第八章-物理规律教学

第八章物理规律教学1．什么是物理规律？物理概念和物理规律有什么区别？如何认识物理规律教学的重要性？2．物理规律的特点是什么？3．重点物理规律的教学要求是什么？4．中学生学习物理规律时有哪些常见问题？5．物理规律教学的一般过程是什么？学习本章时注意思考下列问题：一、什么是物理规律？物理概念和物理规律有什么区别？物理规律：包括物理定律、定理、原理、定则、公式等物理规律是物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化规律的反映，揭示了在一定条件下某些物理量间内在的、必然联系。物理概念和物理规律的区别在于：（1）前者是思维形式，后者是客观规律；（2）前者是无条件的，后者是有条件的。如何认识物理规律教学的重要性？（1）掌握物理规律和形成物理概念之间是相辅相成、相互促进；一方面，规律反映了概念之间的联系。如概念不清，规律也很难不理解。另一方面学生对物理概念的理解，是在掌握规律的基础上完成。例：对“力”的理解。力是改变物体运动状态的原因。是在牛顿第二定律掌握后，才算真正理解。理解“波粒二象性”是在掌握量子力学规律之后。理解“电磁波”是横波，是在掌握电动力学规律之后。物理规律教学的重要性主要体现在：（2）物理规律是物理学科结构的主干。规律是在一定条件下，揭示了概念之间的关系。概念是点（基石、柱），规律是线、梁。方法是纽带，从而构成物理学科结构大厦。例如：经典力学主干——牛顿三定律、万有引力定律（3）物理规律教学是培养能力、开发智力、发展心理品质的途径学生认识物理规律是：先由感性认识——理性认识，再由理性认识——实践。这是实现二次飞跃的必经之路。这也是发展学生认识能力的重要途径二、物理规律的特点是什么？1、物理规律是观察、实验、想象和数学推理相结合的产物例：牛顿第一定律是以大量实验为基础（力是改变物体运动状态的原因）。但不受外力的作用（这个条件）是一个推理的想象，（应注意的是，不受外力作用，不是合力为零）。牛顿第一定律是实验、推理、想象相结合的产物2、物理规律反映有关物理概念之间的必然联系大多数概念是物理量（有意义，有大小），且与实验测量结果对应。规律是揭示了概念之间的联系（或关系），并将此联系（或关系）用逻辑语言（数学）表示出来。例：牛顿第二定律力、质量、加速度的关系。aMF3、物理规律具有近似性和局限性近似性是指研究对象和过程的理想化，实验的测量误差的存在。局限性是指在一定范围内发现的，在一定条件下推理得到的，并在有限领域内检验的。牛顿运动定律成立的条件是质点、平动、惯性参照系。三、重点物理规律的教学要求是什么？1、使学生把握新旧知识的联系和建立物理规律的事实依据，懂得研究物理规律的方法。新旧知识的联系：物理规律中揭示了一类物理现象的相互联系；物理概念之间的因果联系；物理量之间的方向关系；物理量之间的数量关系。物理规律的事实依据：观察、实验、已有知识研究物理规律的方法：实验归纳法和理论分析法（理论归纳、理论演绎）在实际教学中，究竟采用哪种方法，要视具体情况而定。但是，无论采取哪种方法，都必须使学生明确建立规律的过程、依据，以及采用的方法。实验归纳法直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出来规律的一种方法。例：理想气体状态方程的教学取一定质量的理想气体为研究对象，直接测量多个平衡态时的P、V、T，从大量的实验数据，可直接总结、概括出：CTPVTVPTVP.....222111理论分析法（1）理论归纳：由已知的概念、规律推出来更普遍的规律例：理想气体状态方程的教学，理论分析中的“理论归纳”，依据有二：一是一定质量的理想气体初态p1、V1、T1和P2、V2、T2都是确定的，两态之间关系与过程无关。二是理想气体的实验规律，如玻马定律等CTpV由初态（p1、V1、T1）等值变化到中间状态等值变化终态（P2、V2、T2），得到理想气体状态方程0V1V2VPP1P2T2..CTpV（2）理论演绎法：利用一般规律，推导出特殊规律。例：利用运动学和牛顿第二定律来推出动能定理12Fs22211mv-mv22、要使学生理解物理规律的物理意义物理规律一般有三种表达方式：文字表达：用一段话把某一规律的物理意义表述出来。对物理规律的文字表述的引出，必须在学生对有关问题进行分析研究，并对它的本质有相当认识的基础上进行。切不可在学生毫无认识或认识不足的情况下“搬出来”，“灌”给学生，然后再逐字逐句解释和说明。公式表达：用数学公式把物理规律的内容表达出来。一要研究它是怎样建立起来的。