“科学核心素养立意下物理建模思维能力训练”
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课程研究摘要:在高中物理教学中,教师还需要更加重视学生科学思维能力的培养,通过培养学生的科学思维能力,让学生能够养成良好的学习习惯和思维习惯,更加深入地理解物理知识,提高学习效率。
因此,本文首先分析了高中物理核心素养下科学思维能力培养中存在的问题,然后探究具体的培养策略,以供参考。
关键词:高中物理;核心素养;科学思维能力相较于其他学科来说,物理学科包含了很多抽象性、概念性的知识点,学生学习难度非常大,而传统教学模式当中,很多教师习惯采取灌输式教学法,课堂比较枯燥,学生的学习兴趣和积极性也不高。
同时,教师对学生核心素养、科学思维能力等培养多有忽视,教学的重点放在提升学生的学习成绩上,导致很多学生学习效率不高。
针对这种情况,教师还需要充分认识到培养学生科学思维能力的重要性,同时科学思维能力也属于核心素养之一,更加符合新课程改革的相关要求,也是未来教学发展的主要趋势。
1.高中物理核心素养下培养科学思维能力存在的问题近年来,新课程改革在我国大多数地区广泛的推行,教学理念和教学方式发生了很大的改变,但是在核心素养理念下,高中物理教师培养学生科学思维能力的时候,依然存在不少问题,具体体现在教学理念、教学方式、教学评价等方面,受到传统教学模式的影响,当前依然有很多教师在开展物理教学活动的时候,沿用了传统的教学理念,对科学思维能力的培养不重视,教师安于现状,不会主动去寻求创新和发展,也过于依赖以往的教学手段和教学经验,这就导致高中物理课堂枯燥乏味,很多学生参与积极性不高,科学思维能力也得不到锻炼与发展。
2.高中物理核心素养下培养科学思维能力的具体策略想要在核心素养理念下做好教学发展,保证教学质量,教师还需要更加重视学生科学思维能力的培养,以下针对核心素养下高中物理教学培养学生科学思维能力的策略进行分析:1)培养学生的科学态度。
与其他学科不同,物理本身具有一定的特殊性,很多物理知识都需要通过科学实验来验证,而科学实验是严谨认真的,不能有丝毫的马虎与敷衍。
基于核心素养下高中物理学科科学思维培养的案例分析摘要:素质教育不断推进的时代背景下,学生学科素养与综合能力的培养慢慢被广大教育工作者及家长共同关注,对课堂教学更是提出更为严格的要求。
因此,教师在实际教学中应注重培养学生的抽思维能力,以此来提高学生的物理学科素养。
加强研究物理问题时的思维过程分析教学,理论与实践相结合,不能急于求成,因为物理学科科学思维的培养是个复杂而长期的过程。
本文主要对基于核心素养下高中物理学科科学思维培养的案例进行分析,仅供参考。
关键词:核心素养;高中物理;思维引言高中阶段物理学科的实践性与理论性明显增强,采用合适的培养策略,有助于学生核心素养及逻辑思维的发展。
但是从高中物理课堂中思维能力的培养情况来看,存在一定的问题影响学生科学意识的形成,进而降低教学效率及质量,为此,教师应结合新课标与核心素养培养要求,制定针对性的思维培养策略改善这一情况,进一步发展学生的物理思维能力。
1新课程标准下解读高中物理核心素养1.1物理观念有关物理观念,可以从三个方面解读:首先立足物理学视角构建起关于运行、物质等的基础认识;其次在思维层面对物理概念的总结;最后是基于物理学科视角解决现实问题、解释自然现象的基础前提。
1.2科学思维首先,科学思维从学科观点入手,是对某一客观事物的存在原理、本质属性,及双方之间相互作用的一种理解方法;其次,根据经验事实构建相关物理模式的一种方法;再次,研究社会科学过程中推理实证与研究结果等手段的具体运用;最后,从研究推理和事实证明入手,检验纠正对概念和结果的批判、怀疑,进而提出创新思想的品格。
1.3科学探究通过观察与实验的方法找出问题、进行猜想假设、设计物理实验方案、收集整合信息、提供结论并解释,评估交流科学探究过程及所得结果的综合能力。
