物理学中常用的几种科学思维方法

案例60 物理学中常用的几种科学思维方法

进入高三，高考在即。如何在高三物理复习中更好地提高学生的科学素质、推进知

识向能力转化、提高课堂教学的效率和质量，是摆在每个老师和学生面前的重要课题。

物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学；更应加强对学生进行物理学研究问

题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。英国哲学家培根说过：“跛足而不迷路，能

赶过虽健步如飞，但误入歧途的人”。学习也是这样，只有看清路，才能少走或不走弯路。

可见，掌握物理学科的特点，熟悉物理研究问题和解决问题的方法是至关重要的。学好

中学物理，不只是一个肯不肯用功的问题，它还有一个方法问题，掌握正确的思路和方

法往往能起到事半功倍的效果。下面我们从高中物理综合复习教学的角度，通过对典型

问题的分析、解答、训练，介绍常用的几种科学思维方法，以期达到减轻学生负担提高

复习效率的目的。

1．模型法

物理模型是一种理想化的物理形态，将复杂的问题抽象化为理想化的物理模型是研

究物理问题的基本方法。科学家通常利用抽象化、理想化、简化、类比等把研究对象的

物理学本质特征突出出来，形成概念或实物体系，即为物理模型。模型思维法就是对研

究对象或过程加以合理的简化，突出主要因素忽略次要因素，从而解决物理问题的方法。

从本质上说，分析物理问题的过程，就是构建物理模型的过程。通过构建物理模型，得

出一幅清晰的物理图景，是解决物理问题的关键。实际中必须通过分析、判断、比较，

画出过程图（过程图是思维的切入点和生长点）才能建立正确合理的物理模型。

[例1] 如图1－1所示，光滑的弧形槽半径为R （R>>MN 弧），A 为弧形槽的最低点，小球B 放在A 点的正上方离A 点高度为h 处，小球C 放在M 点，同时释放，使两球正好在A 点相碰，则h 应为多大？ 解：对小球B ：其运动模型为自由落体运动， 下落时间为 t B ＝g

h 2 对小球C ：因为R>>MN 弧，所以沿圆弧的运动模型是摆长等于R 的单摆

做简谐振动，从M 到A 的可能时间为四分之一周期的奇数倍

所以 t C ＝c T n 4

)12(+ g R Tc π2＝ 解得：h ＝8

)12(22R n π+． （n ＝0，1，2……） 【评注】

解决本题的关键就在于建立C 小球的运动模型——单摆简谐振动，其圆弧的圆心相

当于单摆的悬点，圆弧的半径相当于单摆的摆长，只要求出C 小球运动到A 点的时间，

问题就容易解决了

[例2] 在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线，其中2、3小球静止，

并靠在一起。而1小球以速度v 0朝它们运动，如图1－2所示，设碰撞中不损失机械能，

则碰后三小球的速度的可能值是

（A ）v 1＝v 2＝v 3＝30

v （B ）v 1＝0, v 2＝v 3＝20

v

（C ）v 1＝－v 0/3, v 2＝v 3＝320v （D ）v 1＝v 2＝0, v 3＝v 0

解：依题意碰撞无机械能损失，小球之间的碰撞一定是弹性碰撞，这里关键是如何建立正确的碰撞过程模型。若把

2、3两小球看成整体，建立1小球和2、3小球之间的两体碰撞模型就会得出（C ）答案错误结论。其实2、3小球只是靠在一起并没有连接，加之碰撞过程的位移极小，必须建立

三小球之间依次碰撞的过程模型，由两球弹性碰撞得速度依

次交换，所以（D ）正确

【评注】

本题关键在于建立正确地符合客观规律的小球碰撞模型——两两依次碰撞，要做到

这一点必须掌握好基本概念和基本规律，认真分析题意，抓住问题的本质才行。

[例3] 如图1－3所示，有一根轻质弹簧将质量为m 1和m 2的木块连在一起并置于水

平面上，问必须在m 1上至少加多大的压力，才能在撤去压力后，m 1弹起来恰好使m 2离开地面？ 解：用力F 向下压m 1到A 位置放手后，m 1和弹簧应看成弹簧振子模型。在A 位置放手时F 即为回复力，由振子特点知振动到最高点B 时回复力向下也为F ，又从m 1的受力知：F ＝F 弹＋m 1g 从m 2受力知恰好离地有：F 弹＝m 2g 所以 F ＝（m 1＋ m 2）g

【评注】 正确的建立模型对突出问题的本质是十分重要的，本题巧妙利用振子模型，抓住本质，出奇制胜。 【针对训练】 1.如图1－4所示，具有圆锥形状的回转器（陀螺）．绕它的轴在光滑的

桌面上以角速度ω快速旋转．同时以速度v 向左运动，若回转器的轴一直保

持竖直，为使回转器从左侧桌子边缘滑出时不会与桌子边缘发生碰撞，v 至

少应等于

（A ）ωR （B ）ωH （C ）R

H g 2 （D ）R H

g 2 2 ．如图1－5所示，A 中一质量为m 的物体系于长度分别为l 1、l 2的两

根细线上，l 1 的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，l 2水平拉直，物体处于平

衡状态；B 中与A 相同只是将l 1换成轻弹簧。现将A 、B 两图中l 2线剪断，求剪断瞬时物

体的加速度。

3．跳起摸高是中学生进行的一项体育活动，某同学身高 1.80m ，质量65kg,站立举臂手指能摸到的高度是

2.25m ，此同学从用力蹬地到竖直跳离地面历经0.3s,

设他蹬地的力大小恒为1300N ，求该同学（g ＝10m/s 2）(1)刚跳离地面时的速度；（2）跳

起可摸到的高度。

图1－3 图1－4 图1－5

2．等效法

当研究的问题比较复杂，运算又很繁琐时，可以在保证研究对象的有关数据不变的

前提下，用一个简单明了的问题来代替原来复杂隐晦的问题，这就是所谓的等效法。在

中学物理中，诸如合力与分力、合运动与分运动、总电阻与各支路电阻以及平均值、有

效值等概念都是根据等效的思想引入的。教学中若能将这种方法渗透到对物理过程的分

析中去，不仅可以使问题的解决变得简单，而且对知识的灵活运用和知识向能力转化都

会有很大的促进作用。

[例1] 如图1－6所示，一质量为m 、带电量为十q 的小球从磁感应强度为B 的匀

强磁场中A 点由静止开始下落，试求带电小球下落的最大高度？

解： 这个问题中带电小球运动轨迹是比较复杂的曲线，对学生而言

分析这个问题比较困难，容易错误的认为小球到达最低点时，所受洛仑兹

力和重力平衡。实际上小球做曲线运动，它的受力是不平衡的。将小球刚

运动时的静止状态等效为向左、右两个方向大小相等的水平初速度V 01、

V 02，现使小球向右的分运动V 01产生的洛伦兹力恰好与重力平衡，则有qV 01B ＝mg

因而得 V 01＝mg ／qB 故小球的运动可视为水平向右以速度出V 01做匀速直线运

动和在竖直平面内以速度V 02沿逆时针方向的匀速圆周运动的合运动。匀速圆周运动的半

径R ＝mV 02/qB ＝g （m/qB ）2，因而小球在运动过程中下落的最大高度为

Hm ＝2R ＝2g （m ／qB ）2

【评注】

通过深入分析，将原来的复杂曲线运动等效为水平方向匀速直线运动和竖直面内匀

速圆周运动，巧妙地解答了这个复杂问题，这样可以培养学生的创新思维能力。

[例2] 如图1－7所示，一条长为L 的细线，上端固定下端拴一质量为m 的带电小

球，将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E ，方向水平向右，已知当细线离开竖直位

置偏离α时，小球处于平衡。求：（1）小球带何种电荷？求出小球所带电量。（2）如果

使细线偏离竖直线由α增大到?，然后将小球由静止释放，则?应为多大时，才能使在

细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？

解：（1）小球带正电，小球受重力mg 、电场力qE

以及细线拉力T 三力作用，当偏角为α时，小球平衡，

则重力与电场力的合力与细线的拉力等值反向，根据平

衡条件可求出q 的大小为 q ＝mgtg α/E

（2）求?，常规的解法是应用能量守恒或动能定理，

但若把电场、重力场等效为合重力场，则等效合重力场

的方向为OO ’连线方向，如图1－8所示。则解题更为

新颖、简洁．小球在偏角为?时的A 点由静止释放后，围绕着O ’O 连线在AB 范围内振动，小球受细线的拉力和一个合重力，大小为22)()(qE mg +，它的振动与课本中的单摆振动相类似，立即

可得O ’O 是?的平分线，如图1－8，所以?＝2α。 进一步推论：等效重力加速度g ’

＝ 22)()(qE mg +/m ；若小球绕O 做圆周运动等效最高点：在O ’关于O 的对称点上；

若α小于5°可等效为单摆简谐振动，其周期为：T ＝'

2g l π

【评注】

图1－ 6

图1－7 图1－8

用等效法解本题的关键在于正确得出等效重力，然后再利用单摆的振动关系得出结

论。其推论实际中应用很广。

[例3] 试分析用《伏安法测量电池的电动势和内阻》实验的

实验误差．

解： 如图1—9为测量电动势和内阻实验电路图．其原理是

根据闭合电路的欧姆定律：0ε＝U ＋Ir 0 实验中，由于电表的接人

而产生了分流或分压作用，因此使得测量值与真实值之间存在一

差值，为了能很快地得出实验误差的大小。我们采用等效电源法。

实验中测出的电动势和内阻就是方框所包围的等效电源的电动势

ε’和内阻r ’

