高一物理校本课程---推动人类文明和进步的物理学
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人教版高一物理必修1《物理学与人类文明》说课稿一、教材简介《物理学与人类文明》是人教版高一物理必修1教材中的第一单元,通过介绍物理学的起源、发展与应用,帮助学生了解物理学对人类文明的影响。
本单元内容包括物理学的定义、物理学的发展历程、物理学的应用等方面,重点培养学生对物理学的兴趣,提高学生的科学素养。
二、教学目标1.知识与能力目标:•理解物理学的定义和研究对象。
•掌握物理学的发展历程和重要科学家的贡献。
•了解物理学在人类文明中的应用。
2.过程与方法目标:•发展学生分析和综合问题的能力。
•提高学生的实证思维和科学探究能力。
3.情感态度与价值观目标:•培养学生对物理学的兴趣和热爱。
•提高学生的科学探究精神和创新意识。
三、教学重点1.物理学的定义和研究对象。
2.物理学的发展历程和重要科学家的贡献。
3.物理学在人类文明中的应用。
四、教学难点1.帮助学生理解物理学的核心概念和发展脉络。
2.培养学生积极参与科学探究的能力。
五、教学准备1.教材:人教版高一物理必修1教材。
2.课件:学科PPT进行教学辅助。
3.实验器材:根据课堂需求准备。
六、教学过程1.导入(5分钟)•运用生活实例引出物理学的定义,让学生了解物理学的研究对象。
•提问:物理学是研究什么的学科?在我们日常生活中有哪些物理现象?•学生回答后,引导学生进一步理解物理学的研究范围。
2.讲授(40分钟)•通过PPT展示物理学的发展历程,重点介绍几位重要科学家及其贡献。
•鼓励学生在讲授过程中提问,解答学生的疑惑。
3.实验(30分钟)•进行简单的实验,例如通过震动弦线演示波动现象等,帮助学生理解物理学在实践中的应用。
•引导学生观察实验现象,分析结果。
4.深化(20分钟)•利用案例、视频等素材,展示物理学在人类文明中的应用。
•引导学生思考物理学对现代科技的推动作用,并让学生探讨其中的科学道德问题。
5.小结与反馈(10分钟)•对本节课的内容进行小结,帮助学生复习和梳理知识。
人教版必修一物理学与人类文明教案物理学与人类文明教学目标知识与技能:1.知道高中物理与初中物理在内容和方法上的区别。
2.认识物理学在科学中的基础地位。
3.了解物理学对人类文明、社会进步的影响。
4.知道高中物理学的基本要求。
过程与方法:1、通过对绪言的学习,使学生感受和体会物理学的研究方法,领略物理理论的形成过程和物理学家的思维方法。
2、通过实验演示,使学生体会物理研究过程中观察和逻辑推理的重要性。
情感、态度、价值观:1.了解高中物理将比初中物理更丰富多彩,提高学生的学习兴趣,为产生持久的动机做好铺垫;2.使学生体会物理学的美妙;3.树立为祖国的伟大复兴努力学习的精神。
学生活动设计意图倾听了解老师了解老师学习物理学的经历和过程学生对老师有一个初步的了解,能感觉老师有一种亲切感。
通过个历的介绍树立学生对老师的信心,并激发学生学习物理学科的热情。
激发学生学习物理极性。
新课教学咱们班同学有没有跟我一样喜欢物理的?谈谈你们自己的看法?我也是思索了很长时间,一直想用一句话来概括对物理学的看法和理解。
最终在我翻开咱们教科书的第一页时找到了答案,就是战国时期杰出的思想家庄子说过议论谈谈自己对物理的看法和了解发表自己的想法了解学生学习情况和心态的一句话。
这句话也是我刚刚进入本科学习时我们的第一门物理专业课力学老师在第一节课上展示给我们的。
[ppt]:“判天地之美,析万物之理——庄子”我们来说一说这句话的大概意思,认真的体会一下它表达出来的对于物理学的定位和理解。
庄子的这句话不仅道出了他很高的人生境界,而且道出了物理的真谛。
判者分辨,有听、观察、触摸、嗅等意思,析者分析,有思考、推理、发现等意思,由一物推至万物,由平凡处尝试解释这句话个别重要字的大概意思,初步了解物理学的真谛。
