第八章 物理规律教学.ppt

1、第八章 物理规律教学,本章概览 主题： 作为教师不仅要理解教学内容，更重要的是要了解学生接受教学内容时的一般 情况和认识过程。“知己知彼”，课堂方能有趣有效有活力。,物理规律,定律、定理、原理、方程、规律，此外，还有一些法则、理论或假说、关系式等。这些都可以叫做物理规律。 物理规律反映有关事物的相互作用和有关物理现象（或过程）中内在的必然关系。物理概念是一类物理事物、现象、过程的共同的本质属性的反映；而规律是有关的不同类的事物、现象、过程（表现为各物理概念、物理量）在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。,物理规律教学的重要性,1、物理规律是物理学的主干，掌握有关物理规律是物

2、理教学的关键； 2、掌握物理规律是发展学生认识能力的重要的途径。,1、物理规律是物理学的主干，掌握有关物理规律是物理教学的关键,概念是点（基石、 柱），规律是在一定条件下， 概念之间的关系。规律是线、梁。 方法是纽带，从 而物理学大厦。 例如：经典力学主干 牛顿三定律、万有引力定律,学生对物理概念的加深理解，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。,学生对物理规律的应用程度，取决于对规律的理解程度。 这说明掌握物理规律是教学的关键

3、。,2、掌握物理规律是发展学生认识能力的重要途径,学生认识物理规律的过程是观察、实验、分析、综合、概括过程，要进行科学的判断、合理的推理。 因此说，这是发展学生认识能力的重要途径,8.1 物理规律的特点,物理规律反映物质结构及物质运动中诸要素之间内在的必然联系 物理规律是观察、实验、思维与想象相结合的产物物理规律具有近似性和局限性,一、物理规律反映物质结构及物质运动中诸要素之间内在的必然联系,概念是常称为物理量（有意义，有大小）与实验测量结果对应。规律是表示有联系的概念之间的关系，并将此关系用逻辑语言（数学）表示出来。 例：牛顿第二定律力、质量、加速度 的关系。欧姆定律：I=U/R,二、物理规

4、律是观察、实验、思维、想象相结合的产物,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，不是合外力为零）。 牛顿第一定律是实验、推理、想象相结合的产物,三、物理规律具有近似性和局限性,由于建立规律时都采用理想化方法，忽略次要因素。测量误差是不可避免的；物理现象中微观量的涨落因素。物理规律总是在一定范围内发现的，或是在一定条件下推理得到的，并在有限领域内检验的。牛顿第一定律成立的条件是,8.2重点物理规律教学要求,一、明确物理规律所研究的主题，以及建立的事实依据和研究方法。 二、使学生理解规律意义，把握关

5、键词 语，弄清公式函义，用图象找规律。 三、明确定律适应条件和范围。 四、认清规律和概念之间的关系。 五、学会运用规律说明、解释现象，解决实际问题。,一、使学生：明确研究主题， 建立事实依据，懂得研究方法。,研究物理规律的方法有二个途径： 1、实验归纳法 2、理论分析法,1、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：焦耳定律欧姆定律牛顿第二定律理想气体状态方程 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：,2、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

6、程 的教学，可以理论分析中的“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。,由初态（ p1、V1、T1）等值变化到中间 状态等值变化 终态（ P2、V2、T2），,T1,得到理想气体状态方程,（2）理论演绎法：利用一般规律，推导出特殊规律。,例： 利用动能定理推出动能不变的条件（系统受的合外力做功为零）,楞次定律教学。可以通过对一系列实验 结果的分析概括出判断感生电流方向的规律（实验归纳法）,二、使学生： 理解规律意义； 把握关键词语； 弄清公式函义； 用图象找规律。,1、关键词语,一切物体在没有受到外力作用的时候，总保

7、持匀速直线运动状态或静止状态。“ 总保持” = “永”，即是“和原来一样”。“或”不是“和”的意思而是非此即彼。,动量定理,物体所受的合外力的冲量等于它的动量的变化。关键词：“等于” 二层含义：（1）因果关系。冲量引起动量的变化，（2）大小、方向相同。动量是状态量，冲量是过程量。 “等于”不是“就是”，仅数量相等。,2、公式含义,首先应知道公式是怎样建立起来的，然后知道公式的物理意义。要知道谁表示属性，谁表示条件。 U是条件，R是属性，I是结果。,3、用图象找规律,用实验方法归纳实验定律如：在等压条件下，一定质量的气体的温度与体积关系通过描点得图象。,一次函数,由数学可知一次函数是V（t）=k

