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摘 要: 通过物理圖景,可以使物理过程变得更为形象和清晰,对于启发学生思维,正确理解物理概念,分析物理问题起到良好的辅助作用。本文就物理教学中创设物理图景进行了研究。
关键词: 物理 课堂教学 图景创设
大家知道,物理图景是以“图景”为依托,以物理概念和规律为依据与物理过程相关联的、清晰正确的动态情景。通过物理图景,可以使物理过程变得更为形象和清晰,对于启发学生思维、正确理解物理概念、分析物理问题起到良好的辅助作用。那么,在物理教学中,如何让学生正确建立物理图景呢?笔者认为,必须对物理现象的三个组成部分,即“参与物”、物理过程、物理状态分别作出正确的分析判断,才能建立正确的物理图景。
一、简化确定“参与物”是建立正确物理图景的基础
“参与物”是参与所研究的物理现象的客体。由于实际参与的客体众多,影响因素繁杂,因此在建立物理图景时,首先需要对客体进行简化,抓住其主要特征,舍弃次要因素,即建立物理模型。比如质点、场、光线等。因此,要建立正确的物理图景,首先应具有将实际的物理问题简化成理想模型的能力。
对于多个物理客体参与的物理问题,我们要认真分析各个“参与物”之间的相互联系,从现状和所求结果入手,找出一个(或一组)关键的客体,作为研究对象,它们是物理图景中的“主角”。比如,对一列水平横波的研究。如果研究质点的振动,可选取某个质点(如振源)为研究对象;要研究波的周期性,可选取水平距离是波长整数倍的两个质点来研究;要研究质点的振动与波动的关系,就要选取某个质点的波动形态为对象,就可以得到这样一幅简单、清晰,且为学生所理解的物理图景:质点在竖直方向作简谐振动,波在水平方向匀速移动,质点的振动方向决定了波的传播方向,在质点完成一次全振动的时间内,波恰好向前移动了一个波长。
二、正确分析物理过程是建立物理图景的关键
物理过程是指“参与物”发生物理变化的历程。在物理图景中所体现的是:通过对实际过程的想象和模拟,所出现的连续、动态的变化过程。应该说正确分析物理过程是建立清晰、正确物理图景的关键。
比较复杂的物理过程往往表现出这样的特点:短暂性、隐藏性及交叉性。这样的过程难以被学生所获知,是建立物理图景的难点所在,同时也是关键所在。针对以上特点,在教学中,通过反复实践,笔者总结了以下几种方法:
1.“慢镜头”显示法。
主要是针对短暂的物理过程,通过想象,使短暂的物理过程变缓,从而使隐含于其中的因素得以展现、外露。如,两块完全相同的木块,从同一高度由静止同时下落,A木块顺利下落,B木块在下落到一半距离时被一颗水平飞来的子弹击中木块的下半部(未穿过),问两木块下落的时间谁长?由于子弹与木块碰撞在瞬间进行,学生错误地认为:子弹射中木块后,使木块获得了水平方向的速度,但对木块竖直方向的运动没有影响,所以很多学生误认为时间相等。如果我们把镜头放慢,可以看到子弹射入B木块下半部分后,B木块做斜上抛运动,在竖直方向:先上升;后下降。因此,B木块下落的时间要长。
2.“模拟”显示法。
对有些难以被人们所感知的物理过程,通过“模拟”显示的方法,也可以建立形象的物理图景。比如,在讨论分子力的大小随着分子间的距离变化时,我们就可以针对分子力的特点,建立起“弹簧模型”。“模拟”显示法虽然有助于物理图景的建立,对理解物理现象起着辅助作用,但它具有一定的局限性。因此,我们帮助学生利用这一模型理解所讨论的物理问题之后,还及时指出模拟的局限性。
3.“进退搜索”显示法。
当一个物理过程结束后,很可能隐藏着另一个过程,在建立物理图景时,“镜头”不能就此停止“扫描”。“进退搜索”就是要求我们运用思维的方式,全面严谨地分析问题,这也是展现隐含过程的常用方法。比如,物体沿主光轴向凸透镜运动,“像长是物长的2倍”可能出现的就应该是两种物理图景,因为像既可以是实像也可以是虚像。
三、准确选取物理状态是建立物理图景的保证
我们知道,准确选取物理状态,是建立物理图景,并能最终解决物理问题的关键。那么选取物理状态应该遵循哪些原则呢?
