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中学物理教学参考论文知网查询篇一
:改革教学模式、优化教学方法,是当前大学物理实验教学改革发展的重要内容,也是培养学生综合能力的内在要求。本文分析了大学物理实验教学存在的困境,并在此基础之上,从优化实验教学体系、构建开放式实验教学、健全实验考核体系等方面,阐述了推进大学物理实验教学发展的策略。
:大学物流;实验教学;生本理念;优化
“改革”是当前大学物理实验教学发展的主旋律,强调教学理念、教学模式、教学方法的多重性改革。在传统教学理念的影响之下,大学物理实验教学存在改革进程缓慢、课程建设不到位、能力培养欠缺等改革困境,为此,在新一轮教学改革的大背景之下,为进一步推进大学物理实验教学改革,应强化创新驱动力,构建开放式、多元化的物理实验教学,实现学生综合能力的培养。
(一)实验教学重视程度不够,实验以验证性教学为主
物理是一门理论与实践并重的课程,强调扎实理论教学的同时,应注重实验教学的开展。但是,在传统应试教育等思想的影响之下,大学物理“重理论、轻实验”的教学现状依旧十分突显,致使实验教学的重要性被弱化,教与学的主体性存在偏差。首先,学生主体地位被削弱,填鸭式的教学方式,削弱了学生的主体地位,学生缺乏实验操作、探究的积极性;其次,实验以“验证性”教学为主,教师设定好的实验操作流程、实验现象,让学生机械性进行操作。这样的实验教学模式,显然无法培育学生的创造性思维,也让学生在对待实验课程的态度上,敷衍了事、疲于应付的进行实验操作、完成实验报告。
(二)实验教学内容陈旧,缺乏创新导向下的教学优化
相比于中学物理,大学物理实验的内容更突出与时俱进,与实际生活、科研等紧密结合。(1)从实验教学体系而言,实验课程多分布于“力、电、光、热”等课程之中,实验课程的设置存在局限性,无法对学生进行全面的物理实验训练;(2)物理实验内容陈旧,传统的经典实验内容偏重验证性、设计性,而在实验的研究性方面缺乏充分体现。实验课程的设置多为理论原理及现象的验证,枯燥、乏味的实验内容,削弱了学生实验探究的积极性;(3)实验课程考核以理论考试为主,实验领域的考核鲜有落实,仅仅是依据学生日常的实验报告进行考核。
(三)理论与实践脱节,两者之间的相互促进性不足
物理实验是强化理论知识理解及应用的基础,两者之间存在相互促进的重要作用。在理论课程的设置中,学校以教学大纲进行授课;而在实验课程的设置中,受制于学校的实验设备条件、教师等外部因素,这就造成实验课程相对较少,处于压缩状态的实验教学,显然无法实现理论与实践均衡开设的教学要求,理论与实验不同步,两者处于脱节状态。与此同时,物理实验教学模式仍以“班级”为单位,一次实验课程完成一个实验,且实验教学的层次梯度不明显,不利于学生在实践教学中个性及其能力的全面培养。
(一)以学生创新能力培养为导向,优化物理实验教学体系
在笔者看来,大学物理实验教学体系的构建,应形成以“基础性实验教学”为基础、以“设计性、综合性实验”为重点、以“研究性实验”为着力点的教学体系,强化学生扎实基础实验理论知识的同时,培养学生研究、开发应用的能力。首先,基础性实验以培养学生对基本知识、基本实验技能的训练,为设计性实验的开展打下基础。基础性实验多以验证性实验和测量性试验为主,如密立根油滴实验、基本测量等;其次,“设计性、综合性试验”是在巩固基础性实验的基础之上,对学生综合实验能力和创造运用能力的培养;再次,研究性实验是在前两个实验类型的`基础之上,以科研方式,由学生以团队(或个体)的形式,进行研究性实验,旨在培养学生的物理研究及开发应用领域的能力。
(二)践行“生本”理念,构建开放式、多元化实验教学
有效物理实验教学的实现,应着力于开放式、多元化教学的构建,践行“生本”理念,强化学生为主体,学生探究学习空间大搭建。首先,进一步明确师生在教与学中的角色地位,强化学生主体地位的突出,为学生自主探究实验创造更多的空间;其次,教师作为学生实验学习的促进者,要引导学生拓展性思维,能够在自觉地动手、动脑中,培养学生的独立学习的良好习惯;再次,转变师生对实验课程的认识及态度,强化物理实验课程在学生心中的地位,进而在实验的参与过程中,始终保持严肃、认真的态度。
(三)完善实验教学方式,健全实验考核体系
大学物理实验教学多以填鸭式教学为主,师生教与学的互动性不足。因此,一是完善实验教学方式,通过多样化的教学方式,增加实验课程的趣味性、实践性。例如开展设计性实验、开放性实验的比赛活动。用竞赛的方式,增加物理实验的探究性、趣味性,也有助于培养学生的创新意识、探究能力;二是要建立健全实验考核体系,实现对学生实验操作能力的综合考评。通过多种形式的考评方法,落实学生的考评工作。如将平时所做的实验操作(包括:实验预习、操作及结论等)作为考评的一部分(占总成绩的50%);将期末考试作为考评的另一部分(占总成绩50%)。其中,考试以笔试和实验操作的形式开展。大学物理实验教学的优化与改革,是一个过程,强调以创新为驱动,构建多元化、开放式实验教学。一方面,大学物理实验教学应对现有实验教学体系进行优化,突出多样化实验模式的实践;另一方面,践行“生本”理念,构建开放式、多元化的实验教学,依托完善的课程体系、考评机制,提高实验教学质量。
[1]张丽芹.大学物理实验教学策略探究[j]成功(教育版),20xx(09)
[2]柳叶.探究教学在大学物理实验中的应用[j]内江科技,20xx(06)
中学物理教学参考论文知网查询篇二
物理教学要将物理知识和生活经验进行紧密的联系,鼓励学生积极地进行物理小实验教学.教师在物理教学中引入生活小实验教学,能够提高学生的创新能力和探究能力,让学生了解到物理生活的本质,提高教学质量.教师要积极地引入生活小实验教学,使用生活中常见的物品充当仪器,让学生独立或者是合作完成小实验,提高学生学习物理的兴趣.
物理教学中,很多的知识规律都是经过物理实验总结出来的,初中生在学习物理的时候只有认识到物理实验的重要性,才会主动地进行知识的学习.初中生的好奇心非常强,教师在课堂中进行一些小实验,他们的兴趣非常高涨,总是盼望着小实验的到来.物理教师在进行教学的时候,要精心地设计物理实验,增强物理课堂的新颖性和趣味性,让学生在感官的刺激下增强自我意识,提高学习的热情.教师要合理地设置物理课堂实验,合理使用物理实验突破物理教学的重点和难点知识.