在实验归纳法中，是怎样把实验数据通过思维加工和数学加工，转化为定律的表达式的；在理论分析法中，定律的表达式是怎样通过严密的推理而得出的。二要研究公式所表示的物理意义。要使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系，而不能从纯数学的角度加以理解。对于物理公式图象表达：许多物理规律也可以用函数图线来表达。在中学物理中，利用图象表达物理规律有以下几个作用：★利用图象归纳实验规律，讨论实验规律；（盖·吕萨克定律）★利用图象形象地描述物理规律；（爱因斯坦光电效应方程）★利用图象来表明物理规律；（分子力随分子间距离而变化曲线）★利用图象来导出有关公式。（如由速度-时间图像导出位移公式）t1tVV1V2V0-273C00t20WhEkEk03、使学生明确物理规律的适用条件和范围学生只有明确规律的适用条件和范围，才能正确地运用规律来研究和解决问题，才能避免乱用规律、乱套公式的现象。RUI适用于金属导体，不适用于高压导电液体、高压导气体、含电源电路、有非电阻元件的电路。牛顿定律：适用于V«C时的惯性系。单摆规律：摆角5°胡克定律：f=kx是在弹性限度内成立。4、使学生认清所研究的物理规律与有关的物理概念和物理规律之间的关系Ft=mv2-mv1“牛顿第一定律”和“惯性”常见是将“惯性”和“物体运动状态”等同起来。如，“打破物体的惯性”，“克服惯性，使物体运动起来”。惯性；是物质的属性，与物体是否运动无关。（是无条件的）第一定律是有条件的，条件是不受一切外力。（不是合外力为零）。5、使学生学会运用物理规律说明、解释现象，分析和解决实际问题对于重点物理规律，不仅要求学生理解，而且要求学生会灵活运用。因为，掌握物理规律的目的就在于能够运用物理规律去解决问题。运用过程使将抽象的物理规律具体化的过程，从而完成认识过程的两次飞跃，达到发展学生能力的目的。四．中学生学习物理规律时有哪些常见问题1、感性知识不足事实分析归纳结论2、相关的准备知识不足物理知识本身存在严密的逻辑联系。先前的知识准备包括：（1）已有的现象和概念；（2）用已学的知识分析研究问题思路和方法（3）已有的数学知识和数学方法（4）基本的探究技能3、学生日常生活经验形成的错误观念的干扰4、思维定势带来的负迁移；5、抽象思维能力不强；6、不会运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题。五．物理规律教学的一般过程是什么？1、创设便于发现问题、探究规律的物理环境（或情境）。如何发现问题：（1）在观察、实验中发现问题；（2）从学生生活中熟知的典型事例中发现问题；（3）从对学生已有的知识的分析引伸和逻辑展开中发现问题。创设的物理环境（或情境）要有利于引导学生探索规律（1）使学生获得探索物理规律必要的感性知识和数据；（2）提供进一步思考问题的线索和依据；（3）为研究问题提供必要的知识准备；（4）有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望。2、引导学生按照物理学的研究方法来探索物理规律（1）运用实验探究物理规律（1）运用实验探究物理规律日常经验或实验现象分析归纳结论（定性规律）如电磁现象中的左右手定则、力的平行四边形定则、楞次定律实验实验数据归纳和数学处理结论如力矩的平衡条件、胡克定律、光的反射定律、气体实验定律实验或实例现象分析定性结论实验（定量）如液体内部的压强、牛顿第三定律、光的折射定律前人的实验结果分析结论如光电效应公式及近代物理中的一些规律定量结论控制变量法固定某些量，研究其中两个量的关系综合结论如欧姆定律、牛顿第二定律、焦耳定律（2）运用已有知识，通过理论推导，得出新的物理规律实验或实例定性研究理论推导结论如电磁感应定律、动量守恒定律观察实验理想实验推理、想象结论如牛顿第一定律已有知识数学推理结论实验验证如动能定理、万有引力定律定义式或图象推理或变换结论如由a的定义式，导出v的表达式，由v-t图像导出s的表达式。（3）提出假设，检验和修正假设，得出结论。★（物理学史中的科学探究）物理规律的文字表述和数学表达★科学探究（自主、合作）3、引导学生对规律进行讨论（1）讨论规律（包括公式和图象）的物理意义；（2）讨论和明确规律的适用条件和范围；（3）讨论这一规律与有关概念、规律、公式间的关系。4、引导和组织学生运用规律(1）示范；（2）讨论与交流；（3）练习。其关键是分析、处理和解决问题的思路和方法作业（二选一）1、观摩某一重点物理规律的教学，然后对这一教学进行具体分析。2、选择中学物理教材中的某一重点物理规律，设计这一规律教学的方案。