各種物理現(xiàn)象,學(xué)習(xí)和理解各種物理規(guī)律幾乎貫穿了整個(gè)大學(xué)物理教學(xué)過程.如作用力與反作用力等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中,教師都可引導(dǎo)學(xué)生利用辯證思維來加以理解.例如,在學(xué)習(xí)慣性的斜坡下滑問題時(shí),學(xué)生一開始碰到慣性于什么相關(guān)時(shí),很輕易理解重力一種分解,事實(shí)上,還涉及反作用力在華東過程中的影響.伽利略關(guān)于摩擦力的實(shí)驗(yàn)。彼此相對安放兩個(gè)斜面,當(dāng)球從一個(gè)斜面的頂端滾下去后,即沿對面的血面向上滾,達(dá)到差不多原來的高度。他推論,只是因?yàn)槟Σ亮?,求才沒能嚴(yán)格地達(dá)到原來的高度。然后,他減少后一些面的斜率,球仍達(dá)到統(tǒng)一高度,但這是它要滾的遠(yuǎn)些。學(xué)率越小,球達(dá)到的統(tǒng)一高度需要滾得越遠(yuǎn)。這時(shí),教師應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行辯證思考,分析上述現(xiàn)象進(jìn)一步熟悉理得作用力與反作用力的本質(zhì)特征。這樣,學(xué)生就辯證地理解到理得作用力與反作用.
2.培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維
邏輯思維是在感性熟悉的基礎(chǔ)上,運(yùn)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(xué)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(yùn)用得較為廣泛的兩種思維方法,在課堂教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的這兩種思維方法.歸納是從個(gè)別到一般的思維方法,物理課中很多力學(xué)律現(xiàn)都是在對大量個(gè)別現(xiàn)象觀察。和研究的基礎(chǔ)上,通過歸納總結(jié)而獲得的.例如,牛頓在總結(jié)了伽利略等前輩對自然界機(jī)械運(yùn)動的觀察與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上,歸納出了聞名的牛頓運(yùn)動三定律.教師在講授上述相關(guān)知識時(shí),可提醒學(xué)生對這一看似簡單,卻又應(yīng)用廣泛的科學(xué)思維方法加以重視.
但歸納法的局限性在于它只能根據(jù)已經(jīng)把握的一部分事物的某些屬性進(jìn)行歸納,無法窮盡同類事物的全部屬性,因而所得結(jié)論帶有較大的或然性.它與其它方法結(jié)合起來,就成為了真正的科學(xué)思維方法.因此,在培養(yǎng)學(xué)生利用歸納法來分析問題的同時(shí),還要培養(yǎng)學(xué)生利用演繹法來進(jìn)行推理,使學(xué)生的邏輯思維得到較為全面的練習(xí).
3.培養(yǎng)學(xué)生的形象思維
形象思維是在感性熟悉的基礎(chǔ)上,通過意向、聯(lián)想和想象來揭示客觀對象的本質(zhì)及具體運(yùn)動規(guī)律的思維形式.在物理學(xué)中,利用形象思維來揭示物理規(guī)律的例子很多.例如,阿基米德從跨入浴盆洗澡發(fā)現(xiàn)水從浴盆中溢出而受到啟發(fā),從而發(fā)現(xiàn)了浮力定律。又如力學(xué)中的例子:在雜技表演中,演員平躺在沉重的鋼板下,兩個(gè)大力士用鐵錘輪番敲擊置于鋼板上的磚塊,結(jié)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(yùn)用動量定理,揭示了雜技表演的秘密。教師在大學(xué)物理教學(xué)過程中,可借助上述一些物理問題的實(shí)例,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用形象思維來更好地理解和把握物理規(guī)律,從而養(yǎng)成形象思維的良好習(xí)慣.
結(jié)束語:大學(xué)物理力學(xué)內(nèi)容是對大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新素質(zhì)與能力培養(yǎng)的極好知識,大學(xué)物理力學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行的上述改革,充分利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將多媒體和網(wǎng)絡(luò)開始大量運(yùn)用于學(xué)科教學(xué)中。利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理力學(xué)理論課程廈實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的主要方法與策略。對促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的綜合提高,起到了積極的效果。我們需要進(jìn)一步緊密結(jié)合物理力學(xué)的教學(xué),在新的教學(xué)理念中強(qiáng)調(diào)對學(xué)生開展自主創(chuàng)新素質(zhì)與能力培養(yǎng)的深層次研究與實(shí)踐,以此更好地發(fā)揮物理課程在人才培養(yǎng)過程中的積極作用,為實(shí)現(xiàn)知識與能力的雙重培養(yǎng)目標(biāo)而努力。
中學(xué)物理知識內(nèi)容是物理學(xué)的初級層次.嚴(yán)格地講,它的科學(xué)性、系統(tǒng)性都受到了一定的限制.它只是闡述了物理學(xué)中最基本、最基礎(chǔ)的知識,并不是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砝碚摚渲饕獌?nèi)容是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,而以力學(xué)、電學(xué)為重點(diǎn).本文就力學(xué)部分的教學(xué)法談點(diǎn)看法.