例如,在讲“大气的压强”时,教师可以进行小实验,提高学生的学习兴趣.在一个大试管中装满了水,将口径相对较小的试管压入在大试管中倒过来,观察小试管是否会掉下来.同学们经过观察之后发现,小试管不但不会掉下来,反而还会不断地上升.学生观察到这个实验之后,就会充满了强烈的好奇心,教师再加以引导:同学们,你们知道这个实验的应用原理吗?接下来,我们学习压强.这样,学生的学习兴趣就会得到迅速提升.
物理小实验是课堂知识的延伸,也是物理教学课堂的重要组成,对于提高学生的创新能力和思维能力具有很好的效果.教师做好了物理课堂教学,能够提高学生发现问题和解决问题的能力,让学生培养出来优秀的科学能力.物理小实验的侧重点不同,有的小实验着重设计的难度,有的小实验侧重实验动手操作能力.教师可以让学生亲自动手做一些简单的实验,让学生在动手中加强思维能力.对于要求比较高的物理实验,教师就可以让学生进行小组学习和讨论,让学生配合着完成物理实验.在物理小实验教学中,教师要和教材紧密的联系,让学生既能够在教材的指导下完成物理实验,又能够领悟物理实验的方法.教师是初中物理实验教学的关键,所以教师要认真地探究教材的要求,根据学生的个性特点制定符合要求的物理实验,保证智能和水平一同提高.
教师要组织物理教学实验,做好实验形式、时间、地点的安排,让学生能够提前做好准备工作.若是物理实验的材料容易收集、设备简单、没有操作危险的话,可以让学生自己组织完成实验.教师要定期地检查学生的物理实验和实验的效果,对学生的表现进行合理的评价,让学生充满学习的热情.例如,在讲“声音”后,教师可以让学生动手自制土电话;在讲“照相模型”时,教师可以让学生自制物理相机;在讲“汽化和液化”后,教师可以让学生亲自动手做一个“纸锅烧水”的实验;等等.这样,学生的思维能力就会得到迅速提升.
初中物理的知识很难理解,教师在讲解公式定理时若是单纯的进行知识的讲解,学生就会感觉到厌烦和枯燥,若是结合着物理实验,就能够提高物理知识的理解.教师可以使用生活实例,让学生主动地发现有挑战性的问题,引导着学生主动思考,完成物理理论知识的学习.物理实验教学必须要和生活紧密联系,让学生在物理实验的时候能够对生活加深感悟,了解到更多的物理知识.为了让学生加强对物理实验的理解,教师可以在进行物理实验的时候加强生活应用的支撑,让学生能够通过表象看本质.
例如,在讲“力的相互作用”时,教师可以这样引入:我们在溜冰的时候向前推别人,自己就会后退;在划船的时候用船桨向后划,船就会向前走.又如,在研究“力和哪些因素有关系”时,教师可以让学生选择一块橡皮泥,亲自动手选择一条小船,将沙粒、图钉等作为货物,看看哪条小船装的货物多.在动手实验的时候,学生能够理解浮力和排开水体积之间的关系.教师还可以将物理小实验和家庭生活联系起来,让学生在课下的时候进行家庭实验,提高对物理的认识能力.
因为有的物理实验在课堂上很难完成,因此教师就可以和家长紧密联系,提高学生的物理实验环境.家长要保护学生实验的人身安全,主动地提供物理实验的材料,并且能够配合着学生一起完成实验.家长要主动和教师进行沟通交流,了解物理实验的方法,尽量为学生的创造性思维提供更好的环境.家长陪伴着学生进行物理实验,能够让学生更加投入的进入到物理实验中,还能够在同学中展示物理实验的成果,提高自信心.总之,在初中物理教学中恰当地引入小实验教学,能够激发学生的学习兴趣,有助于提高学生的思维能力和物理应用能力,因此教师要做好引导工作,做好小实验教学.
中学物理教学参考论文知网查询篇三
新时期的初中物理实验教学中开发学生的联想能力很有必要,这既能够实现学生对于知识学习的融会贯通,也是对于学生思维能力的一种很好的培养,对于推进初中物理实验课程的教学效率无疑可以发挥很好的作用。教师在平时的知识教学时要让学生们意识到知识点间的相互关联,意识到在具体问题的解答时综合的应用学过的知识可以发挥的良好功效。同时,在进行实验教学时也要让大家意识到合理的发挥自己的联想与想象能力往往能够拓宽自己的思路,能够感受到从不同的角度与层面来理解与思考问题可以带来的收获。这些都是新时期的物理实验教学中教师应当培养学生们具备的能力,这对于学生综合初中物理素养的提升将会是很好的辅助。如讲《阿基米德原理》一节时,在讲到浮力的大小与哪些因素有关,可先让学生猜想:可能与深度有关,也可能与物体的密度有关,还可能与物体的形状有关等……让学生能够根据自己的思维进行假设,之后再通过实验进行对比、验证,这样的教学模式能够更好的激发学生的实践热情,培养他们的直觉思维能力,提升实验教学的效率。在进行实验教学时教师要鼓励学生们大胆的发挥自己的联想与想象,要勇于做出各种假设,并且要引导大家对于自己的各种假设进行有效验证。这样的教学过程能够充分体现学生的学习自主性,有了这种有效的独立探究后学生们对于知识的理解与体会也会更加深刻。
鼓励学生在实验教学中展开自主探究同样是新时期的初中物理实验教学中很值得采用的一种模式。教师可以引导大家针对相关的实验主题自己进行实验过程的验证,可以让学生在小组合作中来共同完成特定的学习任务。这个过程给学生的独立思考与自主探究提供了很大的空间,学生能够非常积极的参与到自主实验中来,能够和其他同学展开很多有意思的探讨与对话。教师还可以创设一些实验竞赛来引发学生的'参与,让学生们在自主实验中来不断加强自己的实验探究能力。这些都是很好的实验教学方式,对于学生实验能力的培养与深化很有帮助。如讲《蒸发》一节研究影响蒸发快慢的因素时,教师就可以让学生进行自主探究实验设计,有的学生就利用控制变量的方法设计三个小实验:
(1)在手背上滴两滴相等的水滴,把一滴涂开,看哪个干得快?
(2)在桌子上和手背上涂上大小面积相同的水渍,看哪个干得快?
