物理概念教學的策略與建議 2017年8月14日 高中物理概念教學現狀 斬兩頭 燒中間 重識記 輕體驗 二八錯位 以練代學 為什么 過程 是什么 結果 考什么 講什么 大容量 高密度 把自己講懂了學生似懂非懂 20 概念的建立和理解80 習題訓練 題海戰術 高一做高三 高三補高一 急功近利 所謂概念 布魯納認為 沒有任何一件事或事物是獨一無二且與其他事物沒有關聯的 因此借由這些關聯可以找到一些共同的特征而歸為同一個類別 人們透過個人經驗歸類而建立形成的類目稱為概念 所謂物理概念 就是 反映物理現象和物理過程本質屬性的一種抽象 是在大量觀察 實驗的基礎上 運用邏輯思維方法 把一些事物本質的 共同的特征集中起來加以概括而形成的 注 查有梁等著 物理教學論 廣西教育出版社1998年版 第270頁 什么是概念 什么是物理概念 物理概念是組成物理知識的基本元素 是一類物理現象的共同特征和本質屬性在人腦中概括和抽象的反映 物理概念具有一般概念的特征 同時也具有本身的特殊性 注 梁樹森等著 物理學習論 廣西教育出版社1996年版 第70頁 物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映 是物理事物的抽象 如何使學生形成 理解和掌握物理概念 進而掌握規律 并使他們的認識能力在這個過程中得到發展 是中學物理教學中的核心問題 建立與定義物理概念在物理教學中具有重要的地位 是中學物理教學中的核心問題 5 要注重概念的教學的幾個階段 感知 定義 深化 完善 應用 運動快慢的描述 速度 1 主要內容坐標與坐標的變化量 速度 平均速度和瞬時速度 速度和速率 平均速率 2 教學建議教學的重點和難點是瞬時速度概念的理解 瞬時速度概念的建立 對于學好高中物理 提高思維能力 都是至關重要的 瞬時速度教學案例 通過對滑塊在傾斜氣墊導軌上的研究建立瞬時速度的概念 O A B C 瞬時速度教學案例 復習 初中學習的勻速直線運動和速度概念 演示 滑塊在傾斜的氣墊導軌上 從靜止開始加速下滑 指出它是變速運動 問 有沒有學過什么物理量 用來描述變速直線運動的快慢的呢 平均速度 師 對于勻速運動 速度能完全描述出物體的運動情況 對于這里滑塊的運動 平均速度vAB能完全地 真實地反映它在AB段的運動情況嗎 生 不能 師 為什么 生 因為滑塊的運動是越來越快的 師 你們說滑塊的運動是越來越快的 等于說滑塊通過B點時比通過A點時快 通過C點時比通過B點快 這里包含著一個重要的假設 那就是物體通過各個點是有快慢的 確實 我們的感覺器官和大腦能感覺到物體通過空間各點的運動快慢 師 請反思實驗觀察或生活經驗 我們是如何感覺物體通過某一點的快慢 生 根據在一定時間內物體通過的路程大小 根據通過一小段路程所用時間的長短 師 也就是說 人們是根據物體通過某一點附近一小段時間內或一小段路程內的平均速度來反映物體通過這一點的運動快慢的 定義 物體在某點附近一小段距離 或一小段時間 內的平均速度叫做物體通過這一點的瞬時速度 實驗 取 x 10cm 測量瞬時速度v 師 對這樣定義的瞬時速度 你們有什么疑問 學生問題 1 既然是一小段距離內的平均速度 為什么說是A點的瞬時速度呢 2 一小段距離到底要多短呢 3 一小段距離取得不同 測出的平均速度是否相同 實驗 換用5cm 3cm的擋光板 測出平均速度 從數據看出 不斷減小測量距離 測出的平均速度越來越接近 取兩位有效數字 后三個平均速度相等 取三位有效數字 后兩個平均速度相等 回答學生的三個問題 師 為什么距離減小到一定程度之后 再減小距離測出的平均速度就幾乎不變了呢 學生能想出 時間足夠短 物體的運動快慢變化已經很小了 可以看作是勻速運動了 理解 運動物體在某一時刻的瞬時速度 等于假想物體從這一時刻之后做勻速直線運動的速度 速度變化快慢的描述 加速度 1 主要內容 加速度 從v t圖象看加速度 2 教學建議趙凱華教授和羅蔚茵教授在 新概念物理教程 力學 中明確指出 這是人類認識史上最難建立的概念之一 也是每個初學物理的人最不易真正掌握的概念 愛因斯坦指出 今天我們難以估量 在精確地建立加速度概念的公式并且認識它的物理意義時 該顯示出多大的想象力 難學的原因是 加速度概念抽象 較難與日常的經驗感覺相聯系 克服方法 一是要挖掘它與日常經驗的聯系 