一、從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材
從全局觀點(diǎn)分析力學(xué)部分教材,揭示物理學(xué)的基本規(guī)律,有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的物理思維能力,對此應(yīng)從以下三個(gè)方面認(rèn)真分析教材.
1.力學(xué)教材的基本知識結(jié)構(gòu)
牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),也是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)之一.動能定理和動量定理及其守恒定律為經(jīng)典力學(xué)的棟梁.現(xiàn)行教材的體系是先講靜力學(xué),后講運(yùn)動學(xué),最后講動力學(xué).把牛頓三定律按三、一、二的順序安排,第三定律放在靜力學(xué)中講授.這種安排符合由易到難、循序漸進(jìn)的原則.即學(xué)習(xí)靜力學(xué)時(shí),有牛頓第三定律作準(zhǔn)備知識,學(xué)習(xí)牛頓第二定律時(shí),有力的合成與分解作先行.通過靜力學(xué)的教學(xué),要求學(xué)生正確理解力的概念.
物體受力分析是力學(xué)中的關(guān)鍵,幾乎所有的力學(xué)問題都要涉及物體的受力分析,所以靜力學(xué)教學(xué)是最重要的基礎(chǔ).
2.物理思維方式
思維是人腦對客觀事物進(jìn)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(xiàn)象的能動過程.物理思維就是運(yùn)用思維的一般規(guī)律于物理學(xué)習(xí)、研究中所體現(xiàn)的具體的一種思維方式.
在教材分析中掌握物理思維結(jié)構(gòu),就是要掌握怎樣運(yùn)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(yǎng)學(xué)生的思維能力.
第一章“力”要重點(diǎn)講清三種力產(chǎn)生的條件及力的大小和方向,為物體受力分析做好準(zhǔn)備.力的三要素,在初中已經(jīng)講過,對質(zhì)點(diǎn)來說不會發(fā)生關(guān)于力的作用點(diǎn)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(guān)外,還跟力的作用點(diǎn)的位置有關(guān).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(diǎn)可以沿力的作用線移到剛體內(nèi)任一點(diǎn)而不改變力的作用效果.因此,與其說力的作用點(diǎn)是一個(gè)要素,還不如說力的作用線是一個(gè)要素.物體的平衡,用了“平衡”和“固定轉(zhuǎn)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(yùn)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(chǔ),先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,在研究物體在一直線上的運(yùn)動以后,立即研究物體在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動的有關(guān)概念、規(guī)律和描述方法.運(yùn)動學(xué)是力學(xué)的重要組成部分,是學(xué)習(xí)其它各章的必備知識.對平面運(yùn)動的速度的合成與分解運(yùn)用了分析、綜合、等效的方法.
第三章“牛頓運(yùn)動定律”用了經(jīng)驗(yàn)歸納方法論.雖然第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接證明,但由第一定律推導(dǎo)出的一切結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,這就間接地證明了牛頓第一定律的正確性.當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)已能近似地驗(yàn)證這個(gè)定律,例如用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),運(yùn)動物體——滑塊在水平方向可以近似地認(rèn)為不受力,因而它近似地做水平勻速直線運(yùn)動.隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,牛頓第一定律有可能得到更加嚴(yán)密的證明.牛頓第二定律是通過實(shí)驗(yàn)歸納得出的.在功和能,機(jī)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(jī)械能守恒定律是借助于運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識推導(dǎo)出來的.但應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn),這是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),是客觀規(guī)律的反映.這此規(guī)律能夠相互推導(dǎo),這說明它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)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(gè)瞬時(shí)的關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,它可以按過程始末狀態(tài)處理物體的動量變化,而不必涉及過程的細(xì)節(jié).如果只考慮兩個(gè)物體的孤立體系,把牛頓第三定律與牛頓第二定律結(jié)合起來,就得到作用前后的總動量不變.我們可以用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),牛頓也正是用這個(gè)方法驗(yàn)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(yùn)用了動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律,導(dǎo)出滿足機(jī)械能和機(jī)械振動規(guī)律的新結(jié)論.
