高中物理思想方法總結
引導語:物理是一門很多學生都掌握不好的學科,其實學好物理是非常需要方法的,接下來是小編為你帶來收集整理的高中物理思想方法總結,歡迎閱讀!
1.微元法與極限法
它本是高等數學中的知識領域問題,但在高中物理中只是思想方法領域的問題。在高中也根本不可能把具體知識體系教給學生,但作為思想方法,它的地位反而更高。雖然對問題的分析都是定性的,卻反應了思維的質量和深度。在處理勻變速直線運動的位移、瞬時速度,曲線運動速度方向、萬有引力由“質點”向“大的物體”過渡、變力做功,等等,要大力向學生渲染這種思想方法。
2.隔離法
除前面提到的對物體系統(tǒng)進行隔離的例子,還有對問題的過程或問題性質進行隔離的思想方法問題。例如我們把電源隔離成無阻理想電源和電阻串聯(lián)的兩部分;把碰撞問題分隔成純粹碰撞階段和純粹運動階段──很多教師說“碰撞瞬間完成,還沒來得及運動,忽略其位移”,其實這話不嚴密:不是沒位移,而是把位移成分(哪怕很微小的位移)在運動階段中體現(xiàn)了。再如,在討論衛(wèi)星運行中的變軌問題時,往往分隔成變速、變軌,再變速、穩(wěn)定在另一軌道等等幾個理想段,實際中這些過程并不是界限分明分階段進行的,而是交融在一起、伴隨在一起的。
隔離法的運用,不是忽略了什么,也不是允許了什么誤差,而是思維的一種方法與技巧。運用這種方法,研究的結果是精確的。
3.忽略次要因素思想
很多學生在討論問題時,有兩個誤區(qū):一是看問題不全面,類似的如電路中的功率等于電壓與電流二者的積,電壓增大為原來二倍時,有的學生就說功率就變?yōu)樵瓉矶;二是不知道多個因素影響中,需要忽略無窮小的和次要的因素。例如隨溫度的增加導體的電阻究竟增加還是減?再如在研究光學的成像時不用考慮色散、在研究干涉問題時不考慮衍射影響、在研究聲速時不考慮溫度影響等。
對此,應該讓學生歸納出理性化的思緒:第一,精確度方面。例如,研究鐵球的自由落體運動,不做精確測量時,不考慮空氣阻力。但要進行精確研究,即便下落的是鐵球,也要考慮空氣阻力。第二,在關注點方面。例如還是鐵球下落,看你關注的是什么。如果你關注的是空氣阻力影響,就不能忽略空氣阻力。再如一個物體既有平動又有轉動,當關注平動時就忽略轉動,當關注轉動時就忽略平動。第三,為了思維推演的簡化,認可一定的誤差存在。例如在研究理想氣體時,忽略分子體積。
4.單位制中的思想方法
單位制的統(tǒng)一,也存在思想方法問題。例如,教師可以大講特講以前的單位制多么的混亂、講講各個國家及各個地區(qū)用的單位的不同有多麻煩、說說我們國家以前的教材“力”和“質量”單位都用“千克”給學生的學習帶來多大的困惑,講一下美國1999年發(fā)射的火星探測器失蹤就是因為單位換算錯誤造成的,講講為了避免麻煩國際上多次開會進行單位制的統(tǒng)一等。讓學生換位思維,你是世界知名科學家你感覺是否有必要統(tǒng)一單位制?
