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中學(xué)物理規(guī)律教學(xué),物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院王小蘭,黃岡師范學(xué)院,物理規(guī)律教學(xué),一.物理規(guī)律教學(xué)的重要性物理規(guī)律反映了物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化的各個(gè)因素之間的本質(zhì)聯(lián)系，揭示了事物本質(zhì)屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系。物理規(guī)律是物理理論的基礎(chǔ)，它與相關(guān)的物理概念一起構(gòu)成了邏輯上和諧的知識(shí)體系，即物理理論。,1、物理規(guī)律是物理學(xué)知識(shí)的主干整個(gè)中學(xué)物理是以一些基本概念和基本規(guī)律而構(gòu)成的一個(gè)完整的體系;由基本概念、基本規(guī)律和基本方法及其相互聯(lián)系構(gòu)成了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。如果說物理概念是物理知識(shí)體系的基石，那么物理規(guī)律便是建立在基石之上的物理知識(shí)體系的主干。例如，整個(gè)力學(xué)體系是以力、加速度、質(zhì)量、動(dòng)量、機(jī)械功和機(jī)械能等概念為基石、以牛頓運(yùn)動(dòng)三定律、萬有引力定律為主干并運(yùn)用邏輯和數(shù)字方法得到動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律而建立起來的。基本概念——基石；基本規(guī)律——主干；基本方法——紐帶。,2.掌握有關(guān)物理規(guī)律是物理教學(xué)的關(guān)鍵學(xué)生對(duì)物理概念的加深理解，是在掌握規(guī)律的基礎(chǔ)上完成。例：對(duì)“力”的理解。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。是在牛頓第二定律掌握后，才算真正理解。理解“波粒二象性”是在掌握量子力學(xué)規(guī)律之后。理解“電磁波”是橫波，是在掌握電動(dòng)力學(xué)規(guī)律之后。學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的應(yīng)用程度，取決于對(duì)規(guī)律的理解程度。這說明掌握物理規(guī)律是教學(xué)的關(guān)鍵。3、掌握物理規(guī)律是發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的重要途徑學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律是：先由感性認(rèn)識(shí)——理性認(rèn)識(shí)，再由理性認(rèn)識(shí)——實(shí)踐。這是實(shí)現(xiàn)二次飛躍的必經(jīng)之路。因此說，這是發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的重要途徑.,二.物理規(guī)律的類型物理規(guī)律在教學(xué)中通常表述為物理定律、物理定理、物理原理，以及物理法則、公式和方程等等。物理規(guī)律可分為兩大類：物理定律和物理定理。實(shí)際的教學(xué)中,物理規(guī)律分為三種類型：即實(shí)驗(yàn)規(guī)律、理想規(guī)律和理論規(guī)律。,1、物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)、思維、想象和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物.任何客觀規(guī)律都只能被發(fā)現(xiàn)，而不能被創(chuàng)生。物理學(xué)規(guī)律的揭示與觀察、實(shí)驗(yàn)、抽象、思維、數(shù)學(xué)推理密不可分。如:牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)、推理、想象相結(jié)合的產(chǎn)物.2、物理規(guī)律反映有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系.任何一個(gè)物理規(guī)律都由一些概念組成，它們常表現(xiàn)為物理量，可用數(shù)字和測(cè)量聯(lián)系，物理規(guī)律用語言邏輯或數(shù)學(xué)邏輯將概念之間的關(guān)系表達(dá)出來。如牛頓第二定律表示質(zhì)點(diǎn)、力、質(zhì)量、加速度的相互關(guān)系。,三.物理規(guī)律的特點(diǎn),3、物理規(guī)律具有近似性和局限性.物理學(xué)研究對(duì)象和過程往往不是處于自然狀態(tài)的實(shí)際客體和實(shí)際現(xiàn)象，采用科學(xué)抽象方法適當(dāng)簡化后建立的理想模型和理想過程，測(cè)量與實(shí)驗(yàn)過程中常存在誤差。物理規(guī)律不僅具有近似性，而且由于規(guī)律總是在一定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，或在一定條件下推理得到的，并在有限領(lǐng)域內(nèi)檢驗(yàn)的，所以規(guī)律還具有局限性，有它的適用范圍和適用條件。例子：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律，它只適用質(zhì)點(diǎn)，且只適用于慣性系。動(dòng)量守恒定律對(duì)于宏觀物體、微觀粒子，高速運(yùn)動(dòng)或低速運(yùn)動(dòng)情況都適用，條件是合外力都為零。,四.中學(xué)物理規(guī)律的教學(xué)(一).創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題、探索規(guī)律的物理環(huán)境在中學(xué)物理規(guī)律的教學(xué)中，主要是通過觀察、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題，也可以從分析學(xué)生生活中認(rèn)知的典型事例中發(fā)現(xiàn)問題，有時(shí)也可以從對(duì)學(xué)生已有知識(shí)的分析展開中發(fā)現(xiàn)問題.教師首先應(yīng)給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)便于發(fā)現(xiàn)問題的物理環(huán)境,教師應(yīng)做到使學(xué)生獲得探索物理規(guī)律必要的感性知識(shí)或數(shù)據(jù)；提供學(xué)生進(jìn)一步思考問題的線索和依據(jù)；為研究問題提供學(xué)生必要的知識(shí)準(zhǔn)備。