第八章 物理規(guī)律教學(xué),1什么是物理規(guī)律？物理概念和物理規(guī)律有什么區(qū)別？如何認(rèn)識物理規(guī)律教學(xué)的重要性？ 2物理規(guī)律的特點(diǎn)是什么？ 3重點(diǎn)物理規(guī)律的教學(xué)要求是什么？ 4中學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律時有哪些常見問題？ 5物理規(guī)律教學(xué)的一般過程是什么？,學(xué)習(xí)本章時注意思考下列問題：,一、什么是物理規(guī)律？物理概念和物理規(guī)律有什么區(qū)別？,物理規(guī)律：包括物理定律、定理、原理、定則、公式等 物理規(guī)律是物理現(xiàn)象、物理過程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化規(guī)律的反映，揭示了在一定條件下某些物理量間內(nèi)在的、必然聯(lián)系。 物理概念和物理規(guī)律的區(qū)別在于： （1）前者是思維形式，后者是客觀規(guī)律； （2）前者是無條件的，后者是有條件的。,如何認(rèn)識物理規(guī)律教學(xué)的重要性？,（1）掌握物理規(guī)律和形成物理概念之間是相輔相成、相互促進(jìn)； 一方面，規(guī)律反映了概念之間的聯(lián)系。如概念不清，規(guī)律也很難不理解。 另一方面學(xué)生對物理概念的理解，是在掌握規(guī)律的基礎(chǔ)上完成。 例：對“力”的理解。力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。 是在牛頓第二定律掌握后，才算真正理解。 理解“波粒二象性”是在掌握量子力學(xué)規(guī)律之后。 理解“電磁波”是橫波，是在掌握電動力學(xué)規(guī)律之后。,物理規(guī)律教學(xué)的重要性主要體現(xiàn)在：,（2）物理規(guī)律是物理學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干。,規(guī)律是在一定條件下，揭示了概念之間的關(guān)系。 概念是點(diǎn)（基石、柱）， 規(guī)律是線、梁。 方法是紐帶， 從而構(gòu)成物理學(xué)科結(jié)構(gòu)大廈。 例如：經(jīng)典力學(xué)主干 牛頓三定律、萬有引力定律,（3）物理規(guī)律教學(xué)是培養(yǎng)能力、開發(fā)智力、發(fā)展心理品質(zhì)的途徑,學(xué)生認(rèn)識物理規(guī)律是： 先由感性認(rèn)識理性認(rèn)識， 再由理性認(rèn)識實(shí)踐。 這是實(shí)現(xiàn)二 次飛躍的必經(jīng)之路。 這也是發(fā)展學(xué)生認(rèn)識能力的重要途徑,二、物理規(guī)律的特點(diǎn)是什么？,1、物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)、想象和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物 例：牛頓第一定律 是以大量實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)（力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因）。但不受外力的作用（這個條件）是一個推理的想象，（應(yīng)注意的是，不受外力作用，不是合力為零）。 牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)、推理、想象相結(jié)合的產(chǎn)物,2、物理規(guī)律反映有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系,大多數(shù)概念是物理量（有意義，有大?。?，且與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果對應(yīng)。 規(guī)律是揭示了概念之間的聯(lián)系（或關(guān)系），并將此聯(lián)系（或關(guān)系）用邏輯語言（數(shù)學(xué)）表示出來。 例：牛頓第二定律力、質(zhì)量、加速度 的關(guān)系。,3、物理規(guī)律具有近似性和局限性,近似性是指 研究對象和過程的理想化， 實(shí)驗(yàn)的測量誤差的存在。 局限性是指 在一定范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的， 在一定條件下推理得到的， 并在有限領(lǐng)域內(nèi)檢驗(yàn)的。,牛頓運(yùn)動定律成立的條件是質(zhì)點(diǎn)、平動、慣性參照系。,三、重點(diǎn)物理規(guī)律的教學(xué)要求是什么？,1、使學(xué)生把握新舊知識的聯(lián)系和建立物理規(guī)律的事實(shí)依據(jù)，懂得研究物理規(guī)律的方法。 新舊知識的聯(lián)系： 物理規(guī)律中揭示了一類物理現(xiàn)象的相互聯(lián)系； 物理概念之間的因果聯(lián)系； 物理量之間的方向關(guān)系； 物理量之間的數(shù)量關(guān)系。 