(3)在桌面上涂上大小面积相同的水渍,对其中一片吹风,看哪片干得快?虽然教材中未出现该实验,但实验的设计完全能够体现这个实验的基本理念。透过这个有效的自主探究实验的展开不仅使学生很好的认识到影响蒸发快慢的因素,在学生独立探究的过程中大家也很好的掌握了初中物理研究的基本方法,这对于学生的逻辑思维能力与实践探究能力的掌握都有极大的促进意义。
中学物理教学参考论文知网查询篇四
运用数学知识解决高中物理问题的教学研究【1】
第 1 章 绪论
我们可以从下面三个方面来理解应用数学的能力:一是用数学知识简化物理问题的能力。
应用数学知识处理物理问题就是将具体物理量间的关系转化为方程形式,根据物理题设条件与过程,用数学的表达形式实现物理的推导与求证,从而实现物理与数学的完美对接。
二是挖掘物理题目的含义,运用数学知识方法,改变物理思维和思路,将数学知识与物理学习融会贯通,先把物理问题转变成数学问题,然后将数学问题回归到物理问题上来[8]。
原因是我们可以利用数学知识整合物理数据,进而推出物理量间的某些关系,但是仅仅依靠数学知识,还不能得到我们想要的结论[9]。
我们必须重新回归到物理问题上来,用物理特有的方式进行研究。
单纯的物理观和单纯的数学观都是不全面的,这也是数学与物理结合的重点与难点。
三是把物理问题中各种关系形象的转化为几何图形或函数图像的能力[10]。
图形或函数图像能直观的展示物体的运动轨迹和物理过程的发展规律及趋势,能诠释物理量间的定性或定量的关系。
第 2 章 理论基础
2.1 唯物辩证法的联系论
事物的外在形式和运动轨迹呈现出不一样的特性,因而造就了事物联系方式的多样性。
或者关系密切,则是必然联系,否则是偶然联系;事物主要的矛盾称为主要联系,除此之外是次要联系;事物联系的多样性还有本质联系与非本质联系等等[21]。
就物理和数学来说,它们是两门不同的自然学科,有各自不同的特点,但是它们之间有交集,有密切的联系。
2.2 迁移理论
学生学习过程中,各种科目的学习的方向不同,思路也不尽相同,因此他们之间难以避免的存在诸多干扰,这种干扰的强度不能按照一种标准来评判,一种事物对另一种事物的影响,尤其像那种接下来的学习有较大影响的,我们把这种普通存在的现象称之为迁移现象[22]。
贾德是一个有名的教育心理学家,他通过大量的做实验,不断的分析和总结,得到一种概说理论,而这种理论影响深远。
根据贾德的观点,我们假设一个学习活动为 a,另一个为 b,a 和 b 如果含有某种共同因素,就有了迁移的条件。
在之前对 a 学习时,得到的道理放之四海而皆准。
它们之间就有一定的联系,因为这个共同因素就迁移到后期学习b 中。
这种具有普遍性的原理或多或少的运用到 b 中去。
迁移现象出现时存在一种必要条件,即它们之间在容上或者思路上是有密切关联的,高中物理和数学的学习就具备了迁移现象出现的条件。
3.1 高三学生物理成绩与数学成绩相关性呈现..............9
3.2 数学与物理学习联系性的调查分析......11
第 4 章 数学知识在高中物理学习中的策略研究 ............. 12
4.1 学生准确掌握物理和数学的知识..........13
4.2 教案编写要衔接数学知识与物理知识...14
4.3 教师在授课过程中要渗透数学思想和方法.............14
5.1 极限法在高中物理学习中的应用..........16
5.2 二次函数在高中物理学习中的应用......18
5.3 图像法在高中物理学习中的应用..........19
第 5 章 数学知识在高中物理学习中的应用
5.1 极限法在高中物理学习中的应用
所谓极限法是根据数学中的连续性原理,在已知经验事实的基础上,使得目标值接近理想的极值上,迅速暴露主要因素或主要问题的本质,从而达到获得规律性的认识,或正确的科学思维方法[42]。
它是一种对物理过程进行研究时,应用规律分析推导出结论,再对表达结果进行逼近的处理方法。
也就是说,极限的过程是一个无限逼近最优解的过程,得到的解虽然是近似的,但结果是精确可信的。
5.2 二次函数在高中物理学习中的应用
每一个图像背后必定有一个与它对应的函数关系式,由此我们经常会用到一种将图像和关系式相结合的方法,即数形结合,这种方法在物理和数学学习中被广泛应用。
图像之所以在物理中应用这么广泛,是因为它具有以下优点:一是直观描述过程,二是鲜明表示关系,三是形象表达规律。
第 6 章 总结与展望
本文主要研究了数学知识与高中生物理学习之间的联系,以及数学知识在高中物理教学中的应用策略和实践。
通过研究发现,具有丰富储备的数学基础知识和解题思路是高中物理学习者的重要基础,学生往往会出现“一听就懂,一做就错”,究其原因就是知识掌握不扎实,迁移能力较差,不会举一反三。
如果抛开数学的基础以及应用方法,在高中的学习阶段,尤其是物理学习是不太现实的,在多年的高考过程中,数学的灵活运用是高考的热点问题,也是高考考查的基本能力之一,是学生应该养成的严谨的思维逻辑的基础,对于学生个人的发展也是有很大的益处。
经过多年的物理教学深深的体会到,数学与物理之间的灵活运用是帮助学生建立严密的知识体系的基础,并且对于学生在未来的进一步学习中,会给予学生一个坚实的思想基础!