在這些渲染和鋪墊下,再展開國際單位制的概念,其中有主單位,有大大小小的換算單位,有幾個基本單位,有幾十、幾百個的導出單位等。甚至給學生滲透點“量綱”的內容也未嘗不可。
5.理想化模型
高中物理的重要特點就是理想模型用的多。對理想模型的概念,要讓學生明確三點:概念、特點、目的。如質點,概念:有質量的幾何點;特點:有質量,無尺寸,現(xiàn)實中不存在,假想的,虛構的;目的:用它代替現(xiàn)實中的實際物體,使問題難度降低和容易表述。對于學生,某一理想模型定義的本身并不重要,而人們之所以要引入它的目的卻十分重要。如無內阻的理想電源、理想氣體、光滑表面、點電荷、磁感線等等,在教學的應用中要經常讓學生體會和感受它的目的性,更要讓學生知道,這種思維方法是簡捷的、高明的。
對理想模型運用的意義有二。第一,是抽象思維訓練的重要方法。這種訓練,有個循序漸進的過程,就像語文課上背詩詞一樣,是個逐漸熏陶而成的過程。第二,是解決實際問題的基礎。實際問題是復雜繁瑣的,不能直接研究,必須先從理想模型入手,再向實際問題過渡。例如,研究理想氣體是研究真實氣體的第一步。
也有一些物理量,是從理想模型角度引入的。例如,磁通量的引入,純粹是為了思維上的方便而先入為主引入的,不免有些理想模型的味道。再如平均速度、電壓有效值等等一些概念的引入,完全是為了人的主觀思維需要,而且是理想化了的模型。
6.代換法
力的分解與合成、交流電的有效值、理想無阻電源與內阻的串聯(lián)等,是用到了代換法思維。用質點代替實際物體、把平拋用兩個直線運動代替、用一個字母代替一個表達式,也都是用到代換法。電學的畫等效電路圖、把攝氏溫標轉換成開氏溫標、用圓周運動的射影代替簡諧振動,也體現(xiàn)了代換法思想。從簡單到復雜,代換法滲透在高中物理的各個角落。
7.比值定義法
小學就學除法,但高中大多數學生對除法的意義以及意義的延伸,卻很少去問津。很多小學生都知道“去書店買書,算一下每本書的單價”,而高中學生卻輕視了這里面思想方法的問題。
然而我們教師在教學中,特別是在老教材下,感到有些難度、頗費口舌。新教材很好:在處理電場強度概念時候,在分析出電場力F與電荷量q成正比后,直接給出F=Eq,后面接著指出其中的E是“比例常數”,是“與電場有關的”比例常數,它反應了電場的性質,電荷放到不同點,發(fā)現(xiàn)E不同等。之后,引出E的概念,定義它為E=F/q。由“與電場有關”到“它反應了電場性質”再到“比值定義法”──單位電荷量在該位置的受力。這種思維過程,不但使問題簡化,而且顯得很自然、能使學生更深刻的理解比值定義法。
8.變化率問題
變化率問題,又是除法意義的延伸。在此,教師更要重視“由具體到抽象”的教學。例如,不但讓學生知道位移X對時間t的變化率是速度V、速度V對時間t的變化率是加速度A。電流I對電壓U的變化率是電導(R的倒數),更要重視在這些具體的問題中,進行抽象和提升,教學生把具體的位移X、速度V、時間t、電流I、電壓U等等抽象為函數Y與自變量X,提升到“一個函數對其自變量的變化率問題”層面上。特別是對變化率的變化率、變化率的變化率的變化率……,進行深入的理解,會使學生更理性和聰穎起來。
9.對物理規(guī)定的理解
物理問題,一類是實驗和推演得出的.,一類是規(guī)定的。規(guī)定的東西,是一群人中彼此達成一致的約定?赡芤蝗喝撕土硪蝗喝说募s定不同,當不同約定的兩群人交流時候,中間還需要翻譯。當然,整個人群的約定都統(tǒng)一了,省了中間的翻譯,更好。例如,小磁針指向北面的一極叫N極、原子核內帶的電性為正、使質量為一千克的物體產生1m/s2加速度的力叫做1牛頓、在一個大氣壓下水的沸點為100℃,以及坐標正方向的規(guī)定、太陽升起的方向叫東方,等等,都是人為的規(guī)定。而“同性相斥、異性相吸”“摩擦力與正壓力成正比”卻是實驗的結果。熱力學溫度的“零”(即-273.15℃)就不是規(guī)定的,而是推演出來的。而它的一個單位刻度(即1K的大小)和攝氏度相同,卻是人們規(guī)定的。
10.矢量疊加中的思想方法
第一,不能不承認,“平行四邊形定則”是知識內容,但把它作為矢量運算的法則來看待,卻是思想方法問題。把代數運算與矢量運算兩者并列起來,把兩種法則進行大大的渲染,給學生打上深刻的烙印。第二,矢量的“加”與代數的“加”意義具有相同性:就是幾個量的“累積”或“羅列”。作為標量,沒有方向,只是大小的累積或羅列。而矢量,是在保證大小和方向的前提下進行的累積或羅列。例如二力的合成,無非是在兩個力在保證大小和方向不變的前提下平移首尾相連,羅列起來。多個力的“和”,也就是把這些力都保證大小和方向的前提下,依次首尾相連,羅列起來。第三,可以向學生說,矢量的乘法和除法運算也有自己特定的法則,在大學會學到。
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