劉老師物理概念的建立與物理規(guī)律的總結(jié)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、老師們： 早晨好！第1頁(yè)第1頁(yè)深化教學(xué)研究 提升教學(xué)品質(zhì)第2頁(yè)第2頁(yè)為何教物理？ “把物理知識(shí)盡也許多地傳授給學(xué)生，以供他們此后一生受用”。 知識(shí)本位第3頁(yè)第3頁(yè)為何教物理？ “把盡也許多學(xué)生培養(yǎng)成為物理學(xué)家或物理工作者” 。學(xué)科本位第4頁(yè)第4頁(yè)5第5頁(yè)第5頁(yè)6第6頁(yè)第6頁(yè)7陜西漢中某中學(xué)撕書場(chǎng)面 第7頁(yè)第7頁(yè)8第8頁(yè)第8頁(yè)9第9頁(yè)第9頁(yè)發(fā)生在身邊事兒摘自物理教師第9期 去年國(guó)慶，我第一屆畢業(yè)生聚會(huì)，因我曾經(jīng)是他們高中階段班主任，同時(shí)任教他們物理課，故被他們邀請(qǐng)到場(chǎng)，大家非常開(kāi)心，興致勃勃，噓寒問(wèn)暖，他們都大學(xué)畢業(yè)三年了，有高中畢業(yè)后就未曾謀面。一朝相聚，不免要回想高中階段一些學(xué)習(xí)片段，一位醫(yī)

2、科大學(xué)畢業(yè)學(xué)生順手拿起桌上一個(gè)蘋果向空中拋去，然后用手接住，笑著對(duì)我說(shuō)，老師，加速度多大？ 旁邊一大幫同窗笑嘻嘻地?fù)屩卮穑旱?0頁(yè)第10頁(yè)你是指拋上去還是落下來(lái)過(guò)程？（一個(gè)女孩，也是醫(yī)科大學(xué)畢業(yè)）上升加速度朝上，下降時(shí)加速度朝下。（軍事指揮院校畢業(yè)生干脆利索地回答）上升過(guò)程中速度都沒(méi)增長(zhǎng)，哪有加速度？下降才有加速度吧？ （師范大學(xué)畢業(yè)，不是學(xué)物理專業(yè)）最高點(diǎn)蘋果都停下來(lái)了，必定沒(méi)有加速度。 （居然是一個(gè)重點(diǎn)大學(xué)理工科畢業(yè)生回答）老師，我忘得一干二凈了，全還給你了，白學(xué)了。 （一個(gè)女孩，以后學(xué)文科了）第11頁(yè)第11頁(yè)為何教物理？ 對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，今天學(xué)習(xí)物理目的，恐怕不是為了明天去進(jìn)一步研

3、究物理，而是有助于此后去正確面對(duì)、決議所碰到大量非物理問(wèn)題，為他們一生文明、健康，高質(zhì)量生活奠定基礎(chǔ)。 學(xué)生本位 “教育最高目的是為了使人們能夠過(guò)一個(gè)實(shí)現(xiàn)自我和負(fù)責(zé)任生活作準(zhǔn)備?！?面向全體美國(guó)人科學(xué)為提升全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)而教。 這也是我們應(yīng)有物理教學(xué)觀。第12頁(yè)第12頁(yè)13（照片摘自華東師大張華專家演示稿）第13頁(yè)第13頁(yè)14美國(guó)科學(xué)課堂第14頁(yè)第14頁(yè) 只有無(wú)用知識(shí)，才是最后有用普林斯頓高等研究院莊子 無(wú)用之用，是為大用科學(xué)研究真正魅力在于它非功利性法拉第工作價(jià)值今天必定高于證券交易所所有股票價(jià)值。在第一次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)皇帝學(xué)會(huì)主席湯普森提出了利用X射線對(duì)槍傷創(chuàng)口進(jìn)行檢查。用X射線挽救

4、生命和肢體價(jià)值無(wú)法計(jì)算。然而，X射線是在1895年偶然發(fā)覺(jué)。 【英】【撒切爾】1988年在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)言。第15頁(yè)第15頁(yè)蘇霍姆林斯基: “學(xué)科知識(shí)應(yīng)當(dāng)處于教師知識(shí)結(jié)構(gòu)中一個(gè)角落，而不應(yīng)在中心，更不應(yīng)當(dāng)是所有?！敝Z貝爾獎(jiǎng)取得者勞厄： “教育無(wú)非是一切已學(xué)過(guò)知識(shí)都遺忘掉時(shí)候所剩余來(lái)東西。” 第16頁(yè)第16頁(yè) 李約瑟難題 “為何近代科學(xué)沒(méi)有產(chǎn)生在中國(guó)，而是在十七世紀(jì)西方”懷特海答案 “希臘悲劇、羅馬法律和中世紀(jì)信奉?！?正是這些基本人文素養(yǎng)，融合并培養(yǎng)了實(shí)事求是 科學(xué)態(tài)度與理性精神，從而極大地推動(dòng)了西方科學(xué)發(fā)展?？茖W(xué)與人文如同鳥(niǎo)之兩翼,車之兩輪,不可割裂或偏廢.英國(guó)學(xué)者斯諾在兩種文化演講中說(shuō):