参考文献(略)
仿真实验辅助初中物理实验教学的实践【2】
1绪论
物理学是一门以实验为基础的自然科学,实验是物理学的核心组成部分,在教学中有特殊的地位。
因此,在教学过程中教师一定要重视实验教学的重要作用。
传统的实验教学中,基本可分为教师演示实验和学生分组实验两大类,而无论是哪类实验,大部分教师在教学过程中都会发现实验教学效果并不理想,其主要原因在于我国人口众多且分布相对集中,导致大部分学校班级容量大,通常每班学生人数在40-60人之间。
演示实验教学中,由于实验仪器体积有限致使后面的学生很难清晰的观察到教师的具体操作,对实验现象也无法清晰准确判断,从而导致学生不能及时有效的学到知识,同时又有可能失去学习兴趣。
倘若允许学生离开座位靠近观察,有可能造成拥挤,导致课堂秩序混乱。
在学生分组实验教学过程中,通常在教师给出实验所需实验仪器、讲述实验步驟、提示注意事项后,学生开始分组实验。
学生根据教师的要求进行实验,虽然实验成功的几率大大提升,但学生自主探究的能力并未得到充分培养,只是机械的锻炼了实验仪器的操作和使用。
同时,实际教学实验教学的课时数量有限,学生进入实验室自主学习和探究的机会也相对较少。
2理论基础
2.1初中物理学科特点
初中阶段物理学科的设置更注重“从生活走向物理,从物理走向社会”的新课程基本理念。
同时还在课后设置了开放性问题与探究性实验,使学生的观察能力、动手能力、合作能力、实验探究能力以及科学素养都得到充分的培养。
随着学科学习的深入,其知识难度逐渐提升,尤其是在功和机械能与电学部分的学习中,对学生的逻辑思维能力与数学运算能力都有了进一步的要求。
2.2初中阶段学生特点
在注意力方面,初中阶段学生的注意力在很大程度上受到直接兴趣的影响,所以在物理学科教学中,教师应充分掌握学科特点,利用有趣的物理实验与生动的现象讲解和知识传授来吸引学生的无意注意,增强学生对物理学科的学习与探究兴趣,使学生的无意注意逐步转化和深化为有意注意。
在感知觉方面,初中阶段是学生感觉与知觉能力发展较为关键的时期,因此应多进行实验教学同时指导学生进行实验探究,充分的培养学生的观察能力与精确的辨析能力以及分析现象本质的能力。
在思维方面,初中阶段学生的抽象思维初步形成,但很大程度上还属于“经验型”,需借助直接经验或具体模型的帮助来理解和解决问题。
所以,教师在教学过程中,应充分利用实验的优势,帮助学生理解物理原理与物理过程。
3真实实验与仿真实验的比较......11
3.1实验在物理教学中的重要性......11
3.2真实物理实验在教学中的优势与不足......11
3.3仿真物理实验在教学中的优势与不足......16
4仿真物理实验在初中物理教学中的应用现状......18
4.1调查对象与调查方式......18
4.2调查结果统计......18
4.3调查结果分析......20
5仿真实验辅助初中物理实验教学的教学设计与实践......22
5.1仿真实验辅助演示实验教学课例一探究光反射时的规律......22
5.2仿真实验辅助学生分组实验教学课例一探究凸透镜成像的规律........33
5仿真实验辅助初中物理实验教学的教学设计与实践
5.1仿真实验辅助演示实验教学课例一探究光反射时的规律
仿真实验辅助实验教学的方式在一定程度上解决了传统教学方式在实验教学中遇到的问题,更重要的是对教学质量与学生学习兴趣方面的影响。
其一,在教学质量方面,通过对两个实验班级实验前后的测试成绩对比以及实验班级与对照班级课后测试成绩的比较,发现经过仿真实验辅助教学后学生成绩在平均数、中位数、合格率和优秀率等方面有了较为显著的提高,成绩的标准差降低说明学生总体成绩波动减小。
而未经过仿真实验辅助教学(即采用传统实验教学方式教学)的对照班级,五次测试的各项成绩指标几乎没有波动。
实验班级成绩的盈著提高说明仿真实验辅助实验教学方式对提高教学质量是行之有效的。
其二,在提高学生学习兴趣方面,根据问卷调查的结果统计也不难发现大部分学生对于仿真实验辅助教学的教学方式在不同程度上有好感,而且学习兴趣与学习成绩也得到了提高。
5.2仿真实验辅助学生分组实验教学课例一探究凸透镜成像的规律
第一,虽然实验结果说明了仿真实验辅助实验教学的方式有助于提高学习成绩与学习兴趣,但由于实验对象与调查对象数量上相对偏小,只在一定程度上具有代表性,是否在不同环境下对不同学生都有效还有待今后在教学中予检验。
第二,学生成绩的提高除教学中运用了仿真实验辅助实验教学的教学方式之外,还可能受到单节课后测试知识量相对较小的原因。
此外,物理学科知识体系庞大,此次仅选择了初二年级基础光学部分的内容进行了实验,仿真实验辅助实验教学是否可推广的物理学科各个年级、各个内容的教学中尚未得出结论。
第三,由于实验时间较短,并未探索出仿真实验辅助实验教学的教学模式,教学中何时运用仿真实验辅助更为有效也将在今后的教学工作中继续探索,使仿真实验在教学中发挥出其在教学中的优势。
6仿真实验辅助初中物理实验教学的实验研究
教育实验中主要涉及到的变量有自变量、因变量以及无关变量或控制变量。
自变量也称为实验变量,是指实验中所要研究的变量,是可以人为改变的实验条件,该条件的变化将引起实验结果的相应改变;因变量是指由于自变量的变化而引起的实验对象在态度、行为、认知等方面发生的相应变化;无关变量是指在实验中可能对实验目标产生影响的非研究性变量。
在本实验中对各变量的具体表述如下:1.自变量:本实验中所控制的自变量是初中物理实验的两种教学方式,即传统物理实验教学方式与仿真实验辅助实验教学方式。
在两个实验班与两个对照班中进行实验,即对实验班教学过程中采取仿真实验辅助实验教学方式,而在对照班教学过程中采取传统物理实验教学方式。
参考文献(略)
中学物理教学参考论文知网查询篇五
学生的生活经验对中学物理尤其是对力学、电学中的基本知识的构建有着重要的促进作用,也正因为如此,中学物理教学特别强调情境的生活化,强调“从生活走向物理”.但也应当看到,学生的生活经验对于物理知识构建和能力形成并不全部是积极的作用,对于学生经验、对物理知识的构建产生消极影响,已经有很多作者给予了研究,而学生的生活经验对于能力形成的负面作用则较少有人提及.事实上,学生在物理问题的解决过程中往往是一种矛盾的心态:一方面他们知道需要用物理知识去解题;另一方面生活经验尤其是一些错误的生活经验在问题解决的过程中又顽强地发挥着作用.在这种矛盾的交织过程中,学生的能力始终处于一种低水平的徘徊状态,客观上阻碍了能力的进一步提升.例1一个质量为5kg的物体在一粗糙水平面上向右运动,与此同时还受到一个水平向左、大小为8n的力的作用.已知物体与平面之间的动摩擦因数为0.1.则物体受到的摩擦力的大小与方向分别如何?根据笔者的经验,学生在回答这一问题时大约有一半以上的学生会出错,他们错误地认为,物体受到的摩擦力大小为8n,方向为水平向右.有意思的是,如果本题呈现时带有图示=,则学生的错误率会更高.为什么会出现这样的现象呢?对学生的解题思维进行了一个简单的调查便会发现,此时做出错误判断的学生的思维惊人的相似,他们都认为摩擦力的方向必然与受到的力f的方向相反,而且大小就与f相等.为什么会这样认为呢?进一步调查分析可以发现,学生在生活中有大量的情形与此相似:推着自行车向前走时,推着一个箱子向前移动时……都是推力向前,摩擦力向后.于是形成了一个思维定势,就是摩擦力总是与推力相反的.至于大小的判断,可以想像学生此时所建立起来的逻辑关系基本上脱离了习题当中的实际情形,基本上就是一种朴素的直觉性认识.因此,关注学生的能力形成,需要关注学生问题解决过程中生活经验的负面影响,基于习题给出的具体条件去判断物体受力与运动的关系,并借助于牛顿运动定律将受力与运动的关系联系起来.同时强化学生以物理知识代替生活经验去解题的意识,是促进能力生成的根本途径.