物理和美是紧紧联系起来的。
物理是一种美。
揭示物理学的真谛。
发现不凡。
物理学习可以让我们“于平凡处发现不平凡之事,于不凡处发现平凡之理。
”这就是物理学的真谛所在。
绪论:物理学与人类文明一、教学目标1、知识与技能(1)了解物理学对人类文明、社会进步的影响;(2)认识物理学在科学中的基础地位;(3)知道高中物理学习的基本要求;(4)知道高中物理与初中物理在内容与方法上的区别2、过程与方法积极观察、提出问题及分析问题,进行物理学方法的训练。
3、情感、态度与价值观(1)激发对物理学的兴趣;(2)鼓舞士气,树立学习自信心。
二、教学重点激发学生兴趣,调动学生学习积极性;培养学生对老师的信任,建立良好的师生关系,开阔学生的视野,以及让学生对高中物理的学习方法有一定的认识。
三、教学用具视频资源多媒体设备等。
四、教学过程教师:自我介绍。
祝贺同学们升入高中阶段学习。
我很高兴能教你们的物理课,我愿意和大家一起学习高中物理这门课程。
第一节物理课是绪论课,题目是:物理学与人类文明。
在初中,大家已经学习了一些物理知识和科学方法。
进入高中之后,大家将会见到更为丰富多彩的物理现象,利用科学研究的方法,学到物理知识,增进对科学感情。
1、物理学的基础地位及对人类文明、社会进步的影响教师:现在,让我们来观看一个短片,让大家概要了解一下物理学研究哪些问题,它与其他科学和技术的关系,以及它对人类文明所起的作用。
(播放视频,要求学生注意以上三个方面)学生:(观看视频之后,请同学说说以上三个方面)教师:(总结)物理学,研究物质存在的形式,以及它们的性质和运动规律。
物理学的发展,促进了技术的进步,现代物理学更是成为高新科技的基础。
物理学的发展促成了技术的革新(三次科技革命:蒸汽技术革命和电力技术革命,信息技术革命),改变了人类的生产和生活方式,推动了社会的进步。
2、高中物理学习的基本要求教师:生活中有很多有趣的现象,都可以利用物理学的知识来解释(彩虹、月食)。
日常的很多生活用具,都是基于物理学原理来制作的(电冰箱、电磁炉)。
我们学习了物理学之后,不但可以用来解释一些物理现象,还可以自己设计一些有趣的实验。
《物理学与人类文明》教学设计铁力林业局马永顺中学一、教材分析《物理学与人类文明》是出自新课标、人教版、普通高中物理教科书必修一的绪论课。
本堂课是是学生进入高中后的第一堂物理课,也是十分重要的一节课,它会给学生留下高中物理的第一印象,会使学生对教师的思想情感、精神向往、价值追求、教学风格和特色留下深刻印象,对提高学生学习物理的兴趣和指导学生学好高中物理也很有帮助。
所以这堂课是十分必要也是十分重要的。
《物理学与人类文明》中的“物理学”、“物理学与其他学科”、“物理学与社会进步”、“物理学与思维观念”和“物理学的未来”五方面全景式地展现了物理学与人类文明的方方面面以及社会发展、观念转变的作用和影响,为教师提供了进行绪论教学的丰富素材,对提高学生学习兴趣,了解物理学内容,怎样学好物理进行了科学阐述。
本节课设计好的话可以提高学生学习物理的兴趣,为学好物理增加动力。
二、学情分析刚进入高中的新生经过中考的洗礼,都有着决心学好各门功课的决心和愿望,但受到物理难学这样的固有观念,所以必须在第一堂课就激发他们学习物理的兴趣。
所以这第一堂课必须趣味性十足。
另外高一学生刚刚进入到高中,不可避免还带有初中的一些学习方法和学习思维,而这些方法和思维有部分是不适用于高中物理的,因此,要让学生明确初高中物理的区别,从而激发学生学习物理的兴趣。
利用好绪论课对培养学生学习兴趣,制订学习计划和选用学习方法都至关重要。
另外,通过对学生学习方法的指导,让学生在学习高中物理时能更有效率,更易达到教学目标。
三、教学目标(一)知识与技能1、知道什么是物理,了解物理学对人类文明、社会进步的影响。
2、认识物理学在科学中的基础地位和对生活身产的贡献。
