登陆注册
15706100000018

第18章 培养多能学生的技巧(4)

物理模型是对基础知识的高度概括,是典型的物理问题。物理模型具有典型性、方法性等特点。物理模型是从一类物理问题中,抓住主要的本质问题,删除次要因素,集基础知识与基本规律于一体。同时,物理模型不只是知识的结晶,也是思维的结晶,从物理模型的建立,我们可以引导学生理解物理知识深刻的内涵及外延,体会将物理知识应用于解决实际问题的思维和方法。

1中学常见的物理模型种类

(1)研究对象理想化的模型。例如,质点、刚体、薄透镜、理想气体、恒压电源等。

(2)运动变化过程理想化的模型。如,“自由落体运动”、“简谐振动”、“热平衡方程”等等,这些都是把复杂的运动过程理想化了的“物理模型”。

(3)问题模型。以问题为核心,形成一种解决问题的一般方法,使处理问题的思路清楚,可化繁为简,化难为易。如“子弹打木块”、“弹性小球相碰“等。

2物理模型的主要功能

(1)可以使问题大为简化,从中较为方便地得出物体运动的基本规律。

(2)可以对模型讨论的结果稍加修正,即可用于实际事物的分析和研究。

(3)有助于对客观物理世界的真实认识,达到认识世界,改造世界,为人类服务的目的。

二、“物理模型”教学的意义

首先,利用“物理模型”教学培养学生的创新意识。创新意识和创新能力是两个不同的概念,有时意识比能力更重要。以上我们已经谈到,物理模型的建立非常具有创新性,教师应该把建立物理模型的该种创新的思路启发地诉之于学生,这样对学生创新意识的培养才是有益的。其次,利用“物理模型”培养正确的思维方法,从而培养创新能力。正确的思维方法是提高思维能力的基础,良好的思维能力是创新能力的保证,只有正确的思维才谈得上有良好的创新。但是由于年龄的关系,中学生一般只注意知识的学习,并不关心自己的思维方法是否正确,更不能自觉地纠正一些不正确的思维方法,这就影响了思维发展。因此,指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。“物理模型”的建立,也是一种严密的正确的思维方法,其思维过程十分明显,分析好每一个”物理模型”的建立思维十分重要,以“质点”这个物理模型为例,为什么要将物体简化为质点?在什么时候什么物体能够简化为质点?质点的概念十分简单,如果只教会学生质点的概念,而没有使学生明确该种建立物理模型的思维过程以及运用物理模型建立概念的基本方法和思路,这将是教学上的一重大失误。分析好每一个“物理模型”的建立思维固然重要,但更重要的是引导学生去领悟该种思维过程,去品味该种思维过程,例如,在讲“自由落体”时,就应该引导学生去理解,为什么要把物体的下落运动理想成“自由落体”,明确学习“自由落体”的真正的实际意义,经过引导、启发、分祈,学生自然而然地就会领悟到其中的奥秘,从而培养学生正确的思维方法,达到培养创新能力的目的。每一个物理过程的处理,物理模型的建立,都离不开对物理问题的分析。教学中,通过对物理模型的设计思想及分析思路的教学,能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析,区分主要因素和次要因素,抓住问题的本质特征,正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题的能力,有助于学生思维品质的提高,有助于培养学生的创新思维。这是培养创新能力的主渠道。再次,中学物理教材中有许多物理知识比较抽象,学生往往不易理解和接受,并会因此而失去学习的信心。但如果借助“物理模型”教学,通过采用模型方法,突出物理问题的主干,疏通思路,帮助学生建立起清晰的物理图像,使物理问题化难为易,化繁为筒,这样不单起到降低教学难度增强学生学习的自信心的作用,同时还潜意识地培养了学生的创新能力。最后还要强调一点,在“物理模型”的建立和分析的教学过程中,要摸清学生各种错误的思维方法,及时予以纠正。例如,学生受了绝对化的片面思维方法的影响,不理解物理学中采用的理想化的思维方法,以为理想化不精确,脱离实际,有时对教师导出的某公式所采用的近似方法表示不可理解,在实验中追求百分之百的精确度。这里我们就要及时指出物理模型的特点和功能,使学生明确物理模型的科学性,明确物理模型的条件性。及时纠正这类学生的思维方法,这也是培养和锻炼创新思维和创新能力的好途径。总之,物理模型是培养学生创造性的非常好的素材,充分科学地用足用活物理模型,给学生营造一个宽松的充分体现以“学生为主”的课堂环境,我们就一定能培养出一代具有创新能力的适合现代化建设的新的人才!

