大學(xué)物理與中學(xué)物理之物理學(xué)的方法徐

會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)物理與中學(xué)物理之物理學(xué)的方法徐選題的考慮選題的考慮第1頁(yè)/共155頁(yè)物理學(xué)的研究方法提出命題應(yīng)用修改理論實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論預(yù)言▲物理學(xué)是一門(mén)理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確物理的直覺(jué)和想象力及洞察力也常常產(chǎn)生重大突破和發(fā)現(xiàn)其研究程序可概括為：科學(xué)，觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)推測(cè)答案之一第2頁(yè)/共155頁(yè)4）邏輯推理與數(shù)學(xué)演算：用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述物理概念和物理規(guī)律，用數(shù)學(xué)演算進(jìn)行物理計(jì)算和物理推導(dǎo)。1）觀察與實(shí)驗(yàn)：從新的觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出命題；或用觀察與實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證理論?！?）建立理想模型：用已知的原理和事實(shí)，突出主要因素，建立理想的唯象的物理模型?！?）假說(shuō)：當(dāng)實(shí)驗(yàn)事實(shí)與舊理論不相符時(shí)，根據(jù)事實(shí)提出新的假說(shuō)和原理。第3頁(yè)/共155頁(yè)

“通過(guò)物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過(guò)程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展過(guò)程中的作用”

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》

之二第4頁(yè)/共155頁(yè)依據(jù)《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，把其中隱藏的主要科學(xué)方法明朗化、顯性化，從而提出科學(xué)方法教育的主要內(nèi)容，如表1：表1科學(xué)方法教育的主要內(nèi)容及出現(xiàn)頻次序號(hào)科學(xué)方法頻次1演繹推理法362實(shí)驗(yàn)歸納法243理想化方法164假說(shuō)方法135值定義法136等效方法107控制變量法108乘積定義法10此外，從科學(xué)方法教育的層次性來(lái)考慮，思維方法同樣是科學(xué)方法教育的重要內(nèi)容，它包括分析、綜合、抽象、概括等。這就使科學(xué)方法與物理知識(shí)密切聯(lián)系起來(lái)，使科學(xué)方法教育的內(nèi)容在一定程度上達(dá)到相對(duì)統(tǒng)一。第5頁(yè)/共155頁(yè)黃伯恕之講座一個(gè)教材分析片段之三教材特點(diǎn)第6頁(yè)/共155頁(yè)三、實(shí)施新課程和提高高考成績(jī)并不矛盾

2.實(shí)施新課程有利于從根本因素上提高學(xué)生高考的成績(jī)●實(shí)踐意識(shí)是解題過(guò)程中審題環(huán)節(jié)的基本素質(zhì)●新課程注重在科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握方法新課程重視學(xué)習(xí)過(guò)程的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中總結(jié)、領(lǐng)悟解決問(wèn)題的思路，為掌握正確的科學(xué)思維方法創(chuàng)造了最基本的條件。

第7頁(yè)/共155頁(yè)

來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子電荷e＝1.60×10－19C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_(kāi)_______。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距

l和4l的兩處，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2＝_____。高考統(tǒng)計(jì)：滿分率0.093（主要錯(cuò)在后一問(wèn)）。表明多數(shù)學(xué)生不會(huì)自覺(jué)地運(yùn)用“變與不變”的思想靈活分析具體的問(wèn)題高考題第8頁(yè)/共155頁(yè)假定質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距

l和4l的兩處，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2＝____.Δs2?????????????????????????Δs1l4l思維方法：質(zhì)子在全過(guò)程中做勻加速運(yùn)動(dòng)（速度變）；在極短長(zhǎng)度內(nèi)可看為做勻速運(yùn)動(dòng)（速度不變）。知識(shí)：●勻加速運(yùn)動(dòng)v2＝2al●勻速運(yùn)動(dòng)Δs

＝vt●相等長(zhǎng)度下n和Δs成反比本題難就難在學(xué)生缺乏“變與不變”的思想??第9頁(yè)/共155頁(yè)三、實(shí)施新課程和提高高考成績(jī)并不矛盾

2實(shí)施新課程有利于從根本因素上提高學(xué)生高考的成績(jī)●實(shí)踐意識(shí)是解題過(guò)程中審題環(huán)節(jié)的基本素質(zhì)●新課程注重在科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握方法——“變與不變”的思想在新課程中的體現(xiàn)舉例新教科書(shū)對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思第10頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）第11頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）△實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P23）第12頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）△實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P23）△討論：已知各時(shí)刻速度，是否可以估算位移（P40）第13頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）△實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P23）△討論：已知各時(shí)刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運(yùn)動(dòng)位移公式（P41）第14頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）△實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P23）△討論：已知各時(shí)刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運(yùn)動(dòng)位移公式（P41）△做一做：從一張照片估算照相機(jī)的曝光時(shí)間（P47）第15頁(yè)/共155頁(yè)做一做有一種“傻瓜”照相機(jī)，其光圈（進(jìn)光孔徑）隨被拍攝物體的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，而快門(mén)（曝光時(shí)間）是固定不變的。為估測(cè)該照相機(jī)的曝光時(shí)間，實(shí)驗(yàn)者從某磚墻前的高處使一個(gè)石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖所示。由于石子的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知每塊磚的平均厚度為

6cm，拍攝到石子位置A距石子起落點(diǎn)豎直距離約

2m。怎樣估算這個(gè)照相機(jī)的曝光時(shí)間？AB第16頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）△實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P23）△討論：已知各時(shí)刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運(yùn)動(dòng)位移公式（P41）△做一做：從一張照片估算照相機(jī)的曝光時(shí)間（P47）△探究：利用圖象怎樣計(jì)算變力做功？（物理②,P16）

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局。“變與不變”的思想從速度的概念拓展到力的概念第17頁(yè)/共155頁(yè)●對(duì)重要物理方法的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時(shí)速度——滲透“極限”（P18）△實(shí)驗(yàn)：測(cè)速度——用平均速度代表瞬時(shí)速度（P23）△討論：已知各時(shí)刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運(yùn)動(dòng)位移公式（P41）△做一做：從一張照片估算照相機(jī)的曝光時(shí)間（P47）△探究：利用圖象怎樣計(jì)算變力做功？（物理2,P16）