3.?dāng)?shù)學(xué)是表達(dá)物理學(xué)規(guī)律最精確的語言
在教學(xué)過程中,只有將教材的教學(xué)方法、結(jié)構(gòu)搞清楚,才能達(dá)到運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的目的.在“力”這一章中,重點(diǎn)解決什么是矢量和矢量的運(yùn)算方法問題.對物理矢量必須透徹理解,掌握其數(shù)學(xué)運(yùn)算法則——矢量的平行四邊形法則.引導(dǎo)學(xué)生對“代數(shù)和”與“矢量和”進(jìn)行對比,體會矢量的質(zhì)的差別,從而自覺地運(yùn)用矢量運(yùn)算法則.在“物體的運(yùn)動”這一章中,先提出質(zhì)點(diǎn)這個(gè)理想化模型,并研究質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)中的幾個(gè)基本概念、位移、速度、加速度等.從數(shù)學(xué)角度分析這些量之間的函數(shù)關(guān)系(包括文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)公式、函數(shù)圖象等),再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解的矢量運(yùn)算.
在“牛頓運(yùn)動定律”這一章中,牛頓運(yùn)動定律起著承上啟下的作用,即能進(jìn)一步加深對靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)知識的理解,又能為順利學(xué)習(xí)機(jī)械能和動量鋪平道路.牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,只有以地球和相對地球靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體為參照系才是適用的.教材由分析物體只受一個(gè)力產(chǎn)生加速度與力的關(guān)系,過渡到分析物體受幾個(gè)力產(chǎn)生加速度,以及加速度與力的關(guān)系,從而概括出能適合各種情況的牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma.在公式中,力與加速度都是矢量,故此式是一個(gè)矢量式.牛頓第二定律概括了力的獨(dú)立性原理(或力的疊加原理),即幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上所產(chǎn)生的加速度,應(yīng)等于每個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的疊加——矢量和.在解題中,運(yùn)用了正交分解法等基礎(chǔ)知識.
機(jī)械能和動量這兩章是在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的基礎(chǔ)上,討論力的空間和時(shí)間積累效應(yīng),從而引出功和能、沖量和動量等概念.功和能將矢量運(yùn)算變成了代數(shù)運(yùn)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(diǎn),引出勢能的概念,得出在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能守恒.最后,從一般的功能原理闡明功的本質(zhì)是能量變化的量度作為本章的總結(jié).能的轉(zhuǎn)換和守恒揭示了物理學(xué)各部分的內(nèi)在聯(lián)系.在討論動量定理時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓第二定律的關(guān)系式是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系,而動量定理則說明狀態(tài)過程,應(yīng)用它研究某一過程而不是研究某一瞬時(shí),只有在t0時(shí),才是相等的.實(shí)驗(yàn)是講述動量守恒定律的基礎(chǔ),教材這樣處理是考慮到動量守恒定律的產(chǎn)生不是從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)得出的,而是一個(gè)獨(dú)立的物理規(guī)律.而動量守恒定律的適用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)的適用范圍.對動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式?jīng)]有具體給出,目的是避免學(xué)生只是死記公式,注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律對具體問題進(jìn)行具體分析的能力.在應(yīng)用動量守恒定律時(shí),應(yīng)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(guān).應(yīng)特別注意計(jì)算同一系統(tǒng)中各部分的動量不能用不同的參照系.機(jī)械振動和機(jī)械波是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動,它需要力學(xué)、圓周運(yùn)動、運(yùn)動圖象等知識作基礎(chǔ).簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動,是講清波的關(guān)鍵.建立振動和波的聯(lián)系與區(qū)別,是突破機(jī)械波教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵.
二、物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力又要培養(yǎng)學(xué)生的能力
物理教學(xué)即要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力,而后者較前者更為重要.從物理學(xué)本身來看,它研究的各種現(xiàn)象和規(guī)律是互相聯(lián)系的.例如功和能的概念及能的轉(zhuǎn)換和守恒定律,又滲透在各個(gè)分科中.教學(xué)職能即要從人類知識的總匯中挑選最精華的,運(yùn)用最科學(xué)的方法傳授給學(xué)生,又要使他們具有獨(dú)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(fā)展就成為無源之水,無本之木.
1.系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的教學(xué)
在中學(xué)物理教學(xué)中,貫穿力學(xué)的兩條主線——動能定理和動量定理、機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律及動量守恒定律.這兩個(gè)定理、兩個(gè)定律來源于牛頓運(yùn)動定律,與牛頓三定律一起構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)的基本規(guī)律,是力學(xué)部分的重點(diǎn)知識.圍繞這兩條主線,要深入分析牛頓運(yùn)動定律,為這兩個(gè)定理打好基礎(chǔ).動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的定理或推論,它們提供的表達(dá)式與牛頓運(yùn)動定律等價(jià),可代替牛頓二定律的矢量表達(dá)式中的某分量式,而不是什么新的表達(dá)式.但是動量守恒定律是自然界最普遍的規(guī)律之一,能量守恒和轉(zhuǎn)換定律也是反映自然現(xiàn)象的最重要的規(guī)律之一.它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了機(jī)械運(yùn)動的范圍.
