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根据建立物理规律的思维方法和学习物理规律的思维障碍在指导学生掌握物理规律时,应注意如下几个方面:
一、 使学生了解建立物理规律的事实依据和思维方式
获得足够的感性认识是掌握物理规律的基础,教师要指导学生通过观察实验、或分析学生生活中熟知的典型事例、或从对学生已有的知识的逻辑展开中提出问题,激发学习兴趣,创造便于探索规律的良好的物理环境,提供探索物理规律抽必须的感性材料,提供进一步思考问题的线索和依据,为研究物理规律提供必要的知识准备。
在获得足够的感性认识的基础上,教师可指导学生探索物理规律。根据建立物理规律的思维过程和学生的认识特点,选择适当的途径,对感性进行思维加工,认识物理事物,物理现象之间的本质的、必然的联系,概括出物理规律。这是掌握物理规律的关键,在探索物理规律的过程中,学生通过对现象的分析,数据的处理,过程的描述,物理规律的建立环节的思维,可以有效地提高自身的思维能力。
在带领学生探索和研究具体的物理规律时,不一定要按照历史上建立物理规律的过程进行,教师可根据教学要求、学生的本令特征、知识基础、能力水平、学校的设备条件、具体的教学内容等来确定教学方法。例如:理想立体状态方程的教学,可以用理论分析法,根据当一定质量的理想立体的初态P1、V1、T1和终态P2、V2、T2确定后,两个状态之间的关系与所经历的过程无关,运用立体的三个实验定律,我们可以适当取一中间状态,使立体从初态P1、V1、T1经历一个等值变化到中间状态再经过另一个等值变化到终态P2、V2、T2,由此可以用实验归纳法。取一定质量的理想立体作为研究对象,直接测得多个平衡态时的P、V、T从大量的实验数据中总结概括出P1V1/T1=P2V2/T2/。。。PV/T=C
总之,任何物理规律在建立之初,都可以认为是当时的重大研究课题。观察现象、提出问题、搜集材料、克服困难、作出突破等等正是物理学家创造性工作的核心,充分体现了他们的物理思想和研究方法。保持他们的思想方法是物理教学的职责,是掌握物理规律和培养思维能力的需要。但在实际教学中,究竟采用哪种方法要视具体情况而定。无论采用哪种方法,都必须使学生明确建立物理规律的事实依据和思维方法。
二、 使学生理解物理规律的物理意义,适用条件范围以及上相关知识之间的关系
任何物理规律一般都可以用文字表述,即用一般话把某一规律的内容表述出来。对于物理规律的文字表述,要在学生对有关物理现象和物理过程深入研究,并对它的本质有相认识的基础上,认真加以分析,特别要分析关键的字、词,使学生真正理解它的含义。切不可在学生毫无认识或认识不足的情况下搬出来,不加分析地灌输给学生,使学生死记硬背,这样离开了认识的基础,颠倒了认识的顺序,学生不懂物理规律的真正含义,背得再熟也不可能真正理解和灵活运用。例如:动量定理可表述为:“物体所受含外力的冲量变化等于它的动量变化。”弄清“等于”两个字的含义对理解这个定理很有帮助。第一“等于”包含着一种因果关系,即冲量引起量的变化,第二,“等于”包含大小和方向上的关系,冲量是力对时间的积累,属于过程量,动量则是描述物体状态的量、过程量、冲量引起状态量动量的改变,动量的改变和引起改变的冲量是相等的,又如阿基米德定律表述为“浸在液体中的物体受到液体向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体的重”此表述中实际上含两层意。第一句话表示此定律的适用范围,在此范围内要求浮力大小,则是等于物体排开的液体的重,如不注意适用范围,即在不知道又无浮力的情况下就用阿基米德定律去求浮力大小就会出错。如一蜡块体积为25CM3,用手指压入水中,且与玻璃杯底紧贴,求此蜡块所受的浮力。如直接用阿基米德定律就求出的浮力是0.245牛,而实际上本题的答案应该是0牛,因为从浮力产生的条件去分析,该蜡块是没有受到浮力的作用。大多数物理规律均可用数字表示,只有引入了数字,才使物理学成为一门定量的、精密的科学。对于物理规律的表达式要使学生了解建立过程的基础上,明确其物理意义,从物理意义上去理解公式所表示的物理量之间的关系,搞清各物理量的真正含义,而不能从 纯数 的角度加以理解,否则,就可能导致错误的结论。例如,万有引力定律F=GM1M2/R2揭示了两质点之间相互作用的规律,如果只从数学上加以理解,就可能得出力与距离成反比的错误结论。P=M/V会理解成P与M成正比,与V成反比的错误说法。
