大學(xué)物理學(xué)術(shù)論文
大學(xué)物理學(xué)術(shù)論文
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大學(xué)物理學(xué)術(shù)論文篇一
中學(xué)物理中的物理模型
摘要：本文闡述了物理模型的概念、功能，中學(xué)物理教材中常見的六種物理模型，物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中地位和作用，以及中學(xué)階段在物理模型的教學(xué)過程中應(yīng)該注意的若干問題。
關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;教學(xué);物理模型
一、物理模型的概念及功能
物理學(xué)所分析、研究的實際問題往往很復(fù)雜，有眾多的因素，為了便于著手分析與研究，物理學(xué)往往采用一種“簡化”的方法，對實際問題進行科學(xué)抽象化處理，保留主要因素，略去次要因素，得出一種能反映原物本質(zhì)特性的理想物質(zhì)(過程)或假想結(jié)構(gòu)，此種理想物質(zhì)(過程)或假想結(jié)構(gòu)就稱之為物理模型。
物理模型按其設(shè)計思想可分為理想化物理模型和探索性物理模型。前者的特點是突出研究客體的主要矛盾，忽略次要因素，將物體抽象成只具有原物體主要因素但并不客觀存在的物質(zhì)(過程)，從而使問題簡化。如質(zhì)點模型、點電荷模型、理想氣體模型、勻速直線運動模型等等。后者的特點是依據(jù)觀察或?qū)嶒灥慕Y(jié)果，假想出物質(zhì)的存在形式，但其本質(zhì)屬性還在進一步探索之中。如原子模型、光的波粒二象性模型等等。
人們建立和研究物理模型的功能主要在于：
一是可以使問題的處理大為簡化而又不會發(fā)生大的偏差，從中較為方便地得出物體運動的基本規(guī)律;
二是可以對模型討論的結(jié)果稍加修正，即可用于對實際事物的分析和研究;
三是有助于對客觀物理世界的真實認(rèn)識，達到認(rèn)識世界，改造世界，為人類服務(wù)之目的。
二、中學(xué)物理教材中經(jīng)常碰到的幾種物理模型
物理模型就它在實際問題中所扮演角色或所起作用的不同，可分為：
1.物理對象模型 即把物理問題的研究對象模型化。
例如質(zhì)點，舍去和忽略形狀、大小、轉(zhuǎn)動等性能，突出它具有所處位置和質(zhì)量的特性，用一個有質(zhì)量的點來描述，又如點電荷、彈簧振子、單擺、理想變壓器、理想電表等等，都是屬于將物體本身的理想化。
另外諸如點光源、電場線、磁感線等，則屬于人們根據(jù)它們的物理性質(zhì)，用理想化的圖形來模擬的概念。
2.物理過程模型 即把研究對象的實際運動過程進行近似處理。排除其在實際運動過程中的一些次要因素的干擾，使之成為理想的典型過程。
如研究一個鐵球從高空中由靜止落下的過程。首先應(yīng)考慮吸引力，由公式F=GMm�r2可知，鐵球越接近地面，F(xiàn)就越大，其次還要考慮空氣阻力、風(fēng)速、地球自轉(zhuǎn)等影響。這樣考查鐵球下落運動過程就顯得十分復(fù)雜，研究起來十分不便。為此，我們在研究過程上突出鐵球下落的主要因素，即受重力作用，而忽略其它次要影響，并把重力視為恒力，通過如此簡化，使研究問題簡化，其研究結(jié)果也不致影響到基本規(guī)律的正確性。從而成為物理學(xué)中一個典型的運動過程，即自由落體運動。這種物理模型稱之為過程模型。
教材中的勻速直線運動、簡諧振動、彈性碰撞;理想氣體的等溫、等容、等壓、絕熱變化等等都是將物理過程模型化。
3.物理條件模型 如自由落體運動規(guī)律就是在建立了“忽略空氣阻力，認(rèn)為重力恒定”的條件模型之后才得出來的。力學(xué)中的光滑斜面;熱學(xué)中的絕熱容器;電學(xué)中的勻強電場、勻強磁場等等，也都是把物體所處的條件理想化了。
4.物理等效模型 即通過充分挖掘原有物理模型的特征去等效具有相似性質(zhì)或特點的現(xiàn)象和相似運動形態(tài)的物質(zhì)和運動。如將理想氣體分子等效為彈性小球，并用彈性小球?qū)ζ鞅诘呐鲎踩ソ忉尯屯茖?dǎo)氣體壓強公式，用單擺振動模型去等效類比電磁振蕩過程等等。