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局，同時(shí)，在教學(xué)方式上設(shè)計(jì)成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局，同時(shí)，在教學(xué)方式上設(shè)計(jì)成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局，同時(shí)，在教學(xué)方式上設(shè)計(jì)成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局，同時(shí)，在教學(xué)方式上設(shè)計(jì)成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行系統(tǒng)化布局，同時(shí)，在教學(xué)方式上設(shè)計(jì)成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。在教學(xué)方式上具有多樣化的結(jié)構(gòu)?！白兣c不變”的思想從速度的概念拓展到力的概念第18頁(yè)/共155頁(yè)真空中速度為v＝6.4×107m/s的電子束連續(xù)射入兩平行極板之間，極板長(zhǎng)度為l＝8.0×10-2m，間距d＝5.0×10-3m。兩極板不帶電時(shí)，電子將沿兩極板之間的中線通過(guò)。在兩極板上加一50Hz的交變電壓u＝U0sinωt，如果所加電壓的最大值U0超過(guò)某一值Uc時(shí)，將開(kāi)始出現(xiàn)了以下現(xiàn)象：電子束有時(shí)能通過(guò)兩極板；有時(shí)間斷，不能通過(guò)。(1)求Uc的大小。(2)求Uc為何值才能使通過(guò)的時(shí)間Δt通跟間斷的時(shí)間Δt斷之比為Δt通：Δt斷＝2:1高考試卷中一個(gè)難度很大的試題：v-eld如果能把“變與不變”的思想從速度、力，進(jìn)一步拓展到磁場(chǎng)、電場(chǎng)等概念，本題的難度將顯著減小。第19頁(yè)/共155頁(yè)第20頁(yè)/共155頁(yè)推薦書(shū)目第21頁(yè)/共155頁(yè)第22頁(yè)/共155頁(yè)第23頁(yè)/共155頁(yè)第24頁(yè)/共155頁(yè)一、物理科學(xué)方法概念二、

物理科學(xué)方法二例1物理學(xué)的研究方法之理想模型法2物理學(xué)的研究方法之物理假說(shuō)方法第25頁(yè)/共155頁(yè)一、物理科學(xué)方法概念物理科學(xué)方法就是研究物理現(xiàn)象描述物理現(xiàn)象實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律檢驗(yàn)物理規(guī)律時(shí)所應(yīng)用的各種手段和方法。1物理科學(xué)方法第26頁(yè)/共155頁(yè)2物理科學(xué)方法的分類與結(jié)構(gòu)體系哲學(xué)（世界觀、方法論）自然科學(xué)方法論物理學(xué)方法論物理學(xué)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)與研究方法物理學(xué)理論體系的建立方法物理理論的學(xué)習(xí)與傳播方法常規(guī)方法非常規(guī)方法經(jīng)典方法現(xiàn)代方法觀察與實(shí)驗(yàn)邏輯思維方法數(shù)學(xué)方法自然觀察實(shí)驗(yàn)觀察比較與分類分析與綜合歸納與演繹理想化方法類比方法假說(shuō)其他方法老三論新三論其它直覺(jué)與靈感機(jī)遇科學(xué)想象與猜想物理的美學(xué)思想失誤與悖論其他邏輯方法歷史方法邏輯歷史結(jié)合方法物理學(xué)習(xí)法物理施教法物理教材編寫(xiě)法物理教育研究法經(jīng)典數(shù)學(xué)方法概率統(tǒng)計(jì)方法模糊數(shù)學(xué)方法突變數(shù)學(xué)方法第27頁(yè)/共155頁(yè)二、

物理科學(xué)方法二例●理想模型方法●物理假說(shuō)方法第28頁(yè)/共155頁(yè)第29頁(yè)/共155頁(yè)物理學(xué)的研究方法

理想模型法之第30頁(yè)/共155頁(yè)★人們常常遵循化繁為簡(jiǎn)

的原則，有意識(shí)地突出研究對(duì)象的主要因素，忽略次要因素或無(wú)關(guān)緊要因素的干擾，抽象出能反映事物本質(zhì)的理想化模型?！窭硐肽Ｐ退鼙Ａ魧?duì)研究問(wèn)題起決定影響的主要因素，建立科學(xué)的抽象模型，清晰地反映被研究問(wèn)題的本質(zhì)特征，呈現(xiàn)問(wèn)題所包含的主要矛盾，便于我們分析和發(fā)現(xiàn)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的主要規(guī)律。（1）理想模型的思想理想模型法已成為一種重要的科學(xué)研究方法，并且被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。第31頁(yè)/共155頁(yè)（2）物理模型的思想

物理現(xiàn)象和物理過(guò)程都是很復(fù)雜的,如果把所有的因素、都毫不遺漏地考慮進(jìn)去,那么勢(shì)必增加研究問(wèn)題的難度,甚至無(wú)法研究。物理理論研究需要:①忽視物理事物的次要因素考慮主要因素②忽視個(gè)性考慮共性③再通過(guò)科學(xué)思維對(duì)物理世界中的原物進(jìn)行抽象描述

以此得到的抽象事物,稱之為物理模型。

第32頁(yè)/共155頁(yè)①具有生動(dòng)、形象、深刻地反映事物本質(zhì)和主流

這一重要屬性②能將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，宏觀物體微觀化√如：?jiǎn)螖[、質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、點(diǎn)光源等③能將抽象事物具體化，微觀物體宏觀化（即借助形象的宏觀模型來(lái)認(rèn)識(shí)微觀體。）√如：電力線、磁力線、磁分子模型、晶體的空間點(diǎn)陣、原子的核式結(jié)構(gòu)模型等◆特點(diǎn)第33頁(yè)/共155頁(yè)

（3）理想模型的分類

1）實(shí)物物模型

質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想模型、單擺、彈簧振子、點(diǎn)電荷純電阻、薄透鏡、絕對(duì)黑體等等。它們各自集中地突出了某一類實(shí)際對(duì)象的主要特征，使得事物的本質(zhì)簡(jiǎn)潔明了。有了這些模型，使人們研究事物現(xiàn)象的手段簡(jiǎn)單化，過(guò)程縮短，對(duì)客觀事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更為深刻全面。第34頁(yè)/共155頁(yè)如：●質(zhì)點(diǎn)，是建立在物體都有質(zhì)量，都占有空間位置兩個(gè)主要特征上的理想模型，忽略了具體物體的大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等次要因素?！窭硐霘怏w，是在忽略了氣體分子本身的體積和分子間相互作用力的情況下建立的理想模型。