2.培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力
要培養(yǎng)思想活躍,有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的人材,必須加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力.物理實(shí)驗(yàn)是將自然界中各種物理現(xiàn)象在一定條件下,按照一定的物理規(guī)律創(chuàng)造一定的條件使它重現(xiàn).做物理實(shí)驗(yàn),必須滿足于一定的條件才能獲得預(yù)想的結(jié)果,如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇測量儀器、正確觀察現(xiàn)象、完整的讀取數(shù)據(jù)、嚴(yán)格的計(jì)算,是做好實(shí)驗(yàn)不可缺少的過程.讓學(xué)生按照上述過程有目的的科學(xué)訓(xùn)練,自覺地掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就能增強(qiáng)學(xué)生靈活運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是教師的一項(xiàng)重要工作任務(wù).調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法的單調(diào),而使學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒.
總之,以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體,形成一個(gè)系統(tǒng)的完整框架.所以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué),使學(xué)生頭腦中形成力學(xué)體系的清晰圖象,有益于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動的學(xué)習(xí),才能用自己的智慧和力量去攻克學(xué)習(xí)難關(guān),取得良好的學(xué)習(xí)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(shù)字有效精度并與實(shí)驗(yàn)完全相符的計(jì)算結(jié)果表明下述原理成立:
〖測得準(zhǔn)原理〗:世間萬物,無例外,都是測得準(zhǔn)的(準(zhǔn)確程度最終都將取決于普朗克常數(shù)h=2π?的準(zhǔn)確度),絕非測不準(zhǔn)的;世間只存在測不準(zhǔn)的學(xué)者,并不存在【測不準(zhǔn)原理】——《量子力學(xué)》的基本原理。
文中用大量無可否認(rèn)的事實(shí),全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格地證明了量子力學(xué)——世界權(quán)威理論,純系偽科學(xué)。其基本原理——【測不準(zhǔn)原理】系反科學(xué)的理論,由此量子力學(xué)已把科學(xué)引入歧途,并使之陷于惡性循環(huán)不解之中!
由于量子力學(xué)已修成了詭辯內(nèi)稟屬性,任何單方面對其論說全然無效,必須給量子力學(xué)以全面充分曝光,所以篇幅顯得較長。實(shí)乃:
有道僧是愚氓憂可訓(xùn),
奈何量子愚氓勝和尚!
第一章.世界是測得準(zhǔn)的,并非測不準(zhǔn)的
乍看,題目好象哲學(xué)的。不屑哲學(xué),只談物理。
大量研究表明,目前為止的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)給出物質(zhì)世界準(zhǔn)確信息,物理學(xué)重要任務(wù)之一就在于找出這信息并揭示其內(nèi)在規(guī)律。遺憾的是,目前為止的理論(無例外)均未能如此。然而國內(nèi)外學(xué)界卻一致認(rèn)為理論物理大廈框架——《量子力學(xué)》已經(jīng)建成,剩下只是裝修和美化了。
但經(jīng)本文研究表明,《量子力學(xué)》對一些基本物理學(xué)問題的實(shí)質(zhì)并不清楚,往往似是而非。然而《量子力學(xué)》卻娓娓動聽、夸夸其談,實(shí)則以其昏昏使人昭昭!請看事實(shí):
1.1關(guān)于“量子化”根源問題。
微觀世界“量子化”已被證實(shí),人們已經(jīng)公認(rèn)。但接踵而來的就是“量子化”根源問題,又機(jī)制怎樣?這本是物理學(xué)根本任務(wù)之一。已有的理論包括愛因斯坦、玻爾、量子力學(xué)都未能回答。然而量子力學(xué)家們卻置這本職任務(wù)于不顧,翩翩起舞與數(shù)學(xué)喧賓奪主、相互玩弄!
就是說,《量子力學(xué)》是在未有弄清量子化根源前提下侈談“量子”的“科學(xué)”。其結(jié)果只能使原子結(jié)構(gòu)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(xué)之現(xiàn)狀!
可有人,例如一位量子力學(xué)教授辯論時(shí)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(xué)家利用了“微小量子”數(shù)學(xué)“極限”概念進(jìn)行詭辯,顯得很聰明,但卻誤了人類物理學(xué)前程!
