本论文主题涵盖三篇精品范文,主要包括《惯性力学概念简述论文(精选3篇)》相关资料,欢迎阅读![摘要]水力学课程内容知识点抽象、计算公式较多,对数学物理基础要求较高,工程应用性强,学生在学习的过程中对所学内容与工程实际的联系理解不够深刻,应用能力较弱。文章针对该课程授课过程中存在的上述问题,提出以工程实例为导向、以应用能力为主导的课程教学模式改革,引导学生从单纯理解所学知识向结合工程背景解决实际问题转变,以适应面向工程的应用型人才培养目标要求。
惯性力学概念简述论文 篇1:
对微课的制作与使用的思考
摘 要:微课作为新型的教学模式,在运用与实践中也出现诸多问题.本文阐述了微课的设计、制作及使用过程时应注意的问题.
关键词:微课;设计;使用
随着信息技术的高速发展,各种教学应用软件推陈出新,微课作为一种新型的教育信息资源形式以其“主题突出、短小精悍、交互性好、应用面广”等特点被广泛认可,微课概念在教育领域迅速传播,相关实践和应用也迅速展开.[1]
面对丰富的网络资源,可以下载使用的微课也非常多,笔者在收集、学习微课的过程中,发现众多微课资源良莠不齐,在运用与实践中也发现了不少问题,本文就微课的设计、制作及使用谈谈看法.
1 微课设计与制作
高中的微课主要针对的是课堂教学的重点、难点,在学生学习过程中仍存在的困惑及疑难问题进行设计制作的视频.短小而精彩的微課适应学生的需求,而学生对新鲜又感兴趣的事物的学习往往是迫切、深刻的.微课可以实现让学生在课前、课后通过对微课内容进行自主的学习或与同学间的合作学习,反复地研究,从疑惑到认识,从理解到掌握的过程.因此,对微课的设计、制作者提出了很高的要求.
1.1 微课内容的科学性、严谨性
物理学中的概念与规律的叙述都是精练、准确的,实验研究过程及对结论的推理论证过程都是严格、周密的.在传统物理教学中对概念与规律的阐述本就应该科学严谨,更何况微课更多的是让学生在自主学习交流中,不断重复地观看、学习与研究.这就要求在微课设计制作中,不仅所讲述的内容要符合科学原理,用词更要准确、严谨,表达清晰不能含糊.在传统教学中出现的“口误”,在微课中绝不能出现.例如讲磁场的概念时,应当说“磁体与通电导线周围空间存在磁场”,而不应说成“磁体与通电导线周围空间叫做磁场”.讲万有引力定律时,应当说万有引力与两个物体“质量的乘积成正比”,而不应说成“万有引力与物体的质量成正比”.中学物理是由为数不多的基本概念与规律为基础与主干,若在微课的制作中表达不清,用词不当,就会给学生的理解造成误导.如果概念不清,更谈不上掌握物理规律,将直接影响到学生对某一章节乃至整个高中物理的学习.
1.2 微课选题的吸引性、延伸性
1.2.1 微课选题的独特性、吸引性
微课教学改变了传统教学模式,它把任务式教学模式转变为驱动式教学模式.学生能够根据自身的需求,有目的地选择内容进行学习.一节好的微课,不仅要时间短、目标明确、重点突出、内容生动有趣,要从大量课程资源中凸显出来,它的选题还需具有独特性,符合学生的兴趣点,才能吸引学生的眼球.
例如,重力与万有引力是学生常常混淆的概念.在高一年《重力》这一节中,对重力的产生原因,应当说“由于地球的吸引而使物体受到的力”,而不应说成“地球对物体的吸引力”,因为后者是指万有引力.上课时老师常常只是点到为止,但是对两种说法的区别学生一直无法理解,对两个概念是否真的有不同总是将信将疑.到了高一下学期学习《万有引力天体运动》这一章,学生沉睡在记忆深处的问题被唤醒,同时产生了更多的疑问:万有引力与重力只是说法上的不同,还是本质上有区别?它们的大小、方向一样吗?两者是在任何情况下都不同,还是有时相等,有时不等?面对大量的问题,学生有很强的求知欲望.因此微课《重力与万有引力一样吗》就应运而生.在该微课中针对学生的疑问设计了几个问题:①万有引力与重力的产生原因一样吗?②在地球表面上两者的方向相同吗?③在地球表面上两者的大小相同吗?④绕地球旋转的卫星受到的万有引力与重力一样吗?对这些问题的提出符合学生的心理需求,处理与分析问题的激情被激发,教师只需稍加点拔与引导,问题的解决就水到渠成.这正是我们常说的“授之以鱼不如授之以渔”.