5.物理實驗?zāi)Ｐ?在實驗的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，然后根據(jù)邏輯推理法則，對過程作進一步的分析，推理，找出其規(guī)律，得出實驗結(jié)論。
如伽利略就是從斜槽上滾下的小球滾上另一斜槽，后者坡度越小，小球滾得越遠(yuǎn)的實驗基礎(chǔ)上提出了他的理想實驗――在無摩擦力情況下，從斜槽滾下的小球?qū)⒁院愣ǖ乃俣仍跓o限長的水平面上永遠(yuǎn)不停地運動下去，從而推翻了延續(xù)兩千多年的“力是維持物體運動的不可缺少”的結(jié)論，為慣性定律(牛頓第一定律)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。
再如在研究電場強度時，設(shè)想在電場中放置一個不會引起電場變化的點電荷，去考查它在各點的F�q值等等。
6.物理數(shù)學(xué)模型 即建立以物理模型為描述對象的數(shù)學(xué)模型，進行對客觀實體近似的定量計算，從而使問題由繁到簡。如單擺的擺線與豎直方向的夾角不得大于50，使弧線計算轉(zhuǎn)化為三角計算等等。
三、物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的地位和作用
1.建立正確鮮明的物理模型是物理學(xué)研究的重要方法和有力手段之一
物理學(xué)所研究的各種問題，在實際上都涉及許多因素，而模型則是在抓住主要因素，忽略次要因素的基礎(chǔ)上建立起來的。它具有具體形象、生動、深刻地反映了事物的本質(zhì)和主流這一重要屬性。
如“質(zhì)點”模型，在物體的宏觀平動運動中，描述運動的物理量位移、速度、加速度等對同一物體來說其上各點都相同，在這些問題的研究中，運動物體的大小和形狀是可不考慮的，故可將運動物體質(zhì)點化，即用質(zhì)點模型來取代真實運動的物體。
2.正確鮮明的物理模型本身就是重要的物理內(nèi)容之一，它與相應(yīng)的物理概念、現(xiàn)象、規(guī)律相依托
人們認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的進程中，從湯姆遜模型到盧瑟福模型的飛躍就是生動的反映。
愛因斯坦光電效應(yīng)方程的建立成功地解釋了光電效應(yīng)，而它是建立在反映光粒子性的“光子”模型之上的。
諸多的事實都在說明大凡物理現(xiàn)象、過程、規(guī)律都直接與之相應(yīng)的物理模型關(guān)聯(lián)著;一定的物理模型又是最生動最集中地反映著相應(yīng)的物理概念、現(xiàn)象、過程和規(guī)律，二者密不可分。
3.正確鮮明的物理模型的建立，使許多抽象的物理問題變得直觀化、具體化、形象化
例如，電場線對電場的描述，磁感線對磁場的描述。分子模型對理解分子動理論的基本觀點，原子核式結(jié)構(gòu)對a粒子散射實驗現(xiàn)象的解釋;光子模型對光的粒子性的理解等等，凡是學(xué)物理的人都會感受到物理模型所給予的無可爭辯的重要作用。
四、物理模型的教學(xué)要著眼于學(xué)生掌握建立正確鮮明的物理模型這一根本方法
物理模型是物理基礎(chǔ)知識的一部分，屬物理概念的范疇。學(xué)習(xí)前人為我們創(chuàng)造的各種物理模型是完成教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，培養(yǎng)學(xué)生掌握這一方法，即對一個具體的物理內(nèi)容、現(xiàn)象或過程能反映出一幅鮮明的“物理圖景”，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的一個重要方面。為此，我們在教學(xué)中應(yīng)注意如下幾點：
1.講清各物理模型設(shè)計的依據(jù)。物理模型看上去是獨立的，但設(shè)計物理模型的思想是相通的。
2.講授物理模型要前后呼應(yīng)，觸類旁通。運動學(xué)中建立的“質(zhì)點”模型，發(fā)展到質(zhì)點動力學(xué)中，萬有引力定律中，以至物體轉(zhuǎn)動問題中，還可引伸到單擺中的擺球，彈簧振子中的振子，甚至幫助我們建立電學(xué)中的點電荷模型，光學(xué)中的點光源模型。
