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物理课程标准要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛.因此,注意考查研究物理问题的方法,成为当前中考的热点.
科学的理想化不同于无根据的幻想,有它的客观依据.客观存在的复杂事物具有多方面的特性,处于多种条件下.在一定现象中并不是所有性质、所有条件都起同样重要的作用,而是一种或少数几种起主要作用,其余的或者不起作用,或者作用很小.理想化就是突出起主要作用的性质或条件,而完全忽略其他性质或条件.它是以物理实验为基础,通过科学抽象概括出来的,在于揭示被研究对象在理想化状态下的物理规律,理想化方法有时更能深刻地反映自然规律.
在初中物理中,理想化观点具有相当普遍的意义.严格地说,中学物理的全部内容(包括物理概念、规律、原理等)都是在理想化的方法下建立起来的.理想化方法包括建立理想模型、设计理想实验、将实验仪器理想化、将运动物体所处的条件理想化等.理想化方法在物理教学中经常用到,有必要使学生认识它们的本质、必要性和局限性.
一、理想模型
质点、刚体等是把物体本身理想化(也就是抓住物体在所讨论的现象中起主要作用的性质,暂时舍去起次要作用的性质).无摩擦的表面、绝热的容器等,是把物体所处的条件理想化(即抓住起主要作用的条件,暂时舍去起次要作用的条件).理想化方法的好处:第一,可使问题的处理简化而又不会发生大的偏差;第二,对理想化的事物进行研究的结果,加以适当修正,即可用于实际事物.
理想模型是理想化观念的集中反映,它是人们通过对理想客体的研究,建立描述理想客体的特征、结构、规律的模型.理想模型不是客观事物本身,当我们用有关的理想模型来研究物理事实、物理现象、物理过程或物理规律时,具有简单明了的特征,且反映了一定条件下事物的本质.
初中物理教材涉及的理想模型主要有:光线、磁感线、质点、杠杆、光滑面、原子结构模型等.
建立理想模型是研究物理问题的重要思维方法.物理模型在物理现象与物理理论之间起承前启后的作用,是认识过程的主要环节.在物理教学中引入理想模型不仅是允许的,而且是可行的,但必须注意理想模型的适用条件.
例如,研究地球绕日运动时,由于地球远离太阳,故可将两者都简化为质点,但在研究地球自转时,却不能将其简化为质点.
二、理想实验
理想实验是人们在思想中塑造的理想过程,而实际上是做不到的.理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用.它在科学实验的基础上抓住主要矛盾,对实际操作作出更深入的抽象、分析、推理而得到新的认识过程.这种推理是符合一定的逻辑法则的,理想实验在初中物理教学中具有重要的意义.
在初中物理教材中的理想实验主要有:
(1)真空不能传声实验:在密闭的玻璃钟罩内放人一只小电铃,接通电源后,可以听到铃声,然后用抽气机将玻璃钟罩内的空气抽出一部分,这时铃声明显减弱,继续抽气,但最后还是能听到声音.主要原因有:实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态,以及周围的固体还能传声.这时推理就显得很重要了,它能够突破实验条件的限制,抓住主要因素,忽略次要因素,得出结论.本实验可以推理:如果罩内被抽成真空,将不能听到铃声,由此可以推出“声音不能在真空中传播”的结论.
(2)牛顿第一运动定律:它是研究物体在不受力的作用下如何运动的规律,而在自然界中绝对不受力作用的物体是没有的.实验中让小车从斜面上同一高度滑下,在水平轨道上分别垫上毛巾、木板、玻璃等,会发现小车在水平轨道上运动的距离不等,得出小车在运动方向上所受阻力越小,运动的距离就越远.在此基础上进一步推理:如果小车在运动方向上不受阻力,小车将一直运动下去的结论.
三、理想化实验仪器
例如,用米尺测量物体的长度时,忽略热胀冷缩的因素,认为米尺本身的长度不变;用天平测量物体的质量时,认为天平的两臂总是相等的,使用的砝码也是标准的;在用电表测量电流和电压时,把电表视为理想的.
又如,用电流表测电流时,把电流表的电阻视为零,忽略其分压作用;用电压表测电压时,把电压表的电阻视为无穷大,忽略其分流作用.
四、利用理想化观念建立物理概
念或规律
初中物理学中的许多物理概念和规律都是在理想化的条件下建立起来的.例如,匀速直线运动概念的建立,是在忽略摩擦的情况下建立的;有些物理概念和规律是建立在理想模型基础上的.
总之,理想化的方法,在物理教学中普遍应用.运用这种方法,对于发展学生的想象能力和逻楫推理能力,具有不可忽视的科学意义.