1.2. 2 微课选题的延伸性、拓展性
对学生原有问题的答疑、解惑,并不是随着微课设计制作、学生完成观看而完结.实践中发现,学生的问题会像滚动的雪球,随着他们学习、了解的知识的增加而膨胀.如学生在看完微课《重力与万有引力一样吗》之后又提出:既然在地球表面上重力是万有引力的一个分力,在高空重力等于万有引力,那为什么还要提出“重力”的概念?重力场与引力场一样吗?是不是在地球周围才讲重力场?……这里有一些的问题可能超出了高中物理教学内容,是不适合在课堂上统一讲解的,但又不能对学生的问题置之不理,应该对问题加以引导与利用.这使后期微课的制作不仅仅是解决课堂问题、课内知识,还要注意知识的挖掘与延伸.
对上面学生反馈的问题,教师可以再做一个微课,简述人们对地球的认识是从惯性系到非惯性系的发展过程,同时人们对竖直悬挂物的受力分析的认识也是从平衡态到非平衡态的转变.让学生了解重力与万有引力提出的背景及用途,同时了解人类对自然认识的探索历程.为了加深学生对“重力、万有引力和向心力”的与区别,还可以再制作微课《赤道上物体、近地卫星、同步卫星》、《赤道上的物体“飘”起来》等,使学生对天体运动问题有更深的理解,又能把物理知识加以应用,也使知识结构更加系统化.至于对“重力场”“引力场”的概念要涉及大学物理知识,不宜过度拓展,但我们可以在微课最后附上相关书目或网址,提供参考.学生是教学的主体,由于每个人的知识、能力基础不同,对教学的需求也不同,因此,对同一知识内容的微课,也应该设置不同的教学设计方案与内容延伸,形成多层次的课程资源,可以让不同需求的学生自行选择,让学生有个性的发展.
1.3 微课设计的逻辑性、系统性
物理学是人类在社会实践过程中不断实验、探索而产生、形成和发展起来的.物理学理论的基本特征是实践性、数学性和逻辑性.其理论框架类似于几何学的公理化系统,每个物理定律固然与实验相联系,但奇妙的是,众多的物理定律不是孤立存在的,定律与定律之间存在着内在联系.[2]
微课呈现的是特定教学中的某个知识点及内容,微课教学时间短,内容较少,知识点呈碎片化,但它却能涉及到物理学的各个角落.教师不能抛开知识间的逻辑关系,把每一个微课孤立起来,而要把具体的微课内容放在学科系统或知识结构中加以衡量.[3]
例如在“牛顿运动三定律”系列微课设计时,就不能把三个定律的微课教学内容分别孤立起来,让学生学完之后即不了解牛顿运动定律的产生背景,也不了解牛顿运动定律的动力学地位,更不了解三个定律间的逻辑关系,甚至错误认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例,是在物体不受力或受到合外力为零时的运动状态.教师要把每个定律作为一个独立的个体认真研究,又要把三个微课有机地结合起来,让它们成为一个有逻辑联系的整体.
由于教学时间关系,在传统的教学中对牛顿运动定律的背景不可能有过多的介绍,利用微课《牛顿力学产生的历史背景》简述人类生存发展过程对有关力学问题的研究与应用,及对经典力学的建立和发展产生直接或间接的影响.把微课作为课前学习的资源丰富学生的视野,让学生清楚,对亚里士多德运动理论的检验与修正是经典力学的重要起点;牛顿力学是对伽利略、惠更斯、笛卡儿等人工作的继承,他把前人思考的相对独立的规律进行联系,[4]是物理界中一次理论的大综合.