。然后再比较测量值ε’、r ’与真实值0ε、r 0的数量关系便能得出实验误差的大小。 如图1－9所示，等效电源的

电动势和内阻分别是：ε’＝00εr R R v v + r ’＝ 00

r r R R v v + 则测量值与真实值之间的绝对误差分别是： ＝ε?ε’－0ε＝－00

0εr R r v + r ?＝r ’－ r 0＝－020r R r v + 这说明测量值都小于真实值。

【评注】

等效电源法是将虚框内的电路看成一个等效电源，等效电源的电动势为ε’，内阻为

r ’，由这样一个等效电源向R 供电。可见等效电动势等于方框外的

路端电压，内电阻等于方框内的总电阻。

【针对训练】

1. 如图1－10所示，Rx 与R 1串联．问Rx 等于多少时Rx 获得

最大功率？最大动率为多少？若使R 1获得功率最大，则Rx 的值为多

少？最大功率是多少？

2．如图1－11质量为2m 的均匀带电球M 的半径为R ，带电量为＋Q ，

开始静止在光滑的水平面上，在通过直径的直线上开一个很小的绝缘、

光滑的水平通道。现在球M 的最左端A 处，由静止开始释放一质量为m 、

带电量为－Q 的点电荷N 。若只考虑静电力，试求点电荷运动到带电球M

的球心时受到的力及所需的时间？

3. 如图1－12，电源电动势为ε内阻力r ，R O 为定值电阻，则R 1为

何值时，R 1消耗的功率为最大？并求出其最大值P max =？

4.如图1－13所示，一弹性细绳穿过水平面上光滑的小孔O 连接一质

量为m 的小球P ，另一端固定于地面上A 点，弹性绳的原长为OA ，劲度系数为k 。现将小

球拉到B 位置OB ＝L ，并给小球P 以初速度v 0，且v 0垂直OB ．试求：（1）

小球绕 O 点转动 90°至 C 点处所需时间；（2）小球到达C 点时的速度。

图1－9 图1－

10 图1－

11 图1－

12

3．极端法

所谓极端法，就是依据题目所给的具体条件，假设某种极端的物理现象或过程存在

并做科学分析，从而得出正确判断或导出一般结论的方法。这种方法对分析综合能力和

数学应用能力要求较高，一旦应用得恰当，就能出奇制胜。常见有三种：

极端值假设、临界值分析、特殊值分析。

极端值假设

[例1]物体A 在倾角为θ的斜面上运动，如图1－14所示。若初速

度为V 0，它与斜面间的摩擦系数为μ，在相同的情况下，A 上滑和下滑的加速度大小之比为

（A ）θθμθμθsin cos cos sin -- （B ）θ

μθθμθcos sin cos sin -+ （C ）μ＋tg θ （D ）θ

μθθμcos sin cos - 解：本题常规解法：现对A 进行受力分析，再用牛顿第二定律求出上滑、下滑的加

速度表达式，最后求出比值，得出答案。这样做费时易错。若用极端假设法求解，则能

迅速准确地排除错误选项，得出结果。其步骤是：a)选参变量，做极端假设。取μ为参

变量，令其为最小值，即μ＝0 b ）进行极端分析。在μ＝0的情况下，A 上滑、下

滑加速度应相等为:gsin θ,二者之比等于1。把此极端值μ＝0代入所给选项中，发现（A ）

（B ）（C ）均不合要求,（B ）却满足要求，故应选（B ）

【评注】

用极端假设法解题最关键是准确、迅速地选出参变量。其一般原则是：1）被选参变

量存在极值，否则不能选；2）当赋予该参变量某一特定值后，不改变题目所给的物理过

程或状态，否则不能选。本题就不能选θ做为参变量，这将改变题目描述

的运动形式。

临界值分析

[例2] 一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，

母线与轴线间的夹角为θ＝30°，如图1－15所示。一条长为L 的细绳，

一端拴着一个质量为m 的物体。物体沿锥面在水平面内绕轴线以速度V 做

匀速圆周运动，求（1）当V ＝gL 61时绳对物体的拉力；（2）当V ＝gL 23时绳对物体的拉力。

解：本题涉及临界条件是：物体对锥面压力为零时，物体的速度值。如图1－15，物

体受重力mg 、锥面的支持力N 、绳的拉力T 三个力作用，将三力沿水平方向和竖直方向

分解，由牛顿第二定律得：Tsin θ－Ncos θ＝m θ

sin 2

L V ①Tcos θ－Nsin θ＝mg ② 由①②两式得：N ＝mgsin θ－m θ

θsin cos 2L V 可见，θ一定，V 越大，N

越小，当V 增大到某值V 0时，N ＝0时，即V 0＝

gL 63 因N 为支持力，不能为负值，故当图1－14 图1－15

V>V 0时物体离开锥面，物体飘起绳与轴线夹角增大到某值α。

（1） 当V ＝gL 6

1时V

V 2

代入数字得T ＝1.03mg (2) 当V ＝gL 2

3时,V>V 0物体飞离锥面，此时物体只受重力mg 和拉力T 作用，设绳与轴线的夹角为α: Tsin α＝

sin 2

L mV ③ Tcos α＝mg ④ 将V 代入③④两式消去α可得 2T 2－3mgT －m 2g 2

T ＝0 解取合理值 T ＝2mg

【评注】

本题涉及到物体随速度增大将要飘离锥面的临界问题，故要用临界分析法来解题。

临界分析法，就是找出问题的临界条件，算出关键物理量的值进行分析比较，得出在不

同条件下物体不同的状态，从而求出结果。本题关键在求出N ＝0时的速度值即临界条件。

特殊值分析法

[例3] 如图1－16，两点电荷所带电量均为＋Q ，A 处有一电子沿两电荷连

线的中垂线运动，方向指向O 点。设电子原来静止，A 点离O 点足够远，电子

只受电场力作用那么电子的运动状态是

（A ）先匀加速，后匀减速 （B ）加速度越来越小，速度越来越大 （C ）

加速度越来越大，速度越来越小 （D ）加速度先变大后变小，最后变为零 解：本题如定量分析有些困难，但用特殊值分析法，变得相当容易，且概

念清晰。设A 点在无限远，其电场强度为零，那么电子所受电场力为零；而在O 点处的

场强也为零，故电子在O 点处受电场力亦为零；所以，电子在从A 向O 运动的过程中，

所受电场力必有一个最大值，因此电场力一定由小到大，再由大到小至零。由牛顿第二

定律知：加速度的值应是先由小变大，再由大变小，以至最后变为零；但速度是一直增

大的，可见正确答案为（D ）

【评注】

在用特殊值分析法解题时，分析相关物理量的变化，必须注意变化过程中 “拐点（转

折点）” 的存在性，“拐点”的寻找时关键

【针对训练】

1.一轻质弹簧，其上端固定下端挂一质量为m 0的平盘．盘中有质量为m 的物体．当

平盘静止时，弹簧长度比其自然长度伸长了L ， 今向下拉平盘使弹簧再伸长ΔL 后停止，

然后放开手。设弹簧始终处在弹性限度之内，则刚放手时盘对物体的支持力为：

（A ）（L ＋ΔL ）/Lmg (B) （L ＋ΔL ）/L （m 0＋m ）g （C ）(ΔL/L)mg

(D) ΔL/L （m 0＋m ）g

2．如图1－17所示，一条形磁铁沿着水平方向从左向右运动，

试问当穿过与运动方向垂直的闭合线圈时，下列说法正确的是哪一个 （A ）闭合线圈中的感生电流方向不变，如图所示； （B ）闭合线圈中的感生电流方向不变，与如图所示方向相反；（C ）闭合线

圈中的感生电流方向起初如图所示方向，后来与图示方向相反； （D ）闭合线圈中的感生电流大小、方向都不变。

图1－16 N O S v

图1－17

3. 如图1－18的电路中，总电压U 保持不变，滑动变阻器的总电阻力2R ，当滑动触

头P 位于中点O 时，电流表A 1、A 2、A 3、A 4示数均为I O 。则当P 位于O ’

位置时 [ ]

(A) A 1的示数大于 I O (B) A 2的示数大于 I O

(C) A 3的示数大于 I O (D) A 4的示数大于 I O

4．逆思法

在解决问题的过程中为了解题简捷，或者从正面入手有一定难度，有意识地去改变思考问题的顺序，沿着正向（由前到后、由因到果）思

维的相反（由后到前、由果到因）途径思考、解决问题，这种解题方法

叫逆思法。是一种具有创造性的思维方法，通常有：运用可逆性原理、运用反证归谬、

运用执果索因进行逆思。

运用可逆原理进行逆思

[例1]．一颗子弹以700m/s 的速度打穿同样的、并排放置的三块木板后速度减为零，如图1－19所示。问子弹在三块木板中运动的

时间之比是多少？

解：此题正向思维按匀减速直线运动来解，比较繁琐。但根据运

动的可逆性，倒过来从后到前，将子弹的运动看成是初速度为零的匀加速直线运动，问题就变得很简单。即初速度为零的匀加速直线运动

通过连续相等位移的时间比，所以,t 3∶t 2∶t 1＝1∶（2－1）∶（23-） 因此

t 1∶t 2∶t 3＝（23-）∶（2－1）∶1

【评注】

物理学中可逆性过程如：运动形式的可逆性、时间反演的可逆性、光路可逆性等往

往正向思维解题较繁难，用逆向思维则简单明了。

运用反正归谬进行逆思

[例2] 如图1－20所示，在水平放置的长方体空间内，

有与y 轴平行的等距离平行线，是用来描述真空中水平方向的

某种均匀场的示意图（长方体外的空间场的强度为零）。现有质

量较大的带电粒子q ，从A 点以速度V 0沿AC 方向进入场中，且

正好从C ’方向离开该场。试问这一组平行线是电场的电场线、

磁场的磁场线和电场的等势线，这三种线中的哪一种？并用m 、V 0、L 和q 来表示这个场的强度（图中截面为边长L 的正方形AD

＝2L ，CE ＝L ）。

解： 要确定这组平行线是电场的电场线、磁场的磁场线还是电场的等势线，只能

用反正法。假设是电场线，那么粒子沿AC 方向进入场后，受竖直向下的重力和与y 轴平

行的电场力作用，这样粒子运动轨迹一定在ADEC 平面内，不可能从C ’点沿CC ’方向离

开电场，故不会是电场线。

再假设这组等距离平行线是磁场线，则粒子进人场后，在y 轴方向不受力作用。因

此，沿y 轴方向的水平分速度V 0cos45°保持不变，即等于粒子最后从C ’点沿CC ’方向

离开时的速度V 在y 轴方向的水平分速度Vcos45°由此可知V ＝V 0 。由于粒子的质量较

大，应考虑重力的作用，而洛仑兹力对粒子不做功，这样粒子的机械能应守恒，但从进入场中时机械能为2021mV ，离开时机械能为202

1mV ＋mgL,显然械能不守恒，所以也不可为磁场线．即使不考虑重力作用。粒子虽有可能以大小和方向与V 0都相同的速度离开该场，但也不可能在C ’处（这可从粒子做螺旋运动的周期去分析）。