不可否認(rèn)的事實(shí)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(xù)可變,決不表現(xiàn)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(jié)構(gòu)中能量量子化必有其它原因。顯然這是基本物理學(xué)問題,作為理論物理又是非弄清不可的問題。其它科學(xué)例如數(shù)學(xué),由于任務(wù)不同尚可不必關(guān)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(zhǔn)確具體討論量子化根源問題以及物質(zhì)世界又怎樣量子化的,并給出8位數(shù)字有效精度與實(shí)驗(yàn)完全相符的計(jì)算結(jié)果。1.2理論與實(shí)踐關(guān)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(xué)》就下意識往實(shí)驗(yàn)上靠――“符合”試驗(yàn)。然而,既下意識就難免拙劣,請看事實(shí):
世界著名理論物理第六冊——《量子力學(xué)》(文獻(xiàn)[1])中著:“量子力學(xué),可建立于數(shù)個(gè)基本假定上,大體上這些基本假定分屬兩大項(xiàng)……,兩項(xiàng)的假定便構(gòu)成一量子力學(xué)完整系統(tǒng)”。
這明確表明,量子力學(xué)就是建立在基本假定上的(種種猜測)?!翱茖W(xué)學(xué)”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(xué)!然而量子力學(xué)家們卻娓娓動聽說:“量子力學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)”。這不是彌天大謊么?!
時(shí)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(shù)學(xué)——物理方法導(dǎo)出,即:不否認(rèn)這是一種猜測。然而,(1)式就是昭著世界的“波動方程”的基礎(chǔ),也就是量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)。
所以確切地說,量子力學(xué)就是建立在基本假定上的種種猜測。這分明表現(xiàn)的是量子力學(xué)家們主觀意識!
研究表明,量子力學(xué)所謂實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),首先在于德布羅意“物質(zhì)波”理論。認(rèn)真研究表明,物質(zhì)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上”呢?!
研究表明,量子力學(xué)的實(shí)際過程是:德布羅意對自然現(xiàn)象進(jìn)行一次連他自己也弄不清的抽象(猜測)(以下證明),提出“物質(zhì)波”概念。量子力學(xué)對這不清的概念又進(jìn)行一次抽象(猜測)(以下證明),提出“波函數(shù)”(Ψ)概念,并且通過一種算符將其作用到一個(gè)基本假定即(1)式上,便鑄成了著名的“波動方程”——量子力學(xué)的理論基礎(chǔ):
由于量子力學(xué)憑空引進(jìn)“波函數(shù)Ψ”,實(shí)際上就賦予了電子神奇性質(zhì)。正是這種神奇性質(zhì)使得量子力學(xué)具備了非凡詭辯能力。
1.3量子力學(xué)詭辯倫理
1.3.1關(guān)于理論基礎(chǔ)詭辯
以上及以下討論都證明,量子力學(xué)是,由于缺乏了解,錯誤地估計(jì)了試驗(yàn)(以下嚴(yán)格證明),用了錯誤的基本假定(不能由任何合理方法導(dǎo)出)而形成的,錯誤理論。然而量子力學(xué)家們卻口口聲聲:“量子力學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上地科學(xué)”。這分明是在詭辯,再加上社會意識,量子力學(xué)又具備了狡辯能力。1.3.2關(guān)于物質(zhì)波的狡辯
對于“物質(zhì)波”概念,量子力學(xué)[1]應(yīng)用了三個(gè)基本假定:其一假定“對易關(guān)系”即(1)式,由此構(gòu)成量子力學(xué)骨架;其二假定“測不準(zhǔn)原理”,由此編造了電子“幾率云”圖像;其三假定“波?;パa(bǔ)原理”,這種原理本身就是一種詭辯,因?yàn)椤安6笮浴眴栴}目前仍屬困難不解的世界性難題。于是量子力學(xué)精心泡制出“波函數(shù)Ψ”并強(qiáng)加給電子。經(jīng)如此之假定,電子便具備了神奇性質(zhì)——量子力學(xué)家們的主觀意識。
然而“波函數(shù)”的物理意義究竟是什么?量子力學(xué)家們著實(shí)應(yīng)向人們交代清楚,遺憾的是任何學(xué)家都未能如愿。實(shí)際上對波函數(shù)Ψ的真實(shí)物理意義,量子力學(xué)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(xué)(文獻(xiàn)[1])首先拿出:
很明顯式中2πa是粒子中心軌跡。于是說,物質(zhì)波是粒子軌跡波動。此說極易征服初學(xué)者,但此說問題也易敗露。量子力學(xué)立即改變說法,言(3)式系近代物理概念,對此不能用經(jīng)典概念理解。于是又出現(xiàn):
1.3.3關(guān)于“經(jīng)典”與“近代”狡辯
量子力學(xué)經(jīng)常炫耀是近代科學(xué)理論,已經(jīng)超脫經(jīng)典,又不時(shí)貶低經(jīng)典理論。
然而,以下討論完全證明:量子力學(xué)除了主觀臆造因素外,完全沒有離開經(jīng)典物理一步,也未超出經(jīng)典物理一點(diǎn),就連波函數(shù)Ψ的表達(dá)式(無例外)也完全是經(jīng)典數(shù)學(xué)和經(jīng)典力學(xué)關(guān)系式,并且以下用不可否認(rèn)的事實(shí)——量子力學(xué)所犯經(jīng)典錯誤,表明量子力學(xué)連經(jīng)典理論也不通。所以,量子力學(xué)所謂超脫經(jīng)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(xué)不僅超脫經(jīng)典,而且也超脫科學(xué)!1.3.4量子力學(xué)方法論狡辯
確切說,量子力學(xué)不能給波函數(shù)Ψ做出完整的真實(shí)物理學(xué)定義,但在理論中卻輪番使用:①波函數(shù)Ψ表示粒子中心軌跡波動;②波函數(shù)Ψ表示粒子出現(xiàn)幾率;③波函數(shù)Ψ表示彌撒物質(zhì)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(xué)同時(shí)又“有權(quán)”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(xué)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(shí)間同一地點(diǎn)進(jìn)行的。因?yàn)閼?yīng)用一種概念的同時(shí)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(xué)家比兒童高明得多,這叫認(rèn)識方法狡辯。
似這樣,在哲學(xué)面前,用“建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上”量子力學(xué)可以蒙混過關(guān);其它科學(xué)由于研究任務(wù)不同,不會關(guān)心“量子化”根源,又由“領(lǐng)地”限制也無權(quán)過問波函數(shù)的真實(shí)意義;量子力學(xué)又可各取所需輪番應(yīng)用和輪番否定①、②、③三種概念。于是,量子力學(xué)便以狡辯贏得了世界理論權(quán)威!