在牛顿三大运动定律的微课设计中,在标题、内容或者总结部分都可以突出每条定律各自的地位及相互间的联系.牛顿第一定律是基础,它奠定了整个牛顿力学的基石,定义了两个概念——惯性和力,指出惯性是物体的固有属性(抵抗运动状态改度的性质),而力是改变物体运动状态的原因.牛顿第一定律定性的指出惯性和力对物体运动状态的影响.牛顿第二定律是核心,它是在第一定律基础上进一步定量研究物体受力与加速度的关系,是实验定律.牛顿第三定律是补充,它是确定力的性质的定律,是独立于第一、第二定律之外的,又是对第一、第二定律的重要补充——它使动力学的研究对象不限于单个质点,而且还能够用于多个质点或者不能视为质点的物体……它指出了自然界物体运动是相互联系在一起的,而不是彼此孤立的……[5]
在微课设计中注重知识间的逻辑关系,能避免学生在碎片化的微课学习中形成“堆砌式”的知识结构,而是形成“树状式”的知识结构,使知识系统化.
2 微课使用的局限性
微课只是一种教学的辅助,不是传统教学的替代.
教学过程是师生间交互的过程,是教师与学生在交谈中,不断地提出问题、分析问题、处理解决问题的过程.而大部分微课是教师根据经验,对学生学习过程可能存在的问题进行预测、设计、制作的,在使用过程中具有很大的局限性.如果针对学生反馈的新问题再进行微课的设计与制作,短时间内又无法提供高质量的微课,问题的反馈与解决将会脱节.而且根据老师自身思考所设计的微课,和师生间直接相互碰撞交流对比,其局限性显而易见.
教師的肢体语言丰富多彩,形象生动,它以表情、仪态、语气的运用,常常比语言传递更多的信息.课堂上教师有时辅以手势(如讲解“右手螺旋定则”、“左手定则”、“右手定则”),有时需要模拟(如讲解“扭秤实验”时,绷直身体,举起右手臂放水平,让身体扭转来模拟“悬绳的扭转”与“力矩平衡)、有时给予规范(作图时,一手拿着三角板,一手拿粉笔,边说边画),这一字一句、一笔一画间传递的不只是物理知识,还有教师的风格、气质,物理学习中规范、严谨、一丝不苟的科学思维方法与过程,及物理学科引人入胜的魅力.学生追求科学的乐趣,及对科学的学习态度,正是在这日复一日的教师的言传身教中,潜移默化地形成的.微课是教学的一种辅助手段,是教学的补充,所以微课的使用需要一个度的把握,不能作为教学的替代.
虽然不是所有的教学形式都适合微课,但微课教学是一种新型的教学模式,它的优越性是传统教学不可比拟的.其发展空间还很大,在开发和使用过程存在的诸多问题需要在教学中不断的实践与完善.
参考文献:
[1]胡铁生,周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术.2014, 2:5-15.
[2]张立新.物理学中的演绎逻辑. 江苏教育学院学报(自然科学) [J],2013,29(5):63-64.
[3]许国梁,束炳如.中学物理教学教法[M].第2版.北京:高等教育出版社,1996.
[4]教育部《基础教育课程》编辑部.中学新课标资源库.物理卷[M].第1版.北京:北京工业大学出版社,2004.
[5]刘胜海.论牛顿三定律的关系[J].六盘水师范高等专科学校学报,2009,21(3):19-21.
作者:洪燕燕
惯性力学概念简述论文 篇2:
面向实际应用能力培养的水力学课程教学改革
[摘 要]水力学课程内容知识点抽象、计算公式较多,对数学物理基础要求较高,工程应用性强,学生在学习的过程中对所学内容与工程实际的联系理解不够深刻,应用能力较弱。文章针对该课程授课过程中存在的上述问题,提出以工程实例为导向、以应用能力为主导的课程教学模式改革,引导学生从单纯理解所学知识向结合工程背景解决实际问题转变,以适应面向工程的应用型人才培养目标要求。
[关键词]水力学;工程实例;应用能力;教学模式改革
水力学是土木工程专业的一门重要的专业基础课,尤其是在农业水利工程、水利水电工程、交通工程、市政工程、桥梁隧道工程等专业的课程设置中,水力学都占有重要地位。对于宁夏大学土木与水利工程学院来说,水力学课程是4个专业8个教学班开设的专业基础平台课之一,选课学生达到200多人,其后续课程包括水力学及桥涵水文、水力学Ⅱ、水文及水力计算、乡镇供水工程等多门课程,是我院一门重要的专业基础课。
