维普资讯 2003年第7期 物理通报 物理教学讨论 领悟物理研究方法 任希霞 (涉县一中 河北 涉县 056400) 人教版物理教材 (试行修订本 ·必修)的教学 状和体积 ，建立了质点的概念．比方说 ，在研究地球 大纲 中明白准确地提出 “要通过概念的形成、规律 的得出、 的公转 时，因地球的 自转 引起的各部分运动的差异 模型的建立 、知识的运用等，培育学生抽象和概括 、 对公转 的研究不起最大的作用 ，我们就把地球看作质 分析和综合 、推理和判断等思维能力 ”，现代的教育 点．在研究振动时，我们建立 了简谐运动这一理想 观念也把培育学生终身学习能力提高到一个非常 化模 型，这是由于实际上的许多振动接近于简谐运 重要的地位 ．物理学在长期 的发展过程中形成的科 动 ，如音叉的振动 ，弦的振动等 ，还有很多复杂的振 学方法，不仅对物理学 的研究 ，而且对整个 自然科 动往往能分解成多个简谐运动 ，这样在研究简谐 学甚至社会科学的研究都有较大影响 ，所以要求在 运动的基础上进而可以研究复杂的运动．最著名的 高中物理的教学中，要让学生领会一些科学方法． 要数伽利略的斜面实验 ，它 以可靠的事实为基础 ， 现就高中教材 中出现的物理办法来进行简单总结，和 经过抽象思维 ，抓住主要 因素，忽略次要因素 ，从而 大家一同学习． 更深刻地揭示了 自然规律 ．正是基于伽利略的理想 1 理想化模型的方法 实验 ，才有了后来的牛顿第一定律 ． 这种方法在物理研究中应用十分普遍 ，目的是 2 等效代替的方法 从纷繁的物理表象中提炼出本质的东西 ，忽略次要 这是物理学中常用的方法．在研究两个共点力 因素而突出主要 因素 ，使物理特征更明显，以便于 的合成实验时，利用两个力的作用效果和一个力产 问题的研究．例如第一册中在研究物体的受力和运 生的作用效果相同，然后利用力的图示得 出了力的 动时，当物体的形状 、大小、各部分运动的差异是不 合成遵循平行四边形定则．在后来的运动合成和分 起作用 的或是次要的因素，我们就忽略了物体 的形 解中，也用等效方法研究 了蜡块的斜向上匀速运动 学是一门博大精深的学科 ，它有着一整套完整 的理 心地做验证 ，看一看解题过程是否完整 ，答案是 论体系 ，我们学习便是从它最为粗浅 的一部分入 否合理 ，是不是满足实际．有些简单 、明显的错误在验 门，这其 中包含有很多常识性的概念 问题是需要我们 证中很容易发现．验证时，并不是要求机械重复前 记忆 ．所 以，知识的全面掌握 、积累、熟练 、巩固应该 面的解题思路 ，可采用一些 “极限思维法 ”、“逆向思 是平时完成的事 ．每当考试 、解题时，要打有准备之 维法 ”等科学的思维方法 ，也可在验证过程 中进行 仗 ，认真 、踏实做全面复习，考前的复习阶段应该 “题后小结”，总结解题的一些规律 ，这些都是提高 是一个学生能力提高最快阶段 ，这时该做的事情是 能力的有效途径．源于验证 ，高于验证 ，莫轻易忽 对所有知识进行梳理 ，形成知识的网络 ，覆盖每一 视甚至放弃验证的过程 ，要在验证中得到提高． 个知识点，不能有任何知识的疏漏 ，胸有成竹、充满 上面简要谈 了物理学习认知障碍 的几种类型 信心走进考场 ，在学习过程 中做到准确而全面． 和教学对策 ，其实造成学生学习物理困难形成认知 5 全而不验 障碍类型是很多的，远不止上述几种 ．在教学过程 如有些学生解题 中求得人 的质量为 2000kg， 中，为 了提高中学物理教学质量，我们一定要要认线m／s等等答案结果 ，这显然是没对结 研究学生的认知障碍 ，采取必要的措施 ，有 的放矢 ， 果做验证导致出错 ，是与事实不相符 的．验就是 形成正确的教学策略，进而达到全方面提高教育、教 对结果做验证．求 出结果 ，有些同学认为万事大 学质量的 目的． 吉 ，没必要 回过头来根据题 目的条件结果认线期 物理通报 物理教学讨论 是蜡块在玻璃管中竖直向上 的匀速运动和随玻璃 运动的位移公式时，都用到了无限分割逐渐逼近的 管水平匀速运动合成 的结果 ． 