8、x+b,由图得： V2=kt2+b V1=kt1+b,其中V1、V2、 t1、t2均已知。,爱因斯坦光电方程,实验曲线,入射光频率,光电子的最大动能,匀加速直线运动,三、 使学生：明确规律适 用件合范围,规律成立是有条件的适用于金属导体，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VC时的惯性系。 单摆规律是摆角5 胡克定律：f=kx是在弹性限度内成立。,四、使学生：认清规律、概念 之间的关系,概念：表示性质或属性。 规律：表示性质随条件的变化特点 如：“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

9、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）。,五、使学生学会运用规律、解 决问题,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。,？,7.4,学生学习物理规律中常见的问题,主要内容*,一、感性知识不足； 二、相关的准备知识不足； 三、学生日常生活中形成的错误观念的干扰； 四、思维定势带来的负迁移； 五、抽象思维能力不强； 六、不会运用物

10、理规律说明、解释现象， 分析解决实际问题。,一、感性知识不足,教学内容中的物理现象，学生本身经历、感受到的很少，日常的生活经验不足。,我也不 知道呀！,二、相关的准备知识不足,新课的背景知识不熟。课前的准备知识，一般指： 与本节课内容相关的知识，有实验现象、 概念、定律、数学方法等。,？,？,？,？,三、学生日常生活中形成的错误观念的干扰,学生在日常生活中积累不少经验，但有的是正确的，也有的是表面性和片面性，由于“先入为主”的习惯，给学生正确理解物理规律造成一定 的干扰。 如：“车运动是马拉的结果”,四、思维定势带来的负迁移,定势：是指人们用一种特定的方式做出反应的倾向。 思维定势：在思考新问

11、题时受先前经验的影响（有框子） 迁移：是一种学习对另一种学习的影响。积极的影响是正迁移，消极的影响是负迁移。 学习思维定势造成负迁移。,一个三角形可用三跟火柴杆拼成， 四个三角形用多少呢？,例：在数学上y=kx，y X是 一种思 维定势。,在物理上，R=U/I。容易得出，R U，这就是思维定势造成负迁移。 五、抽象思维能力不足 表现为：习惯于从经验出发、想当然地看问题。学生往往是用事物的现象代替本质，用外部联系代替内在联系，解释现象时“就事论事”。（原因是中学生的心理正处于由形象思维向抽象思维发展、过渡的时期,六、不会运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题,在中学阶段，学生在理解物理规律

12、上，经努力并不会感到很困难。但运用起来时， 学生的实际表现是；遇到问题时无思路、无方法，束手无策。原因，首先时知识上的欠缺、再是学生的思维能力不强和思维习惯、思维定势的干扰，最主要的是学生还不了解和掌握物理学中运用知识解决问题的思路和方法。,本节主要内容*,一、创设便于发现问题、探索规律的物理环境 二、带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律 三、引导学生对规律进行讨论 四、引导和组织学生运用物理规律,库仑定律,一、创设便于发现问题、探索规律的物理环境,在现代教学理论中提出“情境教学”。 教师在带领学生学习物理规律，首先要引导学生发现问题，这要比教师直接给出问题好得多。怎样能使学

13、生主动地去发现问题呢？这就是在教学的开始阶段教师要有目的、有计划的创设相关的物理情境。,对情境创设的要求,有利于学生发现问题 有利于学生探索规律 使学生感到身临其境 使学生“有惑”、处于愤悱的心态。,物理情境创设的方式,（1） 通过观察、实验发现问题，也可以从分析学生生活中熟知的典型事例中分析问题； （2） 从对学生已有知识的分析引伸和逻辑展开中发现问题,二、实施科学探究，促进知识建构 （带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律（有三类十法）,1、运用实验直接物理规律； 2、运用已有的知识。通过理论推导，得出新的物理规律； 3、提出假说，检验和修正假说，得出结论。,1、运用实验总

14、结物理规律,（1）实验归纳法 由对日常经验或物理现象的分析归纳得出结论（多用于定性结论） 例：蒸发得快慢条件电磁现象中得左、右手定则力的平行四边形法则楞次定律等。,用于定量的实验定律 由大量的实验数据，经归纳和必要的首先处理，得到结论。 例： 力矩的平衡条件 胡克定律 光的反射定律 气体实验定律等,（2）实验数据处理法,先从实验现象或对实例的分析中得出定性得结论，再进一步通过实验寻求严格的定量关系，得出定量得结论。 例 研究液体内部压强 牛顿第三定律 光的折射定律等,（3）先定性、后定量分析法,在通过实验研究几个物理量的关系是，先分别固定某些物理量，研究其中两个物理量的关系，然后加以综合，得出