3、知道高中物理与初中物理在内容、方法上的主要区别和联系。
4、知道学好高中物理的方法和技巧。
(二)过程与方法:1、通过物理实验,联系社会、生活实例,让学生体会物理对人类文明、社会进步的影响及物理学的基础地位。
物理学与人类文明教材分析“走进物理课堂之前〞从学生的角度角度表达了对自由落体运动的研究过程,渗透了高中物理研究和解决问题的方法。
“走进物理课堂之前〞行文贴近学生,过程和方法表达详细,是表达高中物理研究思想和方法的典型案例。
“物理学与人类文明〞中的“物理学与其它科学〞、“物理学与社会进步〞、“物理学与思维观念〞、“物理学的未来〞,全景式地展现了物理学与人类文明的方方面面以及社会发展、观念转变的作用和影响,给绪论课提供了教学的素材。
学情分析刚进高一的学生,在初中已经学习了两年的物理知识,对物理学有了初步的了解。
绪论是他们接触高中物理的第一堂课,他们充满着好奇和新鲜感。
通过本节课教学,重在激发学生学习物理的兴趣,同时使他们对高中物理有个大致的了解,并做好学习高中物理知识的准备。
设计思路绪论课不是对课本的讲解,要根据教学目标、针对学生知识起点和思维、心理特点设计教学。
教学策略可确定如下:1.综合运用学生自学,教师实验、讲解,学生讨论的教学方法;2.重视实验对学生学习兴趣和思维的激发;3.注重典型案例分析,让学生体验研究方法;4.在总结初中学习方法的基础上,明确高中学习的基本要求;5.运用多媒体,扩展知识和给学生鲜明的视觉感受。
6.本节课的教学流程:认识物理学在科学中的基础地位→了解物理学对人类文明、社会进步的影响→知道高中物理与初中物理在内容和方法上的区别→知道高中物理学习的基本要求。
三维目标知识与技能1.了解物理学对人类文明、社会进步的影响;2.认识物理学在科学中的基础地位;了解物理学与其他科学和技术的关系;3.了解物理学研究哪些问题,知识高中物理和初中物理在内容和方法上的区别;4.知识高中物理学习的基本要求。
过程与方法通过让学生课后讨论、写读后感的形式,理解为什么要学习高中物理以及怎样才能学好高中物理,为今后深入学习作好思想准备与方法准备。
情感态度与价值观让学生做好学习高中物理的心理准备,要不怕困难,扎实学习!教学重点了解物理学研究哪些问题;了解物理学与其他科学和技术的关系;了解物理学对人类文明所起的作用。
高一物理校本课程---推动人类文明和进步的物理学目录①初、高中物理学习的差异及其对策②转变思维方式学好高中物理③乐趣兴趣加探究__谈中学物理学习方法④生活中的物理⑤中学教材物理学家介绍第一节初、高中物理学习的差异及其对策厦门六中物理教研组邱仁和同学们初中毕业升入高中学习,普遍感到物理难学,教师也感到难教,究其原因主要是由于初高中物理课程要求存在着差异和学生学习方法的差异。
处理好这些差异,顺利实现初、高中物理课程学习的衔接,学好高中物理的一个重要方面。
一、差异产生原因的分析(一)课程要求的差异1.定性分析和定量分析的差异初中物理课程中大多数多问题都重在定性分析,即使进行定量计算,也是相对比较简单的比例关系的运用;高中物理课程,大部分问题不单是作定性分析,而且要求进行大量的,甚至相对复杂的定量计算。
例如初中物理只要知道弹簧的形变越大,弹力就越大;而高中物理要求知道F=kx并且要求能够用这个公式进行分析和计算。
2.知识的呈现的形象思维与抽象思维的差异初中物理课程的呈现基本上是以形象思维为基础,大多数问题是以生动的自然现象和直观的实验为依据,让学生通过形象思维获得知识;而高中物理课程的知识的呈现,多数以抽象思维为基础。
问题研究的实验不再是以直观直接得结论,而需要在实验基础上,加以抽象、归纳,才能得结论。
例如初中物理只要求知道速度是描述物体运动快慢的物理量给的公式为s=vt而高中物理要求区分平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率。