1.4科学态度与责任指的是在了解科学实质,掌握科学、社会、技术和环境四者内在关系的前提下,逐步产生探索自然的驱动力,用事实说话、严谨认真的科学态度,保护自然环境与遵守社会道德规范的责任感。
核心素养背景下高中物理科学思维能力的培养摘要:科学思维能力,是一种综合能力的体现,其内容包括学生的认知能力、学习能力以及审美能力。
为了践行核心素养的培育,顺应时代发展的步伐,基于核心素养下的物理高效学习,也是顺应当今社会发展的趋势。
为此,各个教学环节的构建也应该围绕教学目标来展开,从而促进学生科学思维能力的发展。
关键词:物理;核心素养;科学思维能力教师要想提高学生的学习水平和学习效率,首先就要先提高学生的科学思维能力。
尤其是对于物理学科的学习而言,学生的科学思维能力将直接决定学生的思维走向和科学态度。
而物理学科的核心素养就是让学生通过进行一定的物理学习具备必要的实践能力和科研意识。
因此,在进行课堂教学过程当中,教师应当积极地转变教学观念,创新教学方法,以便不断提高学生的科学思维能力。
一、创设课堂情境一个好的情境,能大大提高课堂教学效果,激发学生科学思维兴趣。
课上,为开启学生思维,要紧密联系学生实际生活,精心创设生活化情境,用生活现象或生活事例说明物理规律,让学生学会灵活思考。
同时,要根据教材内容,精心创设多媒体情境,用多媒体播放适合的影片情节等,鼓励学生认真观察,有针对性地唤醒他们科学思维兴趣。
另外,为保证学生养成良好科学思维习惯,能主动进行一定思考,要注意创设故事情境、表演情境等趣味性较强的教学情境,于丰富多彩课堂情境下引导学生科学思维的发展。
举这样一个简单的例子,在《运动快慢的描述——速度》一课教学时,可提前搜集《科技之光》、《动物世界》电视片段,在课堂导入环节为学生播放雄鹰在空中飞翔、飞机在天空划过、卫星在宇宙运行、汽车在公路飞驰……有关反映物体运动的画面。
基于这样一个情境下,请学生综合分析录像片,并回顾已掌握的机械运动知识,提出一些关于运动的话题。
期间,学生们将运用分析综合等科学思维方法提出自己的想法。
在这个过程中,有的学生将提出这样一个有关运动的话题:“如何描述物体的机械运动?要从几个方面去描述?”结合这个运动话题,继续为学生播放2003年10月15日第一艘飞船成功升空的录像片,请学生思考:假如你是文学家,你如何描述它的运动?期间,可指导学生参照2003年10月17日光明日报中文学家的描述内容。
172020.11[摘 要]物理作为一门重视实验及逻辑推理的自然科学类基础学科,其教学目的不仅仅是为学生科普物理方面的知识,更重要的是培养学生科学思维能力。
高中阶段正是学生思维能力和逻辑能力发展的高峰期,把握这时期学生在思维意识上的敏捷性并加以提高,能够有效培养学生的物理核心素养。
同时,物理还是一门理性思维的学科,学习难度较高,要提高学生的学习效率,加强其在思维能力上的培养很有必要。
本文将着重论述在核心素养背景下高中物理教学对学生科学思维能力的培养策略。
[关键词]高中物理教学 核心素养 科学思维能力物理作为一门理论加实践的科目,科学思维能力是学习物理的必备能力,而且能够有效激发学生的潜力。
教师要改进教学方式,不断在实践中完善教学策略。
在物理核心素养的基础上,加强对学生思维能力的开发,为培养符合新时代要求的人才做出努力。
一、当前高中物理教学存在的问题(一)教师教学理念落后分析高中物理教学现状可以发现,有相当一部分教师仍然采用传统的教学模式,即教师掌握着课堂的主动权,对学生进行单向的知识传输,而学生在课堂中只是充当接收者的角色,更多情况下是被动接受知识。
究其原因,主要还是受应试教育理念的影响,由于高中面临着高考的巨大压高中物理核心素养下学生科学思维能力的培养山东省潍坊市昌乐二中 张立鹏力,教师为了保证课堂教学的高效率,将时间多用来讲解知识,引导学生从教师给定的思路进行思考探索。
通过这种教学方式将学生的学习效率最大化,避免学生因自主思考而浪费过多课堂时间。