2能力生成需要关注学生的物理认识
根据笔者所接触到的物理同行来看,可以说中学物理教师都有一种特质,即他们十分希望自己的课堂能够生动有趣,能够在其它学科相对沉闷的情况下给学生带来一些愉悦.于是,创设情境、激发兴趣等措施不断涌现,应当看到这一教学行为其实也是需要辩证看待的,在激发了学生学习兴趣、降低了学生学习难度的同时,也造成了学生的一些学习上的错觉,即学生常常误认为物理学习是不需要付出太多思维的.而事实显然并非如此,尽管不少学生意识到自己在物理解题当中会遇到困难,但是他们很少意识到这是因为在课堂上形成了“轻视”物理思维含量的缘故.如这样的一个题目:一个带电粒子的动能是ek,当它以垂直于电场线的方向进入某平行板电容器并飞出时,动能变为2ek.现假设该带电粒子进入电场时的初速度增大为原来的2倍,那其出电场时的动能变为多少?对此类问题的学习,为了使内容形象化,教师一般会通过flash动画去呈现相应的场景,以让学生的思维能够形成问题的条件.但由此也让学生形成了一个相对固定的认识,即电子进入电场的轨迹是固定不变的.而在此思维之下学生在解答上面的问题时,他们极少有人意识到由于初速度的变化,该电子在电场中受电场力做功的距离也发生了变化.因此,得出错误答案的学生相当多.由此可见,在物理教学中要努力让学生形成正确的认识,要让他们认识到物理问题的变化性与复杂性,只有充分分析了问题的条件之后,才能得到正确答案的认识必须牢固树立.
3能力生成需要关注学生的学习直觉
有经验的教师都知道,学生的物理直觉对于能力的形成来说至关重要,学习能力强的学生有一个共同特征,那就是他们解题的直觉特别好,往往能够一下子看到问题解决的关键所在,而能力薄弱者往往就不具有这样的能力.因此,培养学生良好的直觉是提升各项能力的关键所在.笔者以为,形成良好的学习直觉途径有:一是大量的训练,这一点不用避讳.大量训练与题海战术不是一回事,大量训练不是机械的重复训练,而是进行系统的变式训练,以让学生达到一通百通的结果;二是必要的自我反思.这是当下中学物理教学中比较缺失的,很多时候学生解题之后都急着去做下一道题目,而缺少一种回过头来反思的意思.其背后透露出的是完成任务的心理,而非能力提高的心理.事实证明,只要坚持引导学生反思,就会让学生的能力得到大幅度的提升.
4总结
当然,以上两个途径最好同时进行,这样常常可以收到事半功倍的效果,而其背后的原因就在于两者是从内因和外因两个角度对学生的能力提升起作用.
中学物理教学参考论文知网查询篇六
一、初高中物理课堂教学衔接问题产生之因
(一)初高中学生心理、思维、记忆上存在的差异
(二)初高中教材使用的差异
(三)初高中教师教学方式的差异
二、提高初高中物理可养教学衔接的有效策略
(一)培养学生的学习兴趣
(二)改善课堂教学的,提高学生思维潜力
(三)教材新旧知识点的同化与顺应
(四)初高中物理学习方式上的衔接
(五)加强初高中教师间的交流合作
由于初中物理和高中物理的教学目标和教学任务有所不一样,因此使得初中教师和高中教师在教学手段上存在着很大区别,这主要是由于初高中物理教师之间的交流合作比较少,从而导致了物理教学的可持续性.对于刚上高中的学生来说,物理教师对于他们的物理水平不甚了解,因此对于他们的掌握程度也不太清楚.所以,这就需要初高中物理教师加强交流合作,正确掌握初中物理和高中物理教学之间的区别,从而才能使得学生能够更好的学习物理知识。
中学物理教学参考论文知网查询篇七
浅析新课标下历史教学的开展作者/潘德斌
摘 要:教育改革的背景下,新课标得到贯彻和执行,这使得教学活动都呈现出了新的特点,就高中历史教学而言,也有其自身的特点。在教学实践中,新课标对于教师也提出了新的要求,在注重学生主体地位的同时,也要从理论和实践有机结合的角度出发来完善其教学行为以实现新课标的要求。
关键词:高中历史教学;特点;对立性
一、新课标下高中历史教学的一些新特点
新课标下,高中历史教学与以前相比呈现出了一些新的特点。
1.历史教学的综合性增强
在新课标下,高中历史分为若干个模块,每一模块是一特点的主题,该模块内容以该主题为核心展开。在模块的设计上,都有着鲜明的指向性和目标性,这些都为教师教学提供了一定的指导。比如,在“近代社会的民主思想与实践”这一教学模块,便从多方面介绍了民主和专政的背景,并介绍了民主思想的产生及实践,其包含的内容是丰富多样的,是为了更好的满足学生发展的需求,使得教学更具综合性。
2.高中历史教学变得较为开放
新课标的贯彻执行,使得教师的思想得到了解放,在新的教学理念引导下,教师应用多种教学方式来推进其课堂教学,使得高中历史模块教学呈现出多种开端、多系列和多层级的特点。以模块教学内容为基础,根据教学需求不断地丰富教学内容并完善其教学方式,使得历史教学更具开放性。此外,信息技术的发展,使得教学资源更为丰富、可以使用的教学方式也更为多样化,在高中历史教学中,教师可以综合应用多种教学方式将各种资源进行有效的整合,以提高课堂教学的质量和效果。这样一种多手段和多种资源综合应用的教学过程,很大程度上提高了课堂教学的开放性,从而能够更好地提高教学水平,实现高中历史教学的目标。
3.高中历史教学就有相关的对立性
历史教学模块的设计使得教材内容被分成若干不同的独立单元,并去对教师教学等做出了一定的要求,模块间相互独立又有一定的联系,为教学的开展提供了更多便利条件。()高中历史教材的模块设计,使得不同的主题模块具有自身的特点,从而为教师教学的开展提供了更多的便利性,使其能够更加自由地安排其教学行为,实现教学的灵活性和科学性。
二、新课标高中历史教学的有效措施
为了提高历史教学的质量,实现新课标的要求,便要采取有效的措施来推进高中历史教学。
1.以历史与现实相结合的方式来推进高中历史教学
教师要在对教材充分了解的基础上来进行课程的设计,从学生发展的角度出发,丰富其专题教学的内容,将历史与现实有机结合,实现教学内容的全面贯穿,从而为学生的学习能力及其历史思维的培养奠定良好的基础。
2.以模块为基础合理设计其教学内容
高中历史教学中,以模块设计作为教学的基础,通过教师的引导,使模块教学发挥其应有的作用。教师将模块的主题内容不断地丰富,通过独立模块的学习及其不同模块之间内在联系的讲解,使学生形成一个完整的历史脉络,便于其更好地了解历史,提高其历史学习和应用的能力。
3.以学生为主体,注重情境教学的.应用