3.初中课程的问题多是单因素的归因的逻辑关系;高中课程的问题的归因则是多因素的复杂逻辑关系,且是以递进式、归纳式的逻辑关系为主。
分析问题时还需较多使用假设、判断的推理逻辑手段。
例如右图求斜面上的物体受到的摩擦力的大小和方向,就必须通过假设、分析、判断和推理才能完成。
4.初中物理问题的解决,对运用数学工具的要求不高,主要使用算术、代数方法;高中物理问题的解决,使用数学工具提高到了需大量使用代数、函数、三角函数、图像、向量(即矢量)运算、极值等方法的综合应用上。
合用优选文件资料分享高一物理《物理学与人类文明》授课方案高一物理《物理学与人类文明》授课方案一、授课目标经过演示与解说,让学生对物理学有大概的认识:认识物理学研究哪些问题;认识物理学与其他科学和技术的关系;认识物理学对人类文明所起的作用。
经过让学生课后讨论、写读后感想的形式,理解为什么要学习高中物理以及怎样才能学好高中物理,为此后深入学习作好思想准备与方法准备。
二、教具计算机、大屏幕、投影仪。
三、授课过程自我介绍。
庆贺同学们升入高中阶段学习。
我很快乐能教你们的物理课,我愿意和大家一同努力,为实现你们的理想目标而休戚与共。
第一节物理课是绪论课,题目是:物理学与人类文明。
主要讲三个问题:一是认识物理学研究哪些问题;二是认识物理学与其他科学和技术的关系;三是认识物理学对人类文明所起的作用。
1、物理学物理学是一门自然科学。
它初步于伽利略和牛顿的年代。
经过三个多世纪的发展,它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。
在远到宇宙深处,近至咫尺之间,大到广表苍穹,小到微观粒子的浩大而又精良的时空中,物理学研究物质存在的基本形式,以及它们的性质和运动规律。
物理学还研究物质的内部构造,在不同样层次上认识物质的各样组成部分及其相互作用,以及它们运动和转变的规律。
因此,说物理学是对于“万物之理”的学问其实不为过。
物理学是一门实验科学,也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。
由于自然界其实不自动地展现其背后的本质、规律和内在联系,因此物理学又是极富洞察力和想像力的科学。
在物理学研究中形成的基本见解和理论、基本实验方法和精良测试技术,已经越来越宽泛地应用于其他学科,进而极大地丰富了人类对物质世界的认识,极大地推动了科学技术的创新和革命,极大地促使了物质生产的繁华与人类文明的进步。
2、物理学与其他科学物理学的发展,促使了技术的进步,惹起了一次又一次产业革命。
现代物理学更是成为高新科技的基础。
经过大屏幕,投影教材上的图片(图 0-1 到图 0-8)、或播放有关视频、课件(《奇怪的太空使者》)。
物理学与人类文明物理学对人类文明进步与发展的推动力量物理学作为自然科学的重要门类之一,与人类文明的进步与发展有着密切的关系。
从古代的天文学到现代的量子力学,物理学不仅推动了科技的发展,也对人类社会产生了深远的影响。
本文将从多个角度探讨物理学与人类文明的关系,并说明其对人类文明进步的推动力量。
一、物理学的技术应用与产业发展物理学的研究成果在科技领域的应用是不可忽视的。
从古代的机械工程到现代的电子技术,物理学的发展直接促进了技术的进步。
例如,研究电磁学的发展导致了电器的出现和电力工业的兴盛,从而改变了人们的生产和生活方式。
物理学在光学、声学、材料科学等领域的应用也为现代科技的快速发展提供了支撑。
物理学在产业发展中的应用也是显而易见的。
随着精密仪器和高性能电子设备的广泛应用,物理学成为现代高科技产业的基石。
从计算机到航天技术,从半导体产业到新能源技术,物理学的研究成果为各个产业带来了新的突破和机遇。
物理学的技术应用无疑对人类文明的进步和发展产生了积极的推动力量。
二、物理学对理性思维的培养与文化影响物理学作为一门自然科学,强调理性思维和实证研究的方法。