这种教学方式充分反映了教师教育观念的落后,学生的独立思考和探索过程看似是对时间的低效使用,然而这正是锻炼学生思维能力的最佳方式。
(二)教学模式过于单一,缺乏创新高中物理涵盖的知识体系十分广泛,因此,高质量教学仅仅通过教师的讲解是无法实现的,更重要的是培养学生的发散思维,即注重提高学生在物理学习中的主观能动性。
高中阶段的课程编排紧张,物理课时有限,这就导致很多教师常常需要将很多知识点压缩在一堂课上,造成了课堂教学内容量多且复杂。
新课标下科学思维之模型建构能力的培养摘要:在以新课标为指引的课改下,必须解决物理建模能力,物理建模是科学思维中的重要组成部分,是关键能力的体现,是决定解决物理实际问题的有效方法,关系到学习物理学科的成与败,能否有效推动物理学科的发展的关键因素之一。
关键词:科学思维、关键能力、物理建模最新课标提出:“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。
要提高物理思维能力,就要在模型构建上下大功夫。
在学习物理的过程中要不断探究如何构建物理模型的方法和能力。
在高中物理学科中,归纳起来有以下模型:匀变速直线运动、圆周运动、平抛运动、天体模型、运动关联模型、斜面模型、机车启动模型、连接体模型、超重失重模型、碰撞模型、板块模型、弹簧模型、传送带模型、原子核模型、流体模型、缓冲模型、电场模型、恒定电流、磁场模型、交流电变压器、电磁感应模型、原子模型、光电效应共24个模型。
结合这几年的教学实践,我从以下几方面谈谈高中物理核心素养中的科学思维之模型构建能力的培养方式。
一、通过过程分析的方法来构建物理模型(一)、通过分析过程来解决:一般来讲,考查的复杂的物理问题多数都是由很多个清楚明了的子模型构成的。
所以,分析物理问题的最基本方法是过程分析,就是把复杂的问题分成多个子模型来解决,把它分解为多个小问题,构建子过程模型,让各个子模型相互联系来研究,根据题意,过程越详细,对解复杂的问题越有帮助。
(二)、找准中间状态或临界状态:有时过程的划分的难易程度决定问题解决的难易,因此必需抓住问题变化中起到关键作用的中间状态,中间状态或临界状态具有承上启下的作用,是正确分析物理过程的关键环节。
(三)、要注意分析子模型问题的先后顺序:有些综合题所述物理现象的子模型问题,是由很多互相联系的各个子模型的联系起来的,要正确分析,就要全面、多视角度的进行审题和分析,把各个阶段分析清楚,从本质上把握规律、找准各个子过程的关系,就能突破难点,找到解决方法。
核心素养视域下高中物理科学思维能力的培养路径及实践摘要:基于核心素养视域下开展物理教学,主要是让学生在学习物理知识的同时学会应用物理知识的能力,从而通过学习物理知识、物理技能、物理思想以及物理方法,最后成为一个能够适用终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
而高中物理是一门逻辑性比较强的课程,这就需要学生必须有强大的科学思维能力,学生思维能力的高低决定学生掌握物理知识的程度。
基于此,本文将对核心素养视域下高中物理科学思维能力的培养路径进行分析。
关键词:核心素养;高中物理;科学思维能力;培养;路径高中物理相对于初中物理来说,知识程度更深,学习范围更广泛。
高中不仅仅是学习物理知识,更重要的是提高学习物理知识以及应用物理知识的能力,学会一些比较常用的物理研究方法,这就导致了高中生需要具有一定的实践能力。
而科学思维能力是学好物理的最基础能力,科学思维能力高低影响着学习物理的整体水平。
所以说,教师一定要注重培养学生的科学思维能力。
然而基于核心素养视域下开展高中物理教学,能有效体现出物理教学育人的价值以及物理教学的根本目标,也是比较符合当代学生学习物理的学习方式,进而能有效培养学生的科学思维能力,以此来提高高中物理的课堂教学质量。