图1

－18 图1－20

最后假设这组等距离平行线是等势线，则电场线应与x 轴平行。粒子进人电场后，

同时受到竖直向下的重力和水平向里的电场力作用（设粒子为正电荷，电场强度方向水

平向里）。这时粒子在y 轴方向作匀速运动，竖直方向作竖直上抛运动，水平向里作匀加

速运动。粒子从C ’点沿CC ’离开电场时，竖直上升的速度为零，上升高度为L ；沿y

轴方向的位移为2L 。这同射出角为45°的斜抛运动是完更符合的。因为竖值上升的高度

L ＝g V 245sin 220?＝g V 420上升时间t ＝g

V ?45sin 0，这时沿y 轴方向的位移刚好是S ＝tV 0cos45°＝g

V 220＝2L 至于要满足水平向里的速度为V 0sin45°,和水平向里的位移为L ，只要粒子所受电场力等于重力就可以了。最后根据：EqL ＝?45sin 2

1220mV 即得电场强度 E ＝gL

mV 420 【评注】

反证归谬是逆向思维的常用方法，基本思路是：（1）反设，即假设问题结论的反面

正确；(2)归谬，从这个临时假设出发，利用已知条件进行正确的推理，推导出谬误的结

论；（3）结论，指出反设错误，由排中律确定原来结论是正确的。它是通过否定反面，

来肯定正面的。

运用“执果索因”进行逆思

[例3] 长度为L 的橡皮带，一端拴住一个质量为m 的小球，以另一端为中心，使

小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，角速度为ω。若橡皮带每伸长单位长度产生的弹

力为f ，试证明橡皮带的张力为 F ＝)(22ωωm f fL m -

证明：假设所证结论正确，则将F ＝)(2

2ωωm f fL m -展开，逐步上溯得Ff －Fm

ω2＝m ω2fL ，Ff ＝m ω2fL ＋Fm ω2 F ＝m ω2（L ＋f F ）＝m ω2（L ＋f L K ?） 由题

意知f ＝K 故F ＝m ω2（L ＋ΔL ） 上式正是反映小球在水平面内做运速圆周运动时，

所需要的向心力是由橡皮带的张力提供的，物理意义明确且步步可逆，所以得证。

【评注】

这种逆思法也是先假定所要证明的结论成立，由此出发，利用一定

的物理知识，推导出符合题设物理模型的条件。这样把结论转化为判断

条件（推理的每一步均可逆），以此判断所证结论确实正确、成立。

1．如图1－21所示，正方形导体框边长为L ，置于匀强磁场中绕中心轴做角速度为ω的匀速转动．当线框平面转至与磁场方向平行时，穿过线

框平面的磁通量的产时瞬变化率多大？

1． 证明不存在如图1－22所示的电场（即电力线互相平行，电力线间隔距

离逐渐增大）。

3．如图1－23所示。光滑水平台面上，质量m 1＝0．1千克的物块，以V 0

＝9m ／s 的速度向右滑动。细线长L ＝0.1米，上端固定于o

点，下端系图1－

21 图1－22

着质量m 2＝0．5kg 的悬球，且悬球恰好与平台上表面接触。m 1与静止的m 2发生正碰后，

只有m 2可在竖直平面内作圆周运动。试求悬球沿圆周运动到最高点时，绳子最小张力多

大？(悬球可视为质点，g 取10m/s 2)

5．估算法

所谓估算法就是对某些物理量的数量级进行大致推算或精确度要求不太高的近似计

算方法。估算题与一般的计算题相比较，它虽然是不精确不严密的计算，但确是合理的

近似，它可以避免繁琐的计算而着重于简捷的思维能力的培养。解估算题的基本思路是：

（1）抓住主要因素，忽略次要因素，从而建立理想化模型。（2）认真审题，注意挖掘埋

藏较深的隐含条件。（3）分析已知条件和所求量的相互关系以及物理过程所遵守的物理

规律，从而找到估算依据。（4）明确解题思路，步步为营层层剥皮求出答案，答案一般

保留一到两位有效数字。

[例1] 估算地球大气层空气的总重量。

解：设地球半径为R ，地球表面处的大气压强均为标准大气压p 0,则大气层空气的总

重量G ＝p 0 S ＝p 0 4πR 2＝1.0×105×4×3.14×（6.4×106）2≈5×1019N

【评注】

此题求解的关键是抓住“大气压是由大气重量产生的”这一概念，然后从似乎缺少

条件的情况下挖掘出两个隐藏很深的隐含条件，即标准大气压p 0和地球半径R 。

根据G ＝p 0S 即可求出结果。

例2 质量为m 的弹性小球置于质量为M 的弹性球上，且M ＞＞m ，今让M 抬

高h 自由下落如图1－24所示．问m 最高能反弹多高？

解：对此题，运用有关规律列方程求解非常麻烦，运用近似模型处理就非

常容易了。假定大球着地速度为V ，与地碰后反弹速度也为V （弹性碰撞，质点

模型且近似处理）。以M 为参照系，m 与M 碰撞时速度为2V （向下），由弹性碰

撞（近似运动模型）规律及M ＞＞m ，可知碰后m 相对于M 的速度为2V （向上），则m 对地的速度为2V ＋V ＝3V 。 又因h ＝V 2/2g ，所以（3V ）2／2g ＝9h

（竖直上抛的运动模型），即小球最高能反弹9h 高．

【评注】

本题作用顺序为：先M 与地做弹性碰撞反弹，再m 与M 做弹性碰撞m 相对M 反弹，

这样解题思路简捷明了。

[例3] 估算标准状态下气体分子间的平均距离。

解：1mol 任何气体在标准状态下的体积都是22.4×10－3m 3，所含分子数都是6.02×

1023个，故每个分子占有的体积为v ＝V 0/N A ＝22.4×10－3 /6.02×1023 m 3≈3.7×10－26m 3

每个分子都看成是占据一个立方体的中心，那么相邻两个分子间的距离即为立方体的边

长，所以有d ＝326

107.3-?m ≈3.3×10－9m

【评注】

本题关键要知道标准状态下气体的摩尔体积和分子占有体积的立方体模型，从而

近似算出结果。

[例4] 在太阳直射下地球表面每平方厘米每分钟获得4.2J 的能量，试估算我国江河

每年流入海洋的水流量（设年平均气温25℃，汽化热为2.4×106J/kg,取一位有效数字）。 解：因为海洋约占地球面积S 地的

43，且只有21S 地

受太阳照射，则一年内海洋吸收图1－24

太阳能为：

E ＝21×4

3S 地×4.2×365×24×60J ＝8.3×105×S 地J 海洋一年的总蒸发水汽量 M ＝E/L 如取25℃时水的汽化热为2.44×106J/kg 则 M ＝6

51044.2103.8???地

S ＝0.34S 地 kg 设我国的面积为S ，则输送到我国上空的水汽量为：m ＝M S ?地

S ＝0.34S ＝0.34×9.6×1016kg ≈3×1016kg V ＝ρm ＝3×1013 m 3

即我国各江河一年流入海洋的水流量约为3×1013 m 3 。

【评注】

每年流入海洋的水流量近似等于每年大气送到我国上空的水汽质量。水汽遇冷凝结

成雨、雪落地，通过江河流入大海。本题要知道基本的地理常识，海洋约占地球面积S 地的4

3，地球只有半边受阳光照射，我国的国土面积等知识。 【针对训练】

1.已知万有引力恒量G ＝6.67×10－11N m 2/kg 2 试求地球的质量。

2.我国以成功发射了地球同步卫星，试估算同步地球卫星运行的高度。

2． 1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万

分之一，请由此估算地球的半径R 。（答案保留两位有效数字）

6．虚设法

在物理解题中，我们常常用到一种虚拟的思维方法，即从给定的物理条件出发，假设

与想象某种虚拟的东西，达到迅速、准确地解决问题的目的，我们把这种方法较虚设法。

虚设法常见的几种情形是：虚设条件、虚设过程、虚设状态、虚设结论等。

虚设条件

[例1] 如图1-25所示，匀强磁场B 垂直纸面向里，导线abc 是半径

为R 的半圆周。当导线以速度V 垂直磁场向右运动时，求导线内产生感生

电动势的大小。

解：本题直接求解比较困难，但若虚设用一根导线将直径ac 连接起来

构成闭合回路问题就变得简单。对这个闭合回路来说，磁通量不变化，整个回路内感生电动势为零。这表明直导线与半圆导线切割磁感线产生的电

动势大小相等方向相反，所以可得：ε圆＝ε直＝2BRV

【评注】

本题虚设了一段直导线使之成为闭合回路，利用闭合回路感生电动势为零很容易

解决问题。利用这种方法可以解决任意形状导线的有效切割长度的问题。

虚设过程

[例2] 质量为M 的木块被固定在光滑的水平面上，一颗质量为m 的子弹以速度V 0

水平飞来，穿透木块后的速度为V 0／2

。现使该木块不固定，可以在光滑水平面上滑动，

图1－25

同样的子弹以初速度V 0飞来射向木块，如果M/m ＜3，那么子弹将

(A) 能够射穿木块 (B) 不能穿过木块，留在木块中共同运动 （C ） 刚好穿透

木块但留在木块边缘共同运动 （D ） 条件不足，无法判断

解： 设木块放在光滑水平面上时子弹刚好能穿过木块，则由水平方向动量守恒得：

mV 0＝（M ＋m ）V ① 根据功能关系知木块固定时子弹穿过木块克服阻力做功为)(2212021

2

0V m mV W -= ② 因是同样的木块所以穿过它克服阻力做功应相同则：2212

021)(V m M mV W +-= ③ 解①②③得：M/m ＝3 可见，当M/m ＝3时子弹刚好穿过木块；当M/m>3时子弹能穿出木块；当M/m<3时子弹不能

穿出木块。因此正确答案是（B ）

【评注】

本题首先虚设过程，子弹刚好能穿出木块，利用动量守恒和功能关系得出M 与m 的

关系，再比较得出正确结论。

虚设状态

[例3] 如图1－26所示，要把闭合线圈向右匀速拉出，则

（A ）线圈电阻R 一定时，速度大时做功少，（B ）线圈电阻R 一定时，

速度小时做功少 （C ）线圈的速度一定时，电阻大的做功少 （D ）线

圈的速度一定时，电阻小的做功少?