5、“一個(gè)作家對(duì)熱力學(xué)第二定律毫無(wú)所知，就等于一個(gè)科學(xué)家沒(méi)讀過(guò)莎士比亞作品。”第17頁(yè)第17頁(yè)各家談教學(xué) 費(fèi)恩曼談物理教學(xué) 我想假如不是教學(xué)，我不會(huì)真正成功。假如你正在教一門課，你能夠思考你已經(jīng)很清楚一些基本東西：有更加好辦法去描述它們嗎？是否存在與之相聯(lián)系新問(wèn)題？你能夠給它們以新觀念嗎？學(xué)生問(wèn)題經(jīng)常是新研究和思考源泉。他們經(jīng)常會(huì)提出一些故意義問(wèn)題因此我發(fā)覺(jué)教課和接觸學(xué)生使人生命不息。人們對(duì)費(fèi)恩曼教學(xué)評(píng)價(jià) 以相對(duì)論為例，即使是相對(duì)論創(chuàng)始者愛(ài)因斯坦大師本人，對(duì)這個(gè)理論所創(chuàng)造出來(lái)奇跡，這個(gè)理論作用以及它基本概念，也無(wú)法做出像費(fèi)恩曼那樣解釋。第18頁(yè)第18頁(yè)各家談教學(xué)王立群談歷史教學(xué) 歷史上真實(shí)發(fā)生“第

6、一歷史”是永遠(yuǎn)無(wú)法再現(xiàn)。希望“還原”歷史，就必須占有歷史學(xué)家們記載各不相同“第二歷史”，然后才干講出“第三歷史”，即主講人心中理解歷史。假如講都是別人觀點(diǎn)，沒(méi)有自己結(jié)識(shí)、理解和觀點(diǎn)，那是作為一個(gè)教師恥辱。第19頁(yè)第19頁(yè)概念、原理、規(guī)律教學(xué)研究知識(shí)教學(xué)科學(xué)性問(wèn)題， 技能教學(xué)規(guī)范性問(wèn)題。 科學(xué)過(guò)程真實(shí)性問(wèn)題， 典型科學(xué)思維辦法問(wèn)題。 情感、態(tài)度、價(jià)值觀教學(xué)可信性和開(kāi)放 性問(wèn)題第20頁(yè)第20頁(yè)物理教學(xué)研究主要方面 概念、原理、規(guī)律應(yīng)用教學(xué)研究 索末菲對(duì)海森堡講：“要勤奮地去做練習(xí)，只有這樣，你才會(huì)發(fā)覺(jué)，哪些你理解了，哪些你還沒(méi)有理解。” 楊振寧說(shuō)：“西南聯(lián)大教學(xué)風(fēng)氣是非常認(rèn)真，我們那時(shí)所念課，老師

7、準(zhǔn)備得較好，學(xué)生習(xí)題做得諸多。” 物理概念、原理和規(guī)律是抽象，習(xí)題是詳細(xì)，而抽象寓于詳細(xì)之中。通過(guò)做習(xí)題，能夠發(fā)覺(jué)對(duì)于哪些概念、原理和規(guī)律，自己是真理解了，而哪些還沒(méi)有理解，從而能更進(jìn)一步、更牢固地掌握知識(shí)。 “做”不等于“學(xué)”，要在“做”中去“學(xué)”。第21頁(yè)第21頁(yè)物理教學(xué)研究主要方面 通過(guò)做習(xí)題，能夠?qū)W會(huì)和培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際能力，從而能夠?qū)υ敿?xì)問(wèn)題做出詳細(xì)分析，然后找出處理問(wèn)題物理依據(jù)，并會(huì)利用適當(dāng)辦法，如解析，作圖，論證或試驗(yàn)辦法去求解。這就培養(yǎng)了試驗(yàn)觀測(cè)能力，邏輯思維能力，形象思維能力，數(shù)理計(jì)算和利用圖象能力，語(yǔ)言文字表示能力等及其綜合利用。 在解題過(guò)程中，自覺(jué)地聯(lián)系前輩科學(xué)家在科學(xué)問(wèn)題

8、面前是如何思考和推理，如何歸納和概括，就能逐步學(xué)會(huì)和激發(fā)科學(xué)思維辦法和想象力，而這是一個(gè)人科學(xué)文化素質(zhì)關(guān)鍵。 第22頁(yè)第22頁(yè)物理教學(xué)研究主要方面 概念、原理和規(guī)律教學(xué)是物理教學(xué)根，物理教學(xué)本； 習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)枝，物理教學(xué)葉。 無(wú)主線不能生長(zhǎng)，無(wú)枝葉不能茂盛。 結(jié)論：不做習(xí)題學(xué)不好物理，但僅靠做習(xí)題來(lái)學(xué)物理，學(xué)不到物理。第23頁(yè)第23頁(yè)物 理 概 念 建 立第24頁(yè)第24頁(yè) 物理概念建立 物理概念是客觀事物物理共同屬性和本質(zhì)特性在人們頭腦中反應(yīng)，是物理事物抽象。如何使學(xué)生形成、理解和掌握物理概念，進(jìn)而掌握規(guī)律，并使他們結(jié)識(shí)能力在這個(gè)過(guò)程中得到發(fā)展，是中學(xué)物理教學(xué)中關(guān)鍵問(wèn)題。建立與定義物理概

9、念在物理教學(xué)中含有主要地位。第25頁(yè)第25頁(yè)一、建立與定義物理概念辦法1“概念建立” 所謂 “概念建立”，就是人們?cè)谧约夯顒?dòng)范圍內(nèi)直接接觸了大量同類事物，從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)初級(jí)區(qū)別、抽象、分化、提出一些假設(shè)，又通過(guò)驗(yàn)證和概括等思維過(guò)程，取得了這一類事物或現(xiàn)象共同特性，并且通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)“成人”或“權(quán)威 ”必定是否認(rèn)回答來(lái)加以證實(shí)，從而建立與定義一些概念一個(gè)辦法。 實(shí)例：彈性概念建立； 實(shí)例：摩擦力； 實(shí)例：?jiǎn)螖[第26頁(yè)第26頁(yè)2概念同化 所謂“概念同化”，就是人們利用頭腦中已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)去聯(lián)系新知識(shí)，使新知識(shí)在原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上取得心理意義，假如成功，便達(dá)到新認(rèn)知平衡，實(shí)現(xiàn)概念同化。通俗地說(shuō)，就是利用