水力学的研究对象是以水为代表的液体,它没有一定的形状,且具有流动性;课程内容设置概念多、公式多、理论性强、知识点抽象,研究涉及力学问题,课程本身难度较大;研究方法与固体质点系法完全不一样,学生受惯性思维的影响,理解困难,学习难度大[1]。但同时该课程实用性、应用性又很强,而且与工程实际联系非常紧密,是后续很多专业课程水力计算的基础。目前,针对水力学课程的教学内容、方法、模式、实验设备等已开展了系统的改革,改革效果较好,教学手段也转变为以多媒体教学为主结合板书的混合教学模式,极大地克服了课时压缩及板书对图表显示、动画模拟的约束等问题,提高了课堂教学效率。但传统的从理论到理论、理论脱离实际的模式依然是授课的主导模式,受课程特点及多种因素的影响,目前的教学方式还远远不能适应学生实践创新能力培养的要求,同时对学生的工程背景及实际应用能力方面的培养及提升,以及与工程单位对人才实际操作能力的需求还不匹配。如何在双一流建设过程中,以培养学生能力为主导,加强课堂教学的改革,进一步适应工程类人才的工程背景及实操能力培养,是这门课程教学改革的重要目标。
一、课程的特点及存在问题
和其他力学课程类似,从教材内容来看,水力学课程大多数是公式、定理、推导等,学生感到枯燥难懂,学习积极性不高。水力学课程的力学“三大理论”、连续性方程、能量方程、动量方程、欧拉平衡微分、方程式、液体的平衡、静水总压力的计算、达西公式等内容对学生的高数和物理水平要求较高,有大量的理论公式及公式推导[2],涉及高等数学、大学物理、理论力学和材料力学等相关的知识,且理论性、逻辑性强,需要学生在学习过程中紧跟教材内容及教师讲课思路,在深刻理解数学、物理、力学原理的基础上应用到水力学研究中,才能对整个课程知识体系有较好的掌握。但这一点往往受到学生基础数学、力学基础薄弱的影响,学生在学习过程中容易产生强烈的畏难情绪,从而影响这部分内容的课堂讲授效果。
教材上例题和习题偏理想化、学术化,一般只有对工程背景的简单介绍,而且前后知识的连贯性差,这就使学生的学习缺乏明确的工程目标。加上大二学生因自身工程常识的缺失而往往不知道所学知识能解决什么工程问题,于是认为力学没用,难以理解学习的目的和意义,这不仅不利于激发学生的学习兴趣,而且也不利于对学生分析解决实际问题能力的培养。个别学生即使考试成绩很高,但也不具备用所学力学知识分析、解决实际工程问题的能力,因为所学理论和实践是脱节的,不能学以致用[3]。
在目前的教学中,由于课时限制,还是由教师为主导,配合多媒体教学,采用课堂讲授的方式进行。教材版本较多,但基本编排体系不变,习题类型是配合章节内容进行单独设置,缺乏整体性。虽然有实验课作为实践环节,但课堂教学中却很少设置实践教学和创新教育环节,实验设计又不能完全结合实际工程展开,造成学生理论水平高于知识实际应用水平。
实验环节多年来一直是本课程培养学生创新能力和工程实践能力的重要环节,通过实验教学与操作,能够帮助学生更好地理解理论知识与培养实践动手能力。但是受课时及实验条件限制,大部分的实验教学依然是按照实验原理—目的—操作步骤—教师演示—学生操作—撰写实验报告的流程在开展,教师讲解示范,学生被动听,按实验指导书的要求做,实验报告及计算大家都一样,整个实验过程缺乏师生互动和学生积极思考,因此很多学生兴趣不浓,往往做完实验依然是知其然不知其所以然。
教学学时的压缩导致理论教学学时欠缺,实践教学环节也没有充足时间开展。水力学课程学时的大量压缩,使学生对水力学知识的运用能力、实验动手能力都有所下降[4],这是目前多数工科学校面临的普遍问题。从我校的情况来说,这门课程的学时从20年前的100左右压缩到10年前的40多,到现在基础部分只有30学时了。课程理论教学难度本身较大,教师花在理论教学上的时间本来就比较多,受学时大量压缩的影响,实践主要依靠常规实验课,根本无法设计较多的实践环节。