解：虚设线圈缓慢拉出，速度接近零，则闭合线圈中几乎没有电流，就无需克服磁场力做功，故速度小时做功少，所以（B ）正确。再

虚设线圈的电阻无限大，则线圈内也几乎无电流，亦无需克服磁场力做功，故电阻大时

做功少，所以（C ）正确

【评注】

在所研究的物理过程中，可以虚设某一特殊状态，通过对其状态的分析与一般状态

的比较，能够迅速作出正确的判断。

虚设结论

[例4]木块A 、B 叠放在一起共同沿光滑斜面下滑，A 与B 间的接触

面时粗糙的，如图1－27所示，试判断A 、B 间是后存在静摩擦力作用

解：1）当B 与斜面间无摩擦时，假设A 、B 间不存在静摩擦力，那

么可以推算出A 、B 下滑的加速度为gsin θ,它们之间无相对滑动趋势，

因此可以判断A 与B 之间不存在静摩擦力。2）当B 与斜面有摩擦（滑动摩擦系数为μ）时，假设A 与B 之间无静摩擦力，则A 的加速度为a A

＝gsin θ,而B 下滑的加速度为a B ＝B

B A B m g m m g m θμθcos )(sin +-＝gsin θ－)(B

B A m m m g +μ 即a A >a B 故A 、B 间有相对滑动趋势，因此可以判断A 、B 之间实际上存在静摩擦力，A 受到静摩擦力向后，B 受到的向前，此力的大小可以求出为 f B 静＝μm A gcos

θ

【评注】

在分析某些未知物理问题时，可以虚设某种结论，然后进行分析推理，从而得出肯

定或否定的结论，得出正确的判断。

【针对训练】

1. 汽车以恒定的功率沿平直的公路上由静止开始运动，经过时间t 达到最大速度V m

,

图1－

26 图1－27

在时间t 内，汽车的位移为S ，则关于S 下列说法正确的是：

(A) S ＝V m t/2 (B) S>V m t/2 (C) S

2．如图1－28所示，半径为L 圆形区域内有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度按：

B ＝（2t ＋3）T 变化，长度也为L 的金属杆两端与圆周相交，求杆两端的电压。

7．图像法 所谓图像法，就是利用图像本身的数学特征所反映的物理意义解决物理问

题（根据物理图像判断物理过程、状态、物理量之间的函数关系和求某些物理量）和由

物理量之间的函数关系或物理规律画出物理图像，并灵活应用图像来解决物理问题。

中学物理中常见的图像有：矢量图（几何图）、正比例图像、反比例图像、一次函数

图像、二次函数图像、正弦（或余弦）函数等。

图像题的解题应注意：（l ）搞清图像研究的是什么，并根据题目所反映的物理规律

确定物理量之间的函数关系。（2）明确图像的物理意义：识别横坐标、纵坐标所代表的

物理量及其物理意义，明确物理图像的中点、线段、截距、峰值、斜率、“面积”等的物

理意义。（3）对图像进行分析、比较、判断，找出规律得出结论。

常用方法有观察分析法、比较判断法、分析计算法。利用图像法解题的优点在于

可以直观地观察出物理过程的动态特征，使思路更加清晰，常能找到巧妙的解题途径。

[例1] 将一个已知力F 分解为两个分力，要求其中一个分力与F 的夹角为θ（θ

≤90°），另一个分力的大小为F 1，试确定解的情况。 解：此题如用计算法解非常麻烦，但用作图法就简单明了，且物理意义明确，依

题意作图1－29。作图步骤为：以F 的末端点为圆心，以F 1大小为半径画弧，交F 2的方

向线一个点（如图甲、乙）、两个点（如图

丙）或无交点（如图丁），因此可知：当 F 1

＝Fsin θ或F 1＞F ，只有一个解；当 Fsin

θ＜F 1＜F ，有两个解；当 F 1＜Fsin θ，无

解.

【评注】

根据力的合成和分解的平行四边形法

则，结合本题的已知条件，即已知两个力

大小和两个力间的夹角，用求作三角形的方法进行作图讨论。本题特别要注意，当F 1＞F

作图时，另一个交点在F 2的反相延长线上，不符合题意，故只有一个解。

[例2] 如图1－30所示，直线OAC 为某一电源的总功率P 随电流

I 变化的图线，曲线OBC 为同一电源内阻热功率Pr 随电流I 变化的图

线．若A 、B 两点的横坐标都是1A ，那么A 、B 两点的纵坐标值之差（P A

一P B ）为多少瓦？

解：如图在C 点电源的总功率等于该电源内阻的热功率，这时外

电阻为零，所以有： εI ＝I 2r 即 ε＝3r ① P C ＝ε2/r

即ε2＝9r ② 由①②得：ε＝3V r ＝1Ω 在A 点 P A ＝εI ＝ε＝3W 在B 点 P B ＝I 2r ＝r ＝1W 所以 P A －P B ＝2W

【评注】

本题主要问题是要看懂题给图像的关键点，从图像收集信息，

最重要

图1－29 图1－

30

的是C 点，再通过闭合电路欧姆定律解决问题。

[例3] 如图l —31所示，将质量为2m 的长木板静止放在光滑的水平面上，一质

量为m 的小铅块（可视为质点）以水平初速V 0由木板左端恰滑至木板的右端与木板相对

静止。铅块运动中所受摩擦力始终不变，现将木板分成长度和质量均相等的两段后紧挨

着仍放在水平面上，让小铅块仍以相同的初速度由左端开始滑动，则小铅块将

（A ） 滑到右端与木板保持相对静止（B ） 在滑到右端前就与木板保持相对静止 （C ）

滑过右端后飞离木板 （D ） 以上答案均有可能

解：本题若按常规方法思考，运算十分繁杂；但用图像方法处理则变得非常简捷明了。具体做法是：先画出铅块和木板的速度图像如图1－32所示第一次：V 0A 表示铅块的速度图像，OA 表示木板的速度图像；图像包围的“面积”即△V 0OA 的“面积”为铅块相对木板的位移即为木板长L 。第二次：V 0B

表示铅块的速度图像，OC 表示铅块在前一半木板上时木板的速度图像（加速度和第一次一样），CB 表示铅块在后一半木板上时木板的速度图像（加速度比第一次大）；图像包围的“面积”即V 0BCO 的“面积”为铅块相对木板的位移，由图可知该位移小于木板长L ，故铅块未滑到右端就相对木板静止，正确

答案应为（B ）

【评注】

本题的关键是根据题意正确的画出铅块和木板在两种情况下的速度图像，注意木板

的加速度变化，抓住图像所包围 “面积” 的物理意义，就可以顺利解题了。

[例4] 总质量为M 的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m ，中途

脱节，司机发现时，机车已行驶L 距离，于是除去牵引力。设运动的阻力与质量成正比，

机车牵引力是恒定的，求当列车的两部分都停止时，它们之间的距离为多少？

解：本题解题方法很多，但用图像法解更加简单明了。如图1－33所示，脱节后m

做匀减速直线运动，加速度为a m ＝kg ；前车先做匀加速直线运动，加速度为：a 1＝kmg/(M-m),

后做匀减速直线运动，加速度为：a 2＝k(M-m)g/(M-m)＝kg 。由图像知：m 从脱节到停止位移为△OVD 的“面积”；而前车从脱节到停止的位移为四边形OVACO 的“面积”。因△OVD 和△EBC “面积”相等，所以两部分都停止的距离S 为五边形OVABEO 的“面积”。又a 1t 1＝a 2t 2

所以 t 1 /t 2＝(M-m)/ m 由题意四边形OVAF 的“面积”为L ； 则：L/S ＝t 1 /（ t 1＋t 2） 故 S ＝L （ t 1＋t 2）/ t 1

＝ML/(M －m) 【评注】

用图像法解本题关键弄清题给物理过程，画出对应的V －t 图，掌握各物理量的对应

关系——斜率表示加速度，面积表示位移，近而得出位移关系。

【针对训练】

1.质量为m 的子弹以速度V 射向一木块，子弹穿过木块所需的时间为t 。若其他条件不

变，只增大子弹的入射速度，则子弹穿过木块所需的时间t ’与t 相比

（A ）t ’>t (B) t ’< t (C) t ’＝ t （D ）无法确定

2．如图l －34（1）中abed 为一边长为L 具有质

V 图1－32

量的刚性导线框，位于水平面内，bc边串接有电阻R，导线的电阻不计。虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与ab平行，磁场区域的宽度为2L，磁感强度为B，方向竖直向下．线框在一垂直于ab边的水平恒力作用下，沿光滑绝缘水平面运动，直到通过磁场区域。已知ab边刚进入磁场时，线框变为匀速运动，此时通过电阻R的感应电流大小为i0，试在图1－34（2）中i一x坐标系内定性画出：从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，流过R的电流i的大小随ab边位置坐标x变化的曲线。

能力测试

一、选择题

1．在一条倾斜的静止不动的传送带上，有一铁块正在匀加速向下滑动。如果传送带向上加速运动，同一铁块由上端滑到底端所用的时间将

（A）不变（B）增大 (C)减少 (D)不能确定

2. 小球从高处落到直立在地面的弹簧上，在小球将弹簧下压的过程中，小球的加速度和速度以及机械能将如何变化？

（1）加速度（），速度（）机械能（）

(A)一直增大 (B) 一直减小 (C) 先减小，再增大 (D) 先增大，再减小

3．一辆向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M和N，它们只能在图1－35所示平面内摆动，某一时刻出现图示情景，则车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是：

（A）厢做匀速直线运动，M摆静止，N摆静止（B

动，两摆都在摆（C）车厢做匀加速运动，M摆静止，N摆在摆动

车厢做匀加速运动，两摆都静止（）

4．如图1－36所示，质量相等的两个摆球A和B，其摆线长L A>L B,

同一水平面静止释放。到达最低点时，一下说法正确的是

(A)、它们的机械能相等 (B)、它们的动能相等

(C)、它们的加速度相等 (D)、它们对摆线的拉力相等

二、填空题

5．一个以光速行进的信号，通过一个质子直径所需的时间大约为7×

10－24s，试估算质子的密度是水密度的倍

6.如图1－37所示，弹簧的一端固定，另一端连着一个物体，弹簧自

由时物体在O点，把物体拉到A点处由静止释放，物体沿粗糙水平面

运动到O点时速率为v，则在物体运动的整个过程中，速率为v

的时刻共有次

三、计算题

7. 一物体在与水平面成30°角斜向上的拉力F作用下，沿水平方向运动，当摩擦力最小时，物体的加速度多大？

A

O

图1－37

8．在光滑的水平面上有一质量为 m ＝1kg 的小球，小球与水平轻弹簧及与水平方向成θ＝30°的轻绳相连，如图1－38所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，小球的加速度大小及方向如何？此时轻弹簧的弹力与水

平面对球的弹力的比值为多少？（g 取10m/s 2）

9．如图1－39所示，质量为M 的汽车载着质量为m 的木箱以速度v 运动，木箱与汽车上表面间的动摩擦因数为μ，木箱与汽车前端挡板相距L ，若汽车遇到障碍物制动而静止时，木箱恰好没碰到汽车前端挡板，求：（1）汽车制动时所受路面的阻力大小；（2）汽车制动后运动的时间。