10、我們已經(jīng)建立概念，再建立新概念。 比如，在已經(jīng)建立了“位移”和“時(shí)間”兩個(gè)概念基礎(chǔ)上，利用“位移”與“時(shí)間”比值建立“速度”這一新概念，這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有新知識(shí)，這種定義物理概念辦法就叫做“概念同化”。 實(shí)例：速度一、建立與定義物理概念辦法第27頁(yè)第27頁(yè)3概念順應(yīng) 假如我們要研究新知識(shí)、新概念，與原有知識(shí)差別太大，或者不易直接建立起聯(lián)系，進(jìn)行遷移，必須修改原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，或建立新認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到新認(rèn)知平衡。也就是說(shuō)，利用已有概念，不能直接定義我們研究新概念，而必須另外先建立一些新概念才干夠定義我們概念，這種辦法叫做“概念順應(yīng)”。一、建立與定義物理概念辦法第28頁(yè)第28頁(yè) 實(shí)例：壓強(qiáng)。要定義“壓強(qiáng)

11、”這一新概念，需要用到“受力面積”和“壓力”兩個(gè)概念。在只知道“受力面積”不知道“壓力”概念之前要建立“壓強(qiáng)”概念是困難，由于已有知識(shí)無(wú)法和它聯(lián)系起來(lái)，只有先建立“壓力”這一概念，才干正確地建立壓強(qiáng)概念。建立“壓力”概念之后，利用壓力與受力面積比值就能夠定義壓強(qiáng)概念。這種定義物理概念辦法就叫做“概念順應(yīng)”。一、建立與定義物理概念辦法3概念順應(yīng)第29頁(yè)第29頁(yè)二、詳細(xì)定義概念辦法 詳細(xì)定義概念辦法主要有： 操作定義法、 人為要求法、 數(shù)學(xué)定義法。第30頁(yè)第30頁(yè)二、詳細(xì)定義概念辦法 1操作定義法 所謂操作定義法，就是說(shuō)當(dāng)我們給一個(gè)物理量要求了一套測(cè)量程序，并給它要求一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位，我們就說(shuō)定義了該

12、物理量。這里，標(biāo)準(zhǔn)單位能夠任意選擇但要求簡(jiǎn)樸實(shí)用，盡也許符合當(dāng)代物理概念，而且固定不變，能制成模型，能夠復(fù)制。 比如，我們拿中國(guó)“尺”（我們要求標(biāo)準(zhǔn)），沿著桌子一邊，量了3次，恰好到頭，我們就說(shuō)桌子長(zhǎng)度是“3尺”。長(zhǎng)度單位有了，操作程序也定了，長(zhǎng)度定義也就建立了。 實(shí)例：溫度第31頁(yè)第31頁(yè)二、詳細(xì)定義概念辦法2人為要求法人為要求法是人們?cè)诮?jīng)驗(yàn)事實(shí)或觀測(cè)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，依據(jù)需要擬定概念一個(gè)辦法。這種擬定要符合實(shí)際，要能自洽于某一理論體系，同時(shí)要盡量簡(jiǎn)樸，在也許條件下還要照料人們習(xí)慣。比如利用詞語(yǔ)定義概念，諸如機(jī)械運(yùn)動(dòng)、參考物、入射角等實(shí)際都是人為要求。實(shí)例：光反射第32頁(yè)第32頁(yè)二、詳細(xì)定義概念辦

13、法3數(shù)學(xué)定義法數(shù)學(xué)定義法有三種形式：數(shù)學(xué)推導(dǎo)法、比值定義法和多因子乘積定義法。（1）數(shù)學(xué)推導(dǎo)法數(shù)學(xué)推導(dǎo)法是指依據(jù)已知概念、規(guī)律，借助于數(shù)學(xué)推導(dǎo)而定義概念辦法，比如，動(dòng)能 就是這樣引入。應(yīng)用此法定義概念普通是擬定，沒(méi)有任意性，但有時(shí)“遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)事實(shí)”。實(shí)例：發(fā)熱功率第33頁(yè)第33頁(yè)二、詳細(xì)定義概念辦法3數(shù)學(xué)定義（2）比值定義法比值定義法是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了同中求異、異中求同比較基礎(chǔ)上，應(yīng)用共同出現(xiàn)關(guān)鍵物理量比值來(lái)定義新物理量一個(gè)辦法。比如，速度 ，密度 ，比熱 ，電場(chǎng)強(qiáng)度 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，電動(dòng)勢(shì) ，電容 等概念，各自背景大相徑庭，然而定義它們辦法卻如出一轍，都是應(yīng)用了比值定義法。實(shí)例：電阻； 實(shí)例：

14、壓強(qiáng)第34頁(yè)第34頁(yè)二、詳細(xì)定義概念辦法3數(shù)學(xué)定義法 （3）多因子乘積定義法 多因子乘積定義法是應(yīng)用兩個(gè)或多個(gè)物理量乘積來(lái)定義新物理量一個(gè)辦法。比如，機(jī)械功 ，電功 ，磁通量 等概念就是利用了多因子（物理量）乘積定義法來(lái)定義。 實(shí)例：磁通量第35頁(yè)第35頁(yè)三、定義“種概念”環(huán)節(jié)按照邏輯學(xué)分類辦法，“種概念”也稱“上位概念”，它與“屬概念”(下位概念) 相對(duì)，在含有從屬關(guān)系兩個(gè)概念之間，外延較大概念稱為“種概念”，外延較小概念稱為“屬概念”。比如，力為種概念，重力、彈力、摩擦力為屬概念?！胺N概念”定義環(huán)節(jié)是: 搜集大量現(xiàn)象； 歸納上述現(xiàn)象共同點(diǎn)； 用恰當(dāng)物理詞語(yǔ)定義； 利用種概念定義屬概念。下面