3.物理模型思維貫穿在物理教學(xué)的過程中，隨著人們對某個物理問題認(rèn)識的不斷深刻和提高，物理模型也必將隨之完善和準(zhǔn)確。例如對于光本性的問題，人們從牛頓的微粒說，惠更斯的波動說、電磁說、粒子說到波粒二象性，在此發(fā)展過程中光的模型也隨之一次次地得到深化。
4.在平時的例題教學(xué)中也是處處體現(xiàn)了物理模型的重要地位和作用。解答各類物理習(xí)題，學(xué)生能否依據(jù)題意建立起相應(yīng)的物理模型，是解題成敗的重要環(huán)節(jié)。如果解題者所理解的題意中的物理模型與命題者的設(shè)計模型一致，題意就必然變得清晰鮮明，習(xí)題的難點便會隨之而突破，這種例子是垂手可得的。
總之，物理模型的教學(xué)確實需要我們予以足夠的重視，這個問題對提高我們的物理教學(xué)水平關(guān)系甚大。
大學(xué)物理學(xué)術(shù)論文篇二
物理猜想與中學(xué)物理教學(xué)
【摘 要】闡述物理猜想在中學(xué)物理教學(xué)中的意義及教師在物理課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進行物理猜想的方法。
【關(guān)鍵詞】中學(xué) 物理猜想 物理教學(xué)
【中圖分類號】 G 【文獻標(biāo)識碼】 A
【文章編號】0450-9889(2014)11B-0076-02
隨著基礎(chǔ)教育課程改革的逐步深入，在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，對高中生在學(xué)習(xí)物理過程中的學(xué)習(xí)能力提出了更高的要求，由此教會學(xué)生運用物理猜想方法可以讓學(xué)生更有效地學(xué)好物理。為了促進中學(xué)生學(xué)會運用物理猜想方法，新課程的物理教材刻意設(shè)計了許多研究物理現(xiàn)象的活動。以此增進學(xué)生對物理知識的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的能力，例如提出問題、猜想與假設(shè)、合作與交流等能力。這些基本能力是確?？茖W(xué)研究各種物理現(xiàn)象得以順利進行的前提和基礎(chǔ)。只有通過猜想、假設(shè)，并經(jīng)過許多的研究活動，才能使研究物理現(xiàn)象過程順利完成。根據(jù)筆者這十多年的教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)出物理猜想對高中物理教學(xué)的作用以及如何通過物理猜想提高物理教學(xué)的經(jīng)驗，現(xiàn)淺談自己的看法。
一、物理猜想對中學(xué)物理教學(xué)有著重要的意義
新課標(biāo)義務(wù)教育階段的物理課程中，提出要鼓勵學(xué)生積極大膽地進行科學(xué)研究，使學(xué)生從基本的科學(xué)研究過程中學(xué)到科學(xué)研究的方法，最終達到提高他們的科學(xué)研究能力的目的。使學(xué)生養(yǎng)成尊重事實、大膽想象的科學(xué)習(xí)慣，發(fā)揚研究真理的科學(xué)精神;培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、戰(zhàn)勝困難的信心和決心。在中學(xué)物理教學(xué)中教師的作用是引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)猜想，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探索活動，提升他們的科學(xué)探索創(chuàng)新能力。鼓勵他們在研究活動過程中，根據(jù)已經(jīng)了解的物理知識和物理現(xiàn)象，進行猜想與假設(shè)，然后設(shè)計實驗，通過親自動手做實驗來驗證自己的猜想與假設(shè)。因此，要達到新課標(biāo)中的要求，筆者認(rèn)為猜想在新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)過程中的運用起到了關(guān)鍵的作用。物理猜想的運用是教育教學(xué)發(fā)展的要求，也是促進物理教育教學(xué)改革和發(fā)展的需要。筆者認(rèn)為運用物理猜想法在中學(xué)物理教學(xué)中有以下幾個重要的意義。