二是要盡量使其形象化 加速度與日常經驗的聯系 小型轎車的 百公里加速時間 是反映汽車性能的重要參數 警車起動追擊目標時 警車加速的快慢往往起著決定性的作用 汽車制動時 能否在最短的時間內減速停止 也是反映汽車性能的一項重要指標 飛機起飛時加速的快慢 決定了跑道的長短 人在交通工具中 速度發生變化時 人的受力情況會發生變化 這種變化會引起人的感覺 人受力變化的大小 與速度變化快慢有關 加速度的形象化 教材中給出了加速度的定義后 直接指出 加速度也是矢量 在直線運動中 如果速度增加 加速度的方向與速度的方向相同 如果速度減小 加速度的方向與速度方向相反 這樣 學生會認為加速度是矢量以及加速度的方向都是人為規定 沒有客觀性 由此背住的加速度定義也是極度抽象的 無法真正理解 加速度的形象化 要理解中 v是一個物理量并且是一個矢量 由v1 v v2 矢量加法 作出圖1 圖2 理解 v是一個矢量 a的方向就是 v的方向 也是矢量 地球對地面附近物體所施加的引力 中國中學教學百科全書 物理卷 1990版 其它 地球對地面附近物體所施加的引力與由地球自轉而使物體具有的慣性離心力的矢量和 地球對物體引力的分力 教材 地面附近一切物體都受到地球的吸引 由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力 挖掘概念之源 示例 重力 的概念 1 重力是由萬有引力產生的 重力是不是就是萬有引力 4 在分析物體受力時 一般順序為 一重二彈三摩擦 地球外其他物體對研究對象的作用力 為什么沒有考慮 幾點疑問 2 地球上的物體受到重力 月球上的物體是否受到重力 3 物體在超失重狀態重力會改變嗎 如處于人造地球衛星上的物體處于完全失重狀態 物體是否受到重力 1 處于引力場的物體都受到重力 重力的本質是引力相互作用 3 同一個物體處于宇宙中的不同位置 將受到不同的重力 幾點認識 2 物體的重力實際上是宇宙中所有物體作用在該物體上的萬有引力的合力 物體在地球表面或在地球附近 地球的引力比任何其他物體的引力要大得多 以致于可以把所有其他的引力忽略不計 從而可以認為重力是由地球產生的 22 F O R r W F f N 1 由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力 5 重力就是地球的萬有引力 2 重力是引力的一個分力 3 重力是地球引與慣性離心力的合力 4 隨地球一起轉動的物體所表現出受地心的引力 下列說法如何理解 規律就是指客觀事物內部固有的 本質的聯系和發展的必然趨勢多是事物現象中相對統一 相對靜止 相對穩定的方面 規律支配著現象的發生和發展 它是客觀存在的并不以人的主觀意志為轉移 它只能被發現 不能被創造 物理規律 包括定律 定理 原理 法則 公式 方程等 表現為若干物理概念之間的內在聯系 是物理現象或過程的內在的本質聯系 在一定條件下發生 發展和變化的必然趨勢 它反映了有關物理量之間在特定條件下的相互制約關系 一 物理規律的分類 場類 牛頓運動定律 楞次定律 法拉第電磁感應定律 守恒類 機械能守恒定律 電荷守恒定律 動量守恒定律 統計類 分子熱運動速率的統計分布規律 熱力學第二定律 布朗運動規律 物質類 胡克定律 歐姆定律 按運動過程中物理量的變化 熱力學第一定律 測不準關系 相對性 客觀性 二 物理規律的知識結構特點 因果性 實踐性 統一性 用語言文字 三 物理規律的表達方式 用數學公式 用語言文字 三 物理規律的表達方式 用物理圖象 用特定方法 在概括大量經驗事實的基礎上總結出規律 在觀察和實驗的基礎上進行總結 四 研究物理規律的方法 從理論上通過推理總結出規律 設計實驗 分析總結出物理規律 用聯系的觀點把教學目的轉化為學生的學習目的 五 物理規律教學的一般規律 弄清規律的物理意義 注意物理規律的適用范圍 應用物理規律解決實際問題 模擬法 六 物理規律的教學方法 模擬法就是模擬人們進行物理科學研究的方法 去引導學生進行物理科學研究 從而獲得物理知識 實施時先提出研究課題 然后由教師引導學生通過有關現象的觀察分析 實驗或推理 得到有關的物理規律 模擬法 六 物理規律的教學方法 驗證法 驗證法是采用證明規律的方法進行教學 從而使學生理解和掌握物理規律 具體實施時先