中学物理规律教学.ppt

中学物理规律教学 物理科学与技术学院王小兰 黄冈师范学院 物理规律教学 一 物理规律教学的重要性物理规律反映了物理现象 物理过程在一定条件下必然发生 发展和变化的规律 反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系 揭示了事物本质属性之间的内在联系 物理规律是物理理论的基础 它与相关的物理概念一起构成了逻辑上和谐的知识体系 即物理理论 1 物理规律是物理学知识的主干整个中学物理是以一些基本概念和基本规律而构成的一个完整的体系 由基本概念 基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构 如果说物理概念是物理知识体系的基石 那么物理规律便是建立在基石之上的物理知识体系的主干 例如 整个力学体系是以力 加速度 质量 动量 机械功和机械能等概念为基石 以牛顿运动三定律 万有引力定律为主干并运用逻辑和数字方法得到动量守恒定律和机械能守恒定律而建立起来的 基本概念 基石 基本规律 主干 基本方法 纽带 2 掌握有关物理规律是物理教学的关键学生对物理概念的加深理解 是在掌握规律的基础上完成 例 对 力 的理解 力是改变物体运动状态的原因 是在牛顿第二定律掌握后 才算真正理解 理解 波粒二象性 是在掌握量子力学规律之后 理解 电磁波 是横波 是在掌握电动力学规律之后 学生对物理规律的应用程度 取决于对规律的理解程度 这说明掌握物理规律是教学的关键 3 掌握物理规律是发展学生认识能力的重要途径学生认识物理规律是 先由感性认识 理性认识 再由理性认识 实践 这是实现二次飞跃的必经之路 因此说 这是发展学生认识能力的重要途径 二 物理规律的类型物理规律在教学中通常表述为物理定律 物理定理 物理原理 以及物理法则 公式和方程等等 物理规律可分为两大类 物理定律和物理定理 实际的教学中 物理规律分为三种类型 即实验规律 理想规律和理论规律 1 物理规律是观察 实验 思维 想象和数学推理相结合的产物 任何客观规律都只能被发现 而不能被创生 物理学规律的揭示与观察 实验 抽象 思维 数学推理密不可分 如 牛顿第一定律是实验 推理 想象相结合的产物 2 物理规律反映有关物理概念之间的必然联系 任何一个物理规律都由一些概念组成 它们常表现为物理量 可用数字和测量联系 物理规律用语言逻辑或数学逻辑将概念之间的关系表达出来 如牛顿第二定律表示质点 力 质量 加速度的相互关系 三 物理规律的特点 3 物理规律具有近似性和局限性 物理学研究对象和过程往往不是处于自然状态的实际客体和实际现象 采用科学抽象方法适当简化后建立的理想模型和理想过程 测量与实验过程中常存在误差 物理规律不仅具有近似性 而且由于规律总是在一定范围内发现的 或在一定条件下推理得到的 并在有限领域内检验的 所以规律还具有局限性 有它的适用范围和适用条件 例子 牛顿第一运动定律 它只适用质点 且只适用于惯性系 动量守恒定律对于宏观物体 微观粒子 高速运动或低速运动情况都适用 条件是合外力都为零 四 中学物理规律的教学 一 创设便于发现问题 探索规律的物理环境在中学物理规律的教学中 主要是通过观察 实验发现问题 也可以从分析学生生活中认知的典型事例中发现问题 有时也可以从对学生已有知识的分析展开中发现问题 教师首先应给学生创设一个便于发现问题的物理环境 教师应做到使学生获得探索物理规律必要的感性知识或数据 提供学生进一步思考问题的线索和依据 为研究问题提供学生必要的知识准备 二 带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律物理规律本身反映了物理现象中的相互联系 