一、高中物理教学中所存在的问题(一)教学方式单一就目前部分物理教师来说,其教学方式还存在着比较单一的情况。
而物理又是一个逻辑性比较强的科学,面对复杂的知识结构以及知识内容,就会让很多学生望而却步,对学习物理知识失去了兴趣,以此严重影响了课堂教学效率以及教学质量。
虽然部分物理教师已经认识了这个问题的存在,也采取了多种教学方式来进行物理教学,但却没有根据学生的实际需求来进行,且课堂也还是不够活跃,这样也就很难吸引学生的学习兴趣,不能积极的投入到课堂教学中。
(二)没认识到科学思维能力的重要性在传统的物理教学过程中,大部分教师都是通过引导多刷题的方式来提高物理学生成绩,完全没有认识到在物理教学中科学思维能力培养的重要性,因此不仅增加了学生的学习强度,也在一定程度上使学生产生学习物理的厌烦心理。
核心素养下的高中物理建模能力的培养策略作者:王文英来源:《成功密码》2019年第02期高中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,而“科学思维”是物理学科核心素养一个重要的关键能力,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,其中建构物理模型是关键要素。
一、建构物理模型的基本方法构建物理模型的抽象概括过程,就是要求学生学会从物理学的视角发现问题和分析问题,每一个具体物理问题所描述的物理现象或过程,都对应着一定的物理模型,通过对研究对象的受力情况、状态特征以及运动变化过程的分析,结合物理规律,才能选择出一个合适的模型。
建立物理模型可以以形象思维为切入口,把物理语言转变为图形,使抽象问题形象化,借助于想象建立物理模型。
想象是一种高级的形象思维活动,是在头脑中把新旧知识和科学概念进行加工和重新组合,建立新形象的过程。
图形和想象的通力配合及综合运用是建模的一个关键点,它可以使物理模型建立最佳。
物理建模的另一关键点是构建数学模型,把复杂的物理语言转化成数学基础语言,能够使物理变得形象化和简单化。
二、建构物理模型的基本策略策略一:确定研究对象、提炼问题条件中学物理问题一般是由文字、图表等形式加以呈现的,准确地理解题意,抓住题干中的关键词句,明确研究对象;接着发掘问题中已知或隐含的条件,对问题展开定性的分析;再采用适当的方式画出示意图,并标注出各已知量。
策略二:转化物理问题、建构物理模型、形成解题思路根据研究对象的物理状态及其变化过程的分析,建立与之相对应的过程模型或系统模型,抓住问题的已知或隐含的条件,形成明确的解题思路,找到解决问题的相应规律。
策略三:应用物理规律、确立数量关系运用与该物理模型相应的物理原理、规律、公式等,建立物理量之间的数学表达式,依据问题要求解相关物理量即可。
三、建构物理模型的具体应用例1.(2018年新课标全国I卷18)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。
探究高中物理核心素养下科学思维能力的培养高中物理核心素养的核心目标是培养学生具备科学思维能力,这也是现代教育模式中非常重要的方面之一。
科学思维能力是指在讨论和解决问题的过程中,能够运用科学方法和原则进行分析、综合和推理的能力。
在物理学习中,科学思维能力更是必不可少的一部分,因为它不仅能帮助学生理解物理概念和理论,还能够为他们以后的科学研究奠定坚实的基础。
那么如何进行高中物理核心素养的科学思维能力的培养呢?一、鼓励学生进行思维实验对于学生来说,最好的学习方法是通过实践来锻炼自己的思维能力。
因此,每个老师都应该鼓励学生进行思维实验,这可以激发他们的探究兴趣和求知欲,增强他们的科学思维。
例如,在物理实验课程中,老师可以让学生设计和实现自己的实验,这可以帮助他们更深入地理解物理规律和原理。
同时,在实践过程中,学生还可以不断改善方法和提高能力。
二、培养学生的逻辑思维能力逻辑思维能力是科学方法的重要部分,科学家需要通过逻辑推理来证明科学理论的正确性,因此,对于学生来说,培养逻辑思维能力至关重要。
