大学物理与中学物理之物理学的方法.pptx
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1、专专专专 题二题二题二题二 大学物理与中学物理大学物理与中学物理大学物理与中学物理大学物理与中学物理n n选题的考虑选题的考虑选题的考虑选题的考虑物理学的研究方法物理学的研究方法物理学的研究方法物理学的研究方法提出命题提出命题 应用应用 修改理论修改理论 实验检验实验检验 理论预言理论预言 物理学是一门理论和实验高度结合的精确物理学是一门理论和实验高度结合的精确物理的直觉和想物理的直觉和想物理的直觉和想物理的直觉和想象力及洞察力也象力及洞察力也象力及洞察力也象力及洞察力也常常产生重大突常常产生重大突常常产生重大突常常产生重大突破和发现破和发现破和发现破和发现其研究程序可概括为:其研究程序可概括
2、为:科学,科学,观测、实验观测、实验 推测答案推测答案 之一4)逻辑推理与数学演算:逻辑推理与数学演算:用数学语言描述物理概念和物理用数学语言描述物理概念和物理规律,用数学演算进行物理计算和物理推导。规律,用数学演算进行物理计算和物理推导。1)观察与实验:观察与实验:从新的观测和实验事实提出命题;或用从新的观测和实验事实提出命题;或用观察与实验的方法验证理论。观察与实验的方法验证理论。2)建立理想模型:建立理想模型:用已知的原理和事实,突出主要因素,用已知的原理和事实,突出主要因素,建立理想的唯象的物理模型。建立理想的唯象的物理模型。3)假假说:说:当实验事实与旧理论不相符时,根据事实提当实验
3、事实与旧理论不相符时,根据事实提出新的假说和原理。出新的假说和原理。“通过物理概念和规律的学习过程,通过物理概念和规律的学习过程,了解物理学的研究方法,认识物理了解物理学的研究方法,认识物理实验、实验、物理模型物理模型和数学工具在物理和数学工具在物理发展过程中的作用发展过程中的作用”普通高中物理课程标准普通高中物理课程标准之二依据物理课程标准,把其中隐藏的主要科学方法明朗化、显性化,从而提出科学方法教育的主要内容,如表1:表表1科学方法教育的主要内容及出现频次科学方法教育的主要内容及出现频次序号序号科学方法科学方法频次频次1演绎推理法演绎推理法362实验归纳法实验归纳法243理想化方法理想化方
4、法164假说方法假说方法135值定义法值定义法136等效方法等效方法107控制变量法控制变量法108乘积定义法乘积定义法10此外,从科学方法教育的层次性来考虑,思维方法同样是科学方法教育的重要内容,它包括分析、综合、抽象、概括等。这就使科学方法与物理知识密切联系起来,使科学方法教育的内容在一定程度上达到相对统一。一个教材分析片段之三三、实施新课程和提高高考成绩并不矛盾三、实施新课程和提高高考成绩并不矛盾2.实实施施新新课课程程有有利利于于从从根根本本因因素素上上提提高高学学生生高高考考的成绩的成绩实践意识是解题过程中审题环节的基本素质实践意识是解题过程中审题环节的基本素质新课程注重在科学、合理
5、的学习过程中掌握方法新课程注重在科学、合理的学习过程中掌握方法新新课课程程重重视视学学习习过过程程的的设设计计,让让学学生生在在自自主主学学习习的的过过程程中中总总结结、领领悟悟解解决决问问题题的的思思路路,为为掌掌握握正正确确的的科学思维方法创造了最基本的条件。科学思维方法创造了最基本的条件。来来自自质质子子源源的的质质子子(初初速速度度为为零零),经经一一加加速速电电压压为为800kV的的直直线线加加速速器器加加速速,形形成成电电流流为为1mA的的细细柱柱形形质质子子流流,已已知知质质子子电电荷荷e1.601019C.这这束束质质子子流流每每秒秒打打到到靶靶上上的的质质子子数数为为_。假假
6、定定分分布布在在质质子子源源到到靶靶之之间间的的加加速速电电场场是是均均匀匀的的,在在质质子子束束中中与与质质子子源源相相距距 l 和和4 l 的的两两处处,各各取取一一段段极极短短的的相相等等长长度度的的质质子子流流,其其中中的的质质子子数数分分别别为为n1和和n2,则,则n1/n2_。高考统计:满分率高考统计:满分率 0.0930.093(主要错在后一问)。表明多数学生(主要错在后一问)。表明多数学生不会自觉地运用不会自觉地运用“变与不变变与不变”的思想灵活分析具体的问题的思想灵活分析具体的问题 高考题高考题 假假定定质质子子源源到到靶靶之之间间的的加加速速电电场场是是均均匀匀的的,在在质