第35頁(yè)/共155頁(yè)例如：大學(xué)物理中一些基本的實(shí)物模型①力學(xué)部分有：質(zhì)點(diǎn)、剛體、彈性體等②熱學(xué)部分有：孤立系、平衡態(tài)、理想氣體等③光學(xué)部分有：細(xì)光束和光線、點(diǎn)光源、黑體等④電學(xué)部分有：點(diǎn)電荷、電路模型、純電感等⑤原子物理有：原子模型第36頁(yè)/共155頁(yè)2）空間模型

●如直線、水平面、光滑平面、光滑斜面、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等等。此類模型各自體現(xiàn)了一些特征的物理空間，往往都是將其推至極限條件下抽象出來(lái)的?！袢缌W(xué)中的水平面應(yīng)當(dāng)是一個(gè)確確實(shí)實(shí)的球面的一部分，而實(shí)際討論中總是將其認(rèn)為是球面上無(wú)限小的一個(gè)局部，抽象為平面。光滑平面和光滑斜面則是認(rèn)為其摩擦系數(shù)足夠小的極限條件下的近似。

第37頁(yè)/共155頁(yè)3）運(yùn)動(dòng)模型

如：靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、理想氣體的等值變化等等。它們各自集中地反映了一些實(shí)際對(duì)象運(yùn)動(dòng)形式的主要特征?！裢ㄟ^(guò)對(duì)這種理想運(yùn)動(dòng)的研究，人們對(duì)實(shí)際對(duì)象的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)的了解才能更為透徹。

如：表示理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律的克拉伯龍方程的結(jié)果與實(shí)際氣體不相符合，但經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)匦薷暮蟮姆兜峦郀査狗匠叹湍軌蚺c真實(shí)氣體比較符合。如果一開(kāi)始人們就研究實(shí)際的情況，那將是很困難的，也很難得出規(guī)律性的結(jié)果來(lái)。

對(duì)理想模型的研究是對(duì)實(shí)際問(wèn)題研究的基本和先導(dǎo)這是研究問(wèn)題的一般途徑。

第38頁(yè)/共155頁(yè)4）理想實(shí)驗(yàn)

●如:伽利略所設(shè)計(jì)的“理想斜面實(shí)驗(yàn)”“理想實(shí)驗(yàn)”與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)雖有原則的區(qū)別，但它的設(shè)計(jì)思想確具有可靠的實(shí)踐基礎(chǔ)。

第39頁(yè)/共155頁(yè)

※理想模型的分類可以有不同的分法。比如它又可以分為兩大類：★實(shí)體理想化模型，它建立在客觀實(shí)體基礎(chǔ)上，根據(jù)所研究問(wèn)題的性質(zhì)和需要把自然界中客觀存在的實(shí)際物體加以理想化?！镞^(guò)程理想化模型，它建立在物體或物體運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程基礎(chǔ)上，根據(jù)所研究問(wèn)題的物理過(guò)程加以理想化。還有理想化實(shí)驗(yàn)，它也屬于過(guò)程理想模型的范圍?！械睦硐肽Ｐ屯瑫r(shí)具備上述幾個(gè)特征。第40頁(yè)/共155頁(yè)

上述幾種理想模型，它們都不是憑空想象出來(lái)的，它們來(lái)源于客觀實(shí)踐，然而他們又都不完全等于客觀實(shí)踐，它們不保留客觀實(shí)踐的各種具體細(xì)節(jié)，不具備客觀實(shí)踐的各種復(fù)雜性質(zhì)，但卻一定保留和具備所研究的客觀實(shí)踐的本質(zhì)特征，能夠正確地反映客觀實(shí)踐的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。

第41頁(yè)/共155頁(yè)

關(guān)于原子模型的演變過(guò)程充分地說(shuō)明了理想模型是變化的、發(fā)展的。它也說(shuō)明了人們認(rèn)識(shí)客觀世界是由淺入深、由片面到全面、由局部到整體逐步深入的，物理模型的建立也是逐步深入的?！裨幽Ｐ偷?2頁(yè)/共155頁(yè)●一方面，大量的正確的模型的成功，體現(xiàn)了建立模型應(yīng)用模型方法的意義和作用。

●另一方面不少模型在科學(xué)面前最終被證明是錯(cuò)誤的，因而被人們拋棄了。但是，它們從反面卻給人們以深刻的啟示，在人類認(rèn)識(shí)史上為建立新的模型仍然起到了一定的積極作用。第43頁(yè)/共155頁(yè)●建立模型要以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)●建立模型需要豐富的想象力，通常采用類比方法，按照人們所熟悉的事物，構(gòu)造出唯象的圖形、模式●建立模型需要大膽猜測(cè)和推斷

在建立模型的過(guò)程中，有時(shí)可以由較少的科學(xué)事實(shí)，先猜測(cè)一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，然后對(duì)模型的近似程度進(jìn)行估計(jì)和正，逐步去逼近原型。在利用模型逐步逼近原型的過(guò)程中，要保證精度的同時(shí)還要盡量簡(jiǎn)化，做到準(zhǔn)確性和簡(jiǎn)單性的統(tǒng)一。

（4）建立模型的方法第44頁(yè)/共155頁(yè)①?gòu)挠^察和實(shí)驗(yàn)中積累并獲取經(jīng)驗(yàn)；②分析實(shí)際問(wèn)題的影響因素；③在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上抓住主要因素；④忽略研究對(duì)象的次要因素；⑤通過(guò)創(chuàng)造性思維方法（如想象、推理、判斷等）建立模型。⑥用所建模型解決實(shí)際問(wèn)題，預(yù)言未知現(xiàn)象，并檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪m用范圍。⑦在遇到超出模型適用范圍的現(xiàn)象時(shí)又如何修正、完善模型，甚至思考全新的模型。構(gòu)建模型的一般步驟第45頁(yè)/共155頁(yè)●科學(xué)素質(zhì)主要是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)自然和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的內(nèi)稟特性，是科學(xué)觀、科學(xué)品質(zhì)、科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力的綜合反映。1）物理模型能讓學(xué)生形成正確的科學(xué)觀和良好的科學(xué)品質(zhì)

◆科學(xué)觀：人們對(duì)某一科學(xué)對(duì)象或科學(xué)過(guò)程本原或本體的見(jiàn)解和意識(shí)，追求真理是科學(xué)的獨(dú)特象征。（5）物理模型與學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)第46頁(yè)/共155頁(yè)2)物理模型能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力和科學(xué)研究能力的提高

