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例谈理想化思维方法在物理教学中的运用

2014-04-15裴济中

甘肃教育 2014年6期
关键词:理想化平均速度物体

裴济中

〔关键词〕 物理教学;理想化思维

方法;运用

〔中图分类号〕 G633.7

〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463(2014)

06—0082—01

“理想化思维”是科学抽象的一种方法,通过“理想化思维”建立物理模型和设计物理实验,然后在实验的基础上通过推理得出物理规律,可以把复杂的问题简单化,把抽象的问题具体化,这是研究物理问题的一种方法。在教学中,教师若能结合教材渗透这一方法,可以帮助学生深刻理解物理概念和规律。

一、“光线”物理模型的建立

光束是客观存在的,而“光线”则是一种在“理想化思维”下建立的物理模型,是人们用来表示光的传播路线的一种方法,因此画光线时必须用箭头标明光的传播方向。如果是学生第一次接触“理想化思维”,教师就应告诉学生,通过“理想化思维”建立模型是物理学研究问题的一种方法。通过建立“光线”的模型,可以更方便地研究光的直线传播、光的反射定律以及平面镜成像的特点,使我们对光现象的描述及其规律的研究形象化、简单化。

二、变速运动中平均速度的问题

在物体的实际运动中很少有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动,大多数是变速运动。我们求变速运动中的平均速度v=■,就是利用“理想化思维”,即把变速运动这一比较复杂的运动当作简单的匀速直线运动来处理。要向学生指出,平均速度公式虽然也是v=■,但和匀速直线运动中的速度v=■的含义并不完全相同,因为对变速运动来说,每一段时间内(或每一段路程上)的平均速度是不相同的。应使学生体会到,通过理想化思维,将复杂问题简化,是研究问题的一种方法。

三、对牛顿第一定律中“物体不受外力作用”的理解

牛顿第一定律的表述是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。关于“物体不受到外力作用”有两层含义,一是物体受到平衡力的作用;二是物体不受任何外力。由于不受外力作用的物体是不存在的,所以这一点是理想化的,这种状态不可能实现,也无法用实验来确定,是牛顿等科学家通过理想化思维方法概括出来的,但存在着广泛的、可靠的事实基础,并不是凭空想象。

四、关于“功的原理”的理解

功的原理的内容是:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。其中“不会少于”即“大于等于”,教学中要给学生指明“等于”是有条件的,即不计机械自重及一切摩擦,这也是一种“理想化思维”,因为摩擦力是不可避免的,机械的自重是客观存在的,人们都必须多做功,即做额外功。明白了这一点,对“机械效率”的教学也大有帮助,机械效率在一般情况下是小于1的,因为要克服摩擦和机械自重做额外功;若在理想化的条件下,机械效率η=■×100%=1,因为理想化的条件下没有额外功(W额=0)。

五、对于“热值”这一物理概念的理解

“热值”的定义告诉我们:“1千克的某种燃料完全燃烧时放出的热量,就是这种燃料的热值”。在这个定义中,“完全燃烧”的意思是燃料通过100%的燃烧完全变成了另外一些物质,这在实际中是很难达到的,因为生活中没有纯净的氧,燃料就不可能100%燃烧。完全燃烧是人们通过“理想化思维”而创设的“理想情境”。

总之,这些模型都属于理想化模型,理想化模型是“理想化思维”的产物,只要我们引导学生大胆地去猜想,通过理想化思维方法建立物理模型,往往能使复杂的问题简单化、明了化,抽象的问题形象化、具体化,同时还有助于培养学生的思维能力和解题能力。

编辑:张 昀endprint

〔关键词〕 物理教学;理想化思维

方法;运用

〔中图分类号〕 G633.7

〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463(2014)

06—0082—01

“理想化思维”是科学抽象的一种方法,通过“理想化思维”建立物理模型和设计物理实验,然后在实验的基础上通过推理得出物理规律,可以把复杂的问题简单化,把抽象的问题具体化,这是研究物理问题的一种方法。在教学中,教师若能结合教材渗透这一方法,可以帮助学生深刻理解物理概念和规律。

一、“光线”物理模型的建立

光束是客观存在的,而“光线”则是一种在“理想化思维”下建立的物理模型,是人们用来表示光的传播路线的一种方法,因此画光线时必须用箭头标明光的传播方向。如果是学生第一次接触“理想化思维”,教师就应告诉学生,通过“理想化思维”建立模型是物理学研究问题的一种方法。通过建立“光线”的模型,可以更方便地研究光的直线传播、光的反射定律以及平面镜成像的特点,使我们对光现象的描述及其规律的研究形象化、简单化。

二、变速运动中平均速度的问题

在物体的实际运动中很少有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动,大多数是变速运动。我们求变速运动中的平均速度v=■,就是利用“理想化思维”,即把变速运动这一比较复杂的运动当作简单的匀速直线运动来处理。要向学生指出,平均速度公式虽然也是v=■,但和匀速直线运动中的速度v=■的含义并不完全相同,因为对变速运动来说,每一段时间内(或每一段路程上)的平均速度是不相同的。应使学生体会到,通过理想化思维,将复杂问题简化,是研究问题的一种方法。