三、物理模型与建模能力的培养

教师必须认真研究教材,将基础知识系统化,在此基础上形成物理模型,然后以物理模型为切入点进行物理教学。

如介绍万有引力定律在天文学及宇宙和星系演化方面的应用。这几节涉及的问题多、公式多,学生感到混乱。仔细分析,这部分知识可归结为两个物理模型。一是行星模型,如下图所示,其特点是有一中心天体M(可以是太阳,行星,地球,月亮),星体m(可以是行星,地球,月亮,或卫星)绕天体做圆周运动。其动力学特征是万有引力作向心力,运动学特征是做匀速圆周运动。由此可得。

G(Mm/r2)=ma=mv2/r=mω2r=m(4π2r/T2)

因而可得到a=GM/r2∝1/r2

v=GMr∝1r,

ω=GMr2∝1r3,

T=4π2r3GM∝r12

二是球体模型,如下图所示。m在天体M表面随M一起运动。当忽略天体M自转时,万有引力等于重力,即G(Mm/r2)=mg。行星模型得出的结论在此处对m不适用。如周期T不与轨道半径r3/2成正比,而与天体M的自转周期相等。教师建立了模型,引导学生掌握,这样学生就不再感到乱了。

1指导学生自觉的将物理模型运用于实际问题。

有些问题比较复杂或生疏,若能将熟悉的物理模型迁移至新问题,对解决问题可起到事半功倍的效果。

【例一】发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如下图所示)。试将卫星在轨道1上经过Q点时的加速度与它在轨道2上经过Q点时的加速度相比较;卫星在轨道2上经过P点时的加速度与它在轨道3上经过P点时的加速度相比较。

分析:不少学生因没有认清卫星沿圆形轨道和椭圆形轨道运行有什么区别,一律套用卫星匀速圆周运动的物理模型,用a=v2/r来比较加速度大小,实际上,当卫星沿椭圆形轨道运行时,万有引力等于向心力这一关系已不再普遍成立,卫星的速率要发生改变。卫星沿椭圆形轨道2经过Q、P两点时的轨道半径并不是圆形轨道1、3的半径,而应确定轨道2上Q、P两的曲率半径。如果学生始终陷入新设物理情景中不能自拔,则极易导致解题繁杂,甚至出错。既然需要比较卫星沿不同轨道经过Q、P两点时的加速度大小,则应抓住“加速度”这一关键性的词,分析产生、影响、决定加速度大小的因素,由牛顿第二定律公式入手,从而找到求解问题的突破口。

审题,是一个细致而周密的思维活动。学生在审题中经常出现草率或受思维定势影响而不能正常审题的现象,如题目没读完,题意还没准确理解就套用公式进行运算,对题目中的关键语句视而不见,而凭主观想像自己加上与问题要求不同的条件。在审题训练中要纠正学生该种现象,加强对学生如何审题的指导,培养科学审题的习惯,以提高审题能力和审题质量。建立物理模型,是培养学生理论联系实际,加深对所学物理知识的理解和提高分析、解决实际问题能力的重要途径。教师平时应留心关注和收集生活、生产以及科学技术中存在的实例,包括当今前沿科学发展的最新动态,为物理教学提供丰富的积极性、主动性和创造性,提高建立物理模型的能力。

2.学生要学会从实际问题中提炼物理模型

【例2】有三个质量相等的钢球装置如上图所示。拉开小球1后放手,小球1将与2和3发生碰撞。没碰前小球1的速度为V,问碰后各球的速度如何?