物理規(guī)律的事實(shí)依據(jù)：觀察、實(shí)驗(yàn)、已有知識 研究物理規(guī)律的方法： 實(shí)驗(yàn)歸納法和理論分析法（理論歸納、理論演繹） 在實(shí)際教學(xué)中，究竟采用哪種方法，要視具體情況而定。但是，無論采取哪種方法，都必須使學(xué)生明確建立規(guī)律的過程、依據(jù)，以及采用的方法。,實(shí)驗(yàn)歸納法,直接從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析、歸納、概括而總結(jié)出來規(guī)律的一種方法。 例：理想氣體狀態(tài)方程 的教學(xué) 取一定質(zhì)量的理想氣體為研究對象，直接測量多個平衡態(tài)時的P、V、T，從大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可直接總結(jié)、概括出：,理論分析法,（1）理論歸納：由已知的概念、規(guī)律推出來更普遍的規(guī)律 例：理想氣體狀態(tài)方程 的教學(xué)，理論分析中的“理論歸納”， 依據(jù)有二： 一是一定質(zhì)量的理想氣體初態(tài)p1、V1、T1和P2、V2、T2都是確定的，兩態(tài)之間關(guān)系與過程無關(guān)。 二是理想氣體的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，如玻馬定律等,由初態(tài)（ p1、V1、T1）等值變化到中間 狀態(tài)等值變化 終態(tài)（ P2、V2、T2），,得到理想氣體狀態(tài)方程,（2）理論演繹法：利用一般規(guī)律，推導(dǎo)出特殊規(guī)律。,例：利用運(yùn)動學(xué)和牛頓第二定律來推出動能定理,2、要使學(xué)生理解物理規(guī)律的物理意義,物理規(guī)律一般有三種表達(dá)方式：,文字表達(dá)：,用一段話把某一規(guī)律的物理意義表述出來。,對物理規(guī)律的文字表述的引出，必須在學(xué)生對有關(guān)問題進(jìn)行分析研究，并對它的本質(zhì)有相當(dāng)認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)行。切不可在學(xué)生毫無認(rèn)識或認(rèn)識不足的情況下“搬出來”，“灌”給學(xué)生，然后再逐字逐句解釋和說明。,公式表達(dá)：,用數(shù)學(xué)公式把物理規(guī)律的內(nèi)容表達(dá)出來。,一要研究它是怎樣建立起來的。,在實(shí)驗(yàn)歸納法中，是怎樣把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過思維加工和數(shù)學(xué)加工，轉(zhuǎn)化為定律的表達(dá)式的；,在理論分析法中，定律的表達(dá)式是怎樣通過嚴(yán)密的推理而得出的。,二要研究公式所表示的物理意義。,要使學(xué)生從物理意義上去理解公式中所表示的物理量之間的數(shù)量關(guān)系，而不能從純數(shù)學(xué)的角度加以理解。,對于物理公式,圖象表達(dá)：許多物理規(guī)律也可以用函數(shù)圖線來表達(dá)。 在中學(xué)物理中，利用圖象表達(dá)物理規(guī)律有以下幾個作用： 利用圖象歸納實(shí)驗(yàn)規(guī)律，討論實(shí)驗(yàn)規(guī)律；（蓋呂薩克定律） 利用圖象形象地描述物理規(guī)律；（愛因斯坦光電效應(yīng)方程） 利用圖象來表明物理規(guī)律；（分子力隨分子間距離而變化曲線） 利用圖象來導(dǎo)出有關(guān)公式。（如由速度-時間圖像導(dǎo)出位移公式）,3、使學(xué)生明確物理規(guī)律的適用條件和范圍,學(xué)生只有明確規(guī)律的適用條件和范圍，才能正確地運(yùn)用規(guī)律來研究和解決問題，才能避免亂用規(guī)律、亂套公式的現(xiàn)象。,適用于金屬導(dǎo)體，不適用于高壓 導(dǎo)電液體、高壓導(dǎo)氣體、含電源 電路、有非電阻元件的電路。 牛頓定律：適用于VC時的慣性系。 單擺規(guī)律：擺角5 胡克定律：f=kx是在彈性限度內(nèi)成立。,4、使學(xué)生認(rèn)清所研究的物理規(guī)律與有關(guān)的物理概念和物理規(guī)律之間的關(guān)系,Ft=mv2-mv1,“牛頓第一定律”和“慣性” 常見是將“慣性”和“物體運(yùn)動狀態(tài)”等同起來。,如，“打破物體的慣性”，“克服慣性，使物體運(yùn)動起來”。,慣性；是物質(zhì)的屬性，與物體是否運(yùn)動無關(guān)。（是無條件的） 第一定律是有條件的，條件是不受一切外力。（不是合外力為零）。,5、使學(xué)生學(xué)會運(yùn)用物理規(guī)律說明、解釋現(xiàn)象，分析和解決實(shí)際問題,對于重點(diǎn)物理規(guī)律，不僅要求學(xué)生理解，而且要求學(xué)生會靈活運(yùn)用。 因?yàn)?，掌握物理?guī)律的目的就在于能夠運(yùn)用物理規(guī)律去解決問題。 運(yùn)用過程使將抽象的物理規(guī)律具體化的過程，從而完成認(rèn)識過程的兩次飛躍，達(dá)到發(fā)展學(xué)生能力的目的。