新课标下,高中历史教学的开展具有更多的便利性条件。在具体教学活动中,教师应从学生的主体地位出发,创设有利于自主学习的教学情境,使学生在课堂上更好地学习知识、提升自己的能力。具体而言,教师可以增加课堂教学的内容,创设相关度较高的教学情境,以此来激发学生的兴趣、加深学生对于知识的理解,使课堂教学效果能够更大的提高。通过情境教学的应用,使学生的历史思维能力得到锻炼,激发其爱国主义的同时也使其获得自身的全面发展。
新形势下的高中历史教学,要结合学科教学自身的特点,将学生作为教学的主体,对教学内容进行科学的设计并完善其教学方法,保证教学效果的同时,提高学生自主学习的能力,培养其良好的历史思维习惯,为其发展奠定良好的基础。
(作者单位 安徽省宣城市第二中学)
中学物理教学参考论文知网查询篇八
对于学生而言物理这门学科是比较困难的,而教师如果能使这门课的教授上有所提高,是有规律可寻的。下面为大家分享了物理规律教学论文,欢迎借鉴!
摘 要:只有有效地将学生引入新课,才能提高学生学习物理的积极性。导入新课必须具有绚丽多姿的艺术色彩,必须讲究“新”、“趣”、“巧”。在高中物理新课改理念下,如何学习物理规律,提高物理课堂教学的有效性,是教育工作者亟待研究的课题,也是本文研究的目的之所在。
关键词:物理规律 课堂教学 解决问题
学习物理规律时,要帮助学生明确,运用任何一个物理规律的基本思路,都应从规律本身中寻找,并帮助学生用自己的语言理清运用规律的思路。比如对动能定理的运用,应理解它的物理意义,即研究对象所受合外力的功等于物体动能的增量。除此之外,用资料导入(如物理学史料、科学家轶事、故事等),依据教学内容,通过巧妙的.选择和编排来引入新课,也可以起到很好的效果。例如讲“热辐射”时,教师先给学生讲故事——“煤灰救命”:“19在南极探险的‘高斯’号轮船,被茫茫的冰原封住了归路,船员们想了很多办法——挖、炸、锯、砍,冰层岿然不动,一切‘武力解决’办法都无济于事。最后有位学者提议,把船上的煤屑、煤灰都铺在冰原上。奇迹出现了,冰开始融化,船线得以开通,船员们得救了。为什么煤屑、煤灰能使轮船摆脱困境、挽救船员呢?大家听了这节课就会明白了。”通过这个故事,生动地将学生的无意注意变为有意注意,思维顺着故事的情节进入学习物理的轨道。物理是与生活联系相当紧密的一门学科,生活中的很多现象都蕴含着物理知识,如果能在课堂上多举物理知识对生活中常见现象的解释,就能使学生感受到物理的“有用”,同样能激发他们的兴趣,因为他们知道自己所学的内容是“有用”的。比如磨刀时为什么要往菜刀上洒水?这是因为,刀与磨石摩擦生热,刀的温度过高会使钢铁的硬度降低,刀口就不锋利了,洒水可以使刀石间的热量被水带走,这样刀口的温度升得就不会过高了。像这样与物理知识有关的例子还有很多,作为教师应当能解释生活中各种各样的物理现象,这对提高学生学习物理的兴趣是很有好处的。
在物理规律的教学过程中,不仅要让学生掌握规律本身,还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解,更重要的是如何应用规律来解决具体问题。为此,对不同的物理规律应采用不同的教学方法。
一、实验规律的教学方法
1.探索实验法。探索实验法就是根据某些物理规律的特点,设计实验,让学生通过自己做实验,总结出有关的物理规律。
2.验证实验法。验证实验法是采用证明规律的方法进行教学,从而使学生理解和掌握物理规律。具体实施时先由教师和学生一起提出问题,将物理规律直接告诉学生,然后教师指导学生并和学生一起通过观察分析有关现象、实验结论,验证物理规律。
3.演示实验法。演示实验法就是教师通过精心设计的演示实验,引导学生观察,根据实验现象,师生共同分析、归纳,总结出有关的物理规律。
二、理想规律的教学方法
理想规律是在物理事实的基础上,通过合理推理至理想情况而总结出的物理规律,因此在教学中可应用“合理推理法”。比如在牛顿第一定律的教学中,要引导学生通过在不同表面上做小车沿斜面下滑的实验,发现平面越光滑,摩擦阻力越小,小车滑得越远。如果推理到平面光滑、没有摩擦阻力的情况下,小车则将永远运动下去,且速度不变,做匀速直线运动,从而总结出牛顿第一定律。又如理想气体状态方程也是在理想条件下得出的。
三、理论规律的教学方法
理论规律是由已知的物理规律经过推导得出的新的物理规律。比如机械能守恒定律是由动能定理推导出来的,动量守恒定律是由动量定理结合牛顿运动定律推导出来的。因此,在理论规律教学中应采用“理论推导法”。
四、物理模型教学方法
物理学所分析和研究的问题往往较复杂,为了便于着手分析与研究,物理学中常采用“简化”的方法,对实际问题进行科学抽象的处理,抓住主要因素,忽略次要因素,从而建立一个“理想化”模型。理想模型方法是研究物理学的一种最基本的方法。高中物理教学中的理想化模型很多,有的是对研究对象的理想化,比如质点、点电荷、点光源、理想气体等;有的是对物理条件的理想化,比如光滑、轻质、不计弹性、理想电表等;有的是对物理过程的理想化,比如匀变速直线运动、自由落体、匀速圆周运动、简谐运动(弹簧振子和单摆)。如果学生把这些理想化模型建立起来了,那么就能解决很多物理问题了。
在平时的教学中,对于一些综合题,由于物理情境比较复杂,已知条件多(有些已知条件还比较隐蔽),涉及到的物理知识及物理规律也比较多,一个缺乏经验的学生往往会感到无从下手。因而,教师要把自己掌握的各种教学方法应用于实际,启发学生的思维,使其在教学中就像一台文艺晚会的导演一样,有效地调控着教与学的节奏。
参考文献
[1]高海山 高中物理新课改中体现的教学新方法[j].新课程学习(中),,06期。
[2]魏越峰 浅议新课程下的高中物理教与学[j].新课程(教育学术),20,07期。
[3]何必安 新课程背景下高中物理教学方法浅析[j].中国科教创新导刊,年,24期。
中学物理教学参考论文知网查询篇九
(一)有助于教学质量的提高
高中物理与其他课程相比,是一门实践性和探究性相对较强的学科,要想学好高中物理,不是死记硬背基本理论知识就可以实现的,任何一门学科的学习,只有知其然,才能知其所以然,物理学科更是如此,不仅要了解各物理运动的基本定律,还应了解其运动的原理和具体操作流程,才能将物理知识点了解得更为透彻.采用渗透教育法,学生可以在实际操作和教师潜移默化的影响下,增加对所学知识的理解,有效提高学习的效果.