1.4關(guān)于“符合”試驗(yàn)問題
以下將證明,量子力學(xué)所謂符合實(shí)驗(yàn),實(shí)際上系對實(shí)驗(yàn)的猜測。量子力學(xué)很善于做貌似合理實(shí)則謬誤的猜測(以下揭示),并美其名曰“符合”試驗(yàn)。其實(shí),對實(shí)驗(yàn)的真實(shí)物理過程并不清楚,又何談相符呢?請看事實(shí):
基于玻爾理論的成功,量子力學(xué)作兩項(xiàng)重要推廣。心理學(xué)原因,人們對這種推廣又愿意接受。
4.1大自然內(nèi)在本質(zhì)規(guī)律之一——輻射能場客觀存在
注意教材書(文獻(xiàn)[9])已有“輻射場”及“能量場”的物理學(xué)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(jī)械的)、孤立的(與物質(zhì)世界無必然聯(lián)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(zhì)。值得物理學(xué)注意的是,原子核這種性質(zhì)并不孤立存在,它同時(shí)還嚴(yán)格地規(guī)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(wěn)態(tài)位置和結(jié)構(gòu)。這就是大自然最基本的內(nèi)在本質(zhì)規(guī)律。也就是普適方程即(20)式所揭示的規(guī)律。
那末,具體規(guī)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(zhǔn)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(shù)?和量子數(shù)n=0,1,2,3…準(zhǔn)確具體描述。在微觀輻射能場表現(xiàn)為量子化,在宏觀則表現(xiàn)為大量粒子的簡并統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
4.3輻射能場實(shí)質(zhì)
輻射能場實(shí)質(zhì)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(dāng)有別論),這種場粒子流經(jīng)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(zhǔn)確如此。參見(15)式,據(jù)此不難描述任何光子的自身結(jié)構(gòu)。并且可以證明任何光子的靜止(如可能)質(zhì)量均不為零。認(rèn)為光子靜止質(zhì)量為零,還是量子力學(xué)根據(jù)“相對論”瞎子摸象猜測結(jié)果。
這已表明光子的真實(shí)粒子性。并可準(zhǔn)確具體證明,所謂波動性實(shí)際上是普朗克常數(shù)與量子數(shù)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(diǎn)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(zhǔn)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(shù)。
4.5輻射能場性質(zhì)
研究表明,輻射能場實(shí)質(zhì)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(shí)。所以,電子未能落到核上量子力學(xué)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(dān)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(xiàn)為能量形式。相形之下排斥力效應(yīng)很小,一般可忽略。這與太陽光輻射的能量效應(yīng)十分明顯,而太陽光的壓力效應(yīng)十分微小,完全相似。不過在研究宇宙膨脹時(shí),完全不可忽略天體輻射的斥力效應(yīng)。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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
4.7.1太陽的輻射本領(lǐng)已足夠大
目前世界公認(rèn)太陽發(fā)射本領(lǐng)(文獻(xiàn)[2])為3.8×1033(爾格/秒),這相當(dāng)于太陽每秒拋射出質(zhì)量為m=4.2×109(千克)物質(zhì)。但如上可知,太陽實(shí)際發(fā)射本領(lǐng)遠(yuǎn)大于此。因?yàn)樘柟鈨H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(zhì)。宇宙正在膨脹恰系宇宙中心輻射能場的客觀真實(shí)寫照(或曰照片)。4.7.3“太陽風(fēng)”的存在
文獻(xiàn)[10]介紹的“太陽風(fēng)”正是本文定義的太陽輻射能場,太陽風(fēng)就是太陽輻射能場的客觀真實(shí)寫照。該文獻(xiàn)給出了對太陽風(fēng)考察的衛(wèi)星實(shí)際探測結(jié)果(文獻(xiàn)圖示略)。這可謂太陽輻射能場的真實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
4.7.4第四個(gè)驗(yàn)證是,任何原子中任何電子均未能落到核上,這是事實(shí)
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(shí)際上正是由于原子核具有排它性的輻射能場排斥效應(yīng)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(jì)算表明,電子必須具有200倍C(光速)才可能到達(dá)核半徑處。也因此,玻爾對電子的擔(dān)心完全多余!