通过物理学的学习,人们可以培养逻辑思维和问题解决的能力。
这对于人类文明的进步和发展至关重要。
物理学的研究方法和思维模式也对人类文化产生了深远的影响。
物理学的精神,如观察、实验、推理、理性等,贯穿于科学研究的多个领域,同时也影响到文学、艺术和哲学等领域。
例如,爱因斯坦的相对论启发了现代文学中的“相对主义”思想,成为文化界的重要概念。
物理学的思维方式更加注重实证、严谨和逻辑性,对人类文明的推动在意识形态和思想领域具有积极的影响。
三、物理学的基础研究与科学发展物理学的发展不仅在技术和应用领域具有重要意义,其基础研究也是科学发展的重要驱动力。
许多重大的科学突破都来自于物理学的研究。
例如,量子力学是20世纪科学的重要进展,它不仅推动了现代物理学的发展,也为科学界提供了新的视野和突破口。
高一物理校本课程---推动人类文明和进步的物理学目录①初、高中物理学习的差异及其对策②转变思维方式学好高中物理③乐趣兴趣加探究__谈中学物理学习方法④生活中的物理⑤中学教材物理学家介绍第一节初、高中物理学习的差异及其对策厦门六中物理教研组邱仁和同学们初中毕业升入高中学习,普遍感到物理难学,教师也感到难教,究其原因主要是由于初高中物理课程要求存在着差异和学生学习方法的差异。
处理好这些差异,顺利实现初、高中物理课程学习的衔接,学好高中物理的一个重要方面。
一、差异产生原因的分析(一)课程要求的差异1.定性分析和定量分析的差异初中物理课程中大多数多问题都重在定性分析,即使进行定量计算,也是相对比较简单的比例关系的运用;高中物理课程,大部分问题不单是作定性分析,而且要求进行大量的,甚至相对复杂的定量计算。
例如初中物理只要知道弹簧的形变越大,弹力就越大;而高中物理要求知道F=kx并且要求能够用这个公式进行分析和计算。
2.知识的呈现的形象思维与抽象思维的差异初中物理课程的呈现基本上是以形象思维为基础,大多数问题是以生动的自然现象和直观的实验为依据,让学生通过形象思维获得知识;而高中物理课程的知识的呈现,多数以抽象思维为基础。
问题研究的实验不再是以直观直接得结论,而需要在实验基础上,加以抽象、归纳,才能得结论。
例如初中物理只要求知道速度是描述物体运动快慢的物理量给的公式为s=vt而高中物理要求区分平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率。
3.初中课程的问题多是单因素的归因的逻辑关系;高中课程的问题的归因则是多因素的复杂逻辑关系,且是以递进式、归纳式的逻辑关系为主。
分析问题时还需较多使用假设、判断的推理逻辑手段。
例如右图求斜面上的物体受到的摩擦力的大小和方向,就必须通过假设、分析、判断和推理才能完成。
4.初中物理问题的解决,对运用数学工具的要求不高,主要使用算术、代数方法;高中物理问题的解决,使用数学工具提高到了需大量使用代数、函数、三角函数、图像、向量(即矢量)运算、极值等方法的综合应用上。
例如利用v-t图象来求物体运动的加速度和位移。
又如如何理解a-F图象斜率的物理意义。
(二)学生学习方法的差异1.初中物理的学习,同学们习惯于教师的(知识)传授。
在学习中,对知识点的理解停留在“简单问题”的“简单理解”上;高中物理的学习则要求学生独立地在老师的指导下获取知识。
要求学生要能(把课本作为工具)形成“自主学习”习惯,更要求学生在学习中学会多层次、多角度的逻辑分析,学会寻找知识点的“连续性”关系。
2.初中物理知识的简单性,决定了学生在学习中较多运用记忆方法掌握知识,对理解、分析方法使用的程度要求不高;高中物理知识的复杂性,决定了学生在学习中需要以理解、分析、归纳为主的方法来进行学习。
同时,还需“形成物理学思想”,寻找物理课学习的门路。
3.高中物理习题的求解,要求学生在数学工具使用上学会用数学语言表示物理问题,学会数学工具的灵活运用,实现大量定量分析的自如化。