(二)有助于学生综合素质的提高
学生学习的目的不是仅仅掌握某一方面的理论知识,而是要通过学习来不断丰富自身的知识储备,增强各方面的专业技能,提高解决各种问题的能力,不断提高自身的综合素养.渗透教育法,恰巧具有这样的作用,它能够有效促进学生各方面能力的提高,为学生未来的发展打下了良好的基础.
(三)有助于培养学生的创新意识和创新能力
高中物理学科的学习,是非常锻炼学生的创新思维的,所以教师在教学的过程中,应高度重视学生创新意识的培养,将渗透教育法充分应用于高中物理的教学中,可以拓宽学生的知识面,丰富学生的想象力,从而不断创新思想,创新方法,在学习的过程中,逐步提升学生的创新能力.
二、采用渗透教育法进行高中物理教学的具体实践
(一)在教学内容的传授中进行渗透
高中物理的学习中,有很多的概念和原理需要学生去了解和掌握,比如“牛顿三大定律”,“能量守恒定律”等,都是学生必须掌握的内容,但是这些内容的学习往往会让学生觉得比较吃力,所以在进行这些物理知识的讲授时,如果能够适当的运用渗透教育法,可以起到事半功倍的效果.比如有些概念比较相似,我们可以通过类比方法进行教学,使得学生能够对知识进行融汇贯通.另外,通过课堂的教学,学生虽然已经基本上对课程的内容有了比较全面的了解,但是学生的知识还是零散的,而且缺乏系统性,这时教师就可以发挥渗透的作用,积极引导学生对所学的内容进行归纳总结,将知识系统化.并对学生学习中存在的问题,教师有针对性的进行讲解.所以在进行物理教学的过程中,应立足于教材,又超越教材,挖掘出每个学生的最大潜能,以开放的思维方式,联系生活实际,多角度、多学科进行渗透,将物理知识进行拓展,培养学生的创新思维.
(二)在高中物理教学方法中进行渗透
在对高中物理教学的过程中,不能采用单一的教学方式,将渗透教育法应用于教学方法中,可以提高教学的效率.首先,随着现代科学技术的发展,现代化的科学设备在教学中的应用也越来越广泛.因此,在进行渗透教学的过程中,应充分利用现代化的教育教学方法,比如对多媒体等计算机技术的应用,可以将抽象的物理知识更加直观的表达出现,更为具体化和简单化,通过这种图片和声音等的配合,有助于增强学生对所学知识的理解和记忆.另外,对那些无法在课堂上进行长时间实验观察,或者在课堂上无法进行的实验,可以采用课外小实验的方式进行教学,能起到非常好的教学效果.比如,学生在学习了“磁场”和“电磁感应”等章节的知识后,可以设计一些与之相关的小实验供学生选择,提前将小实验目录公布给学生,由学生自己选择自己所感兴趣的实验,学生通过联系教师所教知识,反复进行实验,分析和思考实验的工作原理,有助于培养学生的创新思维,增强动手实践的能力,增强学生的自信心和成就感.
(三)在创新意识培养过程中进行渗透
物理是一门创新性极强的学科,只有不断地进行创新,才能发掘出事物中所包含的原理,所以对学生创新能力的培养非常重要.课堂是培养学生思考问题解决问题的重要渠道,作为高中物理教师,在具体教学的过程中,不能够只一味的给学生传道授业,应给学生留有独立思考问题以及解决问题的空间,使学生了解创新的重要性.比如,在讲授“光源与激光”的知识时,可以适当给学生提一些需要学生独立思考的问题,让学生能够发散思维,灵活运用学过的知识进行分析、比较和推理,能够自主解决问题,通过这种方式,可以有效培养学生独立思考的意识和能力.