需要指出,對此類問題,量子力學(xué)仍會故伎重演——狡辯。但經(jīng)如上及以下分析論證,量子力學(xué)純系主觀臆造,對物理學(xué)實(shí)質(zhì)問題全然無知,已經(jīng)使得量子力學(xué)的狡辯不再有任何效力。
【內(nèi)容摘要】隨著新課程改革的不斷推進(jìn),我國的教育事業(yè)正有序地實(shí)現(xiàn)著新的發(fā)展目標(biāo)。不斷提高教學(xué)有效性是當(dāng)前教育行業(yè)的共識,初中物理作為重要的自然學(xué)科之一,從教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法上都積極強(qiáng)調(diào)有效教學(xué)。文中在明確有效教學(xué)的理論認(rèn)知基礎(chǔ)上,結(jié)合初中物理的教學(xué)實(shí)際,提出了具體的物理力學(xué)有效教學(xué)策略供廣大教員參考。
【關(guān)鍵詞】初中物理 力學(xué) 有效教學(xué)
在新一輪課程改革持續(xù)深入背景下,我國教育領(lǐng)域已經(jīng)加強(qiáng)了對教學(xué)有效性的關(guān)注,力求通過實(shí)踐來取得積極突破。有效教學(xué)理念的提出,能夠進(jìn)一步激勵學(xué)生保持高昂的熱情和興趣投入到理論學(xué)習(xí)中,同時(shí)能夠在積極實(shí)踐中加強(qiáng)對理論的鞏固和完善,提供知識的系統(tǒng)性。初中階段物理學(xué)科的教學(xué)也十分重視有效教學(xué),需要從業(yè)者在長期的教學(xué)中總結(jié)教學(xué)方法,從事實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)目標(biāo)。
1.有效教學(xué)的理論認(rèn)知
有效教學(xué)需要廣大教師的積極努力才能完成,首先要有系統(tǒng)完善的理念作為教學(xué)指導(dǎo)思想,其次教師應(yīng)該堅(jiān)持按教學(xué)理念開展教學(xué),關(guān)鍵在于考察學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)的成績提升與能力增長狀況。有效教學(xué)行為必然強(qiáng)調(diào)過程和結(jié)果的有效性,因此要想獲得有效性,就需要教師堅(jiān)持幾項(xiàng)原則:第一,明確目標(biāo)。只有教師清晰界定學(xué)科教育的短期或長期教學(xué)目標(biāo),才能更有針對性地編排教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,讓學(xué)生在正常的學(xué)習(xí)狀態(tài)下培養(yǎng)更高的能力。學(xué)生在一個(gè)考察時(shí)限內(nèi),與教學(xué)目標(biāo)對照已經(jīng)準(zhǔn)確完成或者有所超越,自然實(shí)現(xiàn)了有效教學(xué)。第二,激發(fā)興趣。有效教學(xué)講求學(xué)習(xí)效率,而學(xué)生的興趣因素可以直接影響學(xué)習(xí)效率的發(fā)展程度。教師要始終關(guān)注學(xué)生的興趣,結(jié)合實(shí)際狀況適當(dāng)調(diào)整教學(xué)形式和內(nèi)容,讓學(xué)生愿意積極主動的體會學(xué)習(xí)樂趣,從而提出教學(xué)有效性。第三,優(yōu)化方法。學(xué)生在不同階段的教學(xué)具有一定的差異性。初中階段的學(xué)生與外界接觸互動認(rèn)知的能力尚且需要提高,因?yàn)榻處熑绻麑τ诶碚摰闹v解能夠在不斷優(yōu)化的教學(xué)方法中變得通俗易懂,當(dāng)然能夠提高學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。
2.初中物理力學(xué)課程的有效教學(xué)策略
2.1加強(qiáng)課前準(zhǔn)備工作
課堂教學(xué)的穩(wěn)定開展離不開教師在課前的積極備課。加強(qiáng)初中物理力學(xué)單元的課前準(zhǔn)備工作必然促進(jìn)課堂教學(xué)的高效進(jìn)行。初中物理教師應(yīng)該認(rèn)真慎重的對待力學(xué)單元的備課。首先要全面了解當(dāng)前學(xué)生的自然學(xué)科基礎(chǔ),通過日常教學(xué)觀察和教學(xué)互動了解學(xué)生的個(gè)性、特點(diǎn)、學(xué)習(xí)習(xí)慣和知識水平,要設(shè)計(jì)一定的導(dǎo)入性內(nèi)容,使得不同層次的學(xué)生都能夠在適當(dāng)?shù)恼n程引導(dǎo)中有效的進(jìn)入力學(xué)內(nèi)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(xué)生能夠更好更快地形成認(rèn)知。其次,應(yīng)該對當(dāng)堂課程的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè),通過拆分教學(xué)任務(wù),將其中的重點(diǎn)與學(xué)生的生活實(shí)踐相互結(jié)合。