1.提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和增進學(xué)生學(xué)習(xí)主動性
學(xué)生往往對新生事物比較好奇，都希望能夠盡快了解其中的知識、規(guī)律和奧秘。如果在中學(xué)物理教學(xué)過程中多鼓勵學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的物理現(xiàn)象猜想出其可能出現(xiàn)的某些現(xiàn)象或規(guī)律，那么不但能增強學(xué)生的新奇心，而且還能激發(fā)學(xué)生的探究意識和能力，使他們更能積極地深入到學(xué)習(xí)新知識當(dāng)中。鍛煉和培養(yǎng)中學(xué)生的物理猜想能力，能提高學(xué)生對研究物理問題的興趣和欲望。興趣和欲望正是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的動力。因此，物理猜想是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和增進學(xué)生主動學(xué)習(xí)的好方法。
2.提高學(xué)生的思維能力
在中學(xué)物理教學(xué)過程中，教師要經(jīng)常通過提出問題并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)他們現(xiàn)有知識和理解問題的能力進行猜想，經(jīng)過觀察、實驗、歸納、總結(jié)等進行嚴(yán)格推理和驗證，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程中逐漸提高他們的發(fā)散思維能力，也使他們思想更加靈活。因此通過猜想法不僅使學(xué)生容易理解和掌握物理知識，而且有利于提高學(xué)生的思維能力。
3.有利于學(xué)生鞏固所學(xué)的物理知識
物理猜想是學(xué)生根據(jù)自己的思維意識進行推測，是開放性的思維方式。經(jīng)過對事物仔細(xì)觀察和辯別認(rèn)識，提高了學(xué)生對事物整體性的研究，促進學(xué)生的思維進程，使學(xué)生迅速地理解和掌握新知識。如果這些新知識是由學(xué)生自己主動猜想后經(jīng)過驗證推理得來的，那么學(xué)生就比較容易接受。因此，這些物理現(xiàn)象及規(guī)律就會深深刻印在學(xué)生的心里，鞏固這些新的物理知識。
4.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，特別著重對中學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)?？茖W(xué)的物理猜想是培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的主要方法之一?？茖W(xué)的物理猜想對中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著積極的作用，它能提高學(xué)生的反應(yīng)能力和靈活解題能力。因此，科學(xué)的物理猜想能夠非常有效地提高中學(xué)生的創(chuàng)新能力。
二、教師在物理課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進行物理猜想的方法
教師在教學(xué)過程中為了盡可能地發(fā)揮學(xué)生的想象能力，要根據(jù)學(xué)生現(xiàn)已掌握的物理知識、興趣愛好和想象能力等引導(dǎo)學(xué)生提出猜想。教師如何更好地引導(dǎo)學(xué)生運用已掌握的物理知識和技能來構(gòu)建出新的物理猜想呢?筆者認(rèn)為，教師在實際教學(xué)過程中需要講究提出猜想一些方法。
1.啟發(fā)學(xué)生根據(jù)自己各種經(jīng)歷、各種經(jīng)驗和已學(xué)的知識提出猜想
