“物理学思想和方法”在教学中应用论文

探究“物理学思想和方法”在教学中的应用

【摘要】新课程标准中的课程目标与义务教育大纲中的教学目标相比，不仅有知识与技能的目标，还有其他领域的目标，如：新课程标准中的过程与方法目标要求在物理知识与技能的探索与学习

过程中，使学生掌握一些简单的科学探究方法，形成比较有效的物理思想，所以我们物理教师在平常的物理教学中要有意识向学生渗透各种物理学思想和方法，让学生掌握并了解一些实用的、具体化的科学探究的思想和方法，开发学生的思维潜能和创造潜能，并进一步培养学生的分析问题和解决问题的能力，为学生的终身学生打下坚实基础。这里，本人就浅要谈几种在教学中实用性强，且中学生需要了解和掌握科学探究方法和物理思想。

【关键词】物理学思想模型情景控制变量法类比法等效法一、重视对学生理想化模型意识的培养

理想的物理模型是物理科学体系中光辉的典范，也是解决现实物理问题不可或缺的依据，其重要性不言而喻。所以，教师在传授知识的过程中，要根据实际课时的内容安排，及时向学生强调基本物理模型建立的过程和条件，并要求学生牢固把握住这些基本的物理模型，在具体应用解决物理问题时，引导学生如何根据题设条件，从物理规律出发，通过分析、综合、类比等，突出对所要研究问题起主要作用的因素，略去非本质的次要因素，使思维从纷繁复杂的具体问题中抽象、构造出我们熟悉的物理模型如：质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、绝缘体、点光源、薄透镜、狭缝、薄膜

等等，然后应用掌握的相关知识予以解决。当然，对学生这种能力的要求并非一朝一夕就能培养出来的，需要教师把这种建模意识贯穿在教学的始终。

而在中学物理中应用的理想化模型初步归纳起来有主要以下几种：

1、实体物理模型：质点、系统、理想气体、理想变压器、点电荷、匀强电场、匀强磁场等

2、过程模型：等温、等容、等压过程；匀速、匀变速直线运动；抛体运动；简谐振动；稳恒电流等

3、结构模型：分子电流、原子模式结构、磁感线、电场线等

老师在指导学生掌握此研究方法时要特别注意指出理想化模型

不是实际存在的事物，是有条件、有范围、有局限性的抽象，所以在运用时就要十分注意其规律的适用范围和运用条件。

二.创设情景，数形结合

物理问题的解决，是与物理现象，物理过程紧密相连的，讲习题、做练习，若能掌握其所处的物理情景，往往能收到事半功倍的效果。所以教师应先着重培养学生良好的解题习惯。每解一道题，不仅要依据题意，画出研究对象的受力图，还应画出过程草图，明确物体的运动经历了哪几个过程，各过程中的联系有哪些？以此寻找物理问题所涉及的物理情景，进行有序的分析，充分挖掘隐含条件，找出相应的物理规律.另外，还可以通过实物模拟物理过程，其实即使是学生的学习用品也可以用来模拟物理过程，创设物理情景。如：

书、文具盒等可用来模拟物体的运动，分析物体的受力，铅笔、钢笔等可用来模拟通电直导线；笔尖指向表示为电流方向，用于分析磁场及安培力。橡皮擦配以细绳（鞋带）等可用来分析单摆，圆锥摆，及竖直平面内的圆周运动等等。

另外学习物理还应掌握一定的数学方法，因为研究物理问题离不开数学这个工具，数学方法在物理上的应用很多，如：比例，一次、二次函数方程，及正、负号，数学归纳法，求极值等等。

这里还应特别值得提出的是函数图像在物理上的应用，用图象描述物理过程和物理规律，在力学中有：s-t图，v-t图，振动图象。热学中有：p-v图，p-t图。电学中有：i-v、p-i等图同时也可以用图象处理实验数据，导出表示物理规律的函数式。

如：一质量为1kg的质点由静止开始，第1s内受到向东方向的恒力f，大小为1n第2s内受到向西方向大小不变的恒力f，第3s 内力的方向又向东，如此反复，求质点50s内的位移及51s末的速度。

解析这道题目乍一看似乎非常简单，但不认真分析往往会认为质点做的是往复运动，若将物理过程以图象的形式展现出来，如图5所示。学生则由图线与时间轴所围成的面积均在时间轴的上方，从而对质点一直向一个方向运动一目了然，而且运动的加速度大小始终不变，这样不用计算就能判断出51s末的速度是1m/s，方向向东；50s内的位移是25m，方向向东。

三.如何用好“控制变量法”

在研究物理问题时，常常遇到某一物理量受到几个不同物理量的影响这一情况。为了确定各个物理量之间的关系，就需要有意控制某些量固定不变，每次只研究一个因素的变化，看所研究的物理量与该因素（物理量）之间的关系。也就是把一个多因素变化的问题变成多个单因素变化的问题。在研究中，当一个物理量与n个因素有关时，就必需进行n次（组）的比较分析，为此要做n+1个实验（或提供n+1个数据）。

控制变量法在中学物理的学习中大量地应用到，不仅在分析物理问题时，在实验探究中时也经常性地应用到。

如：在研究物体的加速度跟所受的外力和物体质量的关系时，采用了控制变量的方法。先研究物体质量不变时，在大小不同的外力作用下，物体的加速度跟外力的关系；再研究在相同大小的外力作用下，物体的加速度跟质量的关系。这就是著名的牛顿第二定律。

四.灵活运用类比法

在物理教学与学习中，为了把要表述的物理问题说得清楚明白，往往需要用具体的、所熟知的事物来说明那些陌生的事物，以形成直接的、具体的认识，这样也便于学习者的认同和理解。因此需要找到类似的现象（事物、规律）进行比较，找出类似的规律。例：用水流来类比电流；用水压来类比电压；研究做功快慢时与运动快慢进行类比；电容器容纳电荷类比于水桶装水，电容值的大小与其是否容纳电荷和电容器容纳电荷的多少没有关系。

再如：教材第二册第十四章第六节《闭合电电路欧姆定律》在讲

解电源内外电阻两端电势关差时就形象类比于滑梯两端的高度差；电源就像升降机，升降机的攀升高度相当于电源的电动势。

五.巧妙利用等效法

等效方法即通过对问题中的某些因素进行变换或直接利用相似性，移用某一规律进行分析而得到相等效果，利用等效法不仅可以使问题变得简单易解，而且活跃了学生的思维，是研究物理问题的又一重要方法。中学物理教材中体现出的等效思想方法有下面几种：

1、作用效果等效：力的合成与分解，速度、加速度的合成与分解；功与能量变化关系；电阻、电容的串、并联计算。

2、过程等效：将变速直线运动通过平均速度等效为匀速直线运动；将变加速直线运动通过平均加速度等效为匀变速直线运动；交流电有效值的定义；抛体运动等效为两个直线运动的合成等等

3、模型的等效：把非理想模型变为理想模型，使复杂问题变成简单问题，在解题过程中，我们应用最多的、最典型的物理模型如碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、卫星模型、弹簧振子模型等等。

例：如图所示，质点的质量为2kg，受到六个大小、方向各不相同的共点力的作用处于平衡状态，今撤去其中的3n和4n的两个互相垂直的力，求质点的加速度？

解析：本题中各力的方向都没有明确标定，撤去两个力后合力是什么方向一时难于确定。但从力的作用效果分析，其他（7n、6n、