7、质子子束束中中与与质质子子源源相相距距 l 和和4 l 的的两两处处,各各取取一一段段极极短短的的相相等等长长度度的的质质子子流流,其其中中的的质子数分别为质子数分别为n1和和n2,则,则n1/n2_.s2 s1l4l思思维维方方法法:质质子子在在全全过过程程中中做做匀匀加加速速运运动动(速速度度变变);在在极极短短长长度内可看为做匀速运动(速度度内可看为做匀速运动(速度不变不变)。)。知识:知识:匀加速运动匀加速运动v22a l匀速运动匀速运动sv t相等长度下相等长度下n 和和s 成反比成反比本题难就难在学生缺乏本题难就难在学生缺乏本题难就难在学生缺乏本题难就难在学生缺乏“变与不变变与不变
8、变与不变变与不变”的思想的思想的思想的思想三、实施新课程和提高高考成绩并不矛盾三、实施新课程和提高高考成绩并不矛盾2实实施施新新课课程程有有利利于于从从根根本本因因素素上上提提高高学学生生高高考考的的成绩成绩实践意识是解题过程中审题环节的基本素质实践意识是解题过程中审题环节的基本素质新课程注重在科学、合理的学习过程中掌握方法新课程注重在科学、合理的学习过程中掌握方法“变与不变变与不变”的思想在新课程中的体现举例的思想在新课程中的体现举例新新新新教教教教科科科科书书书书对对对对重重重重要要要要物物物物理理理理方方方方法法法法的的的的教教教教学学学学进进进进行了系统化、结构化构思行了系统化、结构化
9、构思行了系统化、结构化构思行了系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)实验:测速度实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(
10、用平均速度代表瞬时速度(P23P23)对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)实验:测速度实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(用平均速度代表瞬时速度(P23P23)讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(P40P40)对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重
11、要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)实验:测速度实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(用平均速度代表瞬时速度(P23P23)讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(P40P40)推导:用推导:用v-t 图象推出匀变速运动位移公式(图象推出匀变速运动位移公式(P41P41)对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速
12、度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)实验:测速度实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(用平均速度代表瞬时速度(P23P23)讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(P40P40)推导:用推导:用v-t 图象推出匀变速运动位移公式(图象推出匀变速运动位移公式(P41P41)做一做:从一张照片估算照相机的曝光时间(做一做:从一张照片估算照相机的曝光时间(P47P47)做一做做一做有有一一种种“傻傻瓜瓜”照照相相机机,其其光光圈圈(进进光光孔孔径径)随随被被拍拍摄摄物物体体的的亮亮度度自自动动调调节节,而而快快门门(曝曝光光时时间间)是是固固定定不不
13、变变的的。为为估估测测该该照照相相机机的的曝曝光光时时间间,实实验验者者从从某某砖砖墙墙前前的的高高处处使使一一个个石石子子自自由由落落下下,拍拍摄摄石石子子在在空空中中的的照照片片如如图图所所示示。由由于于石石子子的的运运动动,它它在在照照片片上上留留下下了了一一条模糊的径迹。条模糊的径迹。已已知知每每块块砖砖的的平平均均厚厚度度为为 6cm,拍拍摄摄到到石石子子位位置置A距距石石子子起起落落点点竖竖直直距距离离约约 2m。怎怎样样估估算算这这个个照照相相机机的的曝曝光光时时间?间?AB对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进