15、几个物理量得关系。 例 欧姆定律 牛顿第二定律 焦耳定律等,（4）依次研究两量关系法,在实验条件不具备得条件下，利用他人的实验结果，来进行分析得出结论。例： 光电效应 氢原子得巴耳末公式 近代物理中的规律。,（5）研究他人数据分析法,2、运用已有知识，通过理论推导得出新的物理规律（理论分析法）,（1）实验定性理论推导法先用实验或实例做定性研究，在用理论推导得 出结论。如：电磁感应定律、动量守恒定律的研究。 （2）观察实验想象推理法在观察实验和日常经验的基础上，研究理想实验，通过推理、想象，得出结论 如：牛顿第一定律的研究,（3）原有知识演绎推导法 运用已有知识和数学，进行演绎或归纳推理，得出结

16、论 如：动量定理、动能定理、气态方程、万有引力定律的研究。 （4）定义、图象、演绎推导法 运用物理量的定义或函数图象，导出表达物理规律的公式 如：,v,t,v0,S,3、提出假说，检验、修正假说，得出结论,先引导学生在观察实验或分析推理的基础上，进行猜想，提出假说，然后用实验验证，修正假说，得出结论。 如：阿基米德定律楞次定律。 总之，不论哪种方法，都要在探索的基础上，得到物理规律的文字表述和数学表述。,三、引导学生对物理规律进行讨论,1、讨论规律（包括公式和图象）的物理意义，包括对文字表示含义的推敲，对公式和图象含义的明确。 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、

17、规律、公式间的关系。,牛顿第一定律仅适用于质点，且受到参考系的限制，只适用于惯性系。 并且，宏观、低速这两个条件是牛顿定律使用的大前提。,例：某一电子流的运动速度为 （1）请分析该电子流在平行板电容器极板间的运动情况（平行板电容器板间间距最小不过 ）；（2）请分析该电子流打在金属板上的情况。,先计算该电子流的得布罗意波长：,（1）由于该电子流的得布罗意波长与平行板电容器板间间距数量级相差很大，根据衍射条件可知，不会出现衍射现象，即不显波性，因此，在这种情况下，电子流的运动满足牛顿定律的宏观、低速的适用范围，可以用牛顿定律解决。,（2）由于该电子流的得布罗意波长与金属板原子线度相比数量级很接近，

18、会出现衍射现象，即显出波性，因此，在这种情况下，电子流的运动就不满足牛顿定律的宏观、低速的适用范围。,四、引导和组织学生运用物理规律,用典型问题通过教师的示范和师生的共同讨论，使学生结合对实际的问题的讨论，深化、活化对物理规律的理解，逐渐领会分析、处理和解决问题的思路和方法；另一方面，更主要的是组织学生进行运用规律的练习。最后应当指出：物理规律教学要有阶段性，主要知识层次和教学对象。,物理规律教学中应注意的问题,弄清物理规律的发现过程（气体实验三定律、万有引力定律） 注意物理规律之间的联系 （牛一、牛二） 要深刻理解规律的物理意义 注意物理规律的适用范围,运用物理规律解决实际问题,培养学生运用

19、物理规律解决实际问题的能力（典型例题的作用） 强化训练学生运用物理规律解决具体问题的能力 （精选题目，适量训练） 适时组织测验，检查学生运用物理规律解决实际问题的能力 （总结、提高）,物理规律教学的基本方法,1、经验、实验分析归纳法 2、实验数据数学处理法 3、先定性，后定量分析法 4、依次研究两量关系法 5、研究他人数据分析法 6、实验定性理论分析法 7、观察实验、想象推理法 8、原有知识演绎推导法 9、定义、图象、演绎推导法 10、提出、检验、修正假说法,小结 物理规律是在一定条件下某些物理概念或物理量之间的内在的、必然的联系。掌握物理规律是物理教学的关键，掌握物理规律也是发展学生认识能力

20、的重要途径。 物理规律的特点有：1、物理规律是观察、实验、思维、想象和数学推理相结合的产物；2、物理规律是有关物理概念之间的必然联系；3、物理规律具有近似性和局限性。,重点物理规律的教学要求做到： 1、使学生把握新旧知识的联系和建立物理事实依据，懂得研究物理规律的方法； 2、使学生理解物理规律的物理意义； 3、使学生明确物理规律的适用条件和范围； 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； 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。,一般来说，在中学阶段学生学习物理规律时会出现的问题主要有6方面： 物理规律的教学过程一般包括四个步骤： 1、创设便于发现问题、探索规律的物理环境； 2、带领学生在物理环境中按照物理学的研究方法来探索物理规律； 3、引导学生对规律进行讨论； 4、引导和组织学生运用物理规律。,