也谈物理模型的科学思维方法价值20190801(共50张PPT)
- 格式:pptx
- 大小:1.58 MB
- 文档页数:50
物理模型的建立与思维方法的培养自然界是千姿百态的、千变万化的,物理学研究的对象遍及整个物理世界,在至天体,小至基本粒子,面对复杂具体的物体,研究它的形形色色的运动,中学物理教材所研究的物理现象及其变化规律往往都是用理想模型来说明的.如何帮助学生理解和建立物理模型,并能运用到解决实际问题中去,是中学物理教学的重点,也是难点.一、为何要建立模型物理模型的建立是很重要的,因为某种模型遵循一定的物理规律,同时物理模型和数学演算交织在一起,模型错了,就会导致结论的错误。
研究任何物理现象,都应分清主要因素和次要因素.例如:电学中研究带电体之间的相互作用力,它与带电体的电荷多少,带电体的形状大小,带电体之间的相对位臵及介质等多种因素有关,情况是复杂的.若不分轻重地考虑各种因素,非但不能得出精确结果,反之还会对复杂现象的研究感到束手无策.通过不断探索,科学家创立了有效的模型方法:突出对所要研究问题起主要作用的因素,略去次要因素,构建了许多合理的“理想模型”,有效地解决了对复杂问题的研究。
就带电体间的相互作用而言,实验表明;在真空中,随着带电体之间距离的增大,它们的形状、大小的影响逐渐减小,当远到一定程度时,起决定作用的就是带电体的电荷量,其形状、大小都是无关紧要的,可忽略不计,于是建立了“点电荷”模型,库仑定律反映的就是两个点电荷之间的相互作用规律.而实际问题中的带电体能否看作点电荷,需视具体情况而定.对一般的带电体而言,可看作无数点电荷的集合体,借助叠加原理,根据库仑定律原则上可求出任意带电体之间的相互作用力.可见,没有“点电荷”这个理想模型的建立,就无法计算出带电体之间的相互作用力.也可以这样说,离开物理模型,就无法进行物理学的研究.二、中学物理中各个部分遇到的模型主要有:力学中:质点、弹簧振子、单摆等.热学中:理想气体等.电磁学中:点电荷、理想导体、绝缘体等光学中:点光源、薄透镜、狭缝、薄膜等.原子物理中:光子、自由电子等.和物理模型打交道,必须了解模型的一些特点.三、物理模型建立的过程的的方法物理对象模型化是在物理教学过程中完成的,建立物理模型,主要是让学生抓住事物的本质解决问题,对复杂的事物简化,进行抽象后建立起理想模型。
浅谈“物理模型”思维能力的培养与训练中学物理教材中无论哪一部分的内容都是以物理模型为基础向学生传达物理知识的。
物理模型是中学物理知识的载体,通过对其进行分析与讲解,是学生获得物理知识的一种基本方法,更是培养学生创造思维能力的重要途径。
一、物理模型的类型1、对象物理模型即把物理问题的研究对象模型化。
如物理教材中提到的:“质点”、“点电荷”、“单摆”、“点光源”等都属于这类模型。
2、过程物理模型即把研究的物理对象的实际运动过程进行近似处理,排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰,使之成为理想的典型过程。
如物理教材中提到的,“匀速直线运动”、“等温”过程、“简谐振动”、两物体的弹性碰撞过程等都属于这一类型。
3、条件物理模型即排除物体所处外部条件的次要因素,突出主要方面。
如中学学过的“接触面光滑”、“绝热”等。
二、模型思维能力的培养与训练1、让学生了解正确物理模型是怎样建立及有何意义物理学所分析、研究实际问题往往很复杂,有众多的因素,为了便于着手分析与研究,物理学往往采用一种“简化”的方法,对实际问题进行科学抽象化处理,保留主要因素,略去次要因素,得出一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,此种理想物质(过程)或假想结构就称之为物理模型。
因此,物理模型是人们通过科学思维对物理世界中的原物的抽象描述;是按照物理学研究的特定目的,用物质形式或思维形式对原型客体本质关系的再现。
人们通过对物理模型的认识与研究,去获得关于原型客体的知识及其在自然界中的运动变化规律,它是一种物理科学研究的常用方法。
2、在教学中运用形象化的物理模型,帮助学生理解和掌握知识,发展物理模型思维。
物理模型有助于将物理学中大量抽象的逻辑思维辅之以生动的形象思维,物理模型给物理的教与学所带来的好处是不言而喻的。
例如电场线对电场的描述;原子核式结构对α粒子散对现象的解释;光子模型对光的粒子性的理解。
在具体教学中可通过下述方法帮助学生建立物理模型:第一,实验引导。