学生需要了解逻辑分析和推理的规则和方法,这样才能更好地理解物理概念,并应用科学方法来解决问题。
例如,在学习力学的过程中,老师可以向学生提出一些力学问题,鼓励他们通过逻辑推理来解决这些问题,这可以培养学生的逻辑思维能力。
创新思维能力在物理学习中非常重要。
学生应该通过创新思维能力自主探索物理规律,自主设计实验和解决问题。
物理领域的创新是通过思考和推理得出的,因此,老师应该注重训练学生的创新思维能力,激发他们的灵感和创造力。
例如,课程结束时,老师可以让学生进行创新思考,就当前学习内容进行扩展和补充,帮助学生更好地理解物理学知识。
四、培养学生的观察和实验技能观察和实验技能是重要的科学思维能力,学生应该通过自己的观察和实验来感受和理解物理学知识。
物理学中可以大量运用观察技能,例如在进行光学分析、电学实验和运动分析时,能力、绝缘能力和力学实验。
探究高中物理核心素养下科学思维能力的培养科学思维能力,是指学生在学习和实践中,对科学概念和实践问题进行分析、推理、解决问题的能力。
科学思维能力包括观察、分类、比较、推理、实验和模型构建等多个方面,是学生具备科学素养的基础。
如何培养高中物理学生的科学思维能力,是高中物理教学中亟待解决的问题。
培养高中物理学生的科学思维能力要注重知识的梳理和系统化。
高中物理知识内容庞杂,学生需要通过整合知识点,提炼规律,形成系统的认知结构。
教师应该引导学生学会运用科学知识进行观察、分析、推理,从整体上把握物理现象和规律,形成符合科学逻辑的认知结构,提高科学思维的系统性和逻辑性。
培养高中物理学生的科学思维能力要注重实践的引导和实验的设计。
实践是培养学生科学素养的有效途径,通过实践,学生可以深入理解物理知识,掌握科学方法,培养科学思维。
教师应该引导学生通过实验,观察物理现象,探究物理规律,设计实验方案,分析实验数据。
在实践过程中,学生不仅能够提高科学思维的动手能力,还能够培养科学思维的实践能力,从而提高科学思维的实践性和灵活性。
培养高中物理学生的科学思维能力要注重观念的转化和交流的促进。
物理概念是科学思维的基础,观念的转化是培养学生科学思维能力的关键。
教师应该引导学生将物理知识转化为科学思维,通过讨论、交流,促进思想碰撞,激发创新思维,提高科学思维的开放性和包容性。
在实际教学中,可以结合实际案例,通过开放性实验和课堂讨论等方式,引导学生主动探究,勇于探索,培养学生科学思维的主动性和创造性。
还可以通过多媒体教学、图形化教学等方式,激发学生的兴趣,提高学生的学习积极性,促进学生科学思维能力的培养。
高中物理核心素养下科学思维能力的培养,是当前高中物理教育的重要任务。
教师应该在教学中注重知识的梳理和系统化,实践的引导和实验的设计,问题的引导和探究的激发,观念的转化和交流的促进,从而全面培养学生的科学思维能力,提高学生的科学素养水平。
探究高中物理核心素养下科学思维能力的培养一、高中物理核心素养高中物理核心素养是指学科核心素养和学科基本素养。
学科核心素养是指科学家所具有的价值观、思维方式、科学精神和方法论等形成并具备的重要素养。
学科基本素养是指能力、方法、技能知识和概念等科学本质知识与学科性质相关的基本素养。
高中物理核心素养包括对问题的科学态度、科学思维、实验能力、模型建构与模型应用能力等。
这些素养的培养不仅需要学校和教师的努力,也需要学生主体的参与和积极的学习态度。
1.对问题的科学态度对问题的科学态度是高中物理核心素养的基础和出发点。
这包括学生具有用科学的眼光看待世界、不断发问并试图解决问题的勇气、对科学知识的崇敬和尊重等。
在学习高中物理的过程中,教师应该通过举一反三的教学方式,引导学生学会提出问题,并且思考如何用科学的方法去解决问题。
只有具备了科学态度,学生才能更好地培养出科学思维能力。
