浅谈中学物理的矢量教学
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浅谈高中物理矢量教学作者:杨庆华来源:《速读·上旬》2017年第06期摘要:在高中物理教学中矢量贯穿始终,是高中物理的重点和难点之一。
矢量教学需要循序渐进,让同学们一步一步地厘清矢量概念,掌握矢量运算的法则,提高运用矢量规律分析解决问题的能力。
关键词:矢量;概念;运算法则;误区;应用在高中物理教学中矢量贯穿始终:运动学中有位移、速度、加速度;力学中有力、动量、冲量;电磁学中有电场强度、磁感应强度等。
矢量是高中物理的基础知识,用矢量规律分析解决问题是学生必备的能力。
矢量作为高中物理的重点和难点之一,如何进行教学,笔者作了如下的尝试。
1矢量概念的教学学生在初中物理学习中,没有接触过有方向的物理量,进入高中后,开始涉及矢量问题。
让学生建构一个良好的矢量观,为以后的高中物理矢量学习打好基础,高一物理矢量概念的教学显得尤为重要。
在人教版《物理必修1》出现的第一个矢量是位移,教学中让学生结合生活实际理解位移的概念,然后比较矢量与标量的不同:在物理学中,像位移这样的物理量叫矢量,它既有大小又有方向;而温度、质量这些物理量叫标量,它们只有大小,没有方向。
这样使学生对矢量有一个初步的认识,知道矢量的方向性。
学习到的另一个矢量是速度,对速度和速率这两个概念应进行严格的区分,速度是矢量,既有大小,又有方向,而速率是不强调方向。
进一步加深学生对矢量方向性的印象。
加速度是高中物理学习中最重要的概念之一,加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
要理解加速度的方向性,必须先理解速度变化量的方向性,加速度的方向与速度变化量的方向一致。
所以在加速度的教学中,特别重视直线运动中加速度的方向与速度大小变化的讨论,进一步强调加速度是矢量,它不仅有大小,也有方向。
严谨的矢量概念安排在第三章——相互作用,力描述的是物理间的相互作用,力的概念很抽象,力的矢量运算较复杂。
在学习到本章第四节——力的合成,可以得出完整的矢量概念:既有大小又有方向,运算时遵从平行四边形定则的物理量叫做矢量。
高中物理矢量的加法教案我们要明确什么是矢量。
在物理中,那些既有大小又有方向的量被称为矢量,比如力、速度等。
与之相对的是标量,它们只有大小没有方向,如温度、时间等。
掌握了这个基本概念之后,我们就可以进入矢量加法的学习。
为了帮助学生形象地理解矢量加法,我们可以从日常生活中的例子入手。
想象一下,你在一条直路上向东走了5米,然后转向北走了3米,你最终的位置相对于起点是怎样的?这个问题实际上就是一个矢量加法的问题。
通过这样的实例,学生可以直观地感受到矢量加法的意义。
我们介绍矢量加法的图解法。
在一个坐标系中,我们可以将两个矢量的起点放在同一个点上,按照各自的方向和大小画出箭头,然后以箭头的尾端为起点,箭头的尖端为终点,画出一个新的箭头,这个新的箭头就是前两个矢量的和。
这种方法简单直观,适合初学者。
除了图解法,我们还可以通过平行四边形法来进行矢量加法。
将两个矢量的尾部放在一起,以这两个矢量为邻边作一个平行四边形,然后作出这个平行四边形的对角线,这条对角线就代表了两个矢量的和。
这种方法在数学上更为严谨,也能帮助学生进一步理解矢量加法的几何意义。
当然,矢量加法不仅仅是几何图形上的操作,它还有着深刻的物理意义。
在力学中,力的合成与分解就是基于矢量加法的原理。
例如,当一个物体同时受到多个力的作用时,这些力可以合成为一个等效的合力,这个过程就是力的矢量加法。
通过这样的联系,学生可以更好地理解矢量加法在物理中的应用。
为了让学生更加熟练地掌握矢量加法,我们可以设计一些练习题。
比如,给定两个力的大小和方向,让学生用图解法或平行四边形法求出合力;或者反过来,给定合力和其中一个分力,让学生求出另一个分力。
通过反复的练习,学生可以逐渐提高解题的准确性和效率。
我们要强调的是,矢量加法不仅仅是一种计算方法,更是一种思考问题的方式。