◆科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的核心是科學(xué)能力，即維能力和研究能力。而物理模型是中學(xué)物理知識(shí)的載體，是教師傳播知識(shí)和學(xué)生獲取知識(shí)的關(guān)節(jié)點(diǎn)。

第47頁(yè)/共155頁(yè)第48頁(yè)/共155頁(yè)

高中物理教材關(guān)于“物性”的安排：首先讓學(xué)生進(jìn)行一個(gè)很容易做的觀察實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一把兩塊方糖分別投入盛有熱水和冷水的兩玻璃杯中，觀察糖會(huì)發(fā)生什么情況，并且要求學(xué)生盡量精確地記錄下觀察的結(jié)果，然后提出以下問(wèn)題：匈牙利高中物理對(duì)“理想模型”的教學(xué)法賞析第49頁(yè)/共155頁(yè)（1）為什么糖在冷水和熱水中溶化的方式不同？（2）這種差異的基本原因是什么？（3）只有糖才顯示這種差異碼？第50頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)驗(yàn)二用高錳酸鉀重做上面的實(shí)驗(yàn)討論：如何根據(jù)在實(shí)驗(yàn)中觀察到的結(jié)果建造模型？第51頁(yè)/共155頁(yè)“迄今你做實(shí)驗(yàn)所用的固體材料似乎有一種粗疏的結(jié)構(gòu)，溶解很像這些固體材料瓦解成一些小碎片懸浮在水中，你雖然看不見(jiàn)溶解在水中的這些物質(zhì)碎片，但是在你試圖解釋可溶性現(xiàn)象時(shí)，你任然可以想象這樣的碎片。籍助于這幅簡(jiǎn)單的心智圖畫(huà)，你可以容易地解釋我們積累的部分觀察結(jié)果，其中之一就是雖然糖塊在我們眼前消失不見(jiàn)了，但同時(shí)，水的味道卻變甜了。書(shū)中的描寫(xiě)：第52頁(yè)/共155頁(yè)

在這段陳述中，作者通過(guò)生動(dòng)、形象的語(yǔ)言去啟發(fā)讀者的思維，拓展他們的想象力，試圖幫助讀者構(gòu)建出一副生動(dòng)、鮮明的物理圖景來(lái)解釋觀察結(jié)果：糖消失了，水卻變甜了，從而讓讀者初步認(rèn)識(shí)溶解現(xiàn)象和固體的假象結(jié)構(gòu)。第53頁(yè)/共155頁(yè)“固體材料是由小碎片組成的這一想法，又引起了許多進(jìn)一步的問(wèn)題，在固體材料中這些小碎片是怎么呆在一起的？它們有手臂或者鉤子來(lái)保持大家在一起，還是得想象有一種膠把它們粘在一起？水也是由小磚塊構(gòu)成的嗎？還是一種連續(xù)體？你能用小碎片構(gòu)成雪花的圖樣嗎？……教材中的第二段描述：第54頁(yè)/共155頁(yè)第二組問(wèn)題：（1）為什么有些固體（石頭、勺子、木塊等）投進(jìn)水里就不瓦解呢？（2）為什么在熱水中溶解比冷水中快？（3）水凍結(jié)成冰時(shí)又發(fā)生了什么？第三段描述——外星人想了解地球人的故事由故事得到的啟示：第55頁(yè)/共155頁(yè)（1）如何真正理解理想模型（2）興趣是最好的老師（3）對(duì)模型的意義和用途理解更加深入（4）同一物體在解決不同問(wèn)題時(shí)，可以取不同模型，而同一問(wèn)題，取不同模型又可有不同的結(jié)果（舉例說(shuō)明）選取模型要看研究問(wèn)題的需要，任何模型都不能說(shuō)明一切問(wèn)題，模型是實(shí)物的抽象，它既要能揭示矛盾，以便于分析矛盾；又要能夠突出主要矛盾，略去次要矛盾，進(jìn)而解決矛盾。第56頁(yè)/共155頁(yè)梳理本節(jié)教材的思路：

觀察實(shí)驗(yàn)建立模型應(yīng)用檢驗(yàn)?zāi)Ｐ屯晟菩拚Ｐ偷?7頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)例分析：?jiǎn)螖[模型的建立

教學(xué)中如何展示模型建立的過(guò)程？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：（1）觀察用粗繩懸掛乒乓球與用等長(zhǎng)細(xì)線懸掛鋼球的擺動(dòng)。（2）觀察用橡皮筋掛金屬球與用等長(zhǎng)細(xì)線懸掛金屬球的擺動(dòng)。第58頁(yè)/共155頁(yè)（3）觀察用細(xì)線懸掛金屬球分別在空氣中和油中的擺動(dòng)。（4）觀察用細(xì)線懸掛相同的金屬球在固定點(diǎn)和非固定點(diǎn)兩種情況下的擺動(dòng)。

在教學(xué)中，仔細(xì)分析各種物理模型設(shè)計(jì)的思路和依據(jù)，盡量展示物理模型建立的過(guò)程和方法，引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)會(huì)和掌握用“建?！钡姆椒▉?lái)研究物理問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題，從而真正提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。第59頁(yè)/共155頁(yè)▲物理學(xué)的研究對(duì)象是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜、五彩繽紛的物質(zhì)世界，物理學(xué)家在探求真知的過(guò)程中所建立的理想模型涉及到力、熱、光、電、原子物理等各個(gè)領(lǐng)域。

！??！眾多理性模型的建立啟迪物理學(xué)家創(chuàng)立新的科學(xué)理論，激勵(lì)人們向著自然的更深層次去探索。第60頁(yè)/共155頁(yè)第61頁(yè)/共155頁(yè)※物理模型

與物理問(wèn)題處理

話題一第62頁(yè)/共155頁(yè)【例1】一跳水運(yùn)動(dòng)員從離水面10m高的平臺(tái)上向上躍起,舉雙臂直體離開(kāi)臺(tái)面，此時(shí)其重心位于從手到腳全長(zhǎng)的中點(diǎn)，躍起后重心升高0.45m達(dá)到最高點(diǎn)，落水時(shí)身體豎直，手先入水（在此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)忽略不計(jì)）從離開(kāi)跳臺(tái)到手觸水面，他可用于完成空中動(dòng)作的時(shí)間是______s。（計(jì)算時(shí)，可以把運(yùn)動(dòng)員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，g取10m/s2，結(jié)果保留二位數(shù)）（一）實(shí)際模型的抽象