15、以“力”為例來(lái)闡明“種概念”定義詳細(xì)環(huán)節(jié)。第36頁(yè)第36頁(yè)人 運(yùn)動(dòng)員 牛 拖拉機(jī) 夯 磁鐵 推 舉 拉 耕 砸 吸引車 杠鈴 犁 地 地面 鐵 圖釘手按1.搜集大量現(xiàn)象三、定義“種概念”環(huán)節(jié)第37頁(yè)第37頁(yè)三、定義“種概念”環(huán)節(jié)2歸納上述現(xiàn)象共同點(diǎn) 兩個(gè)事物，一個(gè)動(dòng)作。 某事物動(dòng)作（在）某事物（上）； 第一行事物中有：人,運(yùn)動(dòng)員,牛,拖拉機(jī),夯,磁鐵,手等，我們把它們統(tǒng)稱為物體； 第三行事物也統(tǒng)稱為物體； 第二行是動(dòng)作：推，舉，拉，耕，砸，吸引，按等，統(tǒng)稱為“作用”。人 運(yùn)動(dòng)員 牛 拖拉機(jī) 夯 磁鐵 推 舉 拉 耕 砸 吸引車 杠鈴 犁 地 地面 鐵 圖釘手按第38頁(yè)第38頁(yè)三、定義“種概念”

16、環(huán)節(jié)3用恰當(dāng)物理詞語(yǔ)定義“物體對(duì)物體作用叫做力”。概念定義包括兩個(gè)部分：被定義概念“力”；下定義概念“物體對(duì)物體作用”，反應(yīng)力本質(zhì)屬性。實(shí)例：摩擦力第39頁(yè)第39頁(yè) 利用種概念定義屬概念 垂直作用在物 體表面上 力叫壓力 種差種概念屬概念第40頁(yè)第40頁(yè)定義屬概念4利用種概念定義屬概念（發(fā)生在兩物體接觸面上，阻礙了相對(duì)滑動(dòng)）（力），叫（滑動(dòng)摩擦力）。 種差 種概念 屬概念第41頁(yè)第41頁(yè)四、物理概念比值定義法1.比值定義法基礎(chǔ)比較法： 比較法是擬定研究對(duì)象之間差別點(diǎn)和共同點(diǎn)思維過(guò)程和辦法，是抽象和概括前提，因此是研究物理學(xué)慣用辦法。第42頁(yè)第42頁(yè)2.比較程序： (1)首先進(jìn)行“同中求異”“異

17、中求同”比較： 以上比較，也可反之進(jìn)行，條件與結(jié)果互換。比較事物相同條件比較結(jié)果 共同出現(xiàn) 關(guān)鍵物理量 擬定 比較原則 拖拉機(jī) 汽車 飛機(jī) 勻直運(yùn)動(dòng)相同時(shí)間 路程較短 路程較長(zhǎng) 路程更長(zhǎng) 路程 時(shí)間相同時(shí)間 鐵塊 銅塊相同體積 質(zhì)量不等 質(zhì)量 體積相同體積小木桌上 放重物 相同 受力面積不同樣壓力 效果不同樣 壓力 面積相同面積 人搬磚 滑輪提磚 吊車提磚 相同功 (搬磚升高) 時(shí)間最長(zhǎng) 時(shí)間較長(zhǎng) 時(shí)間較短 功 時(shí)間 相同功第43頁(yè)第43頁(yè)(2)總結(jié)“比較”中，共同出現(xiàn)關(guān)鍵物理量。(3)明確比較標(biāo)準(zhǔn)，而且要盡也許簡(jiǎn)樸“一個(gè)單位”最簡(jiǎn)樸。首先進(jìn)行“同中求異” (4)依據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，只要把上述4

18、對(duì)關(guān)鍵物理量分別求比值，即可滿足中提出要求：盡也許簡(jiǎn)樸。即：第44頁(yè)第44頁(yè) (3)比值定義法符合簡(jiǎn)樸性原則：只要把上述4對(duì)關(guān)鍵物理量分別求比值，就把比較原則簡(jiǎn)化為“1個(gè)單位”了： x/t是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)路程，亦可用t/x，即通過(guò)單位路程所用時(shí)間，但不符合人們習(xí)慣。(4)比值物理意義詳細(xì)情況詳細(xì)分析： m/V= :物質(zhì)常數(shù)，因此，對(duì)同一個(gè)物質(zhì)能夠說(shuō)m與V成正比，但是，不能說(shuō)與M成正比； x/t=v:物體作勻速直線運(yùn)動(dòng)速度，它反應(yīng)了運(yùn)動(dòng)快慢，在v相同情況下，x與t成正比，但是，不能說(shuō)v與x成正比。 第45頁(yè)第45頁(yè)五、定義概念時(shí)應(yīng)當(dāng)注意問(wèn)題1.定義所用詞語(yǔ)不能造成邏輯循環(huán)。比如，在初中書本中，由

19、于同窗們知識(shí)水平局限，對(duì)“質(zhì)量”概念是這樣定義：“物體所含物質(zhì)多少叫質(zhì)量?！彼镔|(zhì)多少，不就是質(zhì)量大小嗎，這樣定義并沒(méi)有把質(zhì)量概念正確地表述出來(lái)，當(dāng)然，在初中階段只能暫時(shí)這樣來(lái)定義，讓學(xué)生對(duì)此有個(gè)理解也就能夠了。第46頁(yè)第46頁(yè)2.不能用比方來(lái)為概念下定義。我們知道恰當(dāng)?shù)乩帽确竭M(jìn)一步淺出地解釋一些概念，能夠幫助同窗們結(jié)識(shí)一些難于理解概念。但是，定義概念時(shí)卻不能用比方，不然容易造成概念混亂。比如，下列定義電壓概念就是不可?。骸罢缢畨菏切纬伤髟蛲瑯樱妷菏切纬呻娏髟??！边@樣定義電壓概念，并沒(méi)有把電壓概念正確表述出來(lái)。由于“原因”終歸是什么并沒(méi)說(shuō)清楚，這樣很容易使同窗們理解為電壓是一個(gè)力