科學(xué)發(fā)展的經(jīng)驗告訴我們，科學(xué)的猜想并非胡亂猜測，它需要有科學(xué)依據(jù)，要根據(jù)學(xué)生的經(jīng)歷、經(jīng)驗、生活常識等提出猜想。愛因斯坦創(chuàng)立的“相對論”起初就是根據(jù)前人的經(jīng)驗、自己的經(jīng)歷以及自己掌握的科學(xué)知識提出的猜想，然后通過觀察、推理、推導(dǎo)、證明，才提出了理論依據(jù)，最后才建立了舉世聞名的“相對論”。例如，在學(xué)習(xí)“自由落體運動”時，先讓學(xué)生觀察羽毛和鐵片在有空氣的玻璃管中同時下落的情況，再啟發(fā)他們猜想如果將玻璃管中的空氣抽出后，再讓羽毛和鐵片同時下落會出現(xiàn)什么情況。讓學(xué)生猜想并記下這些猜想，然后通過演示實驗讓學(xué)生觀察，最后得出結(jié)論。這種通過啟發(fā)學(xué)生猜想和實驗演示相結(jié)合的教學(xué)方法，更能加深學(xué)生理解所學(xué)的物理知識。
2.激勵學(xué)生討論，誘發(fā)物理猜想
在教學(xué)過程中學(xué)生引導(dǎo)學(xué)生進行猜想時，應(yīng)該將學(xué)生分成幾個組，讓各組提出各自不同的猜想，并由他們各自陳述自己猜想的理由和依據(jù)。激勵他們討論、爭辯，經(jīng)過討論和爭辯提高他們對物理猜想的興趣和對物理猜想的積極性。例如，在學(xué)習(xí)“牛頓第二定律”時，將同學(xué)們分成兩個小組，一組猜想物體的加速度與力的關(guān)系，另一組猜想物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系，然后讓他們分別做實驗，得出結(jié)論。教師在課堂中認(rèn)真聽取各組學(xué)生的觀點后，引導(dǎo)誘發(fā)他們討論并猜想加速度與力及質(zhì)量的關(guān)系，最后總結(jié)出牛頓第二定律。這樣能更好地完成教學(xué)任務(wù)，取得更好的教學(xué)效果。
3.鼓勵學(xué)生大膽猜想
在教學(xué)過程中許多學(xué)生由于害怕自己提出的猜想被其他同學(xué)取笑或者自己提出的猜想不正確被老師責(zé)怪而羞以啟齒，這時教師應(yīng)該鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想，消除他們的顧慮。例如，研究玻璃的折射率時，可以猜想單色光通過平行玻璃磚后傳播方向是否發(fā)生改變。先鼓勵學(xué)生大膽進行猜想其出射的方向，并記下來。不管他們的猜測是否合理、準(zhǔn)確，教師都要持平和的態(tài)度，讓實驗驗證結(jié)果。只有這樣才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)生科學(xué)猜想的意識。
4.創(chuàng)造良好的猜想條件
在教學(xué)過程中，當(dāng)教學(xué)到有利于培養(yǎng)學(xué)生猜想能力的內(nèi)容時，教師應(yīng)該積極引導(dǎo)鼓勵學(xué)生進行猜想。例如，在“楞次定律”教學(xué)中，教師在課堂演示讓磁體的N極靠近閉合的鋁環(huán)的實驗之前，先啟發(fā)學(xué)生猜想讓磁體的N極靠近閉合的鋁環(huán)時會看到什么現(xiàn)象，讓磁體的N極去靠近有缺口的鋁環(huán)時又會看到什么現(xiàn)象。然后通過實驗引導(dǎo)學(xué)生注意觀察實驗現(xiàn)象。同樣，讓磁體的S極去靠近閉合的鋁環(huán)時又會出現(xiàn)什么情況?？傊?，教師要盡最大可能為學(xué)生進行猜想創(chuàng)造條件。
物理猜想既是一種自由嘗試，也是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膭?chuàng)造，因此，在教學(xué)過锃中，教師要善于抓住每一個有利于提高學(xué)生猜想能力的機會，鼓勵學(xué)生大膽猜想，從而提高他們的思維能力，增加他們學(xué)習(xí)物理的興趣，進而提高物理教學(xué)的效率。
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