參考答案：1.7s第63頁(yè)/共155頁(yè)【例2】一升降機(jī)在箱底裝有若干個(gè)彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機(jī)吊索在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機(jī)在從彈簧下端觸地后直到最低點(diǎn)的一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，（A）升降機(jī)的速度不斷減?。˙）升降機(jī)的加速度不斷變大（C）先是彈力做的負(fù)功小于重力做的正功，然后是彈力做的負(fù)功大于重力做的正功（D）到最低點(diǎn)時(shí)，升降機(jī)加速度的值一定大于重力加速度的值。參考答案：CD第64頁(yè)/共155頁(yè)【例3】

人的心臟每跳一次大約輸送8×10-5m3的血液，正常人血壓（可看作心臟壓送血液的壓強(qiáng)）的平均值約為1.5×104Pa，心跳約每分鐘70次。據(jù)此估測(cè)心臟平均功率約為_(kāi)_______W。參考答案：1.4W第65頁(yè)/共155頁(yè)（

二）抽象模型的還原

【例4】單擺模型第66頁(yè)/共155頁(yè)例4-1：固定光滑圓弧軌道AB部分所對(duì)應(yīng)的圓心角小于5°，末端切線水平。兩個(gè)相同的小球a、b分別從軌道的頂端和正中由靜止開(kāi)始下滑，比較它們到達(dá)軌道底端所用的時(shí)間：ta＿＿tb。參考答案：等于第67頁(yè)/共155頁(yè)例4-2：已知如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，場(chǎng)強(qiáng)E=1.5×106V/m，絲線長(zhǎng)l=40cm，上端系于O點(diǎn)，下端系質(zhì)量為m=1.0×10-4kg，帶電量為q=+4.9×10-10C的小球，將小球從最低點(diǎn)A由靜止釋放，求：（1）小球擺到最高點(diǎn)時(shí)絲線與豎直方向的夾角多大？（2）擺動(dòng)過(guò)程中小球的最大速度是多大？OAE

參考答案：74°1.4m/s第68頁(yè)/共155頁(yè)【例5】碰撞模型v0v1v2mAmBmBmA特殊情況：v1=v2第69頁(yè)/共155頁(yè)例5-1：一放置在光滑水平面上的汽缸，用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，汽缸和活塞的質(zhì)量均為m,如圖所示?，F(xiàn)給活塞一個(gè)水平向左的初速度v0,使其向左運(yùn)動(dòng)，則在以后的運(yùn)動(dòng)中，被封閉氣體內(nèi)能改變的最大值為

。v0mm參考答案：第70頁(yè)/共155頁(yè)例5-2：如圖所示，在光滑的水平面上靜止放置一塊長(zhǎng)為50cm、質(zhì)量為1kg的木板，在木板的左端有一質(zhì)量為1kg的小銅塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），一顆質(zhì)量為10g的子彈以200m/s的速度射向銅塊，碰撞后以100m/s的速度被反向彈回。要使銅塊不從木板的右端滑下，求銅塊與木板間的動(dòng)摩擦因素至少為多少？（g取10m/s2）參考答案：0.45第71頁(yè)/共155頁(yè)例5-3：如圖所示，兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌（不計(jì)電阻），由一段圓弧部分與一段無(wú)限長(zhǎng)的水平段部分組成。其水平段加有豎直向下方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌水平段上靜止放置一金屬棒cd，質(zhì)量為2m，電阻為2r。另一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab，從圓弧段M處由靜止釋放下滑至N處進(jìn)入水平段，圓弧段MN半徑為R，所對(duì)圓心角為60°，求：（1）ab棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體棒中的電流；（2）cd棒能達(dá)到的最大速度；（3）cd棒由靜止到達(dá)最大速度的過(guò)程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的電熱。參考答案：第72頁(yè)/共155頁(yè)【例6】氫原子模型ω第73頁(yè)/共155頁(yè)例6-1：質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)點(diǎn)在靜電力的作用下以恒定速率v

沿圓弧從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其速度方向改變的角度為θ（弧度），AB弧長(zhǎng)為s，則AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差及AB弧中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為φA-φB=

，E=

。參考答案：第74頁(yè)/共155頁(yè)【例7】流體模型（從處理問(wèn)題的方法角度來(lái)還原）I=nqSvBAvt第75頁(yè)/共155頁(yè)例7-1：如圖所示，宇宙飛船以v=1.0104m/s的速度進(jìn)入塵埃區(qū)，設(shè)塵埃均勻分布的密度=2.010-5kg/m3,飛船的觸塵正截面積S=5.0m2，且認(rèn)為塵埃與飛船作用后都附著在飛船上，則飛船受到塵埃的平均作用力為多大？1.0104N參考答案：v第76頁(yè)/共155頁(yè)【例8】圖是磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理圖：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，而從整體來(lái)說(shuō)呈中性）噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中P、Q金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。設(shè)圖中兩塊金屬板的長(zhǎng)度均為a，寬度均為b，金屬板平行且正對(duì)放置，間距為d，其間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體的流速為v（保持不變）、電阻率為，外接負(fù)載電阻的阻值為R。等離子體從一側(cè)沿垂直磁場(chǎng)且與金屬板平行的方向進(jìn)入兩板間，求通過(guò)負(fù)載電阻的電流I。vR××××××××B××等離子體PQba（三）建立模型處理物理問(wèn)題參考答案：第77頁(yè)/共155頁(yè)【例9】如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖。一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、截面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h，管道中有一絕緣活塞。在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)棒a中通有垂直紙面向里的恒定電流I時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體從噴口水平射出，液體落地點(diǎn)離噴口的水平距離為S。若液體的密度為p，不計(jì)所有阻力，求：（1）活塞移動(dòng)的速度；（2）該裝置的功率。參考答案：1、2、第78頁(yè)/共155頁(yè)