在物理学中,很多时候我们需要将复杂的问题简化,而矢量加法正是这样一种工具,它可以帮助我们将多个因素合成一个整体来考虑,从而简化问题的复杂度。
初中物理矢量与标量教案教学目标:1. 理解矢量和标量的概念;2. 掌握矢量和标量的运算规则;3. 能够区分生活中的矢量和标量现象。
教学重点:1. 矢量和标量的概念;2. 矢量和标量的运算规则。
教学难点:1. 矢量和标量的运算规则;2. 区分生活中的矢量和标量现象。
教学准备:1. 矢量和标量的图片;2. 矢量和标量的实例。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生回顾小学学过的方向的表示方法,如上、下、左、右等。
2. 提问:如果我们要描述一个物体的运动,只用上、下、左、右这些方向够吗?3. 引导学生思考:是否需要一种更准确、更全面的方式来描述物体的运动。
二、新课导入(15分钟)1. 介绍矢量的概念:矢量是既有大小又有方向的物理量,如力、速度、加速度等。
2. 介绍标量的概念:标量是只有大小没有方向的物理量,如质量、时间、温度等。
3. 讲解矢量和标量的区别:矢量有方向,标量没有方向;矢量运算遵循平行四边形定则,标量运算遵循代数加减法则。
三、矢量和标量的运算规则(15分钟)1. 讲解矢量的运算规则:矢量相加遵循平行四边形定则,即两个矢量的结果矢量的大小等于两个矢量的大小之和,方向等于两个矢量的夹角的平分线。
2. 讲解标量的运算规则:标量相加遵循代数加减法则,即两个标量的结果等于两个标量的大小之和。
四、实例分析(15分钟)1. 分析力的实例:如一个人推一个箱子,力的大小和方向如何影响箱子的运动。
2. 分析速度的实例:如一个人骑自行车前进,速度的大小和方向如何影响骑行的距离和时间。
五、巩固练习(10分钟)1. 给出一些矢量和标量的实例,让学生区分它们。
2. 让学生运用矢量和标量的运算规则,解决实际问题。
六、总结(5分钟)1. 回顾本节课所学的内容,让学生明确矢量和标量的概念及运算规则。
2. 强调矢量和标量在生活中的应用,让学生认识到学习矢量和标量的重要性。
教学反思:本节课通过导入、新课导入、实例分析和巩固练习等环节,让学生掌握了矢量和标量的概念及运算规则。
矢量运算及其在物理中的应用本文中你需要学会的事——本文纲要一、物理中的矢量——学习它,就像儿时学习数字一样,它只不过是将一个数及方向打包放到一起,构成了一种新的“数”,并且拥有它自己的运算法则。
二、矢量的基本运算——它们都满足同样的加法,减法,以及各种乘法运算,当然这些都是全新的运算。
物理学中对矢量运算的使用就像儿时学习数学应用题一般,你需要的是找到相关的矢量,以及它们之间应有的运算。
三、矢量的坐标表示——笛卡尔创立了直角坐标系,它也能把矢量用坐标形式表示出来,于是很多物理中的矢量运算将变成纯数学计算的问题,如功的计算通过本讲,你将可以用不一样的视角去审视初中力学中的很多计算,你会发现很多计算原来都只不过是矢量的常规运算。
第一部分:物理中的矢量物理初体验——物理现象描述一、矢量和标量1、只包含数量大小关系,不包含方向信息的物理量就是标量。
我们学过的如路程,时间,体积,质量,密度,温度,功,能量等都是标量。
2、既包含数量大小关系,又包含方向的物理量就是矢量。
我们学过的速度,力等都是矢量。
之后我们还将学习到加速度,动量,冲量,电场强度,磁感应强度等物理量都是矢量。
3、如何看待物理中的矢量:只要某个物理量是矢量,那么它必须遵守我们将要学到的所有矢量的运算法则。
当一个矢量出现在你面前时,你的脑子里面必须清楚地认识到你必须用一套不同于1+1=2的计算法则来处理这些量。
例如当你看到速度时,必须同时想到速度包含了大小和方向,你也许可以把它称作速度的两要素;当你看到力时,应当很自然地想到力的大小和方向,如果再加上作用点,那么就构成了力的三要素。
练习1-1.物体运动时其速度随时间会有不同的变化规律。
试从矢量的角度出发,根据速度随时间变化的不同情况对物体运动的种类进行分类。