2.科学思维科学思维是指在物理学习中,使用科学的方法、思维和观点去观察、思考、解释自然现象的认识活动。
科学思维包括具体的思维能力和抽象的思维能力。
具体的思维能力是指学生通过观察、实验、量化等方式,获得具体的材料、数据等信息。
然后通过推理、归纳、类比等方法进行分析和判断。
而抽象的思维能力则是指学生能够将所学的知识,抽象出规律性的、普遍性的概念和原理。
在高中物理教学中,教师要注重培养学生的具体思维和抽象思维,通过实验、讨论等方式,激发学生的思维能力,使其在学习物理的过程中逐步形成科学思维。
3.实验能力实验能力是指学生在学习过程中,能够有效地设计实验方案,掌握实验操作技巧,准确地进行实验,获取实验数据,并对实验结果进行分析和归纳的能力。
在教学中,教师可以通过设计一些简单的实验,引导学生动手进行实验操作,让学生亲自去发现问题,亲身体会实验的趣味和重要性,激发学生对实验的兴趣,使他们主动地进行实验。
4.模型建构与模型应用能力模型建构与模型应用能力是指学生在物理学习中,能够灵活地运用所学的物理理论和知识去构建相应的模型,并能够利用模型去解释和预测自然现象。
科学核心素养立意下物理建模思维能力训练2017年新修订的《普通高中物理课程标准》明确了普通高中的培养目标是进一步提升学生综合素质,着力发展核心素养。
“核心素养”指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀,更加注重自主发展、合作参与、创新实践。
正式发布的“中国学生发展核心素养”共分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面,综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新6大素养。
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。
其中科学思维和实验探究是对学生能力方面的培养要求。
“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。
实验探究主要培养学生提出物理问题,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。
“科学思维”能力的培养,是高中阶段学生综合能力培养的一个重要方面,主要发展学生的思维能力、推理能力、分析问题和解决问题的能力,而这些能力的培养都是在学生具有建构物理模型能力的基础上发展起来的。
高中物理教学要把学生物理建模思维能力的培养作为基础来抓,逐步培养其它能力,最终形成初步的科学思维能力和实验探究能力。
学生建模思维能力的训练应从理想模型的建构开始,这一点物理学科核心素养中明确要求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。
高中物理教材必修1在介绍质点的概念时首次提到了建立理想化的“物理模型”,这种理想化模型的建立突出问题的主要方面,忽略次要因素,是物理学中经常采用的一种科学研究方法。
以质点的概念为例,在某些情况下,根据所要研究问题的性质,可以忽略物体的大小和形状,而把它简化成一个有质量的物质点。
我们用这样一个有质量的点来代替物体,在分析物体的受力及运动情况时,不再考虑形状和大小,简化了研究对象,方便我们分析和解决问题。
如日常生活中,物体所受的力通常都没作用在同一点,不能用平行四边形定则来进行力的合成。
而中学物理中研究对象多为质点,在不考虑转动的情况下,我们可以将物体受到的力看成共点力,应用平行四边形定则来合成力。
轻弹簧也是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,不考虑自身重力,当没有力作用在弹簧上时,也就是弹簧的一端为自由端时,弹簧立即瞬间恢复原长。
由于不考虑弹簧的重力,各处的弹力都相同,当然两端的弹力也一定相同。