新技术、新计算手段、新的计算工具等知识的欠缺。随着社会发展进步,计算机技术及各种模拟分析软件的出现大大方便了工程应用中的力学计算,很多软件工程单位都已经在使用了,但现行的水力学课程还没有对其进行深入的介绍和结合,其教学内容依然是传统的计算方法和手段,严重滞后于工程单位的技术更新,缺乏创新性。因此,需要改变传统中只教授力学原理的内容安排,适当增添工程问题力学的数学模拟方法的原理和方法以及应用计算机技术来替代人工计算过程[5]。简单的问题,教师可以利用工程实例给学生做介绍,然后让他们自己动手去实践;复杂的数值模拟软件则介绍其原理及适用条件,给学生打开一扇门,开阔其眼界,引导其探索工程问题解决的先进方法及模式,以提升其对现代计算机工程分析技术的认识水平和能力。
二、课程教学改革思路
在基础理论教学学时大量压缩的情况下,教师要最大限度地调动学生的学习积极性,促进学生创造性思维能力、综合解决实际问题能力的提升。笔者结合这门课程的特点及自身多年的教学实践,将以工程为导向,以实际应用能力培养为主导的教学改革思路总结如下。
一是讲好绪论课,让学生树立工程应用的理念。从第一课开始,以各种工程实例为引子,先从认识基本工程建筑物入手,剖析工程实例中遇到的水力学问题及其与基础力学的联系,总结本课程中将要涉及的水力学问题的本质,点出该课程与前后课程的关联点和相关性,讲清楚该课程在本专业常见工程中的具体应用并简单举例,然后再介绍课程体系、学习方法、发展历程等。从第一堂课开始就引导学生了解该课程的地位,以及让“工程应用”理念成为本课程的关键词。
二是重视对水力学问题的物理意义及工程背景的讲解。由于学生的数学、力学、物理基础薄弱,教师在讲解公式推导及相应的基本概念过程中,除了要注意总体分析思路的阐述外,还要注重做好对这些现象物理意义、数学意义、力学意义的解释,帮助学生建立对本课程的研究内容与上述课程之间的联系,同时结合工程背景知识的加强和强化,更好地体现本课程承上启下的作用,使学生更有效地掌握从工程背景到认识水力学现象继而理解它们的数学、物理、力学本质的分析过程,并且能从力学本质来解释水力学现象,继而应用到工程实例中去。
三是教学的最终目的是培养学生的工程应用能力。
任课教师应该让学生看到力学在实际工程中的用处,并教会学生用力学知识与方法处理实际问题的思路,具备处理一些简单的实际问题的能力[4]。为此,将大纲内容进行细致梳理,对于特定知识点对应的工程问题则精心选择工程案例,在讲解理论之前,先分析工程案例中的问题,将问题抽象化后与知识点的关系理清楚,然后讲述理论,让学生在工程实例分析与讨论中能进一步加深对理论知识的理解,将抽象难懂的力学知识与直观形象的实际工程联系起来,直观地体会到本课程知识的用处,从而提高学生的学习兴趣、积极性,以及解决工程实际问题的能力。
四是将工程背景渗透到例题、小作业中。目前可以见到的大部分教材及参考书中的例题及习题基本上都是配合章节理论教学单独设计的,相关的工程背景没有介绍或者成为已知条件出现在习题中,相对较为理想化、学术化。学生要做的就是按照例题照猫画虎去计算,很多学生都会计算,也能和书中的知识点联系起来,但几乎很少去考虑该习题练习的目的和意义,也不知道该知识点与解决工程问题的联系,这种现象在毕业设计中表现得非常突出。学生常常拿到实际工程问题却不知道应该用书上的哪种方法、哪些知识来解决,甚至不知道应该如何分析工程问题并将其转换为力学问题。这反映出教学中工程背景介绍以及实践与理论相结合的缺失。考虑到课后习题及例题的经典性,加上教师的工程背景,可在教学过程中将一些工程中专业贴近度较高的实际计算事例(如毕业设计的部分计算、实际工程设计的部分内容)做一些处理,分解到各个知识点的教学当中,增强学生的感性认识。同时增强对例题和课后习题工程背景的介绍,进一步引导学生明确学习及练习的工程目标。