1.与研究对象相对应。
我们所要确定的状态是针对研究对象而言,只有先确定研究对象,才能选取此对象所处的状态。比如,我们选取封闭在某容器中的气体为研究对象,状态参量(P、V、T)就应对此气体而言,而没有必要去研究容器所处的状态。但若由于容器及活塞的受力和运动影响了气体的压强和体积时,可能就要选取容器或活塞为研究对象,讨论其状态,并找出它们的状态参量与气体状态参量之间的关系。
2.与已知量和所求量相对应。
在选取物理状态时,必须考虑已知量、所求量的关系。这是选取状态时最常用也最容易为学生所接受的一个原则,即不论建立何种物理图景时,状态应该与过程相对应。比如Ft=mvt-mvo,Ft表示外力对时间的积累效应,描述的是t时间的整个过程,那么mvo和mvt应该是对整个过程的t时间前后的两个状态。
综上所述,物理图景的建立,实际上是对研究对象、物理过程及物理状态的综合显示。因此,只有全面、准确地把握好物理现象的三个组成部分,认真、细致地分析所讨论物理问题所处的条件,简化成相应的物理模型,才能建立起正确的物理图景。
关键词: 物理 课堂教学 图景创设
大家知道,物理图景是以“图景”为依托,以物理概念和规律为依据与物理过程相关联的、清晰正确的动态情景。通过物理图景,可以使物理过程变得更为形象和清晰,对于启发学生思维、正确理解物理概念、分析物理问题起到良好的辅助作用。那么,在物理教学中,如何让学生正确建立物理图景呢?笔者认为,必须对物理现象的三个组成部分,即“参与物”、物理过程、物理状态分别作出正确的分析判断,才能建立正确的物理图景。
一、简化确定“参与物”是建立正确物理图景的基础
“参与物”是参与所研究的物理现象的客体。由于实际参与的客体众多,影响因素繁杂,因此在建立物理图景时,首先需要对客体进行简化,抓住其主要特征,舍弃次要因素,即建立物理模型。比如质点、场、光线等。因此,要建立正确的物理图景,首先应具有将实际的物理问题简化成理想模型的能力。
对于多个物理客体参与的物理问题,我们要认真分析各个“参与物”之间的相互联系,从现状和所求结果入手,找出一个(或一组)关键的客体,作为研究对象,它们是物理图景中的“主角”。比如,对一列水平横波的研究。如果研究质点的振动,可选取某个质点(如振源)为研究对象;要研究波的周期性,可选取水平距离是波长整数倍的两个质点来研究;要研究质点的振动与波动的关系,就要选取某个质点的波动形态为对象,就可以得到这样一幅简单、清晰,且为学生所理解的物理图景:质点在竖直方向作简谐振动,波在水平方向匀速移动,质点的振动方向决定了波的传播方向,在质点完成一次全振动的时间内,波恰好向前移动了一个波长。
二、正确分析物理过程是建立物理图景的关键
物理过程是指“参与物”发生物理变化的历程。在物理图景中所体现的是:通过对实际过程的想象和模拟,所出现的连续、动态的变化过程。应该说正确分析物理过程是建立清晰、正确物理图景的关键。
比较复杂的物理过程往往表现出这样的特点:短暂性、隐藏性及交叉性。这样的过程难以被学生所获知,是建立物理图景的难点所在,同时也是关键所在。针对以上特点,在教学中,通过反复实践,笔者总结了以下几种方法:
1.“慢镜头”显示法。
主要是针对短暂的物理过程,通过想象,使短暂的物理过程变缓,从而使隐含于其中的因素得以展现、外露。如,两块完全相同的木块,从同一高度由静止同时下落,A木块顺利下落,B木块在下落到一半距离时被一颗水平飞来的子弹击中木块的下半部(未穿过),问两木块下落的时间谁长?由于子弹与木块碰撞在瞬间进行,学生错误地认为:子弹射中木块后,使木块获得了水平方向的速度,但对木块竖直方向的运动没有影响,所以很多学生误认为时间相等。如果我们把镜头放慢,可以看到子弹射入B木块下半部分后,B木块做斜上抛运动,在竖直方向:先上升;后下降。因此,B木块下落的时间要长。
2.“模拟”显示法。
对有些难以被人们所感知的物理过程,通过“模拟”显示的方法,也可以建立形象的物理图景。比如,在讨论分子力的大小随着分子间的距离变化时,我们就可以针对分子力的特点,建立起“弹簧模型”。“模拟”显示法虽然有助于物理图景的建立,对理解物理现象起着辅助作用,但它具有一定的局限性。因此,我们帮助学生利用这一模型理解所讨论的物理问题之后,还及时指出模拟的局限性。
3.“进退搜索”显示法。
当一个物理过程结束后,很可能隐藏着另一个过程,在建立物理图景时,“镜头”不能就此停止“扫描”。“进退搜索”就是要求我们运用思维的方式,全面严谨地分析问题,这也是展现隐含过程的常用方法。比如,物体沿主光轴向凸透镜运动,“像长是物长的2倍”可能出现的就应该是两种物理图景,因为像既可以是实像也可以是虚像。
三、准确选取物理状态是建立物理图景的保证
我们知道,准确选取物理状态,是建立物理图景,并能最终解决物理问题的关键。那么选取物理状态应该遵循哪些原则呢?
1.与研究对象相对应。
我们所要确定的状态是针对研究对象而言,只有先确定研究对象,才能选取此对象所处的状态。比如,我们选取封闭在某容器中的气体为研究对象,状态参量(P、V、T)就应对此气体而言,而没有必要去研究容器所处的状态。但若由于容器及活塞的受力和运动影响了气体的压强和体积时,可能就要选取容器或活塞为研究对象,讨论其状态,并找出它们的状态参量与气体状态参量之间的关系。
2.与已知量和所求量相对应。
在选取物理状态时,必须考虑已知量、所求量的关系。这是选取状态时最常用也最容易为学生所接受的一个原则,即不论建立何种物理图景时,状态应该与过程相对应。比如Ft=mvt-mvo,Ft表示外力对时间的积累效应,描述的是t时间的整个过程,那么mvo和mvt应该是对整个过程的t时间前后的两个状态。
综上所述,物理图景的建立,实际上是对研究对象、物理过程及物理状态的综合显示。因此,只有全面、准确地把握好物理现象的三个组成部分,认真、细致地分析所讨论物理问题所处的条件,简化成相应的物理模型,才能建立起正确的物理图景。