每一个物理规律是在一定条件下反映某个物理现象或物理过程变化规律的,故有一定的成立条件和适用范围。只有使学生明确规律的成立条件和适用范围,才能正确地运用规律来研究和解决问题。否则,就会出现乱用规律的现象导致错误的结论,例如,热力学第二定律只适用于有限范围内的宏观过程,面不适用由少量分子组成的微观体系,也不能把它推到列限宇宙,提出了所谓“热 寂 说”的结论。这是历史上不注意物理规律的成立条件和适用范围而导致错误结论的一个典型例子。
物理规律反映了物理概念间的相互关系,与物理概念是密不可分的,与某些物理规律也有相互关系。要使学生搞清物理规律与物理概念和其他物理规律之间的关系,从而整体上把握物理规律。例如,牛顿第一定律与物体的惯性 有联系,但二者有本质的区别,惯性是反映物体的一种属性,不论物体运动与否都存在惯性,在经典物理学中,物体的质量视为恒量,平动惯性的不小也视为恒量。而牛顿第一定律则反映“当物体所受的合外力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动的状态”这一客观规律了,加强应用物理规律解决实际问题的训练的指导。学习物理规律的目的在于能够运用物理规律解决实际问题,同时通过运用,还能检验学生对物理规律的掌握情况,加深对物理规律的理解。相对于物理概念而言,由于物理规律的应用更加广泛,故加强物理规律应用训练和指导显得更为重要。在物理规律教学中,教师要选择恰当的物理问题,有计划、的目标、由简到繁,循序渐进、反复多次地进行训练,使学生逐步掌握应用物理规律解决问题的思维过程,思维策略和思维方法,从而发展学生分析问题,解决问题的能力、思维能力,应用数字解决物理问题的能力等。
注意到如上几个方面,将会比较有效地克服学生物理规律的思维障碍,有效地指导学生掌握物理规律,同时有效地培养学生的各种能力。
一、 使学生了解建立物理规律的事实依据和思维方式
获得足够的感性认识是掌握物理规律的基础,教师要指导学生通过观察实验、或分析学生生活中熟知的典型事例、或从对学生已有的知识的逻辑展开中提出问题,激发学习兴趣,创造便于探索规律的良好的物理环境,提供探索物理规律抽必须的感性材料,提供进一步思考问题的线索和依据,为研究物理规律提供必要的知识准备。
在获得足够的感性认识的基础上,教师可指导学生探索物理规律。根据建立物理规律的思维过程和学生的认识特点,选择适当的途径,对感性进行思维加工,认识物理事物,物理现象之间的本质的、必然的联系,概括出物理规律。这是掌握物理规律的关键,在探索物理规律的过程中,学生通过对现象的分析,数据的处理,过程的描述,物理规律的建立环节的思维,可以有效地提高自身的思维能力。
在带领学生探索和研究具体的物理规律时,不一定要按照历史上建立物理规律的过程进行,教师可根据教学要求、学生的本令特征、知识基础、能力水平、学校的设备条件、具体的教学内容等来确定教学方法。例如:理想立体状态方程的教学,可以用理论分析法,根据当一定质量的理想立体的初态P1、V1、T1和终态P2、V2、T2确定后,两个状态之间的关系与所经历的过程无关,运用立体的三个实验定律,我们可以适当取一中间状态,使立体从初态P1、V1、T1经历一个等值变化到中间状态再经过另一个等值变化到终态P2、V2、T2,由此可以用实验归纳法。取一定质量的理想立体作为研究对象,直接测得多个平衡态时的P、V、T从大量的实验数据中总结概括出P1V1/T1=P2V2/T2/。。。PV/T=C
总之,任何物理规律在建立之初,都可以认为是当时的重大研究课题。观察现象、提出问题、搜集材料、克服困难、作出突破等等正是物理学家创造性工作的核心,充分体现了他们的物理思想和研究方法。保持他们的思想方法是物理教学的职责,是掌握物理规律和培养思维能力的需要。但在实际教学中,究竟采用哪种方法要视具体情况而定。无论采用哪种方法,都必须使学生明确建立物理规律的事实依据和思维方法。