五是进一步增强实验教学中的实践环节。在信息时代,考虑到学生对新的教学手段的认同,教师可将知识点制作成微课或小视频,学生在上实验课前可以通过移动终端随时随地地了解和学习,完成自我学习在前、老师讲授补充在后的过程,提高自学能力。此外,实验课要增加提问环节,针对实验中涉及的基本理论设置问题,每个学生都要回答,教师对其回答打分并登记成绩。教师还可将近年来和水力学相关的创新实验获奖作品进行展示,并简述其涉及的水力学原理及理论,来引起学生的创新兴趣,然后引导学生创新。比如教师上实验课时可对现有实验设计、仪器设备的不足之处进行分析,引导学生开展实验方案设计;针对节水中的一些小问题提出节水创新方案等,提升学生的学习兴趣和解决实际问题的能力。
六是改革考核方式(注重过程性考核)。对于本课程的考核方式,应注重教学过程中的质量控制和考核,加大平时成绩所占比重(40%)。课堂考核主要包括工程案例分析大作业、课后习题、出勤和课堂提问等形式。实验考核包括学生动手能力、对实验涉及的理论知识的认知、学生的实际操作能力和创新能力。学生如能设计出工程方面的创新型实验装置或展示更有效的实验过程及改进措施等可以加分。期末考试采用卷面成绩加平时成绩按比例确定。改变学生过去只重视期末突击而不重视平时积累的学习风气,注重知识的融会贯通,将“教知识”转换为“提能力”,提升工科学生的实际工程应用能力。
七是针对学时压缩问题,结合各专业教学要求,对教学内容进行重点取舍,将和专业关系紧密度不是很高的内容以及理论性过强的公式推导进行简化,同时适当强化工程应用部分的分析过程。部分难度较低的内容则采取學生组成自学小组制作PPT并当堂讲述、学生教师提问题、教师总结三者相结合的方式开展,这样既可以节约课堂教学时间,也可以增加实践环节,锻炼学生的自主学习能力,巩固学习成果。
八是借助各种教学平台,结合核心课程建设,将教材、多媒体课件、视频文件、工程实例照片、习题、网络资源等进行整合,同时开展线上线下交互式专题讨论及课后教学延伸、提交作业、答疑等,跟上时代发展的信息化步伐,让学生可以随时随地学习。
三、结语
培养学生的工程应用能力是工科高等院校的重要目标。在水力学课程教学中,通过多种方式贯穿和加强工程导向,培养和提升学生学习该课程后解决相关工程问题的实际应用能力,可为本课程及其他理论性较强且有较好的工程应用背景的力学课程教学提供参考。
[[ 参 考 文 献 ]]
[1] 彭杨.微课教学在《水力学》课程中的应用浅析[J].教育教学论坛,2017(1):70-71.
[2] 李娟.水力学课程教学关键环节思考与探索[J].中国教育技术装备,2017(20):103-105.
[3] 屠冰冰.以工程应用为导向的《材料力学》教学内容改革与实践[J].当代教育实践与教学研究,2017(12):101.
[4] 杨扬,刘海苹,丁剑霆.基于能力培养的水力学课程教学方式方法改革与实践[J].黑龙江工程学院学报2017(3):68-71.
[5] 兰界.基于创新能力培养的工程力学教学改革与实践[J].建材与装饰,2017(10):155-156.
[责任编辑:庞丹丹]
作者:唐莲 张卫兵
惯性力学概念简述论文 篇3:
渗透物理思想,提升解题效率
【摘 要】 物理思想是贯彻于物理学习始终的主线,是学生深度理解和学习物理的核心。初中物理作为学生接触物理知识殿堂的起点,在初中物理教学中,我们教师要不断渗透物理思想教育,从而提升学生运用物理思想解决物理问题的能力。
【关键词】 物理思想;解题效率;教学策略
在物理的学习、研究过程中,物理思想经常会被用到,运用物理思想会使研究、解题过程更具逻辑性、条理性。更为重要的是,渗透物理思想的教育,可以让学生真正走进物理世界,体悟物理的本真。初中物理教学中,常用的物理思想有替代、特例思考、开放思想、控制变量、守恒等等。接下来,笔者结合教学实践简述其中的三种物理思想。
一、替代思想,巧妙转化