因果关系和有关物理量间的严格数量关系 教学中必须将原先分散学习的物理概念综合起来 在中学阶段 教师带领学生探索物理规律主要是通过实验归纳和理论分析来进行的 具体的方法大致有以下几种 1 运用实验总结物理规律 1 实验归纳法由对日常经验或物理现象的分析归纳得出结论 多用于定性结论 例 蒸发得快慢条件电磁现象中得左 右手定则力的平行四边形法则楞次定律等 2 实验数据处理法用于定量的实验定律由大量的实验数据 经归纳和必要的首先处理 得到结论 例 力矩的平衡条件 胡克定律 光的反射定律 气体实验定律等 3 先定性 后定量分析法先从实验现象或对实例的分析中得出定性得结论 再进一步通过实验寻求严格的定量关系 得出定量得结论 例 研究液体内部压强 牛顿第三定律 光的折射定律等 4 依次研究两量关系法在通过实验研究几个物理量的关系是 先分别固定某些物理量 研究其中两个物理量的关系 然后加以综合 得出几个物理量得关系 例 欧姆定律 牛顿第二定律 焦耳定律等 5 研究他人数据分析法在实验条件不具备得条件下 利用他人的实验结果 来进行分析得出结论 例 开普勒定律和万有引力定律的发现 光电效应 氢原子得巴耳末公式 近代物理中的规律 2 运用已有知识 通过理论推导得出新的物理规律 理论分析法 1 实验定性理论推导法先用实验或实例做定性研究 在用理论推导得出结论 如 电磁感应定律 动量守恒定律的研究 2 观察实验想象推理法在观察实验和日常经验的基础上 研究理想实验 通过推理 想象 得出结论 如 牛顿第一定律的研究 3 原有知识演绎推导法运用已有知识和数学 进行演怿或归纳推理 得出结论如 动量定理 动能定理 气态方程 万有引力定律的研究 4 定义 图象 演绎推导法运用物理量的定义或函数图象 导出表达物理规律的公式 如 用图象找规律 匀加速直线运动 爱因斯坦光电方程 3 提出假说 检验 修正假说 得出结论先引导学生在观察实验或分析推理的基础上 进行猜想 提出假说 然后用实验验证 修正假说 得出结论 如 阿基米德定律 楞次定律 总之 不论哪种方法 都要在探索的基础上 得到物理规律的文字表示和数学表示 三 引导学生对物理规律进行讨论1 讨论规律 包括公式和图象 的物理意义 包括对文字表示含义的推敲 对公式和图象含义的明确 2 讨论和明确规律的适用条件和范围 每一个物理规律都是在一定条件下反映某个物理现象或物理过程的变化规律 规律的成立是有条件的 如欧姆定律 金属导体 不适用高电压的液体导电和气体导电 不适用于含源电路或含有非线性元件的电路 胡克定律弹性限度范围以内 单摆振动成立条件摆角小于5o 3 讨论这一规律与有关概念 规律 公式间的关系 使学生认清所研究的物理规律与有关的物理概念和物理规律之间的关系如冲量与动量的关系 电流 电压 电阻的关系等 四 引导和组织学生运用物理规律运用物理解决问题是将抽象的物理规律具体化的过程 从而完成认识上的第二个飞跃用典型问题通过教师的示范和师生的共同讨论 使学生结合对实际的问题的讨论 深化 活化对物理规律的理解 逐渐领会分析 处理和解决问题的思路和方法 另一方面 更主要的是组织学生进行运用规律的练习 最后应当指出 物理规律教学要有阶段性 主要知识层次和教学对象 五 物理规律教学的基本方法1 经验 实验分析归纳法2 实验数据数学处理法3 先定性 后定量分析法4 依次研究两量关系法5 研究他人数据分析法6 实验定性理论分析法7 观察实验 想象推理法8 原有知识演绎推导法9 定义 图象 演绎推导法10 提出 检验 修正假说法 本次课内容 一 物理规律教学的重要性二 物理规律的类型三 物理规律的特点四 中学物理规律的教学五 物理规律教学的基本方法