二、克服差异的学习对策1.关注新旧知识同化,顺利实现升级学习的过度同学们进入高中学习,无论是教材理解方面、思维活动方面、研究物理的方法方面、完成作业应用的手段方面等,与初中阶段相比,存在着明显的梯度。
仔细捉摸高中课程所研究的问题跟初中课程曾研究过的相关问题,在语言、研究方法、思维特点等方面存在的差异,明确新旧知识间的联系与差别,通过课前预习和课堂学习,在老师的帮助下把旧知识同化新知识,顺利地达到知识的迁移,减少高中物理学习的困难。
2.注重思维能力的培养,早入高中物理学习的门道针对高中课程的知识呈现多以抽象思维为基础的特点,在学习中,应注意自己的抽象思维能力培养,快速形成抽象思维习惯,形成分析、判断、归纳、总结的抽象思维能力,能够早入高中课程学习的门道。
例如:高一年级的“匀变速直线运动”对加速度概念的确定,要分析此运动现象的特点(轨迹是直线,速度均匀变化),寻找速度变化量,寻找速度变化有快慢的规律,归纳出a=Δv/t的物理意义。
然后再总结“a”的定义的要素,充分理解“a”的意义。
实现从现象→特点→规律→“知识点”的抽象概括。
3.重视物理实验的研究,培养物理研究能力高中物理课程的演示实验,是培养学生研究能力的最重要的手段。
要能够从演示实验的观察中,学会研究,尤其要学会对有形的物理现象进行抽象思维,并能归纳结论,形成研究习惯,培养研究能力。
如“牛顿第二定律”的演示实验,在课堂演示中,要充当研究者,从实验→读取数据→绘制图形→寻找物理量的数学关系→得出公式的程序实施过程中,把研究的任务交给自己,老师只是“引路人”,让自己来完成研究,得出结果。
从研究中产生兴趣,形成研究习惯,训练研究能力。
4.认真做习题上好习题课,促进分析问题的能力的提高高中学生,尤其是刚进高一的学生,不会做题目的现象较为突出。
认真做习题积极思考,上好习题课是分析问题能力提高的关键。
在习题课中应该着重听思路、听方法。
要懂得做题的思维过程是─—寻找问题现象、分析问题特点、归纳已知条件、确定所用知识、建立解题模型(方程或图形等)、完成具体运算。
要明白解题的根据是什么?怎样联想?如何推算?要知道什么是归纳和演绎?如何进行判断等分析方法,要形成良好的解题习惯,以实现学生分析问题能力的提高。
5.利用好教材工具,加强教材阅读训练,提高自学能力充分利用好教材,加强阅读训练,学会阅读,阅读教材时注意去寻找每章每节的知识点,注意寻找定律的成立条件、要素、结果等内容,加强对知识的理解。
大力提倡同学们对课本阅读过程中进行理解、有创见的,会灵活运用的现象。
及时纠正死记硬背的现象,学会读书,从而提高学生的自学能力。
关注以上几点,可以减少学习物理的厌倦、畏难情绪,增强学习物理的信心和积极性,提高学习兴趣,达到克服差异的目的。
第二节转变思维方式学好高中物理厦门六中物理教研组李久双许多同学反映高一的物理怎么这样难,上课能听懂,作业却不会做,同初中的物理完全不同。
在学习过程根据中学生的思维特点,掌握学习物理的方法,就能较快适应高中物理的学习。
在整个中学阶段,学生的思维能力迅速发展,其抽象逻辑思维处于优势地位。
因此,中学物理学习应遵循思维发展的规律,着力培养思维能力,掌握研究物理的思维方法。
一.建立合理的物理模型和理想化过程——科学抽象法。
合理的物理模型和理想化过程是抽象思维的产物,是研究物理规律的一种行之有效的方法。
比如,研究物体的运动,首先要确定物体的位置。
物体都具有大小形状,运动的物体,各点的位置变化一般是各不相同的,所以要详细描述物体的位置及其变化,并不容易。
但在一定条件下,把物体抽象为质点,忽略物体的大小形状,问题就简单了。
如在平直公路上行驶的汽车,车身上各部分的运动情况相同,当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动,就可把汽车当作质点。
引入物理模型,可以使问题的处理大为简化而又不会发生太大的偏差。