三、结束语
总而言之,高中物理老师在进行实际教学的过程中,应充分根据学科的性质,与学生的具体实际相结合,在教学的内容中,教学方法上以及创新意识的培养过程中,有针对性地进行渗透教育,增加学生对高中物理知识的理解,不断提高教学的质量,为社会培养出更多的优秀人才。
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中学物理教学参考论文知网查询篇十
论惯性物理学论文
摘要:对经典力学范围内现行的惯性观提出了不同的看法,认为对于惯性要区分:个别研究对象的性质与存在的性质;保持某种状态的性质与改变某种状态的性质;物理学规律的动力学特性与审美性。
关键词:惯性;存在;时间;空间
惯性是经典力学中的一个基本概念,同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念,并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题(1)。
可是,尽管经典力学经过了漫长的发展时期,大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性(2),本文试从几个方面对惯性进行了讨论,望引起大家的共识。
一、惯性的意义
大家知道,惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质(3)。
一个物体,只要不受外力作用,原来静止的就会一直静止下去,而原来运动的则会一直作匀速直线运动。
这里的问题在于:惯性是否是物体的性质?依据牛顿第一运动定律,任何物体均具有惯性。
因而,看来惯性不是被研究物体的性质,因为这一性质是一切物体所具有的,也就是说它与物体的个别特征无关。
因而,惯性只能是存在的一个特征,是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。
换一句话说,它是存在于物体周围的一种条件,一种约束。
二十世纪初,德国数学家诺特尔(4)证明了:空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。
事实上,物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。
因而它与个别的特殊研究对象无关。
惯性不是个别存在物的性质,个别存在物只是惯性的显现者,惯性的本质与个别存在物的特性无关。
从而我们就不能用反映个别存在物性质的量(例如质量)来测度惯性。
因为惯性作为存在的一种显现,并无大小可言,它只是存在之状态的表达。
二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关
通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由:质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。
这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。
而事实上物体运动状态是否变化,物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。
惯性所揭示出的物体之性质不在于其使(或抗拒)物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力,而在于它的保持某种特定状态(静止或匀速直线运动)的本领:在最相似的物之间,错觉说着最巧妙的谎;最小的罅隙是最难度(5)。
因而惯性与物体的质量无关。
倘若惯性与物体的质量有关的话,则我们也可以说力与惯性也有关系。
因为对于相同质量的物体而言,力越小其运动状态就越难改变。
因而,也即力越小物体的惯性越大。
事实上,在惯性概念发展的最初时期,牛顿就将惯性与力进行等价的思考,当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。
如果要说质量与惯性确有联系的话,作者以为也只能从这样的一个视角来看:惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。
这是因为,根据广义相对论,空间的性质是由天体质量的分布所决定的。
至于时间,自从奥古斯丁(6)提出“什么是时间?”以来,人们还没有认清它的真面目,也因而从更深的层次上而言,人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。
惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因(诚然,所有物体均会表现出惯性),它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映,事实上,它是存在之美感的绽开。
因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”(7)这样一种说法就是不当的。
因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本分析而来的,在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。
其实,惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质,它使物体的存在行为非常简单,而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。
静止的永远静止,运动的永远作匀速直线运动,惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。
凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的,作者以为均属一种不当的诡辩行为。
可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书(8),我们来看一些下面的例子。
例1.惯性也有不利的一面,高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。
所以,在城市的市区,对机动车的车速都有一定的限制,以利于行车安全。
(9)
在这里,不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大?略作思考,读者就可判断出是由于后者。
将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。
而发生交通事故的真正原因是,由于车辆质量较大,而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小,不能使车辆很快地减速,从而在短时间内停下来。
倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大,那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。
并且,这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。
这对于初学者来说是一个很大的误导。
例2.把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下,斧头就牢牢地套在斧柄上了,这是什么缘故呢?(10)
通常标准答案是这样的:开始斧头和斧柄同时向下运动,当斧柄遇到障碍物时突然停止,而斧头由于惯性保持原来的运动状态,这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。
事实上,斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移,而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。
在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种(克服一定力的)运动,因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。
当以斧柄为参照时,实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系,它相对于惯性系有一个向上的加速度。
因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”,正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移,从而使斧头在斧柄上套牢。
如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题,那么可以这样认为:虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力,但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能,正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。
所以从效果上看,一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移,二是斧头与斧柄的接触面上在发热。
如果仅从动力学的角度来看,斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作用时间(或所通过的位移)所共同决定的,也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。
斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率,从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。
但是,虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因,可严格地说,斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。
并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系,因而,撞击“几下”也是一个非常重要的条件。
例3.小车上竖直放置一个木块,让木块随小车沿着桌面向右运动,当小车被档板制动时,车上的木块向右倾倒。
这是怎么回事呢?(11)
教科书上的答案是这样的:小车突然停止的时候,由于木块和小车之间的摩擦,木块的底部也随着停止,可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态,所以木块向右倾倒。
事实上,本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。
若以地面为参照物,小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩,从而木块向右倾倒。
若以小车为参照物,小车被档板制动时已是一个非惯性系,作用在木块(重心)上的“惯性力”对木块的底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。
需要指出的是,在上述例2和例3中,斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。
其中例2是非惯性系中的质点动力学问题,而例3则是非惯性系中的刚体动力学问题。
可是,在非惯性系中,我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立,从而也失去了此两例的代表意义。
也就是说,这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。
在涉及惯性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象,而那些则不属于惯性现象——即为动力学现象。
牛顿的例子,毫无疑问是正确的(12),但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。
其实在讲述惯性时,用不着举更新鲜的特别例子,倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视无睹了。
这里问题的关键在于,惯性不是使物体改变运动状态(使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒)的原因。
严格地说,这些原因和物体的惯性无关,只和力有关,而至于火车制动得及时不及时,斧头套在斧柄上牢不牢,小木块倾倒得快不快,则不仅与力有关,还和物体的质量、形体、初速度有关。
但即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。
惯性,这个我们通常认为是由物体内在因素决定的性质,其实是物体存在方式的一种条件性:“试取汽车为参考系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候,车中乘客有向前倾倒的倾向’这个问题,在汽车急剧刹车前,相对于汽车而言,乘客是静止的,在汽车急剧刹车时,乘客突然向前倾,这就是说,以汽车为参考系统,乘客由静止而突然向前倾,并不保持其静止状态,并不表现出惯性”(13)。
这个条件就是:物体要表现出惯性,它必须处于惯性参考系中。
而“事物的存在顽强地延续维持不变,无论运动是快是慢抑或停止。”(14)也只在惯性系中才成立。
在研究物体的运动学与动力学问题时,惯性系总有着特殊的地位。
可是,这个特殊地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳,并不是人类贪懒和间集化的一个报应,惯性系的存在有其形而上的基础:自然之美的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。
如果没有了存在的时间均匀性与空间对称性,我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。
惯性系不仅在计算上向人类提供了联系物体的相互作用与相对运动的便利方式,其更根本的是它使人与存在的关系成为审美性的。
惯性定律给我们的启示是:存在是美的。
而惯性系则是自然对人的一个馈赠。
也因而,我们应当从审美的视角来看待惯性,而不应当将它看成一个恶魔或一件便宜货。
所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈,可是当我们的老师用动力学的观点来看待惯性——也就是说,把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候,对学生的这一期望是合适的吗?其实这是一个误区:当教完一些物理学的基本概念与规律以后,就要求学生用它们解释自然现象。
事实上,物理学中有些基本概念与规律不是要求我们去解释自然现象,它没有这个功能,它只是告诉我们要去感受些什么,它提供给我们的不是一种推理的方式,而是一个判断的原则:它促成我们的判断更接近于自然之美的呈现。
三、惯性定律与牛顿第二定律的关系
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