,(二)、帶領(lǐng)學(xué)生在物理環(huán)境中按照物理學(xué)的研究方法來探索物理規(guī)律物理規(guī)律本身反映了物理現(xiàn)象中的相互聯(lián)系、因果關(guān)系和有關(guān)物理量間的嚴(yán)格數(shù)量關(guān)系，教學(xué)中必須將原先分散學(xué)習(xí)的物理概念綜合起來。在中學(xué)階段，教師帶領(lǐng)學(xué)生探索物理規(guī)律主要是通過實(shí)驗(yàn)歸納和理論分析來進(jìn)行的。具體的方法大致有以下幾種：,1、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律（1）實(shí)驗(yàn)歸納法由對(duì)日常經(jīng)驗(yàn)或物理現(xiàn)象的分析歸納得出結(jié)論（多用于定性結(jié)論）例：蒸發(fā)得快慢條件電磁現(xiàn)象中得左、右手定則力的平行四邊形法則楞次定律等。（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理法用于定量的實(shí)驗(yàn)定律由大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)歸納和必要的首先處理，得到結(jié)論。例：力矩的平衡條件；胡克定律；光的反射定律；氣體實(shí)驗(yàn)定律等（3）先定性、后定量分析法先從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)?shí)例的分析中得出定性得結(jié)論，再進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)尋求嚴(yán)格的定量關(guān)系，得出定量得結(jié)論。例：研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)；牛頓第三定律；光的折射定律等,（4）依次研究兩量關(guān)系法在通過實(shí)驗(yàn)研究幾個(gè)物理量的關(guān)系是，先分別固定某些物理量，研究其中兩個(gè)物理量的關(guān)系，然后加以綜合，得出幾個(gè)物理量得關(guān)系。例：歐姆定律；牛頓第二定律；焦耳定律等（5）研究他人數(shù)據(jù)分析法在實(shí)驗(yàn)條件不具備得條件下，利用他人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來進(jìn)行分析得出結(jié)論。例：開普勒定律和萬有引力定律的發(fā)現(xiàn).光電效應(yīng)；氫原子得巴耳末公式；近代物理中的規(guī)律。,2、運(yùn)用已有知識(shí)，通過理論推導(dǎo)得出新的物理規(guī)律（理論分析法）（1）實(shí)驗(yàn)定性理論推導(dǎo)法先用實(shí)驗(yàn)或?qū)嵗龆ㄐ匝芯?，在用理論推?dǎo)得出結(jié)論。如：電磁感應(yīng)定律、動(dòng)量守恒定律的研究。（2）觀察實(shí)驗(yàn)想象推理法在觀察實(shí)驗(yàn)和日常經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究理想實(shí)驗(yàn)，通過推理、想象，得出結(jié)論；如：牛頓第一定律的研究（3）原有知識(shí)演繹推導(dǎo)法運(yùn)用已有知識(shí)和數(shù)學(xué)，進(jìn)行演懌或歸納推理，得出結(jié)論如：動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、氣態(tài)方程、萬有引力定律的研究。,（4）定義、圖象、演繹推導(dǎo)法運(yùn)用物理量的定義或函數(shù)圖象，導(dǎo)出表達(dá)物理規(guī)律的公式；如：,用圖象找規(guī)律,勻加速直線運(yùn)動(dòng),愛因斯坦光電方程,3、提出假說，檢驗(yàn)、修正假說，得出結(jié)論先引導(dǎo)學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)或分析推理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行猜想，提出假說，然后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，修正假說，得出結(jié)論。如：阿基米德定律；楞次定律。總之，不論哪種方法，都要在探索的基礎(chǔ)上，得到物理規(guī)律的文字表示和數(shù)學(xué)表示。,(三)、引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行討論1、討論規(guī)律（包括公式和圖象）的物理意義，包括對(duì)文字表示含義的推敲，對(duì)公式和圖象含義的明確。2、討論和明確規(guī)律的適用條件和范圍。每一個(gè)物理規(guī)律都是在一定條件下反映某個(gè)物理現(xiàn)象或物理過程的變化規(guī)律，規(guī)律的成立是有條件的。如歐姆定律——金屬導(dǎo)體，不適用高電壓的液體導(dǎo)電和氣體導(dǎo)電，不適用于含源電路或含有非線性元件的電路;胡克定律彈性限度范圍以內(nèi);單擺振動(dòng)成立條件擺角小于5o。,3、討論這一規(guī)律與有關(guān)概念、規(guī)律、公式間的關(guān)系。使學(xué)生認(rèn)清所研究的物理規(guī)律與有關(guān)的物理概念和物理規(guī)律之間的關(guān)系如沖量與動(dòng)量的關(guān)系，電流、電壓、電阻的關(guān)系等。,(四)、引導(dǎo)和組織學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律運(yùn)用物理解決問題是將抽象的物理規(guī)律具體化的過程，從而完成認(rèn)識(shí)上的第二個(gè)飛躍用典型問題通過教師的示范和師生的共同討論，使學(xué)生結(jié)合對(duì)實(shí)際的問題的討論，深化、活化對(duì)物理規(guī)律的理解，逐漸領(lǐng)會(huì)分析、處理和解決問題的思路和方法.另一方面，更主要的是組織學(xué)生進(jìn)行運(yùn)用規(guī)律的練習(xí)。，最后應(yīng)當(dāng)指出：物理規(guī)律教學(xué)要有階段性，主要知識(shí)層次和教學(xué)對(duì)象。,五.物理規(guī)律教學(xué)的基本方法1、經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析歸納法2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理法3、先定性，后定量分析法4、依次研究兩量關(guān)系法5、研究他人數(shù)據(jù)分析法6、實(shí)驗(yàn)定性理論分析法7、觀察實(shí)驗(yàn)、想象推理法8、原有知識(shí)演繹推導(dǎo)法9、定義、圖象、演繹推導(dǎo)法10、提出、檢驗(yàn)、修正假說法,本次課內(nèi)容:一.物理規(guī)律教學(xué)的重要性二.物理規(guī)律的類型三.物理規(guī)律的特點(diǎn)四.中學(xué)物理規(guī)律的教學(xué)五.物理規(guī)律教學(xué)的基本方法,