10．如图1－40所示，质量为m 的小物体B 连着轻弹簧静止于光滑水平面上，质量为2m 的小物体A 以速度V 0向右运动，

则（1）当弹簧被压缩到最短时，弹性势能E P 为多大？（2）若小物体B 右侧固定一挡板，在小物体A 与弹簧分离前使小物体B 与挡板发生无机械能损失的碰撞，并在碰撞后立即将挡板撤去，则碰撞前小物体B 的速度为多大，方可使弹性

势能最大值为2.5E P ？

11．在空间存在水平方向的匀强磁场（图中未画出）和方向

竖直向上的匀强电场（图中已画出），电场强度为E ，磁感应强度为B 。在某点由静止释放一个带电液滴a ，它运动到最低处恰与一个原来处于静止状态的带电液滴b 相碰，碰后两液滴合为一体，并指水平方向做匀速直线运动，如图1－41所示。已知a 的质量为b 的2倍，a 的带电量是b 的4倍（设a 为间静电力可忽略）．（1）试判断a 、b 液滴分别带何种电荷？（2）求a 、b 液滴相碰合为一体后，沿水平方向做匀速直线运动的速度V 。（3）求两液滴初始位置的高度差h 。

12. 如图1－42所示OA 与OCA 为置于水平内的光滑金属导轨，

图1－38 图1－41

OCA 导轨满足曲线方程y ＝l.0sin )(3m x

，OA 导轨与OCA 导轨分别在O 点和A 点接有电

阻R 1＝3.0Ω和R 2＝6.0Ω体积可忽略的定值电阻，在xoy 平面内存在有B ＝0.2T 的匀强磁场，方向如图，现有一个长 1.5m 的金属棒在水平外力F 作用下以速度V ＝5．0 m/s 水平向右匀速运动，设棒与两导轨始终接触良好，其余电阻不计，求：（1）外力F 的最大值。（2）金属棒在导轨上运动时R 1最大功率。（3）金属棒滑过导轨过程中，外力所做的功。

初中物理教学中常用15种科学方法分析

初中物理教学中常用15种科学方法分析 研究物理的科学方法有许多，经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等。 研究某些物理知识或物理规律，往往要同时用到几种研究方法。如在研究电阻的大小与哪些因素有关时，我们同时用到了观察法（观察电流表的示数）、转换法（把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小）、归纳法（将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起）、和控制变量法（在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积）等方法。可见，物理的科学方法题无法细致的分类。只能根据题意看题中强调的是哪一过程，来分析解答。下面我们将一些重要的实验方法进行一下分析。 一、控制变量法 物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题。 可以说任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。 如：导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系，中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下，研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系，分别得出实验结论。通过学生实验，让学生在动脑与动手，理论与实践的结合上找到这“两个关系”，最终得出欧姆定律I＝U/R。 为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关，控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。 为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。 利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。 中学物理课本中，蒸发的快慢与哪些因素的有关；滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；液体压强与哪些因素有关；研究浮力大小与哪些因素有关；压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪些因素有关；动能、重力势能大小与哪些因素有关；导体的电阻与哪些因素有关；研究电阻一定、电流与电压的关系；研究电压一定、电流和电阻的关系；研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；电流的热效应与哪些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等均应用了这种科学方法。 二、转换法 一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。如：分子的运动，电流的存在等， 如：空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；分子看不见、摸不到，不好研究，可以通过研究墨水的扩散现象去认识它；电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，我们可以根据电流产生的效应来认识它；磁场看不见、摸不到，

谈谈高中物理教学中的科学探究-周南中学

浅谈高中物理教学中的科学探究 长沙市周南中学蔡灿飞 高中物理课程的基本理念：课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。可见，《课程标准》特别将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，使学生在学习物理知识技能的同时，经历科学探究过程，学习科学方法，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神．本文从实施探究式教学的重要性和实施探究式教学的主要途径两个方面谈谈自己的一些教学体会，供专家同行参考。 一、实施探究式教学是适应课程改革的需要 1、有利于唤起学生的学习兴趣与好奇心。 李远哲说过：科学家就是充满好奇心的长不大的儿童。这至少说明两点，一是说儿童的天性是好奇，二是说好奇在科学发现中起着不可或缺的作用。 丁肇中也说过：对于科学研究“最重要的是要有好奇心，对自己做的事情要感兴趣，要为之而勤奋与不懈地工作。”同样的道理，中学生学习物理的原动力主要应该来自于对物理学的兴趣与好奇心。如果学生仅仅是依靠功利目标（如为了上一所好大学，为了将来谋一份工作等）指向而学习是远远不够的。因为只有功利目标指向的学习很少会有学习的乐趣，更多的是感到枯燥。 传统的教学任务是传道、授业与解惑。在今天，传道、授业与解惑仍然是需要的，但又是不全面的，至少还应该有激趣、启奇和求疑。探究性教育理念指导下的物理教学过程才可能是激趣、启奇和求疑的过程。 2、有利于学生主动建构并理解科学知识。 按照建构主义教学理论，学生的知识是在教师的有效指导下，由学生通过一系列复杂的心理活动主动建构的。诚然，传统的教学方法也能够使学生建立完整的知识结构，但是，这种知识结构大多是靠教师“灌”、学生“背”形成的，这种机械式的接受式学习建立的知识结构往往是暂时的、脆弱的，也是不深刻的，而通过学生主动建构产生的知识结构才是牢固的、持久的与内化的。 怎样才能让学生主动地建构起科学的完整的物理学知识体系呢？探究性的教学思想为学生主动建构知识提供了较好的平台。在探究性教学思想的指导下，教师通过创设挑战性的问题、提供必要的背景、演示生动的实验、设置简化的模型等情境，让学生在自由、宽松的氛围中走进物理世界，在愉悦的环境下通过独立思考或合作学习等方式建构物理学知识，在熟悉的生活背景与社会背景下运用物理知识。这样的学习方式无疑是有意义的和有效的学习。

物理学科核心素养

物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。 1、物理观念 从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识，是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华。“物理观念”包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。通过高中阶段的学习，学生应形成经典物理的物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，能用其解释自然现象和解决实际问题；初步具有现代物理的物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等，能用这些观念描述自然界的图景。 2、科学思维 从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有建构理想模型的意识和能力；能正确运用科学思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。 3、实验探究 提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“实验探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。通过高中阶段的学习，学生应具有实验探究意识，能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设；具有设计实验探究方案和获取证据的能力，能正确实施实验探究方案，使用各种科技手段和方法收集信息；具有分析论证的能力，会使用各种方法和手段分析、处理信息，描述、解释实验探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思实验探究过程与结果。 4、科学态度与责任 在认识科学本质，理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等要素。 通过高中阶段的学习，学生能正确认识科学的本质；具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是，不迷信权威；在进行物理研究和物理成果应用时，能遵循普遍接受的道德规范；理解科学·技术·社会·环境的关系，热爱自然，珍惜生命，具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。

初中物理常用的科学方法

初中物理常用的科学方 法 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

初中物理常用的科学方法 一、控制变量法 控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。 这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如在人教版实验教科书《物理》（八年级上册）第一章第一节关于探究声是怎样传播的实验中，就开始渗透控制变量的思想。因为固体、液体和气体都是传声的介质，我们逐一研究它们分别可以传声时，就必须控制其它两个因素。在进行该实验时恰当地点拨，提出：“把两张课桌紧紧地挨在一起，一个同学轻敲桌面，另一个同学把耳朵贴在另一张桌子上，听到的敲击声为什么就能认为是桌子传来而不是空气传来的？”分析比较，使学生体验到控制变量的思想。在接着的探究影响音调、响度等因素的实验中，把控制变量的思想对学生给予简要的介绍，就会使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领，为以后的探究实验作好方法上的准备。 在初中物理中，探究影响滑动摩擦力大小的因素；决定压力作用效果的因素；影响液体压强的大小的因素；影响动能大小的因素；影响重力势能大小的因素；影响蒸发快慢的因素；影响导体电阻大小的因素；电流跟电压电阻的关系；影响电功、电热大小的因素；影响电磁铁磁性强弱的因素；影响磁场对通电导体力的大小的因素等等实验，运用了控制变量法。 二、等效替代法 等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当，不仅能顺利得出结论，而且容易被学生接受和理解。 例如，在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板替代了平面镜，因两者在成像特征上有共同之处，容易使学生接受，而玻璃板又是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点，揭示出规律。我们在学习中，在亲历实验过程的基础上，要进行方法的总结，在以后遇到有关的实验设计时，就会自觉地加以运用。比如在学习伏安法测电阻之后，要求设计一个实验，在上述实验中缺少电压表或电流表，其它器材不变，另有一个已知阻值的定值电阻供选用，要求测出未知电阻，应该怎么办？学生就可以用等效替代的思想进行设计了。 三、转换法 有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。譬如，在研究电热与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出哪个电阻放热多。教学时不妨设计一问：为什么研究电热与电阻大小的关系时，还用到似乎与实验无关的煤油呢引发学生的思考和讨论，在小结出该实验中煤油的作用的基础上，进而再问：该实验能否不用煤油而改用其它