20、，由于力作用才使電荷流動(dòng)起來(lái)，這顯然是錯(cuò)誤。第47頁(yè)第47頁(yè)3.要考慮概念定義合理性。比如，為了建立壓強(qiáng)概念，教材中往往會(huì)列舉大量事實(shí)和現(xiàn)象，或者通過(guò)試驗(yàn)闡明壓力產(chǎn)生效果不但跟壓力大小相關(guān)系，并且還跟承受這個(gè)壓力面積相關(guān)系。試驗(yàn)表明，壓力一定期，承受面積越大壓力效果越不明顯；承受面積一定期，壓力越大，它效果就越明顯。我們能夠把以上兩種要求壓力效果辦法用下列比值表示： 壓力效果一承受壓力面積壓力 壓力效果一壓力承受壓力面積 顯然兩種辦法都能夠闡明壓力效果。式表明單位壓力作用于越大面積上，比值越大，但是壓力效果越不明顯。式表明，單位面積上承受壓力越大，比值越大，壓力效果越明顯。顯然，前者不太符合人

21、們習(xí)慣，后者比較順應(yīng)人們普通習(xí)慣思緒，因此最后就用式作為壓強(qiáng)定義式。物理學(xué)中用比值定義概念，如速度、密度、功率等都會(huì)碰到這個(gè)問(wèn)題。即使我們不能對(duì)每一個(gè)物理概念演變過(guò)程都重復(fù)一遍，但是，只要我們明白了這種辦法，對(duì)于這一類概念理解就會(huì)更深刻一些。 第48頁(yè)第48頁(yè)物理規(guī)律總結(jié)物理規(guī)律(包含物理原理、定律、定理、法則、公式等)反應(yīng)了物理現(xiàn)象、物理過(guò)程在一定條件下必定發(fā)生、發(fā)展和改變規(guī)律，它反應(yīng)了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)改變各個(gè)原因之間本質(zhì)聯(lián)絡(luò)，揭示了事物本質(zhì)屬性之間內(nèi)在聯(lián)絡(luò)。物理規(guī)律是中學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)中最主要內(nèi)容，也是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)體系樞紐。因此，物理規(guī)律教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)中心任務(wù)。我們必須在概念教學(xué)基礎(chǔ)上，切實(shí)抓好

22、物理規(guī)律教學(xué)。物理規(guī)律教學(xué)，不但要使學(xué)生全方面地掌握物理規(guī)律內(nèi)容和結(jié)論，而且要通過(guò)物理規(guī)律教學(xué)，使學(xué)生盡也許地體驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律過(guò)程，掌握研究物理科學(xué)方法，深入提升試驗(yàn)觀測(cè)能力、科學(xué)思維能力和利用規(guī)律分析問(wèn)題、處理問(wèn)題能力。第49頁(yè)第49頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法 在中學(xué)物理中，總結(jié)物理規(guī)律基本辦法有五種，包括 試驗(yàn)歸納法 抱負(fù)試驗(yàn)法 邏輯推理法 假說(shuō)法 圖像法 第50頁(yè)第50頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法1.試驗(yàn)歸納法所謂歸納法，是從一些特殊事實(shí)中概括出普通性結(jié)論思維方法，是從許多同類個(gè)別事物中找出它們共同點(diǎn)過(guò)程。在物理學(xué)中利用歸納法基礎(chǔ)主要是試驗(yàn)，因?yàn)樵囼?yàn)不但能夠重復(fù)進(jìn)行，而且能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)事物

23、各個(gè)部分之間或過(guò)程不同階段之間相互聯(lián)絡(luò)。因此，試驗(yàn)歸納法是總結(jié)物理規(guī)律最基本方法。試驗(yàn)歸納法是在對(duì)物理現(xiàn)象和過(guò)程進(jìn)行大量觀測(cè)和試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)取得大量資料進(jìn)行分析、綜合、概括和歸納，從中找出相關(guān)物理量之間內(nèi)在聯(lián)絡(luò)，得出結(jié)論或建立假說(shuō)，再經(jīng)過(guò)觀測(cè)和試驗(yàn)深入驗(yàn)證規(guī)律過(guò)程。第51頁(yè)第51頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法利用試驗(yàn)歸納法時(shí)，經(jīng)常借助于圖像，即把試驗(yàn)所得數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)系中畫點(diǎn)、連線，從分析圖線中總結(jié)規(guī)律。由于條件所限，實(shí)際利用經(jīng)常是簡(jiǎn)樸枚舉歸納法。利用試驗(yàn)辦法總結(jié)規(guī)律時(shí)，假如一開(kāi)始就把所有原因都考慮進(jìn)去，勢(shì)必造成試驗(yàn)困難，因此人們經(jīng)常采用單因子試驗(yàn)法（控制變量法）。許多規(guī)律得出利用了試驗(yàn)歸納法，如阿