思考此问题时,思考者必须对球1跟球2与球3碰撞的情况设计一个物理模型。一个设计是把球2和球3看成一个整体,碰后2球和3球获共同的速度。

根据弹性碰撞的理论mv=mv1+2mv2

12mv2=12mv21+122mv22

解得:v1=-v/3,v2=23v

另一种设计是把2球和3球视为独立的弹性球,1球先跟2球碰,因为两球质量相等所以2球获向右速度为,1球停下,速度为零;接着2球跟3球弹性碰撞,交换速度,2球静止,3球获向右的速度。实验事实证明前者不正确,后者正确。由此可见物理模型必须接受实践的检验。

总之,在“物理模型”的建立和分析的教学过程中,要摸清学生各种错误的思维方法,及时予以纠正。例如,学生受了绝对化的片面思维方法的影响,不理解物理学中采用的理想化的思维方法,以为理想化不精确,脱离实际,有时对教师导出的某公式所采用的近似方法表示不可理解,在实验中追求百分之自的精确度。这里我们就要及时指出物理模型的特点和功能,使学生明确物理模型的科学性,明确物理模型的条件性。及时纠正这类学生的思维方法,这也是培养和锻炼创新思维和创新能力的好途径。

同类推荐
  • 初中语文优秀教师说课经典案例

    初中语文优秀教师说课经典案例

    这本《初中语文优秀教师说课经典案例》所选说课稿均为实践型说课,追求教学的艺术性和高水平,重在教学思路的启发和教学方法的创新,针对教师课堂教学水平的提高,具有参考价值和实用性;所选说课稿多数是全国各省市说课比赛中的优秀作品,充分体现了各地最新教研教改方向,作者都是新课标教改的试验者和开拓者,引领着课堂教学的革新、潮流;所选说课稿不是千篇一律,而是各有特色、各有风格、各有所长;所选说课稿以学生发展为中心,注重学生素质、学习方式及思维能力的培养。
  • 语文新课标课外必读第六辑——哈克贝利·费恩历险记

    语文新课标课外必读第六辑——哈克贝利·费恩历险记

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
  • 世界经典太空海岛科幻故事

    世界经典太空海岛科幻故事

    本书为教学课外辅助读物。补充学生课外知识,选取一些中外经典名著供青少年课外阅读。本册选取世界经典科幻故事作为经典主题。
  • 阅读中华国粹-青少年应该知道的-民间藏书

    阅读中华国粹-青少年应该知道的-民间藏书

    阅读中华国粹系列是一部记录中华国粹经典、普及中华文明的读物,又是一部兼具严肃性和权威性的中华文化典藏之作,可以说是学术性与普及性结合。丛书囊括古今,泛揽百科,不仅有相当的学术资料含量,而且有吸引入的艺术创作风味,是中华传统文化的经典之作。文献典籍为统治者所垄断,民间没有收藏流传,是中国图书萌芽时期的突出特点。
  • 提高文章写作能力

    提高文章写作能力

    青少年是祖国的未来和希望,培养综合素质高的接班人是我们教育的天职。当今社会,我们国家在现代化发展的道路上正面临着极大的机遇和巨大的挑战。要应对挑战就必须使未来的建设者们具备全面的素质;不但要有自然科学的知识,同时也必须掌握人文科学的知识。只有具备综合素质的人,才能称得上是合格的人才。一个民族的全体国民要想全面提高人文素质,就必须以提高综合素质为突破口。本选题是为青少年量身定做的综合素质提高自助读本。
热门推荐
  • 罪之手

    罪之手

    蜗牛爬过终会留下痕迹,在精心的犯罪也会留下线索。正义与邪恶的交锋到底鹿死谁手,黎明前的太阳是要被黑夜吞没还是要温暖整片天空。
  • 煌煌天道

    煌煌天道

    一个刺客时代的终结,却是一个刺杀格局的开端,从侠之大者坠入臭名昭著,这是为何?一把上古神兵的降临,加上一卷逆天功法的出世,却改不了一个少年的未来,这又是为何?……这一切的一切,只因冥冥中早有定数,煌煌中,唯有看破天道,方能在这强者为尊的世界,用拳头讨回自己的公道!芸芸众生,白云苍狗。煌煌天道,何其可笑!
  • 道之妙缘

    道之妙缘

    这是一片异界大陆,在这片大陆上有人族,有魔族、有妖族,这里以武为尊,以道立国,宗派林立,人人都以能够习得一身仙术飞身成仙为终极目标。在这里无限的生机与永恒的杀戮交织,成仙的向往和原始的本性纠缠。生与死、情与爱、权术与自由、诡计与背叛的事情每天都在这片大陆上被重复演绎着。有的人笑傲江湖,对酒当歌;有的人杀人夺宝,飞升成仙;有的人由仙成魔,堕入魔道。在这里生命被以不同的形式和方式的演绎着,也许这些是他们的选择,也许这些就是他们的宿命,也许只是这无上神道规则的一环,也许什么也不是…
  • 离眸