初探初中物理教学中的科学方法教育

初探初中物理教学中的科学方法教育 摘要：在物理教学中进行科学方法的教育，教材是载体，教师是关键。教师在 传授科学知识的过程中，要创设好物理情景，有计划地引导学生去探索、去发现、去总结，使学生在探究问题、掌握知识的同时，学习和领会物理科学方法，这是 物理教学过程中非常重要的一环。重视科学方法的教学，培养学生的科学思维， 提高学生实事求是的科学态度，勇于创新的探索精神，有助于学生学习能力的发 展和实践活动的开展，以促成学生的全面发展和素质的提高。 关键词：初中物理；科学方法；教师；学生 《物理课程标准》倡导探究式的学习，注重学生自己动手、动脑探究科学规律，体验科学研究的方法，科学探究既是一种重要的教学方式，又是学生的学习 目标。因此，在初中物理教学中，不仅要教给学生物理知识，更重要的是要引导 学生经历一次物理学知识的“再发现”的过程，从而培养学生获取新知识的能力， 收集和处理信息的能力，分析和解决问题的能力，体验科学探究的乐趣，学习科 学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。 如何使物理教学达到课程标准确定的目标，其中蕴含的大量的科学方法，我 们必须给予足够的重视，并且渗透到教学活动中，适时向学生介绍、点拨，让学 生在学习活动中去体验，逐步提高学生科学探究能力。这就需要学生面对新的物 理情景，建立起物理模型，并把已知条件进行提取、加工、综合、迁移至问题部分，从而解决问题。为了使学生提高解决这类问题的能力，物理科学方法教育就 显得十分重要。只有让学生学习并熟练掌握物理学研究的方法，遇到这类问题时 才会有法可循，游刃有余。 在初中物理教学中进行科学方法的教育，教材是载体，教师是关键。教师在 传授科学知识的过程中，要创设好物理情景，有计划地引导学生去探索、去发现、去总结，使学生在探究问题、掌握知识的同时，学习和领会物理科学方法，这是 物理教学过程中非常重要的一环。本文就初中物理常用的科学方法谈一谈教师应 该如何在自己的教学中渗透。 一、控制变量法 控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。 控制变量的方法是一种常用的有效的科学研究方法,当学生掌握了这一研究问 题的方法后,就可以迁移、运用于其他研究领域。因为任何一个事物都不可能孤立 地存在着，与它发生联系，对它产生影响的因素很多，在这种情况下就可以考虑 使用控制变量的方法来研究问题。 二、图象法 图象是一个数学概念，用来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。由 于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此图象在物理 中有着广泛的应用。在实验中，运用图象来处理实验数据，探究内在的物理规律，具有独特之处。例如在探究串联电路中电流规律实验中，把各点作为横轴、电流 为纵轴，作出的图象为水平直线，很直观表示出串联电路中各点电流相等的规律。这样学生非常容易理解和记忆。在探究电阻上的电流跟电压的关系、同种物质的 质量与体积的关系、重力大小跟质量的关系等实验中都运用到图象法。这样把数

物理教学的科学性、严谨性、逻辑性

物理教学的科学性、严谨性、逻辑性 ———浅谈在中学物理教学中科学素养的培养 毕传平 在平时的听课学习中发现，有很多教师甚至包括一些老教师，对物理教学的科学性、严谨性、逻辑性不甚了解，或者是要求不够严格，导致在教学中出现很多问题，如出现科学性错误、结论表述不够严谨、过程分析思维混乱没有逻辑性，学生越听越乱，学习教学效率低下，长此以往导致学生养成脱离实际、浮躁不求甚解、生搬硬套的习惯，这对学生毕业以后走上工作岗位解决实际问题也是非常不利的、对学生的终生发展也是不利的。如果大多数教师在平时教学中不能认真钻研教材、认真备课、提供科学严谨逻辑性强的优化方案，除了对学生个人的发展不利，也将影响整个国家的发展。因为中学物理学科的特点，作为我们物理教师培养学生科学素养的责任尤其重大，我们应当担当起这个责任。下面就分别阐述物理教学的科学性、严谨性、逻辑性，并结合具体事例分析。 一、科学性是指表述的内容是否符合客观实际，是否反映出事物的本质和内在规律，即概念、定义、论点是否正确，论据是否充分，实验材料、实验数据、实验结果是否可靠等。物理学是一门自然科学，在进行中学物理教学时，首先应当注重教学的科学性。无论是对物理现象、物理概念和物理规律的描述与表达，还是实验与习题的内容、数据等，都应当正确无误符合科学性。当然,不是说要一次就把某个问题讲深、讲透、讲全,而是要求不论在内容上和方法中都不应有科学性的错误。关于物理教学中的科学性典型错误有很多，下面所举的例题都很简单但又是不经意间常犯的错误。 【例1】、在一次公开课上，有一位老师分析下例：如图1所示，在光滑的绝缘水平面上固定两个同种正电荷P 、Q ，在PQ 连线上的M 点，由静止释放一带正电滑块，则滑块由静止开始一直向右运动到PQ 连线上的N 点时速度为零。关于此过程中下列说法正确的是（ ） A ．滑块受到的电场力一定是先减小后增大 B ．滑块的电势能一直减小 C ．PM 间距一定小于QN 间距 D ．滑块此后将在MN 间做往复简谐运动 分析：根据等量同种电荷电场线的分布规律，可知在PQ 连线的中点处场强为零，从P 、Q 到中点场强逐渐减小，故选项A 正确；滑块电势能变化由电场力做功决定，可知选项B 错误；由滑块的受力可知：滑块先做加速度减小的加速运动，到MN 中点时加速度为零，速度最大，然后向右做加速度增大的减速运动，到N 点速度为零、加速度向左最大，再返回做对称的运动，因此可作出滑块的速度—时间图像如图2所示，与弹簧振子的运动情况完全相似，所以滑块也做简谐运动，如取MN 连线中点为平衡位置O 、向右为位移正方向，可作出滑块的位移—时间图像如图3所示。故选项AD 正确。 【问题提出】 图1 P M Q N 图2 图3

初中物理_科学探究：物质的密度教学设计学情分析教材分析课后反思

八年级《物理》 第五章质量与密度 第三节《科学探究：物质的密度》 教学设计

第五章 质量与密度 第三节 科学探究：物质的密度 课程标准 科学内容 1.2.3通过实验，理解密度。会测量固体和液体的密度。解释生活中一些与密度关的物理现象。 科学探究 1、通过体验科学探究的过程，熟悉科学探究的几个主要要素。 2、会测量固体和液体的密度。 3、通过实验，理解密度。 学习任务分析 ： 本节是力学的基础部分，与前几章的“简单现象”相比，知识的讲述深入了一层，本节可以看成是质量的深化和延续，又是对物质世界认识的一种探索，同时也是学习液体压强，阿基米德原理，以及浮沉条件的重要基础。 学生现状分析： 初二学生现阶段能力发展水平不平衡，形象思维能力较强，逻辑思维能力发展水平不高，学生已有“物体体积越大， 质量越大”生活经验，已初步掌握了测量液体、固体质量和体积的方法， 同时 学生动手操作能力和欲望比较强，乐于参与实验，但学生分析实验数据的能力欠缺，为此，在本节课密度概念教学时，我将难度分解，逐层递进，分段探究，各个击破的方式方法，便于学生更好的理解密度概

念。 学习目标 1、通过体验科学探究的过程，熟悉科学探究的几个要素； 2、学习应用“比值”的方法定义物理量，建立密度的概念，认识密度的公式、单位； 3、理解密度是物质的特性； 4、解释生活中一些与密度有关的物理现象； 学习重点和难点 1、重点：通过体验科学探究的过程，熟悉科学探究的几个主要 要素。学习应用“比值”的方法定义物理量，建立密度概念，认识密度公式和单位。 2、难点：理解密度是物质的一种特性。 教法和学法： 教法：科学探究，小组合作。 学法：指导学生会利用比较、类比以及“比值”定义物理量的方法，正确建立密度的概念。 教学准备 教学课件：一个 演示实验器材：纯水、盐水、酒精各一杯、托盘天平，相同体积的铝块2个，铜块1个，塑料泡沫1块。 分组实验器材：天平（9架），砝码（9盒），量筒（9个），刻度尺，烧杯；

谈高中物理核心素养下科学思维能力的养成

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/062117533.html, 谈高中物理核心素养下科学思维能力的养成作者：周幸 来源：《教育界·基础教育》2019年第11期 【摘要】在高中阶段，物理是一门理论与实践相结合的学科，与人们的实际生活联系紧密。学习物理的目的是培养学生的科学思维能力和创新能力。随着我国大力推进新课程改革，并将培养高中核心素养作为教学的一部分，有利于加强学生逻辑思维能力，实现物理教学的新目标。基于此，本文将深入探讨培养学生物理核心素养的重要性、高中物理教学存在的问题及培养学生物理核心素养的方式。 【关键词】高中物理;核心素养;科学思维 高中物理以“实践+理论”为主，理论是实践的基础，实践又在理论的基础上进一步验证理论的真实性，二者紧密联系在一起。对于激发学生对物理的学习兴趣，提升学生的学习能力，挖掘学生的潜能，教师发挥着重要作用。教师在物理教学过程中必须积极引导学生的科学思维，培养学生的实际动手能力，使学生自发形成物理学习意识。新课程改革对高中物理教学提出了新目标，对整个物理教学的意义深远，对提高我国教育质量具有重要作用。 一、高中物理教学存在的问题 第一，教师教学观念落后，跟不上时代步伐。在教学方法上，教师依旧采用单一的形式，教师口若悬河，学生盲目跟从;在思想上，教师未脱离应试教育的怀抱，喜欢直接讲解或简单得出答案;在教育方式上，教师脱离时代步伐，满足自身当下的成绩，不求进取，安于现状，没有及时充实自己，教育水平停滞不前;在教育观念上，教师过于相信自己的教学经验，没有充分认识到科学思维的重要性，不重视、不理会的态度也影响了实际教学质量。 第二，教学模式单一。物理强调知识的全面性和发散思维的重要性，但教师在授课过程中，往往会堆积许多知识点，导致授课内容显得复杂、时间紧迫、知识结构不清晰。同时，高中物理教师喜欢教授理论课，轻实验教学和实践活动，习惯利用更多时间向学生灌输大量知识，繁多的课堂作业、试卷、课后作业堆积在学生的课桌上。有时，教师因重视分数而有意提高课程难度，拓展难度较大的知识点，未等学生充分理解并运用知识点，教师已经开始了下一部分内容。教师忽略了学生的实际水平，导致教学质量低下。 第三，未厘清教学重点。教师倾向于把考试重点放在理论知识上，对物理教学的认识不够深入，所以未将科学思维能力的培养放在首位。同时，教师重视学生的成绩，把成绩作为评价学生的标准。在评定学生的综合表现时，教师倾向于考试分数，极少关注学生的学习能力和思想品质，也未将学生的其他能力纳入评价中。

物理学中常用的几种科学思维方法.