24、基米德定律、帕斯卡定律、歐姆定律、光折射定律等。第52頁(yè)第52頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律提出問(wèn)題：通過(guò)試驗(yàn)和日常生活經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)覺(jué)物體浸沒(méi)到液體之中要受到浮力作用，這個(gè)浮力大小與哪些原因相關(guān)呢？第53頁(yè)第53頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律科學(xué)猜想：首先我們能夠結(jié)合已有感性知識(shí)進(jìn)行分析猜想，這里我們應(yīng)用因果關(guān)系進(jìn)行猜想。既然浮力是液體對(duì)物體作用力，因此浮力大小也許與物體及液體相關(guān)： 也許與物體本身構(gòu)成（如密度物）相關(guān)； 也許與物體體積（物）相關(guān)； 也許與液體種類（密度液）相關(guān)； 也許與物體浸沒(méi)到液體中深度（）相關(guān)，等等（與物體形狀關(guān)系比較復(fù)雜，我們暫不考慮。）第54頁(yè)第54頁(yè)利用試驗(yàn)歸納

25、法總結(jié)阿基米德定律進(jìn)行試驗(yàn)：在猜想基礎(chǔ)上，然后就能夠利用單因子試驗(yàn)法，來(lái)驗(yàn)證上述猜想是否正確，從而找出規(guī)律。 設(shè)計(jì)單因子試驗(yàn)： 試驗(yàn)對(duì)象：液體（如水、煤油等）、 物體（幾個(gè)密度不同但體積相同物體； 幾個(gè)密度相同但體積不同物體） 實(shí) 驗(yàn) 源：液體（液體對(duì)物體實(shí)施浮力） 試驗(yàn)效果顯示器：彈簧秤指針顯示示數(shù)第55頁(yè)第55頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律 研究浮力與物體本身密度物關(guān)系，此時(shí)固定物、液、等不變： 把形狀、體積都相同鐵塊、銅塊（其密度分別為鐵、銅），浸沒(méi)到同種液體（如水等）中，測(cè)定它們所受到浮力，通過(guò)試驗(yàn)?zāi)軌虻媒Y(jié)論：物體浸沒(méi)到液體中受到浮力與物體密度無(wú)關(guān)。這樣就排除了一個(gè)原因。第56頁(yè)第5

26、6頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律研究浮力與物體浸沒(méi)到液體中深度（）關(guān)系，此時(shí)固定物、液、物等不變： 彈簧秤下掛鐵塊，將鐵塊浸沒(méi)于水中，置鐵塊于不同深度處，我們會(huì)發(fā)覺(jué)彈簧秤示數(shù)不改變，從而能夠得結(jié)論：物體浸沒(méi)在液體中不同深度處所受到浮力相同，浮力與物體浸沒(méi)到液體中深度（）無(wú)關(guān)。這么又排除了一個(gè)原因。第57頁(yè)第57頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律研究浮力與物體體積物關(guān)系，此時(shí)固定物、液、等不變： 彈簧秤下掛一個(gè)鐵塊，體積為，將鐵塊浸沒(méi)于水中，測(cè)出它受浮力；然后彈簧秤下掛二個(gè)鐵塊，體積為，將它們浸沒(méi)于水中，測(cè)出它們受浮力。通過(guò)試驗(yàn)我們會(huì)得到結(jié)論：浮力與物體體積相關(guān)，體積越大，所受到浮力越大（并且能

27、夠驗(yàn)證浮力與體積成正比）。第58頁(yè)第58頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律研究浮力與液體密度液關(guān)系，此時(shí)固定物、物、等不變： 彈簧秤下掛一個(gè)鐵塊，將鐵塊浸沒(méi)于水中或煤油中，分別測(cè)出它受浮力，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)我們能夠得到結(jié)論：同體積物體浸沒(méi)到不同密度液體中，所受到浮力不同，液體密度越大，所受到浮力越大。第59頁(yè)第59頁(yè)利用試驗(yàn)歸納法總結(jié)阿基米德定律綜合以上幾種單因子試驗(yàn)，能夠歸納出下列結(jié)論：物體浸沒(méi)到液體中所受到浮力與液體密度相關(guān)，與所排開(kāi)體積（完全浸沒(méi)時(shí)，正好與物體體積相同）相關(guān)。假如要想進(jìn)一步擬定浮力與它們之間準(zhǔn)確關(guān)系，則仍然能夠用單因子試驗(yàn)辦法分別進(jìn)行定量試驗(yàn)，并歸納得出阿基米德定律。物理學(xué)中其它規(guī)

28、律，如歐姆定律、焦耳定律等也是利用單因子試驗(yàn)辦法歸納總結(jié)。因此它是研究物理學(xué)一個(gè)主要辦法，掌握它是很故意義。第60頁(yè)第60頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法2.理想試驗(yàn)法理想試驗(yàn)也叫假想試驗(yàn)，它是一個(gè)形象思維與抽象思維相互作用思維過(guò)程，借助于邏輯推理，又輔助以形象變換。它以真實(shí)科學(xué)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以邏輯法則為依據(jù)，用思維來(lái)展開(kāi)試驗(yàn)過(guò)程。它含有真實(shí)物理試驗(yàn)一些特點(diǎn)，又不同于實(shí)際試驗(yàn)。因此，也能夠說(shuō)理想試驗(yàn)是一個(gè)帶有濃郁物理學(xué)色彩邏輯推理，是人們?cè)谒枷肷纤茉炖硐脒^(guò)程。中學(xué)物理教材中研究牛頓第一定律、理想氣體狀態(tài)方程時(shí)都用了這種總結(jié)物理規(guī)律方法。實(shí)例：真空鈴 方程第61頁(yè)第61頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法3.邏輯