在进行受力分析时,可以转移研究对象,根据已知条件和实际需要,选取任意一端来分析。
行星绕太阳运动的实际轨道是椭圆,但它的实际轨道十分接近圆,在中学阶段的研究把行星的运动就当做匀速圆周运动来处理,从而列出一个匀速圆周运动动力学方程G 221rm m = m r 2v ,这样一个天体运动的理想模型基本能解决高中阶段所有的天体运动问题。
当带电体间的间距比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状,大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看做带电的点,叫做点电荷。
点电荷类似于力学中的质点,也是一种理想化的物理模型。
库仑定律只适合于计算真空中静止的点电荷之间的相互作用力,静电场中我们应用库仑定律所解决的基本都是点电荷之间的相互关系。
原子内部结构是比较复杂的,卢瑟福进行了α粒子散射实验,根据实验结果,提出了核式结构模型,玻尔又在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下,把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统,提出了原子结构假说,认为电子运行轨道的半径不是任意的,只有当半径的大小符合一定条件时,这样的轨道才是可能的。
也就是说,电子的轨道是量子化的。
虽然建立这样的原子模型有其局限性,但原子的核式结构模型和玻尔提出的原子结构假说模型可以用来解释和解决高中阶段遇到的很多问题。
伽利略利用“理想实验”法得出了力不是维持物体运动的原因,他假象了一个理想模型,让小球从静止状态开始沿第一个斜面向下运动,然后冲上第二个斜面,如果斜面是光滑的,小球将上升到原来的高度。
减小第二个斜面的倾角,小球仍达到同一高度。
于是伽利略推断:若将第二个斜面放平,小球将永远运动下去,不再需要什么力去推动。
这个实验是无法完成的,我们不能消除一切阻力,也不能把第二个斜面做的无限长,但伽利略在大脑中构建了这样一个理想模型,然后利用逻辑推理的方法的得出了力不是维持物体运动的原因这一结论,牛顿第一定律就是牛顿在伽利略这一结论的基础上提出的。
在探究加速度与质量、力的关系实验中,参考案例一让重物来拉小车运动,设小车的质量为M 、重物的质量为m ,小车和重物的加速度a=M m m +g ,小车所受的拉力F=Ma=mg M m+11,小于重物的重力mg 。
实验中我们设置了条件,让重物的质量比小车质量小很多(m«M ),F ≈mg ,用重物的重力来代替小车所受的拉力。
构建这样一个模型,利用控制变量法在探究小车加速度与质量关系时,拉力才是恒力;在探究小车加速度与力的关系时,F=mg ,通过改变重物的质量m 就可以实现拉力F 的改变,让问题变的简单而且易于操作。
牛顿曾经通过研究光的直线传播特征、光的反射规律,提出了光的微粒学说。
他认为光是由光源发出的一系列连续的实物微粒流,这些微粒射到介质的交接面上时就会像球撞到地面上一样发生反射。
牛顿的光的微粒说,就是关于光的一种理想模型,这个模型有利于人们理解和把握光的直线传播和反射的规律性。
理想模型法是物理学中经常使用的一种研究方法。
这是一种研究物理问题的有效方法,也是我们理解有关物理知识的基础。
通过这些实例模型,我们让学生逐渐领会什么是物理模型,怎样通过条件的取舍来构建理想模型,懂得探索未知世界的规律是由简单到复杂,把复杂的问题简单化,摒弃次要因素,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理。
2.匀变速直线运动:速度随时间均匀改变的直线运动。
日常生活中很少有绝对的匀变速直线运动,但我们可以把一些复杂的运动等效成匀变速直线运动,或者把复杂的运动无限分割成匀变速直线运动。
匀变速直线运动速度均匀改变,有恒定的加速度,速度、位移可以根据公式来计算,利用匀变速直线运动这一理想运动模型就可以解决复杂运动。