案例60 物理学中常用的几种科学思维方法 进入高三，高考在即。如何在高三物理复习中更好地提高学生的科学素质、推进知识向能力转化、提 高课堂教学的效率和质量，是摆在每个老师和学生面前的重要课题。物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学；更应加强对学生进行物理学研究问题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。英国哲学家培根说过：“跛足而不迷路，能赶过虽健步如飞，但误入歧途的人”。学习也是这样，只有看清路，才能少走或不走弯路。可见，掌握物理学科的特点，熟悉物理研究问题和解决问题的方法是至关重要的。学好中学物理，不只是一个肯不肯用功的问题，它还有一个方法问题，掌握正确的思路和方法往往能起到事半功倍的效果。下面我们从高中物理综合复习教学的角度，通过对典型问题的分析、解答、训练，介绍常用的几种科学思维方法，以期达到减轻学生负担提高复习效率的目的。 1．模型法 物理模型是一种理想化的物理形态，将复杂的问题抽象化为理想化的物理模型是研究物理问题的基本 方法。科学家通常利用抽象化、理想化、简化、类比等把研究对象的物理学本质特征突出出来，形成概念或实物体系，即为物理模型。模型思维法就是对研究对象或过程加以合理的简化，突出主要因素忽略次要因素，从而解决物理问题的方法。从本质上说，分析物理问题的过程，就是构建物理模型的过程。通过构建物理模型，得出一幅清晰的物理图景，是解决物理问题的关键。实际中必须通过分析、判断、比较，画出过程图（过程图是思维的切入点和生长点）才能建立正确合理的物理模型。 [例1] 如图1－1所示，光滑的弧形槽半径为R （R>>MN 弧），A 为弧形槽的最低点，小球B 放在A 点 的正上方离A 点高度为h 处，小球C 放在M 点，同时释放，使两球正好在A 点相碰，则h 应为多大？ 解：对小球B ：其运动模型为自由落体运动， 下落时间为 t B ＝g h 2 对小球C ：因为R>>MN 弧，所以沿圆弧的运动模型是摆长等于R 的单摆做简 谐振动，从M 到A 的可能时间为四分之一周期的奇数倍 所以 t C ＝c T n 4)12(+ g R Tc π2＝ 解得：h ＝8 )12(22R n π+． （n ＝0，1，2……） 【评注】 解决本题的关键就在于建立C 小球的运动模型——单摆简谐振动，其圆弧的圆心相当于单摆的悬点，圆弧的半径相当于单摆的摆长，只要求出C 小球运动到A 点的时间，问题就容易解决了 [例2] 在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线，其中2、3小球静止，并靠在一起。而1小球以速度v 0朝它们运动，如图1－2所示，设碰撞中不损失机械能，则碰后三小球的速度的可能值是 （A ）v 1＝v 2＝v 3＝30v （B ）v 1＝0, v 2＝v 3＝20v （C ）v 1＝－v 0/3, v 2＝v 3＝320v （D ）v 1＝v 2＝0, v 3＝v 0 解：依题意碰撞无机械能损失，小球之间的碰撞一定是弹性碰撞，这里关键 是如何建立正确的碰撞过程模型。若把2、3两小球看成整体，建立1小球和2、3 小球之间的两体碰撞模型就会得出（C ）答案错误结论。其实2、3小球只是靠在一起并没有连接，加之碰撞过程的位移极小，必须建立三小球之间依次碰撞的过程模型，由两球弹性碰撞得速度依次交换，所以（D ）正确 【评注】 本题关键在于建立正确地符合客观规律的小球碰撞模型——两两依次碰撞，要做到这一点必须掌握好基本概念和基本规律，认真分析题意，抓住问题的本质才行。 [例3] 如图1－3所示，有一根轻质弹簧将质量为m 1和m 2的木块连在一起并置于水平面上，问必须在m 1上至少加多大的压力，才能在撤去压力后，

初中物理常用的科学方法

初中物理常用的科学方法 一、控制变量法 控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。 例如，探究影响滑动摩擦力大小的因素；决定压力作用效果的因素；影响液体压强的大小的因素；影响动能大小的因素；影响重力势能大小的因素；影响蒸发快慢的因素；影响导体电阻大小的因素；电流跟电压电阻的关系；影响电功、电热大小的因素；影响电磁铁磁性强弱的因素；影响磁场对通电导体力的大小的因素等等实验，都运用了控制变量法。 二、等效替代法 等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。 例如，合力与分力的关系，串、并联电路中电阻的等效，都使用了等效替代法。 三、转换法 有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。 例如，在研究电热与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出哪个电阻放热多。在初中物理实验中，利用软细绳测量地图上铁路线上的长度、刻度尺和三角板配合测量硬币的直径、圆锥的高；在探究声音的响度与什么有关系的实验中，用乒乓球的振动放大和转换音叉的振动；利用电路中的灯泡是否发光等电流的效应来判断电路中是否有电流；利用磁场的吸铁性来研究磁场、电磁铁的磁性强弱等，都运用了转换法的思想。

谈初中物理教学中的科学探究

谈初中物理教学中的科学探究 初中物理新课程标准和教材突出了对学生素质的全面培养，突出了知识建构的过程，尤其是在教学的方法上，强调了科学探究。下面，就科学探究在教学中的运用谈几点看法： 一、要创设问题情景，营造探究氛围 学生在学习过程中必然会遇到许多认知问题，这些问题交织在一起，成为学生探究的心理动力和探究式课堂教学的契机。中学生有很强的求知欲，时常表现为思想上的困惑和疑问，正是这些思想和认知问题驱动学生去追求知识、探索真理。因此，在教学中教师要善于把教材中既定的物理观点转化为问题，以展现知识的发生发展过程，借助具有内在逻辑联系的问题设计，促使学生思考，逐步培养学生自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，使学生真正成为知识的主动建构者。例如，在《自由落体运动》的教学中，根据伽利略反驳亚里斯多德的观点,设计成这样的问题：假如越重的物体下落得越快,越轻的物体下落得越慢,那么将这个重物和这个轻物拴在一起,快慢情况又如何呢?有的同学说,两物相加更重了,应该下落得更快；有的同学说,重物的下落由于受到轻物的牵制,下落肯定要比原来慢。学生经过探究，逐步寻找正确的答案。这样，通过挖掘教材，设置问题，让问题在学生新的需要与原有水平之间产生冲突，激发了学生的学习动机，不断切入学生思维的最近发展区，不断地缩短学生原有水平与学习目标之间的距离，使学生成为知识的主动建构者。 二、循序渐进，逐步深入 探究式教学强调了学生的参与和主动学习，但是探究活动的安排应有一定的梯度。 1、探究式教学在具体活动的安排上，应遵循由易到难的原则，逐步加大探究力度 从探究的环节上来看，可以逐个环节地训练。如可以先从提出问题开始。对问题的提出也可以由浅到深，对问题的表达来说可以由粗糙到精确。对于一个探究活动也可着重于探究某个或某几个方面。例如，对于《声音的产生》部分的教学中，可以着重于提出问题；探究摩擦力产生原因则着重于猜想与假设……另外，对于不同的学生，探究活动的要求不同，教师参与的程度也不同。 2、探究活动的数量应该由少到多，使教师和学生有一个逐步适应的过程 从总体上来说，可以将科学探究的环节渗透到不同的教学内容中。每一次探究活动，学生重点学习某一个环节涉及的有关方法。以便在完成一阶段学习之后达到对探究方法的整体了解。在此基础之上不断运用这些方法提高探究的能力。

物理学中常见的科学研究方法)

初中物理学中常见的科学研究方法新课程标准中的过程与方法目标要求在物理知识与技能的探索与 学习的过程中，使学生掌握一些简单的科学探究方法，形成比较有效的物理思想。 中考对这方面内容的考查正逐渐加强，考题涉及到的一些具体方法有才想法、观察法、实验法、分析法、综合法、归纳法、分类法、隔离法、假设法、比较法、等效（替代）法、建立理想模型法、控制变量法、实验推理法、转换法、类比法、逆向思维法等研究物理的方法。 一、控制变量法 在研究物理问题时，某一物理量往往受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。例如： 1、探究浮力大小与哪些因素有关； 2、研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系； 3、研究压力的作用效果与压力和受力面积的关系； 4、研究物体的动能与质量和速度的关系； 5、研究物体的重力势能与质量和高度的关系； 6、研究液体的压强与液体的密度和深度的关系； 7、研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系； 8、研究电流与电阻、电压的关系； 9、研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系； 10、研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；

11、研究影响蒸发快慢的因素； 12、研究影响电动机转动快慢的因素与哪些因素有关； 二、转换法 在物理学习中，有时需要研究看不见、摸不着的物质（如电流、分子力、磁场）。这时就必须将研究的方向转移到该物质产生的各种可见的效应、效果上，由此来分析、研究该物质的存在、大小等。 1、利用温度计示数显示产生热量的多少； 2、灯泡是否发光判断电路中是否有电流； 3、通过电磁铁吸引大头针的多少判断电磁铁磁性的强弱； 4、扩散现象认识分子的运动； 5、影响响度大小的因素中，利用乒乓球振动显示音叉的振动；（音叉振动时放入水中，桌面上放些大豆等，起到放大的作用。） 6、通过小磁针的运动判断是否有磁场存在； 7、通过运动的物体推动木块的远近，说明它的动能大小； 8、电阻的大小可以通过电流示数的大小来显示； 三、等效替代法 将一个或多个物理量、装置、物理状态或过程用另一个物理量、一种装置、一个物理状态或过程代替，得到同样的效果。 1、“曹冲称象”用石块等效替换大象； 2、利用量筒测量不规则固体的体积； 3、电路中，若干个电阻可以等效为一个合适的电阻；