14、行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)实验:测速度实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(用平均速度代表瞬时速度(P23P23)讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(P40P40)推导:用推导:用v-t 图象推出匀变速运动位移公式(图象推出匀变速运动位移公式(P41P41)做一做:从一张照片估算照相机的曝光时间(做一做:从一张照片估算照相机的曝光时间(P47P47)探究:利用图象怎样计算变力做功?(物理探究:利用图象怎样计算变力做功?(物理,P16,
15、P16)在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局。局。局。局。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局。局。局。局。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局。局。局。局。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局。局。局。局。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局。局。局。局。在在在在教教教教学学学学内内内内
16、容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局。局。局。局。“变与不变变与不变变与不变变与不变”的思想从速度的概念拓展到力的概念的思想从速度的概念拓展到力的概念的思想从速度的概念拓展到力的概念的思想从速度的概念拓展到力的概念对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思对重要物理方法的教学进行系统化、结构化构思讲解:平均速度和瞬时速度讲解:平均速度和瞬时速度渗透渗透“极限极限”(P18P18)实验:测速度实验:测速度用平均速度代表瞬时速度(用平均速度代表瞬时速度(P23P23)讨论:已知各时刻速
17、度,是否可以估算位移(讨论:已知各时刻速度,是否可以估算位移(P40P40)推导:用推导:用v-t 图象推出匀变速运动位移公式(图象推出匀变速运动位移公式(P41P41)做一做:从一张照片估算照相机的曝光时间(做一做:从一张照片估算照相机的曝光时间(P47P47)探究:利用图象怎样计算变力做功?(物理探究:利用图象怎样计算变力做功?(物理2,P162,P16)在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局局局局,同同同同时时时时,在在在在教教教教学学学学方方方方式式式式上上上上设设设设计计计计成成成成具具具具有有有有多多多多样样样样化化化化的
18、结构。的结构。的结构。的结构。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局局局局,同同同同时时时时,在在在在教教教教学学学学方方方方式式式式上上上上设设设设计计计计成成成成具具具具有有有有多多多多样样样样化化化化的结构。的结构。的结构。的结构。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局局局局,同同同同时时时时,在在在在教教教教学学学学方方方方式式式式上上上上设设设设计计计计成成成成具具具具有有有有多多多多样样样样化化化化的结构。的结构。的结构。的结构。在在在在教教教教学学学学内内内内容
19、容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局局局局,同同同同时时时时,在在在在教教教教学学学学方方方方式式式式上上上上设设设设计计计计成成成成具具具具有有有有多多多多样样样样化化化化的结构。的结构。的结构。的结构。在在在在教教教教学学学学内内内内容容容容上上上上进进进进行行行行系系系系统统统统化化化化布布布布局局局局,同同同同时时时时,在在在在教教教教学学学学方方方方式式式式上上上上设设设设计计计计成成成成具具具具有有有有多多多多样样样样化化化化的结构。的结构。的结构。的结构。在在在在教教教教学学学学方方方方式式式式上上上上具具具具有有有有多多多多样样样样化化化化的的的的结