二、 矢量的表示方式1、 物理学中通常在某个矢量的字母上加一个箭头来表示这个矢量。
例如某个力实际上应该写作F ,速度应该写作v 。
数学上一般都用一个小写的英文字母上加一个箭头表示矢量,如a ,b 。
高中物理矢量的问题教案教学目标:1. 理解矢量的定义和性质2. 掌握矢量的表示方式和运算规则3. 能够在物理问题中应用矢量进行分析和求解教学重点:1. 矢量的基本概念和性质2. 矢量的加法和减法3. 矢量的分解和合成教学难点:1. 矢量的运算规则的应用2. 矢量的应用解题能力教学准备:1. 教材《高中物理》相关知识点2. 教学PPT3. 实验仪器和实验材料教学步骤:一、引入:1. 通过实例引入矢量的概念,让学生了解矢量在物理中的重要性;2. 提出问题:什么是矢量?矢量和标量有什么区别?二、讲解:1. 讲解矢量的基本概念和性质,如方向、大小等;2. 介绍矢量的表示方式,如用箭头表示、用坐标表示等;3. 讲解矢量的加法和减法规则,包括几何法、分量法等;4. 介绍矢量的分解和合成,让学生了解如何将一个矢量分解成两个分量矢量,或者如何将两个分量矢量合成为一个矢量。
三、练习:1. 给学生一些简单的矢量题目,让他们练习加法和减法运算;2. 给学生一些复杂的矢量题目,让他们应用分解和合成的方法进行计算。
四、应用:1. 在物理问题中引入矢量的应用,如力的合成、速度的合成等;2. 让学生通过矢量分析物理问题并给出解答。
五、总结:1. 总结矢量的基本概念和运算规则;2. 综合训练学生应用矢量解决问题的能力。
六、作业:1. 布置相关的练习题目,巩固学生的知识;2. 提出一个物理问题,让学生应用矢量进行分析和解答。
教学反思:通过本节课的教学,学生应该能够掌握矢量的基本概念和运算规则,并能够在物理问题中灵活运用矢量进行分析和求解。
同时,教师需要根据学生的实际情况进行差异化教学,引导学生积极思考和合作解题。
谈“标量”与“矢量”教学中存在的问题及解决方案摘要:“标量”与“矢量”是高中物理的一个重点,也是一个难点,在高中物理教学中中占有重要地位。
本文通过分析教学过程中学生在“标量”与“矢量”学习中存在的问题及问题的成因,提出相应的解决方案。
关键词:标量、矢量、大小、方向一、“标量”与“矢量”的重要性“标量”与“矢量”是学生由初中升入高中遇到的第一个难题,对“标量”与“矢量”的学习能使学生对物理量有更进一步的认识。
同时,由于“标量”与“矢量”是初中跨入高中的第一个门槛,因此学习好“标量”与“矢量”有着更重要的意义,若能学好这部分内容,就能起到开好头、增强学生学习物理自信心的作用,反之,就会给学生留下阴影,影响后面的学习。
二、学生在学习“标量”与“矢量”的过程中存在的问题及问题成因问题一:认为能取负值的物理量就是矢量。
常见的有:功、高度、重力势能、电势、电势能等都会取负值,但它们都是标量,此时学生就会犯糊涂,认为它们能取负值,所以是矢量。
在高中所学的这些物理量中,虽然学生最后都能说出它们的标失性。
但付出了巨大的代价:多次出错以及反复花时间死记硬背。
成因分析:使学生形成“能取负值的物理量就是矢量”这种经验总结其实很容易解释。
学生一进入高中最先接触到“位移”与“速度”,而这两个物理量都是矢量。
教师就利用“只有大小,没有方向的量是标量”与“既有大小,又有方向的量是矢量”来教学生区别标量与矢量。
很显然是否有方向不是标量与矢量的唯一区别,除此之外,矢量的加减遵循平行四边形法则,而标量的加减遵循四则运算,但是,这要等学习到力后,才会遇到。
此时学生会遇到位移为负值和速度为负值的情况,教师的解释是“负号代表方向”,由此学生就形成了“矢量的负号代表方向”的概念,若教师不加以说明:“能取负值的不一定是矢量”并举出相应的例子:如温度。
学生的“矢量的负号代表方向”这一经验总结就会变成“能取负值的就是矢量”。
从而在学习功、高度、重力势能、电势、电势能等能取负值的标量时麻烦就来了,教师花很大力气才将其纠正过来,而学生也学得不轻松,最终是记住了,但是付出了沉痛的代价,而且以后一不注意就会出错。