科学的理想化不同于无根据的幻想,有它的客观依据.客观存在的复杂事物具有多方面的特性,处于多种条件下.在一定现象中并不是所有性质、所有条件都起同样重要的作用,而是一种或少数几种起主要作用,其余的或者不起作用,或者作用很小.理想化就是突出起主要作用的性质或条件,而完全忽略其他性质或条件.它是以物理实验为基础,通过科学抽象概括出来的,在于揭示被研究对象在理想化状态下的物理规律,理想化方法有时更能深刻地反映自然规律.
在初中物理中,理想化观点具有相当普遍的意义.严格地说,中学物理的全部内容(包括物理概念、规律、原理等)都是在理想化的方法下建立起来的.理想化方法包括建立理想模型、设计理想实验、将实验仪器理想化、将运动物体所处的条件理想化等.理想化方法在物理教学中经常用到,有必要使学生认识它们的本质、必要性和局限性.
一、理想模型
质点、刚体等是把物体本身理想化(也就是抓住物体在所讨论的现象中起主要作用的性质,暂时舍去起次要作用的性质).无摩擦的表面、绝热的容器等,是把物体所处的条件理想化(即抓住起主要作用的条件,暂时舍去起次要作用的条件).理想化方法的好处:第一,可使问题的处理简化而又不会发生大的偏差;第二,对理想化的事物进行研究的结果,加以适当修正,即可用于实际事物.
理想模型是理想化观念的集中反映,它是人们通过对理想客体的研究,建立描述理想客体的特征、结构、规律的模型.理想模型不是客观事物本身,当我们用有关的理想模型来研究物理事实、物理现象、物理过程或物理规律时,具有简单明了的特征,且反映了一定条件下事物的本质.
初中物理教材涉及的理想模型主要有:光线、磁感线、质点、杠杆、光滑面、原子结构模型等.
建立理想模型是研究物理问题的重要思维方法.物理模型在物理现象与物理理论之间起承前启后的作用,是认识过程的主要环节.在物理教学中引入理想模型不仅是允许的,而且是可行的,但必须注意理想模型的适用条件.
例如,研究地球绕日运动时,由于地球远离太阳,故可将两者都简化为质点,但在研究地球自转时,却不能将其简化为质点.
二、理想实验
理想实验是人们在思想中塑造的理想过程,而实际上是做不到的.理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用.它在科学实验的基础上抓住主要矛盾,对实际操作作出更深入的抽象、分析、推理而得到新的认识过程.这种推理是符合一定的逻辑法则的,理想实验在初中物理教学中具有重要的意义.
在初中物理教材中的理想实验主要有:
(1)真空不能传声实验:在密闭的玻璃钟罩内放人一只小电铃,接通电源后,可以听到铃声,然后用抽气机将玻璃钟罩内的空气抽出一部分,这时铃声明显减弱,继续抽气,但最后还是能听到声音.主要原因有:实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态,以及周围的固体还能传声.这时推理就显得很重要了,它能够突破实验条件的限制,抓住主要因素,忽略次要因素,得出结论.本实验可以推理:如果罩内被抽成真空,将不能听到铃声,由此可以推出“声音不能在真空中传播”的结论.
(2)牛顿第一运动定律:它是研究物体在不受力的作用下如何运动的规律,而在自然界中绝对不受力作用的物体是没有的.实验中让小车从斜面上同一高度滑下,在水平轨道上分别垫上毛巾、木板、玻璃等,会发现小车在水平轨道上运动的距离不等,得出小车在运动方向上所受阻力越小,运动的距离就越远.在此基础上进一步推理:如果小车在运动方向上不受阻力,小车将一直运动下去的结论.
三、理想化实验仪器
例如,用米尺测量物体的长度时,忽略热胀冷缩的因素,认为米尺本身的长度不变;用天平测量物体的质量时,认为天平的两臂总是相等的,使用的砝码也是标准的;在用电表测量电流和电压时,把电表视为理想的.
又如,用电流表测电流时,把电流表的电阻视为零,忽略其分压作用;用电压表测电压时,把电压表的电阻视为无穷大,忽略其分流作用.
四、利用理想化观念建立物理概
念或规律
初中物理学中的许多物理概念和规律都是在理想化的条件下建立起来的.例如,匀速直线运动概念的建立,是在忽略摩擦的情况下建立的;有些物理概念和规律是建立在理想模型基础上的.
总之,理想化的方法,在物理教学中普遍应用.运用这种方法,对于发展学生的想象能力和逻楫推理能力,具有不可忽视的科学意义.