20、构。结构。结构。结构。“变与不变变与不变变与不变变与不变”的思想从速度的概念拓展到力的概念的思想从速度的概念拓展到力的概念的思想从速度的概念拓展到力的概念的思想从速度的概念拓展到力的概念真真空空中中速速度度为为v6.4107m/s的的电电子子束束连连续续射射入入两两平平行行极极板板之之间间,极极板板长长度度为为l8.010-2m,间间距距d5.010-3m。两两极极板板不不带带电电时时,电电子子将将沿沿两两极极板板之之间间的的中中线线通通过过。在在两两极极板板上上加加一一50Hz的的交交变变电电压压uU0sint,如如果果所所加加电电压压的的最最大大值值U0超超过过某某一一值值Uc时时,将将开
21、开始始出出现现了了以以下下现现象象:电电子子束束有有时时能能通过两极板;有时间断,不能通过。通过两极板;有时间断,不能通过。(1)求求Uc的大小。的大小。(2)求求Uc为为何何值值才才能能使使通通过过的的时时间间t通通跟跟间间断断的的时时间间t断断之之比为比为t通通:t断断2:1高考试卷中一个难度很大的试题:高考试卷中一个难度很大的试题:v-eld如如如如果果果果能能能能把把把把“变变变变与与与与不不不不变变变变”的的的的思思思思想想想想从从从从速速速速度度度度、力力力力,进进进进一一一一步步步步拓拓拓拓展展展展到到到到磁磁磁磁场场场场、电电电电场场场场等等等等概概概概念念念念,本本本本题的难
22、度将显著减小。题的难度将显著减小。题的难度将显著减小。题的难度将显著减小。推推荐荐书书目目一、物理科学方法概念一、物理科学方法概念二、二、物理科学方法二例物理科学方法二例1物理学的研究方法物理学的研究方法之理想模型法之理想模型法2物理学的研究方法物理学的研究方法之之物理假说方法一、物理科学方法概念n物理科学方法就是研究物理现象研究物理现象描述物理现象描述物理现象实施物理实验实施物理实验总结物理规律总结物理规律检验物理规律检验物理规律时所应用的各种手段和方法各种手段和方法各种手段和方法各种手段和方法。1物理科学方法2物理科学方法的分类与结构体系物理科学方法的分类与结构体系哲学(世界观、方法论)自
23、然科学方法论物理学方法论物理学知识的发现与研究方法物理学理论体系的建立方法物理理论的学习与传播方法常规方法非常规方法经典方法现代方法观察与实验逻辑思维方法数学方法自然观察实验观察比较与分类分析与综合归纳与演绎理想化方法类比方法假说其他方法老三论新三论其它直觉与灵感机遇科学想象与猜想物理的美学思想失误与悖论其他逻辑方法历史方法逻辑历史结合方法物理学习法物理施教法物理教材编写法物理教育研究法经典数学方法概率统计方法模糊数学方法突变数学方法二、二、物理科学方法二例物理科学方法二例理想模型方法物理假说方法1物理学的研究方法物理学的研究方法 理想模型法理想模型法人们常常遵循人们常常遵循化繁为简化繁为简化
24、繁为简化繁为简 的原则,有意识地的原则,有意识地突出研突出研究对象的主要因素,忽略次要因素或无关紧要因素的究对象的主要因素,忽略次要因素或无关紧要因素的干扰干扰,抽象抽象出能反映事物本质的出能反映事物本质的理想化模型理想化模型。理想模型它能理想模型它能保留对研究问题起决定影响的主要因保留对研究问题起决定影响的主要因素,建立科学的抽象模型,清晰地反映被研究问题素,建立科学的抽象模型,清晰地反映被研究问题的本质特征,呈现问题所包含的主要矛盾,便于我的本质特征,呈现问题所包含的主要矛盾,便于我们分析和发现物质运动的主要规律。们分析和发现物质运动的主要规律。(1)理想模型的思想)理想模型的思想理想模型
25、法已成为一种重要的科学研究方法,并且被广泛地应用于各个领域。(2)物理模型的思想)物理模型的思想物理现象和物理过程都是很复杂的物理现象和物理过程都是很复杂的,如果把所有如果把所有的因素、都毫不遗漏地考虑进去的因素、都毫不遗漏地考虑进去,那么势必增加研那么势必增加研究问题的难度究问题的难度,甚至无法研究。甚至无法研究。物理理论研究需要物理理论研究需要:忽忽视物理事物的次要因素考物理事物的次要因素考虑主要因素主要因素忽忽视个性考个性考虑共性共性再通再通过科学思科学思维对物理世界中的原物物理世界中的原物进行抽象描述行抽象描述以此得到的抽象事物以此得到的抽象事物,称之为称之为物理模型物理模型。具有生动
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