29、推理法所謂邏輯推理法，就是在已有定律基礎(chǔ)上，結(jié)合一些概念，利用數(shù)學(xué)知識(shí)推證而得出結(jié)論辦法。邏輯推理過(guò)程即理論分析過(guò)程，就是利用已有物理概念和物理規(guī)律，通過(guò)物理思維或數(shù)學(xué)推理，得出新物理規(guī)律。比如，動(dòng)量定理和動(dòng)能定理都可利用邏輯推理法得出。邏輯推導(dǎo)過(guò)程經(jīng)常與試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行。比如，能夠利用歐姆定律結(jié)合串并聯(lián)電路中電流、電壓試驗(yàn)關(guān)系，利用簡(jiǎn)樸數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出串并聯(lián)電路中總電阻計(jì)算公式。利用邏輯推理法還能夠推導(dǎo)出一些用試驗(yàn)歸納法總結(jié)規(guī)律，如阿基米德定律、物體浮沉條件等。至于邏輯推理法證得結(jié)論正確是否，還需要用試驗(yàn)加以驗(yàn)證。限于試驗(yàn)條件，有一些定量描述規(guī)律不易做出準(zhǔn)確演示試驗(yàn)，可采用定性演示結(jié)合理論推導(dǎo)辦法

30、得出，如焦耳定律。第62頁(yè)第62頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法4.假說(shuō)法假說(shuō)法是科學(xué)研究中一個(gè)假設(shè)性科學(xué)解釋，它是真剪發(fā)展過(guò)程中一個(gè)形式和研究辦法。當(dāng)人們?cè)谘芯窟^(guò)程中碰到了一個(gè)利用既有理論無(wú)法解釋新事實(shí)時(shí)，經(jīng)常提出僅以有限數(shù)量事實(shí)和觀測(cè)為基礎(chǔ)新解釋，這就是假說(shuō)。而當(dāng)假說(shuō)被證實(shí)正確時(shí)，便發(fā)展成為理論。假說(shuō)含有科學(xué)性、猜想性、可變性，是一個(gè)主要物理研究辦法。如分子動(dòng)理論、原子結(jié)構(gòu)中盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾量子假說(shuō)、超導(dǎo)研究中BCS理論等，都曾經(jīng)或仍以假說(shuō)形式出現(xiàn)。第63頁(yè)第63頁(yè)一、總結(jié)物理規(guī)律基本辦法5.圖像法所謂圖像法，就是假設(shè)某一物理量Y隨另一物理量X而變，從試驗(yàn)和觀測(cè)中測(cè)出一系列與X相對(duì)應(yīng)Y值

31、后，在直角坐標(biāo)系中分別標(biāo)出與各組測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)點(diǎn)，再用光滑曲線把各點(diǎn)連接起來(lái)(曲線不一定要通過(guò)每個(gè)點(diǎn)，不過(guò)要使曲線盡也許靠近各個(gè)點(diǎn))組成圖像，然后分析圖像找出規(guī)律；或者與己經(jīng)知道數(shù)學(xué)關(guān)系式圖像對(duì)比，得出定量函數(shù)關(guān)系。比如，利用磁感線研究磁場(chǎng)、利用幾何作圖法研究光具成像規(guī)律等，都表達(dá)了圖像法形象而直觀特點(diǎn)。圖像法是研究物理學(xué)主要方法之一。第64頁(yè)第64頁(yè)二、總結(jié)物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式環(huán)節(jié)總結(jié)物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式環(huán)節(jié)能夠概括為三步曲: 作單因子試驗(yàn) 寫成數(shù)學(xué)關(guān)系式 簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示式。第65頁(yè)第65頁(yè)二、總結(jié)物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式環(huán)節(jié)第一步，作單因子試驗(yàn)。單因子試驗(yàn)法又叫控制變量法。所謂控制變量法是指當(dāng)研究多個(gè)原

32、因之間關(guān)系時(shí)，往往先控制住其它某幾種原因不變，集中研究其中一個(gè)原因改變對(duì)另一個(gè)原因所產(chǎn)生影響。把所研究問(wèn)題先轉(zhuǎn)化為一個(gè)物理量與某個(gè)物理量之間關(guān)系問(wèn)題，最后把各種關(guān)系整合起來(lái)得到正確結(jié)論。第66頁(yè)第66頁(yè)二、總結(jié)物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式環(huán)節(jié)第二步，寫成數(shù)學(xué)關(guān)系式。通過(guò)作單因子試驗(yàn)，得到幾組數(shù)據(jù)，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可總結(jié)出一個(gè)物理量與其它幾種物理量之間關(guān)系，把這些關(guān)系用數(shù)學(xué)關(guān)系式表示出來(lái)。比如，總結(jié)部分電路歐姆定律數(shù)學(xué)表示式時(shí)，通過(guò)控制變量法，得出電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比，可寫出，K為百分比系數(shù)。通過(guò)要求電阻單位辦法，使K1，則 公式最簡(jiǎn)練。但凡遵循正百分比或反百分比關(guān)系物理規(guī)律如：阿基米德定律、

33、焦耳定律、牛頓第二定律等都能夠通過(guò)如上類似環(huán)節(jié)總結(jié)出數(shù)學(xué)表示式。第67頁(yè)第67頁(yè)二、總結(jié)物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式環(huán)節(jié)第三步，簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示式。為了公式簡(jiǎn)練美觀，經(jīng)常對(duì)第二步得出數(shù)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行簡(jiǎn)化。下面詳細(xì)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示式詳細(xì)辦法。實(shí)例：數(shù)學(xué)表示式相對(duì)論之父愛(ài)因斯坦說(shuō)：“我們?cè)趯で笠粋€(gè)能把觀測(cè)到事實(shí)聯(lián)結(jié)在一起思想體系，它將含有最大也許簡(jiǎn)樸性，我們所謂簡(jiǎn)樸性，是指這體系所包括彼此獨(dú)立假設(shè)或公理至少”。第68頁(yè)第68頁(yè)如何總結(jié)物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式1.試驗(yàn)歸納法總結(jié)部分電路歐姆定律數(shù)學(xué)表示式 第69頁(yè)第69頁(yè) 作單因子試驗(yàn)a.先固定導(dǎo)體電阻不變， 改變導(dǎo)體兩端電壓， 觀 察電流與關(guān)系， 可得 b.固定電壓不變