等效替代,是指在研究过程中将难以表示、难以衡量、难以测量的物理量用一个与它特性、本质相似或相同的其他物理量替代,前提是不会影响研究结果。这是物理中比较常用的一种思想,可以将复杂的、难以处理的题目转化成简单、易于解决的题型。比如,在苏教版八年级下册“浮力”的教学中就用到了这一理论。阿基米德在为国王鉴定皇冠是否是纯金时,在一次沐浴的时候偶然发觉当他跨进浴盆时盆中的水会漫溢,于是,由此得到启发,提出物体在水中的浮力F浮就是排开水的重力G排,表達式为:F浮=G排=m排g=ρ液V排g,由此产生了液体的浮力这一概念。当时并没有仪器可以直接测量纯度,物体在水中的浮力又难以得到,于是就用G排来等效替代,换了一个思路使问题变得更加简单化了。例如,将重力为4.5N、体积为0.5dm3的铜球浸没在水中,试求铜球稳定后的浮力F浮。由于开始时状态不稳定,需要比较G与F浮的大小,根据阿基米德原理∵ F浮=ρ液gV排=5N>G=4.5N ∴上浮到水面静止,二力平衡,静止后的浮力F浮便是铜球的地心引力G,即:F浮=G=4.5N。判断物体静止后的状态很重要,在本题中,若不先判断,就会直接把体积0.5dm3当做排开水的体积,代入F浮=ρ液gV排中得出错误结果。
合理分析,正确使用等效替代思想,可以简化解题思路,有效提高解题效率,使学生在遇到一些棘手的问题时能够跨过障碍,巧妙解题,这既是物理学家们研究时经常会用到的,同时也是考纲中要求学生做到的。因此,教师应在潜移默化中将替代思想教授给学生。
二、特例思想,发现规律
特例思想,是研究数学的一种很重要的思想体系,对于物理的学习也同样重要。在学习过程中,我们得出的往往是一般规律,而特殊现象也适用于一般规律。在做题过程中,教师应该指引学生使用特例思想,把比较繁琐的题目化成简单易懂的题目。
比如,在苏教版九年级上册“简单机械和功”这章就会用到特例思想。例如,在不改变滑轮组结构的情况下,增加重物,试问:机械效率将会如何变化?在处理这个问题时,若使用常规的思路,假设重物质量m=1kg,每增加10个、20个、30个……都运用公式机械效率η=W有用÷W总×100%粗略计算滑轮组的机械效率,从而进行比较机械效率的变化情况。这样不仅麻烦,而且仅用几组数据计算总结,还会有很大的误差。这时,使用极限法考虑:题目中要求增加重物,并没有说明增加多少重物,那么就增加无限重的重物,此时,由于滑轮组的重力远小于重物的总重力,因此可以近似忽略不计,此时机械效率将近100%。由此就可以得出结论:在增加重物时,其机械效率会增大。我们将重物的总重力无限放大,从而一些微小的影响因素就可以排除掉,机械损耗几乎为0。
特例思想有时会无限地放大和缩小,有时也会用到特殊情况。在解决电学、力学、杠杆等其他类型的动态变化问题时,巧用极限法思考、求解,会大大的简化运算过程,提高解题效率。
三、开放思想,把握本质
开放思想,侧重于培养学生的发散性思维,帮助学生把所学到的理论知识运用到生活实际中去,联系所学知识独立思考、大胆猜想。有些学生对这类题型时常会感到无从下手,究其根本是没有掌握原理和概念,如果能够抓住本质内容,解决起来就会游刃有余。比如,在实验题中,以长方体木块为研究对象可以探究许多问题,要求写出两个探究问题并且简述实验过程。首先,我们可以探究惯性、摩擦力的影响因素,压力的作用效果……经过简单的梳理过后,我们发现很多研究过程都与长方体木块有关,这时就可以选择自己最熟悉的两个进行简述。再比如,一个中学生直立在水平地面上,试问他对水平地面的压力和压强大概为多少?(重力加速度g≈10N/kg)这就属于条件和结果都开放的类型了,普通中学生的体重大概为50kg,重力G=mg=50N。对中学生进行受力分析,可知,他受到重力和地面对他的支持力二力平衡,而支持力和压力又是相互作用力,即:F=N=G=500N。预估中学生的脚长为25cm,宽为10cm,与地面的接触面积S=2×10×25=500cm2,根据固体压强公式可得:P=104Pa。所以,压力为500N,压强为104Pa。
开放类题型,因为它开放的特点,所以就有了很多种可能性,出题花样也有很多,范围也很广。这样既开拓了学生的脑筋,又提高了他们的创造能力、从本质出发的探究能力等等。使学生从固有的思维框架中跳出来,激发了学生的学习兴趣。
虽然物理很难,但是只要掌握了正确的思想,就能够提高解题应用能力,从而提高解题效率。因此,教师需要在教学过程中慢慢地向学生渗透物理思想,让学生逐步地接受、理解并能够在做题过程中熟练地运用物理知识,达到教学目的。
作者:王洁