做物理習(xí)題是學(xué)習(xí)物理的重要部分，做習(xí)題時(shí)一樣能夠體會(huì)、了解物理學(xué)的思想方法和研究方法。以實(shí)際的物理問(wèn)題為背景，通過(guò)抽象建立理想化模型，再應(yīng)用已有規(guī)律去求解，從而得到新的結(jié)論（規(guī)律），這對(duì)同學(xué)們而言，就是一種創(chuàng)新思維活動(dòng)。要摒棄那種單一的重復(fù)操練，選擇一些靈活性、開(kāi)拓性、應(yīng)用性、發(fā)散性的物理習(xí)題，通過(guò)自己的努力去研究、探索，并能夠及時(shí)的歸納和反思，這既能培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新能力，同時(shí)也能使同學(xué)們?cè)趹?yīng)試時(shí)表現(xiàn)出很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。有效的學(xué)習(xí)第79頁(yè)/共155頁(yè)第80頁(yè)/共155頁(yè)2物理學(xué)的研究方法

假說(shuō)方法之第81頁(yè)/共155頁(yè)（1）物理假說(shuō)及其基本特征就是依據(jù)一定的科學(xué)根據(jù)，對(duì)研究對(duì)象的存在、本質(zhì)及其規(guī)律性的假定性的解釋。1）假說(shuō)第82頁(yè)/共155頁(yè)如：哥白尼的日心說(shuō)、伽利略的慣性運(yùn)動(dòng)、愛(ài)因斯坦的光量子假說(shuō)、大爆炸宇宙說(shuō)、夸克理論等，都曾經(jīng)或仍以假說(shuō)的形式出現(xiàn)。在物理學(xué)發(fā)展中，假說(shuō)幾乎出現(xiàn)在它的各個(gè)研究領(lǐng)域以及各個(gè)發(fā)展階段。在物理學(xué)理論形成和發(fā)展過(guò)程中，物理假說(shuō)是物理學(xué)探索自然的本質(zhì)、規(guī)律和因果關(guān)系的必經(jīng)途徑和必然的方式。第83頁(yè)/共155頁(yè)①物理假說(shuō)具有科學(xué)性

物理假說(shuō)的形成具有深刻的客觀基礎(chǔ)，必須依據(jù)一定的物理理論、經(jīng)驗(yàn)材料以及在此基礎(chǔ)上的邏輯推導(dǎo)，經(jīng)過(guò)一系列物理創(chuàng)造才能提出。2）物理假說(shuō)具有兩個(gè)顯著特征

物理假說(shuō)是有物理根據(jù)的，并有一定的科學(xué)論證的。它不是胡思亂想的主觀臆測(cè)，更不是無(wú)根據(jù)的猜想、幻想。第84頁(yè)/共155頁(yè)

②物理假說(shuō)具有假定性或偶然性任何假說(shuō)都力圖超越現(xiàn)有的知識(shí)界限，探索具有新內(nèi)容，其客觀真理性尚未得到證明的領(lǐng)域。

物理假說(shuō)是待證的理論，它的基本內(nèi)容尚未得到實(shí)踐的檢驗(yàn)，還只是真假未辨的東西。物理假說(shuō)的待證性把它和已經(jīng)得到確證的物理理論區(qū)別開(kāi)來(lái)。第85頁(yè)/共155頁(yè)物理假說(shuō)的基礎(chǔ)功能是對(duì)物理現(xiàn)象的解釋和預(yù)言。物理假說(shuō)的提出必須遵循以下四條原則：（2）提出物理假說(shuō)的原則第86頁(yè)/共155頁(yè)①解釋性原則在某一領(lǐng)域內(nèi)的物理假說(shuō)，要能解釋已知的全部事實(shí)及實(shí)驗(yàn)定律，否則，就應(yīng)該進(jìn)行修正和摒棄。●如：關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型問(wèn)題

湯姆遜模型與α粒子散射實(shí)驗(yàn)矛盾，因而需要摒棄。盧瑟福核式模型解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)，但卻不能解釋原子的穩(wěn)定性，氫原子和類氫原子光譜，因而需要修改。玻爾原子理論來(lái)代替。而玻爾理論又不能解釋譜線的強(qiáng)度及其他原子的光譜，故也需要進(jìn)行修改。

如此繼續(xù)下去，直到可解釋原子領(lǐng)域內(nèi)已有的全部事實(shí)。第87頁(yè)/共155頁(yè)②預(yù)見(jiàn)性原則物理假說(shuō)必須能夠提供進(jìn)一步研究的方向，預(yù)言一定的結(jié)果。假說(shuō)是人類認(rèn)識(shí)自然界過(guò)程中的能動(dòng)性的一種表現(xiàn)，表現(xiàn)為對(duì)未知現(xiàn)象或過(guò)程作出一定的推測(cè)和預(yù)言。

如：愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論中的質(zhì)能關(guān)系

E=mc2

預(yù)言了原子能的存在。第88頁(yè)/共155頁(yè)③可檢驗(yàn)性原則物理假說(shuō)必須能夠接受檢驗(yàn)，否則，就不可能發(fā)展，就不可能構(gòu)成物理規(guī)律、形成物理理論，它的存在就沒(méi)有任何意義。物理學(xué)中的假說(shuō)都可以直接或間接檢驗(yàn)的?！袢纾簮?ài)因斯坦光的波、粒二象性假說(shuō)可以接受光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。玻爾原子假說(shuō)可以接受原子光譜實(shí)驗(yàn)事實(shí)的檢驗(yàn)。第89頁(yè)/共155頁(yè)④簡(jiǎn)潔性原則用簡(jiǎn)單的物理規(guī)律和理論描述復(fù)雜的自然界是物理學(xué)家追求的目標(biāo)。因此，作為形成物理理論的必經(jīng)階段———物理假說(shuō)也就要盡可能的簡(jiǎn)潔?！瘳F(xiàn)代物理學(xué)家都把簡(jiǎn)潔性看作一個(gè)很重要的哲學(xué)信念。愛(ài)因斯坦說(shuō)：“一切理論的崇高目標(biāo)，就在于使這些不能簡(jiǎn)化的元素盡可能簡(jiǎn)單，并且在數(shù)目上盡可能少，同時(shí)不至于放棄對(duì)任何經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)表示?！钡?0頁(yè)/共155頁(yè)從物理學(xué)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀看,物理學(xué)假說(shuō)的形成大體可分為三種方式。①依據(jù)已有的物理理論和實(shí)踐,對(duì)未知的事實(shí)作出假定性的說(shuō)明②從理論上進(jìn)行研究,通過(guò)邏輯推理提出新的物理預(yù)見(jiàn)③出現(xiàn)了與已有的理論根本沖突的物理學(xué)事實(shí),人們充分發(fā)揮推理的作用,用全新的觀念對(duì)未知的物理學(xué)事實(shí)作出假定性的說(shuō)明（3）物理學(xué)假說(shuō)的形成方式第91頁(yè)/共155頁(yè)●第一種方式是最普遍使用的,很多物理假說(shuō)都屬于這一類型?？茖W(xué)知識(shí)(包括物理知識(shí))是觀察和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,科學(xué)家在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用歸納、演繹、類比或綜合等方法提出假說(shuō)、假設(shè),再經(jīng)過(guò)一次次的檢驗(yàn),就成為被證實(shí)的科學(xué)理論。物理學(xué)正是在研究客觀的物理運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的,從根本上說(shuō),如果離開(kāi)了對(duì)客觀的物理運(yùn)動(dòng)的研究,就沒(méi)有物理學(xué)。力學(xué)是人類對(duì)恒星、太陽(yáng)、月亮及行星的觀測(cè),通過(guò)觀測(cè),積累了許多關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù),進(jìn)而人們?cè)噲D把恒星、太陽(yáng)、月亮及行星這些表面混亂但卻重復(fù)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)歸納成一個(gè)有秩序的系統(tǒng),提出了一系列的假說(shuō):地心說(shuō)、日心說(shuō)、旋轉(zhuǎn)天體、開(kāi)普勒三定律、牛頓的萬(wàn)有引力定律……,這類假說(shuō)具有重要的地位。第92頁(yè)/共155頁(yè)●第二種方式多見(jiàn)于現(xiàn)代物理假說(shuō)?，F(xiàn)代研究的物理運(yùn)動(dòng)比之于早期研究的物理運(yùn)動(dòng)更深入、更廣泛,特別是引進(jìn)了現(xiàn)代的數(shù)學(xué)工具,就使現(xiàn)代物理理論更深刻、更抽象。人們通過(guò)對(duì)理論的深入研究和探討作出某些推測(cè)和預(yù)見(jiàn)。