34、，改變電阻， 觀測(cè)與關(guān)系， 可 得： 1第70頁(yè)第70頁(yè) 綜合與兩式可得 寫成數(shù)學(xué)關(guān)系式（即將寫成等式） a要求單位：假如導(dǎo)體兩端電壓為伏特，通過(guò)電流為1安培，此時(shí)導(dǎo)體電阻稱為歐姆第71頁(yè)第71頁(yè) D依據(jù)式及上述要求導(dǎo)體兩端電壓 導(dǎo)體電阻 產(chǎn)生電流 伏 歐 安 伏 歐 安 伏 歐 安 伏 歐 安 第72頁(yè)第72頁(yè)再依據(jù)式 電 壓 電 阻 電 流 伏 歐 安 伏 歐 安 伏 歐 安 即 。 此式即部分電路歐姆定律表示式。第73頁(yè)第73頁(yè) 將寫成等式理應(yīng)為：（），由于上述 要求單位辦法，使得，因此公式最簡(jiǎn)樸。但凡遵循正比 例或反百分比關(guān)系物理規(guī)律，如：阿基米德定律、焦耳定律等 都能夠通過(guò)如上類似環(huán)

35、節(jié)總結(jié)出數(shù)學(xué)表示式。第74頁(yè)第74頁(yè) 總結(jié)牛頓第二定律數(shù)學(xué)表示式作單因子試驗(yàn)a.先固定物體質(zhì)量m不變， 改變物體所受合外力F， 觀 察加速度a與F關(guān)系， 可得aF b.固定物體所受合外力F不變，改變物體質(zhì)量m ， 觀測(cè)加速度a與m關(guān)系， 可 得： a1m第75頁(yè)第75頁(yè)綜合與兩式可得 aFm ？ 寫成數(shù)學(xué)關(guān)系式（即將aFm寫成等式） a要求單位：假如物體質(zhì)量為1， 物體得到加速度為mS2 此時(shí)物體所受合外力F =牛第76頁(yè)第76頁(yè) D依據(jù)式及上述要求物體所受合外力 物體質(zhì)量 產(chǎn)生加速度 牛 公斤 牛 公斤 牛 公斤 F牛 公斤 F 第77頁(yè)第77頁(yè)再依據(jù)式物體所受合外力 物體質(zhì)量 產(chǎn)生加速度

36、F牛 公斤 F F牛 2公斤 F2 F牛 3公斤 F3 F牛 m公斤 Fm 即 aFm。 此式即牛頓第二定律數(shù)學(xué)表示式。第78頁(yè)第78頁(yè)三、簡(jiǎn)化物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式辦法在中學(xué)主要應(yīng)用改變坐標(biāo)原點(diǎn)和改變坐標(biāo)參量辦法來(lái)簡(jiǎn)化物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式。第79頁(yè)第79頁(yè)三、簡(jiǎn)化物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式辦法1外推法外推法即改變坐標(biāo)原點(diǎn)。外推法含義之一，就是擴(kuò)大或者延伸本來(lái)已知物理規(guī)律合用范圍或者改變研究條件，進(jìn)一步探討規(guī)律合理性一個(gè)辦法。比如，查理定律數(shù)學(xué)表示式為 。假如選273為新溫度坐標(biāo)原點(diǎn)，則= 273，查理定律就能夠表示為簡(jiǎn)樸形式，即1/2= 1/2 。這里應(yīng)用就是外推法。實(shí)例：外推法1 ； 實(shí)例：外推法2第8

37、0頁(yè)第80頁(yè)簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)表示式辦法 外推法：即改變坐標(biāo)原點(diǎn),比如，查理定律數(shù)學(xué)表示式為 圖象如圖所表示。如 果把延相交橫軸于。則273，若選273為新溫度坐標(biāo)起點(diǎn)，則-2730tpBAT0第81頁(yè)第81頁(yè) 273，查理定律就能夠表示為更簡(jiǎn)形式，即12 12第82頁(yè)第82頁(yè)三、簡(jiǎn)化物理規(guī)律數(shù)學(xué)表示式辦法2改變坐標(biāo)參量法改變坐標(biāo)參量法就是合理地改變物理規(guī)律圖像坐標(biāo)參量，進(jìn)而探討物理圖像表現(xiàn)形式一個(gè)辦法。比如，人們最早研究光折射現(xiàn)象所得到折射角與入射角數(shù)據(jù)，描繪圖像是一條曲線，它既不是一次函數(shù)也非幾次函數(shù)圖像，因此難以寫出簡(jiǎn)樸數(shù)學(xué)表示式。但是假如把坐標(biāo)參數(shù)改為角正弦函數(shù)，則關(guān)系曲線變?yōu)橹本€，得出斯涅爾折射定律。這里應(yīng)用就是改變坐標(biāo)參量法。實(shí)例：改變坐標(biāo)參量第83頁(yè)第83頁(yè)改變坐標(biāo)參量 比如，依據(jù)人們最早研究光折射現(xiàn)象所得折射角與入 射角數(shù)據(jù)，描繪圖象是一條曲線，它既不是一次函數(shù)也非幾次函數(shù)圖象，當(dāng)然難以寫出數(shù)學(xué)函數(shù)式?？墒侨舭炎鴺?biāo)參數(shù)改為sin和cos，則關(guān)系曲線變?yōu)橹本€， 故有 sincos 這一簡(jiǎn)樸關(guān)系，即斯涅爾折射定律。但是想到這一點(diǎn)是不易 ，幾