如講解“浮力”內(nèi)容時(shí)可以講解人在游泳中遇到的浮力,船在水面行進(jìn)需要的浮力,飛機(jī)在高空飛行需要的浮力等等內(nèi)容,當(dāng)講解“大氣壓力”內(nèi)容可以在課前設(shè)計(jì)小型實(shí)驗(yàn),準(zhǔn)備簡單實(shí)用的實(shí)驗(yàn)材料??梢赃x用一個(gè)熟雞蛋或一個(gè)口徑略小于雞蛋外徑的瓶子。開始教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),首先在瓶子中倒入一定量的熱水后倒出,同時(shí)將熟雞蛋剝皮后迅速放置在瓶子口,隨著時(shí)間推移能發(fā)現(xiàn)雞蛋緩慢地被吸入到玻璃瓶中。這樣的實(shí)驗(yàn)操作簡單,但是現(xiàn)象生動直觀,準(zhǔn)確反映大力壓力的存在與作用效果,自然能夠?yàn)檎n堂上理論知識的講解提供巨大的輔助效果。
2.2加強(qiáng)課堂實(shí)驗(yàn)互動
物理作為自然學(xué)科中的重要內(nèi)容,理論知識有時(shí)顯得較為抽象。力學(xué)單元教學(xué)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(jié)合課本完成講解,學(xué)生的接受程度和掌握效果必然層次不齊,無法達(dá)到良好的教學(xué)效果。只有強(qiáng)調(diào)課堂實(shí)驗(yàn)互動,結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)才能更好的讓學(xué)生感受到力的存在,有助于理論結(jié)合實(shí)際來分析思考和解決問題。實(shí)驗(yàn)的器材并不需要多么復(fù)雜,如前文中提到的利用熟雞蛋和瓶子完成大力壓力的實(shí)驗(yàn)一樣,大量的生活材料都能用來完成力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如讓學(xué)生在一個(gè)較為粗糙的案板上,讓學(xué)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(xué)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(yuǎn),可以推的更重些,可以將案板打磨光滑些等。通過簡單的實(shí)驗(yàn)例子,學(xué)生能夠?qū)ξ锲愤\(yùn)動中的受力過程有所了解,有效地掌握了課堂教學(xué)理論。
2.3加強(qiáng)現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用
現(xiàn)階段,我國的義務(wù)教育已經(jīng)大范圍推行多媒體、信息化技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用,基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得教學(xué)有效性變得更加明顯。初中物理的力學(xué)有效教學(xué)也同樣需要加強(qiáng)現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用。從而確保各種力學(xué)的抽象定義能夠通過圖片、音頻、視頻等內(nèi)容得到形象展示,這樣的教學(xué)環(huán)境中學(xué)生的感官得到了充分的刺激,從而對知識點(diǎn)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(xué)實(shí)驗(yàn)視頻,讓學(xué)生感受大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的力學(xué)現(xiàn)象,從而準(zhǔn)確理解物理基本概念,為有效學(xué)習(xí)其他內(nèi)容也奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)??梢灾谱鱂LASH動畫,將物體的受力進(jìn)行對照拆分講解,對于力的作用對象、力的轉(zhuǎn)移、力的遞進(jìn)等不同現(xiàn)象進(jìn)行動態(tài)化的展示,有助于增強(qiáng)學(xué)生的理解,提高學(xué)生的記憶。
結(jié)束語
力學(xué)知識是初中階段的物理學(xué)科的重要內(nèi)容,教師應(yīng)該通過積極優(yōu)化的教學(xué)方法,借助不同的教師手段和技術(shù),通過演示多樣化的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在愉快融洽的教學(xué)氛圍中掌握力學(xué)知識,實(shí)驗(yàn)物理的有效教學(xué)。相信有效教學(xué)理念下,教師能夠開發(fā)出更多的針對性策略,從而增強(qiáng)學(xué)生的物理知識,提高應(yīng)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(xué)