,四中學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律時有哪些常見問題,1、感性知識不足 事實(shí) 分析歸納 結(jié)論 2、相關(guān)的準(zhǔn)備知識不足 物理知識本身存在嚴(yán)密的邏輯聯(lián)系。 先前的知識準(zhǔn)備包括： （1）已有的現(xiàn)象和概念； （2）用已學(xué)的知識分析研究問題思路和方法 （3）已有的數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法 （4）基本的探究技能 3、學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)形成的錯誤觀念的干擾 4、思維定勢帶來的負(fù)遷移； 5、抽象思維能力不強(qiáng)； 6、不會運(yùn)用物理規(guī)律說明、解釋現(xiàn)象，分析解決實(shí)際問題。,五物理規(guī)律教學(xué)的一般過程是什么？,1、創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題、探究規(guī)律的物理環(huán)境（或情境）。 如何發(fā)現(xiàn)問題： （1）在觀察、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題； （2）從學(xué)生生活中熟知的典型事例中發(fā)現(xiàn)問題； （3）從對學(xué)生已有的知識的分析引伸和邏輯展開中發(fā)現(xiàn)問題。 創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境（或情境）要有利于引導(dǎo)學(xué)生探索規(guī)律 （1）使學(xué)生獲得探索物理規(guī)律必要的感性知識和數(shù)據(jù)； （2）提供進(jìn)一步思考問題的線索和依據(jù)； （3）為研究問題提供必要的知識準(zhǔn)備； （4）有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。 2、引導(dǎo)學(xué)生按照物理學(xué)的研究方法來探索物理規(guī)律 （1）運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律,（1）運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)律,日常經(jīng)驗(yàn) 或?qū)嶒?yàn),現(xiàn)象,分析 歸納,結(jié)論 （定性規(guī)律）,如電磁現(xiàn)象中的左右手定則、力的平行四邊形定則、楞次定律,實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù),歸納和 數(shù)學(xué)處理,結(jié)論,如力矩的平衡條件、胡克定律、光的反射定律、氣體實(shí)驗(yàn)定律,實(shí)驗(yàn)或 實(shí)例,現(xiàn)象 分析,定性 結(jié)論,實(shí)驗(yàn) （定量）,如液體內(nèi)部的壓強(qiáng)、 牛頓第三定律、光的折射定律,前人的 實(shí)驗(yàn),結(jié)果,分析,結(jié)論,如光電效應(yīng)公式及近代物理中的一些規(guī)律,定量 結(jié)論,控制變量法,固定某些量， 研究其中兩個量的關(guān)系,綜合,結(jié)論,如歐姆定律、牛頓第二定律、焦耳定律,（2）運(yùn)用已有知識，通過理論推導(dǎo)，得出新的物理規(guī)律,實(shí)驗(yàn)或 實(shí)例,定性 研究,理論 推導(dǎo),結(jié)論,如電磁感應(yīng)定律、動量守恒定律,觀察 實(shí)驗(yàn),理想 實(shí)驗(yàn),推理、 想象,結(jié)論,如牛頓第一定律,已有 知識,數(shù)學(xué) 推理,結(jié)論,實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證,如動能定理、萬有引力定律,定義式 或圖象,推理 或變換,結(jié)論,如由a的定義式，導(dǎo)出v的表達(dá)式，由v-t圖像導(dǎo)出s的表達(dá)式。,（3）提出假設(shè)，檢驗(yàn)和修正假設(shè)，得出結(jié)論。, （物理學(xué)史中的科學(xué)探究）,物理規(guī)律的文字表述和數(shù)學(xué)表達(dá), 科學(xué)探究（自主、合作）,3、引導(dǎo)學(xué)生對規(guī)律進(jìn)行討論 （1）討論規(guī)律（包括公式和圖象）的物理意義； （2）討論和明確規(guī)律的適用條件和范圍； （3）討論這一規(guī)律與有關(guān)概念、規(guī)律、公式間的關(guān)系。 4、引導(dǎo)和組織學(xué)生運(yùn)用規(guī)律 (1）示范； （2）討論與交流；（3）練習(xí)。 其關(guān)鍵是分析、處理和解決問題的思路和方法,作業(yè) （二選一）,1、觀摩某一重點(diǎn)物理規(guī)律的教學(xué)，然后對這一教學(xué)進(jìn)行具體分析。 2、選擇中學(xué)物理教材中的某一重點(diǎn)物理規(guī)律，設(shè)計(jì)這一規(guī)律教學(xué)的方案。,