德布羅意實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的假說(shuō)：在仔細(xì)分析了光學(xué)的發(fā)展歷史,從光的微粒說(shuō)到光的波動(dòng)說(shuō),最后發(fā)展到普朗克和愛(ài)因斯坦的光量子理論后,他還注意到哈密頓闡述過(guò)的幾何光學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的相似性,大膽猜測(cè)力學(xué)和光學(xué)之間在某些原理上會(huì)存在一些類比關(guān)系,并于1923年,大膽地提出了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的假說(shuō)。并且?guī)缀踉谖镔|(zhì)波得到理論證明的同時(shí),實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了物質(zhì)波的存在。麥克斯韋關(guān)于電磁波理論的假說(shuō)狄拉克提出的正電子假說(shuō)以上述方式提出的假說(shuō),從形式上來(lái)說(shuō),是理論推導(dǎo)直接形成的。第93頁(yè)/共155頁(yè)●第三種方式形成的假說(shuō)多出現(xiàn)在新舊物理交替的時(shí)候。●舊理論的局限性已日益顯露出來(lái),但是,新的理論體系還未建立,物理學(xué)被一些已有的理論無(wú)法解釋的新事實(shí)所困擾?！?9世紀(jì)末,由于力學(xué)、電磁場(chǎng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理學(xué)相繼建立,不少物理學(xué)家認(rèn)為,物理大廈已基本完成,物理理論上一些基本的、原則的問(wèn)題已解決。他們認(rèn)為,物理學(xué)的任務(wù)可歸結(jié)為根據(jù)力學(xué)原理解釋自然現(xiàn)象,今后的任務(wù)就是在已知規(guī)律的公式中的小數(shù)點(diǎn)后面加上幾位數(shù)字就行了。

●但“好景不長(zhǎng)”,不久就出現(xiàn)了一系列理論與實(shí)驗(yàn)之間的尖銳矛盾,“懷疑時(shí)期”開(kāi)始了!其中最主要的是黑體輻射實(shí)驗(yàn)和邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn),它們是在物理學(xué)的晴朗天空遠(yuǎn)處的兩朵小小的令人不安的烏云。正是這兩朵小小的烏云終于降下了20世紀(jì)物理學(xué)革命的暴風(fēng)雨,誕生了量子論和狹義相對(duì)論。第94頁(yè)/共155頁(yè)上述形成假說(shuō)的三種方式,不是絕對(duì)的,而是互相滲透,其間沒(méi)有不可逾越的鴻溝。特別是一些比較系統(tǒng)的假說(shuō)的形成,既包含第一種方式,也包含第二種方式和第三種方式?？傊?假說(shuō)是一種比較復(fù)雜的認(rèn)識(shí)形式,要進(jìn)行一系列的思維活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)。第95頁(yè)/共155頁(yè)從物理學(xué)的發(fā)展史看,物理假說(shuō)貫穿于整個(gè)物理發(fā)展過(guò)程之中。1)在經(jīng)典力學(xué)中人們提出了一系列的假說(shuō)

▼《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(1687)是牛頓的一部代表作,也是力學(xué)的一部經(jīng)典著作,它的出版,標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的建立。

▼《原理》一書(shū)可分為兩大部分,第一部分包括“定義和注釋”和“運(yùn)動(dòng)的基本定理和定律”

;第二部分是這些基本定律的應(yīng)用。第一部分雖然篇幅不大,卻極為重要。在“定義和注釋”中包括八個(gè)定義和四個(gè)注釋。其中有“物質(zhì)的量是用它的密度和體積來(lái)量度的”。“絕對(duì)的,真正的和數(shù)學(xué)的時(shí)間自身在流逝著,而且由于其本性而在均勻地、與任何其它外界事物無(wú)關(guān)地流逝著?！薄@些都是牛頓力學(xué)的最基本的假說(shuō)

▼在此基礎(chǔ)上,牛頓又寫(xiě)下了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本定律(即中學(xué)課本中所講的牛頓三定律)。由此可見(jiàn)經(jīng)典力學(xué)是以假說(shuō)這種方式開(kāi)始的。（4）物理假說(shuō)貫穿于整個(gè)物理學(xué)發(fā)展的過(guò)程之中第96頁(yè)/共155頁(yè)麥克斯韋草創(chuàng)電磁理論的歷史可分為三個(gè)階段,以三篇重要論文為標(biāo)志。

一篇就是“論法拉第的力線”