二、 使学生理解物理规律的物理意义,适用条件范围以及上相关知识之间的关系
任何物理规律一般都可以用文字表述,即用一般话把某一规律的内容表述出来。对于物理规律的文字表述,要在学生对有关物理现象和物理过程深入研究,并对它的本质有相认识的基础上,认真加以分析,特别要分析关键的字、词,使学生真正理解它的含义。切不可在学生毫无认识或认识不足的情况下搬出来,不加分析地灌输给学生,使学生死记硬背,这样离开了认识的基础,颠倒了认识的顺序,学生不懂物理规律的真正含义,背得再熟也不可能真正理解和灵活运用。例如:动量定理可表述为:“物体所受含外力的冲量变化等于它的动量变化。”弄清“等于”两个字的含义对理解这个定理很有帮助。第一“等于”包含着一种因果关系,即冲量引起量的变化,第二,“等于”包含大小和方向上的关系,冲量是力对时间的积累,属于过程量,动量则是描述物体状态的量、过程量、冲量引起状态量动量的改变,动量的改变和引起改变的冲量是相等的,又如阿基米德定律表述为“浸在液体中的物体受到液体向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体的重”此表述中实际上含两层意。第一句话表示此定律的适用范围,在此范围内要求浮力大小,则是等于物体排开的液体的重,如不注意适用范围,即在不知道又无浮力的情况下就用阿基米德定律去求浮力大小就会出错。如一蜡块体积为25CM3,用手指压入水中,且与玻璃杯底紧贴,求此蜡块所受的浮力。如直接用阿基米德定律就求出的浮力是0.245牛,而实际上本题的答案应该是0牛,因为从浮力产生的条件去分析,该蜡块是没有受到浮力的作用。大多数物理规律均可用数字表示,只有引入了数字,才使物理学成为一门定量的、精密的科学。对于物理规律的表达式要使学生了解建立过程的基础上,明确其物理意义,从物理意义上去理解公式所表示的物理量之间的关系,搞清各物理量的真正含义,而不能从 纯数 的角度加以理解,否则,就可能导致错误的结论。例如,万有引力定律F=GM1M2/R2揭示了两质点之间相互作用的规律,如果只从数学上加以理解,就可能得出力与距离成反比的错误结论。P=M/V会理解成P与M成正比,与V成反比的错误说法。
每一个物理规律是在一定条件下反映某个物理现象或物理过程变化规律的,故有一定的成立条件和适用范围。只有使学生明确规律的成立条件和适用范围,才能正确地运用规律来研究和解决问题。否则,就会出现乱用规律的现象导致错误的结论,例如,热力学第二定律只适用于有限范围内的宏观过程,面不适用由少量分子组成的微观体系,也不能把它推到列限宇宙,提出了所谓“热 寂 说”的结论。这是历史上不注意物理规律的成立条件和适用范围而导致错误结论的一个典型例子。
物理规律反映了物理概念间的相互关系,与物理概念是密不可分的,与某些物理规律也有相互关系。要使学生搞清物理规律与物理概念和其他物理规律之间的关系,从而整体上把握物理规律。例如,牛顿第一定律与物体的惯性 有联系,但二者有本质的区别,惯性是反映物体的一种属性,不论物体运动与否都存在惯性,在经典物理学中,物体的质量视为恒量,平动惯性的不小也视为恒量。而牛顿第一定律则反映“当物体所受的合外力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动的状态”这一客观规律了,加强应用物理规律解决实际问题的训练的指导。学习物理规律的目的在于能够运用物理规律解决实际问题,同时通过运用,还能检验学生对物理规律的掌握情况,加深对物理规律的理解。相对于物理概念而言,由于物理规律的应用更加广泛,故加强物理规律应用训练和指导显得更为重要。在物理规律教学中,教师要选择恰当的物理问题,有计划、的目标、由简到繁,循序渐进、反复多次地进行训练,使学生逐步掌握应用物理规律解决问题的思维过程,思维策略和思维方法,从而发展学生分析问题,解决问题的能力、思维能力,应用数字解决物理问题的能力等。
注意到如上几个方面,将会比较有效地克服学生物理规律的思维障碍,有效地指导学生掌握物理规律,同时有效地培养学生的各种能力。