对于比较复杂的研究对象,可以先研究它的理想模型,然后对研究结果加以修正,即可用于实际事物。
例如,忽略分子的体积和分子之间的相互作用的理想气体是不存在的,它只是实际气体在一定程度上的近似,对于高温低压下不易液化的实际气体,如氢、氧、氮、氦气和空气等,在常温常压下就可看成理想气体,这样处理误差小,应用简便。
“理想气体状态方程”的导出就是把空气当作理想气体,然后在一定条件通过实验观察、研究气体状态变化时,压强、体积、温度三个参量之间的关系,从而得出在不同条件下理想气体的三个实验定律,即玻—马定律、查理定律和盖·萨克定律,再运用逻辑推理和数学方法进行综合,总结出理想气体的状态方程。
在常温、常压下,用理想气态方程处理实际问题,带来的误差小且非常简单。
但对高压、低温条件下的气体就不适用了。
不过,从分子的引力和斥力两方面对理想气体状态方程加以修正、推广,得范德瓦耳斯方程即可应用于实际气体了。
高中教材中,要建立大量的物理模型,如“质点”、“单摆”、“理想气体”、“点电荷”、“核式结构”等都是理想模型,还有大量的理想化过程,如“匀速直线运动”、“简谐振动”、“等压变化”、“绝热变化”、……这就要求同学们反思在初中物理学习过程中了解,建立合理的物理模型和理想化过程,对于学习和研究物理问题的重要性,要提高学习这种方法的自觉性。
在学习物理知识的同时,关注处理较复杂的物理问题时采用的具体分析、合理简化、科学抽象的方法,有利于思维能力的培养,以免接触到理想模型时感到陌生,或认为是凭空想象的。
初中物理虽然没有讲什么是物理模型和理想化过程,但可以让学生领悟到这种方法。
例如,初二《连通器》一节分析连通器中的液面为什么相平时,首先设想在连通器下部正中有一个小液片AB(如图),然后根据二力平衡和液体压强公式推导出只有两侧液面相平时,AB才不动的结论。
要明确知道:合理假设→逻辑推理→验证结论是研究物理学的主要方法之一,这对培养抽象思维、空间想象力很有利。
又如,分析托里拆利实验原理时,同样可以在管口处设想出一个液片进行研究。
经过这种思维方法的训练,同学们对《浮力》一节,分析浮力产生的原因时“假设有一个正方体完全浸没在水里”自然就能理解了。
这样,为高中阶段学习建立理想模型作了铺垫。
理想实验也是物理学中一种特殊的科学思维方法,它是在系统的观察与实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程作出更深入的逻辑分析和抽象的一种方法。
如伽利略的斜面实验和自由落体实验。
初中学习伽利略的斜面实验,目的不是单纯地让同学们了解惯性定律发现的历史,关键是使学生懂得逻辑推理和理想实验相结合的研究方法:①从用力推小车,小车运动,停止用力,小车还能继续运动的感性认识出发,分析得出,运动着的物体,若不受外力作用仍要作直线运动,初步突出了物体不受外力作用仍能保持原来运动状态的本质联系。
②用毛巾铺在斜面下端的水平木板上,让小车从斜面滑下,它在毛巾上通过的距离很小。
撤去铺在木板上的毛巾,再让小车由斜面同一位置滑下来,它在平板上通过的距离就远得多。
在愈光滑的平面,小车运动得愈远。
从这一事实分析得到:运动物体速度的变化是受到其它物体作用的缘故。
③在以上实验事实的基础上,运用想象和推理,就可设想一个理想实验:让小车在绝对光滑的平面上运动,它不受任何阻碍作用,则它保持匀速直线运动状态。
这里突出了小车这个物体不受其它物体的作用时,将保持匀速直线运动这一本质联系,而摒弃那种某一物体要受到其它物体不变的作用(即恒力作用),才保持匀速直线运动这一乍看起来合乎一般“经验”的事实。
二.对感性材料的深加工——归纳法。
归纳法是从个别事实中概括出一般规律的思维方法。
它对学习和研究物理学有重要作用。
许多定律和公式都是运用归纳法总结出来的。
例如,高中必修课《电磁感应现象》的教学过程中,我们可以联系初中学习的阿基米德定律时的思维方法:观察实验→分析推理→归纳结论。