三、对牛顿第一定律中“物体不受外力作用”的理解

牛顿第一定律的表述是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。关于“物体不受到外力作用”有两层含义,一是物体受到平衡力的作用;二是物体不受任何外力。由于不受外力作用的物体是不存在的,所以这一点是理想化的,这种状态不可能实现,也无法用实验来确定,是牛顿等科学家通过理想化思维方法概括出来的,但存在着广泛的、可靠的事实基础,并不是凭空想象。

四、关于“功的原理”的理解

功的原理的内容是:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。其中“不会少于”即“大于等于”,教学中要给学生指明“等于”是有条件的,即不计机械自重及一切摩擦,这也是一种“理想化思维”,因为摩擦力是不可避免的,机械的自重是客观存在的,人们都必须多做功,即做额外功。明白了这一点,对“机械效率”的教学也大有帮助,机械效率在一般情况下是小于1的,因为要克服摩擦和机械自重做额外功;若在理想化的条件下,机械效率η=■×100%=1,因为理想化的条件下没有额外功(W额=0)。

五、对于“热值”这一物理概念的理解

“热值”的定义告诉我们:“1千克的某种燃料完全燃烧时放出的热量,就是这种燃料的热值”。在这个定义中,“完全燃烧”的意思是燃料通过100%的燃烧完全变成了另外一些物质,这在实际中是很难达到的,因为生活中没有纯净的氧,燃料就不可能100%燃烧。完全燃烧是人们通过“理想化思维”而创设的“理想情境”。

总之,这些模型都属于理想化模型,理想化模型是“理想化思维”的产物,只要我们引导学生大胆地去猜想,通过理想化思维方法建立物理模型,往往能使复杂的问题简单化、明了化,抽象的问题形象化、具体化,同时还有助于培养学生的思维能力和解题能力。

编辑:张 昀endprint

〔关键词〕 物理教学;理想化思维

方法;运用

〔中图分类号〕 G633.7

〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463(2014)

06—0082—01

“理想化思维”是科学抽象的一种方法,通过“理想化思维”建立物理模型和设计物理实验,然后在实验的基础上通过推理得出物理规律,可以把复杂的问题简单化,把抽象的问题具体化,这是研究物理问题的一种方法。在教学中,教师若能结合教材渗透这一方法,可以帮助学生深刻理解物理概念和规律。

一、“光线”物理模型的建立

光束是客观存在的,而“光线”则是一种在“理想化思维”下建立的物理模型,是人们用来表示光的传播路线的一种方法,因此画光线时必须用箭头标明光的传播方向。如果是学生第一次接触“理想化思维”,教师就应告诉学生,通过“理想化思维”建立模型是物理学研究问题的一种方法。通过建立“光线”的模型,可以更方便地研究光的直线传播、光的反射定律以及平面镜成像的特点,使我们对光现象的描述及其规律的研究形象化、简单化。

二、变速运动中平均速度的问题

在物体的实际运动中很少有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动,大多数是变速运动。我们求变速运动中的平均速度v=■,就是利用“理想化思维”,即把变速运动这一比较复杂的运动当作简单的匀速直线运动来处理。要向学生指出,平均速度公式虽然也是v=■,但和匀速直线运动中的速度v=■的含义并不完全相同,因为对变速运动来说,每一段时间内(或每一段路程上)的平均速度是不相同的。应使学生体会到,通过理想化思维,将复杂问题简化,是研究问题的一种方法。

三、对牛顿第一定律中“物体不受外力作用”的理解

牛顿第一定律的表述是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。关于“物体不受到外力作用”有两层含义,一是物体受到平衡力的作用;二是物体不受任何外力。由于不受外力作用的物体是不存在的,所以这一点是理想化的,这种状态不可能实现,也无法用实验来确定,是牛顿等科学家通过理想化思维方法概括出来的,但存在着广泛的、可靠的事实基础,并不是凭空想象。

四、关于“功的原理”的理解

功的原理的内容是:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。其中“不会少于”即“大于等于”,教学中要给学生指明“等于”是有条件的,即不计机械自重及一切摩擦,这也是一种“理想化思维”,因为摩擦力是不可避免的,机械的自重是客观存在的,人们都必须多做功,即做额外功。明白了这一点,对“机械效率”的教学也大有帮助,机械效率在一般情况下是小于1的,因为要克服摩擦和机械自重做额外功;若在理想化的条件下,机械效率η=■×100%=1,因为理想化的条件下没有额外功(W额=0)。

五、对于“热值”这一物理概念的理解

“热值”的定义告诉我们:“1千克的某种燃料完全燃烧时放出的热量,就是这种燃料的热值”。在这个定义中,“完全燃烧”的意思是燃料通过100%的燃烧完全变成了另外一些物质,这在实际中是很难达到的,因为生活中没有纯净的氧,燃料就不可能100%燃烧。完全燃烧是人们通过“理想化思维”而创设的“理想情境”。

总之,这些模型都属于理想化模型,理想化模型是“理想化思维”的产物,只要我们引导学生大胆地去猜想,通过理想化思维方法建立物理模型,往往能使复杂的问题简单化、明了化,抽象的问题形象化、具体化,同时还有助于培养学生的思维能力和解题能力。

编辑:张 昀endprint

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