3.自由落体运动、平抛运动:物体只在重力作用下的运动才叫自由落体运动或平抛运动,而地面附近物体的在运动时,还受空气阻力作用。
但密度相对较大的物体在下落时,所受的空气阻力远小于重力,空气阻力可以忽略,其运动就可以看成理想化的自由落体运动、平抛运动,我们可以根据匀变速直线运动的规律,以及运动的合成与分解法来解决。
15.闭合电路的电势分析:在外电路,沿着电流的方向电势降低,在电源内部,沿着电流的方向,非静电力做功,电势升高,但电源也有内阻,电流流过电势要降低,只是升高的比降低的多,抵消后电势仍旧升高。
16.安培分子电流假说:通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似,安培由此受到启发,提出了著名的分子电流假说。
他认为,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流——分子电流。
分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于磁体,利用此假说能够解释磁化和消磁现象。
典型实例分析也能很好的培养学生建模思维。
如小船渡河模型是高中物理分析运动的合成与分解问题的典型实例。
当划船的速度方向与河岸垂直时,即船头与河岸垂直,渡河时间最短,t=船v d ,此时船实际是向下游运动;当v 船>v 水时,小船可以垂直渡河,v 船与v 水的合速度方向与河岸垂直;当v 船<v 水时,小船不能垂直渡河,教师引导学生利用几何原理画图分析,当船头与河岸之间的夹角cos θ=船水v v 时,渡河距离最短。
竖直平面内圆周运动临界问题,可以借助轻绳模型和轻杆模型让学生来分析。
轻绳模型中绳不能给物体提供支持力,相当于小球在竖直圆轨道内侧运动,过最高点的临界条件由mg=m r2v 得v 临=gr ;轻杆模型中杆既可以给小球提供拉力,也可以提供支持力,相当于小球在竖直光滑管道内运动,过最高点的临界条件是v 临=0。
机动车辆以恒定加速度启动,根据p=Fv ,运动分三个阶段,开始做匀加速直线运动,然后做加速度减小的加速运动,当F 牵=f 阻时,启动完成,开始做匀速直线运动;以恒定功率启动实际上做的是恒定加速度启动的后阶段运动。
该模型也可以解决重物的起吊问题。
通过机动车辆的启动问题分析,帮助学生完全掌握功率p=Fv 中p 、F 、v 三个物理量之间的变化关系。
教师要让学生学会归类,对一些物理现象、物理规律的共同点,建立大的物理模型。
重力势能、弹性势能、电势能的变化与对应的重力、弹力、电场力做功关系形同,当对应的力做正功,势能减小,做负功,势能增加,而且做功及势能的变化都与路径无关。
电场线、等势面、磁感应线这些实际并不存在,是为了形象地描述电场而假象的线,用电场线、等势面、磁感应线来分析电场、磁场中力的性质、能的性质非常方便。
建立物理模型,学生要会选取研究对象,借助图形图像来分析问题。
在推导通电导线中电流的微观定义式时,选取长度L=vt 的一段导线,导线中单位体积自由电子个数为n ,根据电流的定义式I=t q =tnVe =t nesvt =nesv 。
学会逐渐过渡,发生知识迁移,由简单到复杂,由理论到实践,是我们物理建模思维能力培养的最终目的。
曲线运动我们先学习的是平抛运动,水平方向抛出的物体只在重力作用下的运动叫平抛运动,将其分解到水平和竖直方向上,做匀速直线运动和自由落体运动,最后再进行合成就能解决问题,其条件是受到的重力是恒力,初速度沿水平方向,与重力垂直。
所以只要满足受到的力是恒力,初速度与力的方向垂直这两个条件的曲线运动,其运动轨迹也是抛物线,解决的方法和平抛运动一样,我们叫类平抛运动,如电子在电场中的偏转等。
这类问题会解决了,我们就可以用同样的分解与合成的方法来处理斜抛运动,处理两个方向上都做匀变速直线的曲线运动问题。