浅谈高中物理矢量概念的建立作者:王腾来源:《广东教学报·教育综合》2021年第142期【摘要】高一年級的物理教学中,矢量是一个非常重要的概念,它贯穿在整个物理学习中,是学生学习物理的基础,教师必须抓住各种教学资源,由浅入深地讲解好位置、位移、速度、加速度等物理量的矢量性,并结合生活实际应用让学生深入体会,为今后学习打下牢固基础。
【关键词】矢量;位置坐标;位移;加速度学生从初中进入高一年级学习物理,物理学习的特点发生了巨大变化,除了知识量和理解难度上的区别,更重要的是很多知识点由定性认识到了定量计算,这就带来了很多认识方法的提升,和解决问题能力的变革,最为突出的就是矢量概念的引入,使得坐标、数轴具有了更新的意义和广泛的应用,为初中学习过的路程、速度等物理量拓宽了内涵,也相继引入了一大批物理量,比如位移、加速度等等。
教学中,由浅入深地讲解好位置、位移、速度、加速度等物理量的矢量性,并结合生活实际应用让学生深入体会,为今后学习打下牢固基础。
一、位置坐标轴上的矢量性高中物理必修1《时间和位移》这一节为我们很好地提供了理解矢量这一概念的素材,就看我们如何挖掘?抓住位置的确定、位移的计算,位置和位移方向的判断,来深入体会矢量的意义。
(一)数形结合表位移在以下位置坐标中,设A地为坐标原点建立位移数轴,分别设B地、C地、D地,和E地的位置如下图。
首先,物体从B地运动到D地,计算位移为ΔX= 4-1=3米。
然后,物体从D地运动到B地,计算位移为ΔX= 1-4=-3米通过对比,让学生明白位置变动的大小和方向,既可以通过代数的方法来表示,也可以通过图示来反映。
(二)选取负位置的变动来对比位移大小和方向接下来,将正的位置坐标换为负的位置坐标,拓宽位移的应用。
例如,物体从E地运动到C地,计算位移为:ΔX=(-2)-(-5)=3米。
这和B地运动到D地的结果一样,立即画出B到D和E到C的位移矢量,让学生对比为什么负位置和正位置计算位移时结果一样,观察得出本质原因是这两种运动情况的位移大小和方向相同。
如何进行矢量的教学——读新课程标准后的体会矢量在高中物理的学习中贯穿始终:运动学中有位移、速度、加速度;力学中有力、冲量、动量;电磁学中有电场、磁场等等。
故关于矢量的概念、矢量的运算法则、矢量方程的应用,在高中物理中的每一章都有,不仅要知道,而且还要会熟练的应用。
用矢量的规律分析解决问题的能力要求是学生从初中物理向高中物理要跨越的一大“障碍”,但也是学生学习物理学所必须具备的基础知识.因此,关于矢量的教学是高中物理的重点和难点之一。
原来的老教材从力学入手,先学习力,再讲到力的矢量性——既有大小又有方向,然后通过两个演示实验用力的图示来描述如何进行力的叠加——力的合成与分解遵循平行四边形法则,最后用学生实验——验证力的平行四边形法则来说明用平行四边形法则来进行矢量的叠加的正确性。
然而学生从教材中只能得到矢量是既有大小又有方向的物理量,但是实际上矢量的定义确实叠加时遵循平行四边形法则的物理量,这里需要老师补充并且反复强调。
并且从力学入手让学生接触到了一个看不见摸不着,只能靠感觉得到的物理量——力,还要学习它的矢量性——遵循平行四边形法则,让学生无法一下子跨越从初中物理学到高中物理学的这道坎。
新教材中却改变了原来的顺序:从运动学开始。
在运动学中,首先要接触到的就是位移。
位移相对于力而言,学生虽然是刚接触,但是要容易理解的多。
首先位移是可以看得见的——无论是大小还是方向,也能举出实际的例子,让学生有比较直观的感受,进而转化为理性思维。
其次位移的矢量性质和实际生活中的一些情况紧密相连,学生比较熟悉。
比如在标准跑道上的100m赛跑与400m赛跑运动员位移的区别,路程的区别等等。
再就是矢量的叠加遵循平行四边形法则不需要直接评讲,而是让学生通过位移的学习先知道位移的叠加不是直接相加减,学生就会下去探究,分析,讨论。
为以后学习矢量的叠加打下基础。
然后通过力学的学习,让学生明白什么是矢量,如何对矢量进行运算。
在新教材中就体现了这一点:在教材13页就指出矢量的特点:既有大小又有方向,但是没有给出定义。