    离眸

    十六年前,我还是个普通的自由撰稿人,拿着微薄的收入,说日子勉强温饱。我善写古代神话故事,但这样的作品在主编满是毛爷爷言论的眼中,却并不吃香,看过无数主编失望的表情,我只是笑了笑。因为他们不会明白。一晃十六年,这世界大变了模样,我穿上还算过得去的锦衣,背上一把叫浮屠的黑剑,摇身一变成了小有名气的剑仙,我不明白,为什么会这样!为什么我会来到这样一个世界,为什么这世界和我想象的全不相同,为什么!天呐!谁能给我个解释?那个2014西安市的小房子里,我这个鲜为人知的小人物,会不会归到失踪人口调查表中去,或许,还会留下一个灵异事件的结果。二零一四年九月十二日,自由撰稿人沈易湘于房中?神秘失踪……
  • 重生之纨绔嫡女

    重生之纨绔嫡女

    綦朝一百三十年间新帝登基,摄政王扶政。帝王睿智,臣子忠心,国富兵强,百姓安家乐业,百年繁华百年繁华后面,弊端蛀虫也日益加重。时值新旧政权更替,平静的外表下,是暗潮汹涌。沐云初,綦朝第一美人沐国公嫡女,世人说她痴傻嚣张跋扈,恶名昭彰,御花园为与心爱男子争风吃醋命丧黄泉。季云初,国家顶级特工,一次任务中遭毒手,一朝穿越,竟穿成了一个光有容貌却无徳无才的同名不同姓的少女身上,无德无才这也就算了,说她痴傻?邪魅一笑“呵呵”说我傻,那就傻给你们看繁华百年,笑待惊变!江山为棋,翻云复雨,谁主沉浮?
  • 孤山雪

    孤山雪

    一名令人闻风丧胆的江湖杀手,因为同门中唯一的朋友遭门派追杀而一夜间将本门师兄弟弑杀殆尽,并音讯全无,这一惊世血案发生1年后,他唯一的朋友,也是那个骗他背信弃义杀尽同门而后将精疲力竭的他打入湖中的她却发现他健康的跟随在一名普通的渔家女子身边,面容上有她一世未见的柔情,心生恨意。她,年轻貌美,心肠歹毒,害人无数,却是世人眼中的除魔女侠;他,俊逸无双,心地善良,只求一个真心待他的人,却是世人眼中嗜血的狂魔,他的她,只是一名普通的不能再普通的渔家女,单纯善良,只求一生平安,寻得心爱之人,执子之手与子偕老。当这样三个人顺从命运的轮回相遇,怎样的剧情会上演……
  • 文化西航,动力蓝天

    文化西航,动力蓝天

    书中介绍的中航工业西航的文化实践,是整个中航工业集团文化建设实践的一个缩影。中航工业西航用它的实践,特别是用近3年多来他们在基本投入并没有大的增长条件下,企业销售收入却翻了一番的事实,生动地说明了文化建设的力量,生动地诠释了实践创新的魅力,生动地展现了中航工业集团文化所具有的强大生命力。特别是他们创造性地开展“文化耕心”工程,创造性地建立西航文化建设推进模式,促进企业文化建设,所有这些都会为中航工业开展集团文化建设带来一股强劲的春风。
  • THE BATTLE OF THE BOOKS

    THE BATTLE OF THE BOOKS

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 辣妈逆袭萌宝驾到

    辣妈逆袭萌宝驾到

    偶然的一夜,本想只是一场梦。却又到他身边苦苦哀求,一次次的凌辱让她恨之入骨,却有理由不能离开。。。。他的温柔,他的霸道,打破了她的心理防线,在不能自拔的时候,却发现原来这只是一个局。。有情人终成眷属,又被迫分离。。。花海中立着她的墓碑,他眼神温柔的细语。在他要放弃的时候,事情却出现了转变。。。辣妈逆袭,萌宝驾到。经历生死离别的两人能否相守呢?,,。。敬请期待??,!!!!!。,。!!!!!!!!!。。!!!。!!。!!
  • 昊天武帝

    昊天武帝

    华夏古武修者黄昊,因在一次参与探索华夏起源的考古活动中,偶遇九星连珠天文奇观,引发了地震,一头撞在华夏起源物品上……醒来,一切都变了。群号:289816903敲门砖为书名