方法 ，在后来遇到的匀速圆周运动 的加速度和证 明 这种等效方法在解题 中也经常用到 ，如下面 的 重力做功与路径无关时也都渗透了极限思想 ，这是 变力做功问题． 高等数学的基本思想之一 ，我们要注意领会．通常， 例【 1】利用图 1 这种方法也叫微元法． 所示装置 ，用 100N 例【2】在操场将一个箱子沿圆形跑道推一圈， 的恒力 F作用于不 设动摩擦 因数为 u，箱子的质量为 m，跑道半径为 计质量 的细绳 的一 ，求摩擦力对箱子做 的功． 端 ，将物体从水平面 【分析】这是变力做功问题，摩擦力的方向时刻 上的A点移到 曰点 ， 与箱子运动的方向相反 ，我们可 以利用微元法将跑 已知 口 ：30~，口 ： 图1 道无 限分割 ，使每一段都可看作直线m．不计滑轮质量及绳与滑轮 间的摩 3，…，则摩擦力在每一段上做的功为 一 l，一 擦 ，求绳的拉力对物体所做的功 ． ， 2，一,umgs3，…，绕跑道一圈摩擦力对箱子做功 解【析】绳对物体的拉力虽然大小不变，但方向 = 一 umgsl一 ,umgs2一 ,umgs3… =一 2nRvmg , 一直在变化 ，不能直接用 =Fseoaa求绳的拉力对 5 放 物体做的功．由于不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩 此法把一些不易观察到 的现象和不易测量 的 擦 ，所 以恒力 F做的功和绳的拉力对物体所做 的功 量经过放大显示 出来 ．卡文迪什的扭秤装置利用此 等效相等 ．本题能够最终靠求恒力 F做的功来代替绳 法非常巧妙地测 出了万有引力常量 ，个人会使用 的显 的拉力对物体所做 的功．由几何关系知 ，绳的端点 示微小形变的玻璃瓶和细管装置 ，以及在实验 中大 的位移为 家用到的游标卡尺和螺旋测微器 ，无不是放 的 H H 一 巧妙应用 ． ： 一：孟 u·5m 以上是物理教材中体现比较突出的方法 ，还有 在物体从 A移到 曰的过程中，恒力 F做的功为 一 些方法虽然使用少 ，但也应引起大家注意 ．像伽 = Fs= 50J 利略在 自由落体 的研究中针对亚里士多德所说 的 所以，绳的拉力对物体所做 的功为 5oJ． 大石块 比小石块下落快 ，伽利略就问：“若将大小两 3 控制变量法 石块绑在一起 ，是下落更快还是该 比原来 的大石 研究几个物理量之间相互制约 ，相互影响 的关 块慢呢?”这就用到了归谬法．因 自由落体运动快 ， 系时 ，为了明确各量间的关系 ，常需要控制除研究 不易直接研究其运动规律 ，伽利略首先研究了斜面 的两个物理量之外所有其他量的变化 ，然后依次 明 上小球的运动规律 ，然后逐渐加大斜面倾角 ，得到 确两两物理量间的关系．这种方法我们最先应用是 相同的规律 ，再将结论外推到斜面倾角增大到 90 在研究牛顿第二定律时，对 n与F、m的关系 ，我们 的情况 ，得到 自由落体的运动规律 ，这是外推法．利 控制 m不变 ，研究出了n。cF，然后我们又控制 F 用匀速直线运动的扫描作用建立时间轴 ，研究简谐 不变 ，研究出了n。c1／m，最后将两种情况结合起 运动 中振子位移与时间关系 的方法 已应用在心电 来 ，得到了n。cF／m．后来在研究 向心力的大小时 图仪和地震仪 中． 也使用了这种方法 ，仅仅是分别控制了 m、r、cc， 如果大家能细细体会和感悟物理学 中的这些 中两个同时保持不变 ，研 究 向心力与第三者的关 科学思想 ，并有意识地培养和建立这些科学 的思维 系 ，最后把三次结果结合起来 ．这种方法在高 中的 方式 ，将对大家的学习乃至以后进行科学研究都是 学 习中经常遇到 ，希望我们大家注意总结． 大有裨益的． 4 极限思想的建立 在讲解瞬时速度和利用 图象推导匀变速直线ae;

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