谈高中物理教学中的科学方法教育

谈高中物理教学中的科学方法教育 发表时间：2011-10-11T11:07:20.040Z 来源：《教育创新学刊》2011年10期供稿作者：张成坤 [导读] 物理教学中既应该让学生掌握物理学的概念和规律，更应该让学生重视科学的态度和科学的方法。 张成坤河北省大名县第一中学 在科技迅猛发展，知识日新月异，科技竞争日益激烈的今天，大多数教育人士已经普遍认识到，能力的高低在一定程度上，表现为掌握方法的多少和熟练程度。因此，物理教学中既应该让学生掌握物理学的概念和规律，更应该让学生重视科学的态度和科学的方法。 所谓科学方法，是研究自然科学和社会科学的一般规律性理论。在中学物理教学中，科学方法教育的内容有：一是物理学的研究方法的教育；二是物理学习方法的教育。在物理教学中，教师在完成传授知识的同时，有意识、有目的的进行科学方法教育和指导，有利于促进学生智能的发展，培养科学的态度，使学生在学习中不仅掌握了物理知识本身，而且掌握了研究和学习物理的方法，以及探索物理的精神。 一．指导阅读课本，培养自学方法 在教学中充分利用教科书，指导学生读书的方法，是培养学生自学能力的有效途径。一方面通过读书掌握物理的科学语言；二是通过反复读书，使掌握的知识更加全面、系统、准确；三是通过读书提高自学能力，在学习上变被动为主动，充分发挥学习的主动性和积极性。那么，怎样正确指导读书呢？ （1）基本概念、基本定律要着重读，对其中的重点字母要深入体会、准确理解。因为这些字句或揭露了事物的本质；或指出了事物变化的范围和条件；或反映两个事物的区别与联系。教学时，必须指导学生把这些重点字句“抠”出来搞清楚、弄明白。如功率的概念中把“时间”限制为“完成这些功所用的时间”，而不能简单说成“功率等于功跟时间的比值”。又如楞次定律：“感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”，“阻碍”的含义不是“阻止”，它是指：原来磁场增强时，感应电流磁场与原磁场反向；原来磁场减弱时，感应电流磁场与原磁场同向。在教材中“这段”、“该点”、“某时”、“某刻”、“任意”、“总是”等字眼很多，切不可轻视。要养成“抠”字眼的习惯，正确理解概念和规律的物理意义、适用条件。 （2）指导学生识图、读图、画图。物理学上的图形很多，如速度图线、振动图线、 波动图线、交流电的图线、气体状态变化图线、电力线、磁感线、电路图、受力图等，是用来描述量与量之间关系或变化规律的，是最简单的物理语言。学会识图、读图、画图是一种基本功，决不能忽视。通过对图形的理解，可以提高空间想象力，增强物理综合能力。 二．在物理知识的教学中渗透方法教育 科学方法教育既需要潜移默化的熏陶，也需要有目的的训练。脱离物理知识对中学生大讲科学方法，则犹如建设空中楼阁；埋头讲物理知识而不注意方法教育，则犹如给学生一堆砖瓦。因此，科学方法教育应渗透在物理知识教学之中，只有根植于物理知识沃土之中的科学方法教育，才会结出丰硕的智慧之果。在物理知识的教学中，处处蕴涵着科学方法。物理概念、物理规律的建立常常运用观察和实验、比较和分类、分析和综合、数学和推理、理想化等科学方法。如在概念教学中，将电势能和重力势能类比，学生很容易接受；在洛仑兹力教学中，由安培力演绎出洛仑兹力。在牛顿第二定律、玻—玛定律、楞次定律等规律的教学中，常采用观察和实验、数学推理的方法来研究。如“电磁感应”的教学就是对学生进行科学方法训练的好例子，可将教学过程组织为较完整地体现科学研究一般方法的过程，使学生受到科学方法的训练。 这样，在传授知识的同时，使学生感受科学方法在建立概念、发现规律中的作用，激发学生自觉的学习和运用科学方法解决实际问题的积极性。 三．重视物理学史，体会科学方法 物理教学改革的目的之一，是把科研人员应具有的素质和能力早一些对学生进 行培养和训练，使教和学的思路去尽量接近科学家认识的思路。这就要求我们将物理教学和物理学史结合，当然教学过程不同于科学研究过程，但在必要时，结合重要的物理史料用模拟科学认识过程的方法进行物理教学，这也是物理教学实质性改革的途径和方向，是实现上述教学目的，培养创造型人才的一个有效途径。模拟科学认识过程的方法，就是让学生遵循前人科学发现和发明的思路来学习，学会科学研究的方法。这就要求我们将物理学史溶于物理教学之中，将科学方法教育溶于物理学史教学之中。具体地讲就是善于把学生推到若干年前，让他们从当时的科学背景出发去重温科学家们在什么问题上、什么环节中、什么情况下、用什么方法和思路作出了科学发明和发现，从而把这些关键的步骤联系起来。 在“自由落体”教学中，首先应阐明：历史上，伽利略首先通过落体佯谬的思想进行实验，否定亚里斯多德的物体越重下落越快的结论；然后运用数学工具得出初速为零的匀加速直线运动S / t2 = 常量；进而用斜槽实验验证物体从光滑斜面下滑的运动是符合s / t2 = 常量的规律；最后将斜面实验推广，得出结论：落体运动是初速为零的匀加速运动。伽利略之所以敢于首先用一个理想实验批判亚里斯多德的学说，是因为他此前已进行过长期的实验研究，他曾多次观察过从同一高度同时下落的轻重不同的物体（如两个球体或两块石头等）的下落情况。伽利略认为自然界“总是习惯于运用某种最简单最容易的手段”这一哲学思考，使他大胆猜想自由落体运动是匀加速运动，他的关于落体的全部研究都是为了确证这一猜想而进行的。他的研究方法是观察---假设猜想----数学推理------实验验证---合理外推。他对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是“抽象思维，数学推导，科学实验”相结合的方法，对科学研究起到了重大的启蒙作用，极大地推动了物理学发展，是人类物理思想上最伟大的成就之一。然后引导学生重做伽利略的斜面实验，加深对方法的理解。 四．加强物理实验，体验科学方法 观察与实验是物理学研究的基本方法，物理学的所有规律都是通过实验建立起来的，也是学生学好物理知识的基本方法。在教学中，应培养学生六个方面的实验技能：一是掌握基本仪器的构造、原理和使用，能正确使用仪器进行观察、测量和读数；二是掌握中学有关实验的一般原理和实验方法；三是会正确记录实验数据，并能进行运算和分析，以得出正确的结论；四是了解误差概念，并学会初步的误差计算和分析；五是会写一般的实验报告；六是养成良好的实验习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实的习惯等。例如“用温度计测温度”的教学中，可以对学生进行下述方法论的教育：（1）平衡原理：温度计与被测物体达到热平衡，温度计的液柱不再变化时的示数即是被测液体温度；（2）转化原理：把被测液体的温度转化为温度计内液柱的高低，是看不见向看得见的转化；（3）放大原理：

物理学中常用的几种科学思维方法

物理学中常用的几种科学思维方法 物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学；更应加强对学生进行物理学研究问题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。英国哲学家培根说过：“跛足而不迷路，能赶过虽健步如飞，但误入歧途的人”。学习也是这样，只有看清路，才能少走或不走弯路。可见，掌握物理学科的特点，熟悉物理研究问题和解决问题的方法是至关重要的。学好中学物理，不只是一个肯不肯用功的问题，它还有一个方法问题，掌握正确的思路和方法往往能起到事半功倍的效果。 1．模型法. 物理模型是一种理想化的物理形态，将复杂的问题抽象化为理想化的物理模型是研究物理问题的基本方法。科学家通常利用抽象化、理想化、简化、类比等把研究对象的物理学本质特征突出出来，形成概念或实物体系，即为物理模型。模型思维法就是对研究对象或过程加以合理的简化，突出主要因素忽略次要因素，从而解决物理问题的方法。从本质上说，分析物理问题的过程，就是构建物理模型的过程。通过构建物理模型，得出一幅清晰的物理图景，是解决物理问题的关键。实际中必须通过分析、判断、比较，画出过程图（过程图是思维的切入点和生长点）才能建立正确合理的物理模型。 2．等效法. 当研究的问题比较复杂，运算又很繁琐时，可以在保证研究对象的有关数据不变的前提下，用一个简单明了的问题来代替原来复杂隐晦的问题，这就是所谓的等效法。在中学物理中，诸如合力与分力、合运动与分运动、总电阻与各支路电阻以及平均值、有效值等概念都是根据等效的思想引入的。教学中若能将这种方法渗透到对物理过程的分析中去，不仅可以使问题的解决变得简单，而且对知识的灵活运用和知识向能力转化都会有很大的促进作用。 3．极端法. } 所谓极端法，就是依据题目所给的具体条件，假设某种极端的物理现象或过程存在并做科学分析，从而得出正确判断或导出一般结论的方法。这种方法对分析综合能力和数学应用能力要求较高，一旦应用得恰当，就能出奇制胜。常见有三种：极端值假设、临界值分析、特殊值分析。 4．逆思法. 在解决问题的过程中为了解题简捷，或者从正面入手有一定难度，有意识地去改变思考问题的顺序，沿着正向（由前到后、由因到果）思维的相反（由后到前、由果到因）途径思考、解决问题，这种解题方法叫逆思法。是一种具有创造

在物理教学中如何培养学生核心素养

在物理教学中如何培养 学生核心素养 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

在物理教学中如何培养学生核心素养 在物理教学中，应从以下方面做起来培养学生的核心素养： 1、注重全体学生的发展，改变学科本位的观念 2、由“精英教育”改变为“大众教育”。义务教育阶段的物理教学目的是培养全体学生的科学素养，所以该阶段基础物理课程应该满足所有学生发展的需要，提升我国公民的科学素质。同时，课程的设置应主要以学生的发展为主，而非学科体系自身的完备。 在教学中，教师要观注全体学生，而不能只盯着几位尖子生。无论上课提问、辅导，还是课外活动等教师都要关心弱势学生。耐心地帮助他们提高学习，发展能力。同时，要优选教学内容，使教学内容能促进学生的能力提高，为他们的终身发展打下良好基础，而不要顾及学科的自身体系是否完备。 2、从生活走向物理，从物理走向社会。 课程设置应贴近学生的生活，让学生从身边熟悉的生活现象中去探究并认识物理规律，同时应将学生认识到的物理知识及科学研究方法与社会实践及其应用结合起来，让学生体会到物理在生活与生产中的实际应用。这不仅可以增强学生学习物理的兴趣，还可以培养学生良好的思维习惯和科学探究的能力。 在物理教学中，不仅要学生学到一定的物理基础知识，更要学生明白生活中的哪些现象可用什么物理知识来解释；同时会用物理知识指导生活、为社会生活服务。 3、注重科学探究，提倡学习方式多样化。 物理学习的主要目的不仅是学习物理知识，更重要的是让学生通过学习物理知识，学会学习，学会探究，形成正确的价值观。 在教学中，教师要注重科学探究的教学。要引导学生在探究中学习物理的研究方法，掌握一定的实验技巧和用数学处理物理问题的能力。同时养成正确的科学观和价值观。 科学探究不是唯一的课堂教学方式，教师可根据具体内容灵活地选用不同的教学方式。 4、注意学科渗透，关心科技发展。 随着认识的深入，人类把关于周围世界的知识分成不同的学科。这种人为的划分具有更方便地描述事物不同类别性质的优点，但也丧失了对于自然界的整体把握。然而，近代科学的进一步发展，特别是本世纪以来的科学进步，逐步揭示了物质的不同存在形式和运动形式之间存在着的内在本质联系，发现了原来被分割开的各门学科之间的联系和共性，以及各门学科共有的最基本、最本质的概念。在这种综合中，自然界的本质进一步得以显示。因此，为了培养符合时代发展需要的理想人才，为了使学生全面发展，要让学生整体地了解科学的发展及其与社会科学的相互渗透等。科学技术的发展为人类带来了福音，但也带来了一些负面影响。让学生认识科学技术整体的社会功能及必要的社会控制策略。在教学中，教师能以先进的教学理念进行教学，将是事半功倍的。这不仅让学生学到了科学知识，也学到了科学研究的方法，增强了科学能力，养成了正确的科学情感，态度和价值观。同时也能正确认识科学、技术与社会的关系。这将大大地提高学生的科学素养。