,主要運(yùn)用流體模型來(lái)說(shuō)明力線思想并使之?dāng)?shù)學(xué)化,即力求“將各種已被發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象的聯(lián)系清楚地置于數(shù)學(xué)心靈之前”。一篇是于1861年末至1862年初發(fā)表的“論物理的力線”。在這篇文章中,麥克斯韋試圖說(shuō)明電磁作用的機(jī)制,為此設(shè)置了“分子渦旋”(moleculevortex)機(jī)械模型。其中最重要的理論突破是運(yùn)用類比方法和數(shù)學(xué)方法提出位移電流假說(shuō)并得出光的電磁本性的猜測(cè)。這一突破否定了“超距論”觀點(diǎn),為電磁理論的建立打下了重要基礎(chǔ)。一篇論文是1864年發(fā)表的“論電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論”。此時(shí),麥克斯韋已拋棄了一切機(jī)械模型,用場(chǎng)概念取代了力線概念,運(yùn)用數(shù)學(xué)理論方法構(gòu)造了電磁學(xué)的完整理論,提出了著名的麥克斯韋方程組,由包含20個(gè)方程所組成。他自信地宣稱:“這些方程足以確定電磁場(chǎng)現(xiàn)象中的一切量?！苯又眠@些方程討論了各種電磁現(xiàn)象,作出了許多推論,包括電磁波存在和光電磁統(tǒng)一這兩個(gè)著名的科學(xué)結(jié)論。這篇論文的問(wèn)世,標(biāo)志著電磁場(chǎng)論的正式創(chuàng)立。至于麥克斯韋方程組,因其高超的概括性和優(yōu)美的形式成為現(xiàn)代科學(xué)理論表述的光輝典范,受到人們的極高贊譽(yù)。2)電磁學(xué)的發(fā)展與建立也是以假說(shuō)為基礎(chǔ)的第97頁(yè)/共155頁(yè)3)熱現(xiàn)象的研究和熱力學(xué)的建立也離不開(kāi)假說(shuō)▼其中有“熱質(zhì)說(shuō)”、“分子運(yùn)動(dòng)論”、“宇宙熱寂論”等許多假說(shuō)。4)光學(xué)▼關(guān)于光本質(zhì)的爭(zhēng)論,貫穿著物理學(xué)發(fā)展的整個(gè)歷史過(guò)程。

無(wú)論是在經(jīng)典物理學(xué)中,還是在現(xiàn)代的量子論、相對(duì)論的物理學(xué)中,都存在著許多的假說(shuō)。第98頁(yè)/共155頁(yè)物理假說(shuō)貫穿于整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程。如果不要假說(shuō),就等于終止理論思維,也就等于終止物理的研究和發(fā)展?？梢哉f(shuō),沒(méi)有假說(shuō),就沒(méi)有物理學(xué)的過(guò)去和現(xiàn)在,更沒(méi)有物理學(xué)的未來(lái)。第99頁(yè)/共155頁(yè)（4）物理假說(shuō)的驗(yàn)證及其轉(zhuǎn)化1)物理假說(shuō)的驗(yàn)證①假說(shuō)需要實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證物理假說(shuō)有兩種驗(yàn)證:理論聯(lián)系實(shí)際邏輯驗(yàn)證實(shí)踐驗(yàn)證就物理學(xué)假說(shuō)而言,理論邏輯驗(yàn)證不能作為判別物理假說(shuō)的最終標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)第一種方式和第二種方式提出的假說(shuō),顯然可以用已有的物理理論邏輯來(lái)驗(yàn)證。至于第三種方式提出的假說(shuō),它立足于全新的觀念,就不能用已有的理論邏輯作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢驗(yàn)了.

總之,物理假說(shuō)最終只能以實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。第100頁(yè)/共155頁(yè)②假說(shuō)的驗(yàn)證所需要的時(shí)間一些假說(shuō),由于條件的限制,特別是實(shí)驗(yàn)條件的限制,人們不能馬上設(shè)計(jì)出驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn),即使設(shè)計(jì)出這樣的實(shí)驗(yàn),也未必能馬上付諸實(shí)施。這些假說(shuō)往往要等相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能得到證實(shí)。▼如愛(ài)因斯坦于1905年發(fā)表的狹義相對(duì)論論文中的關(guān)于時(shí)間膨脹的結(jié)論,直到1971年美國(guó)科學(xué)家才具體實(shí)施了這個(gè)實(shí)驗(yàn),并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算相符。▼三十年代費(fèi)米、泡利的中微子假說(shuō),直到五十年代中才得到證實(shí)。特別是一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、比較系統(tǒng)的假說(shuō),不僅要驗(yàn)證它的本身,而且要驗(yàn)證它推導(dǎo)出的結(jié)論,因此,就需要更長(zhǎng)的時(shí)間了。第101頁(yè)/共155頁(yè)③有的假說(shuō)不能直接用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,只能間接驗(yàn)證一些物理假說(shuō)以比較抽象的數(shù)學(xué)形式出現(xiàn),有時(shí)不容易用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證,也要用實(shí)驗(yàn)間接驗(yàn)證,即驗(yàn)證由這些假說(shuō)推論到的必然結(jié)論。在物理學(xué)領(lǐng)域,間接驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn),往往都能起到判別一個(gè)假說(shuō)真?zhèn)蔚淖饔?。▼例?麥克斯韋方程組當(dāng)時(shí)沒(méi)有直接驗(yàn)證,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不僅得不到物理學(xué)家的支持,反而招致不少攻擊和非議。直到1888年赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了麥克斯韋方程組的必然結(jié)論——電磁波的存在,

此后,麥克斯韋的理論才為人們接受,并在電磁學(xué)領(lǐng)域中確立了自己的地位。另外,環(huán)繞著同一個(gè)問(wèn)題,往往有多個(gè)物理假說(shuō),而且有些假說(shuō)是根本對(duì)立的。這就更需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證了。在物理學(xué)發(fā)展史上,由于種種原因,有時(shí)亦會(huì)出現(xiàn)虛假的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這就表明物理假說(shuō)的驗(yàn)證往往不是一次完成的,而是要不斷地接受歷史的驗(yàn)證。第102頁(yè)/共155頁(yè)2)物理假說(shuō)的轉(zhuǎn)化物理假說(shuō)不同于物理真理,它們的根本區(qū)別在于前者是客觀物理運(yùn)動(dòng)的正確反映,也可能不是,而后者必定是客觀物理運(yùn)動(dòng)的正確反映。但是,物理假說(shuō)同物理真理并沒(méi)有不可逾越的鴻溝,也沒(méi)有固定不變的界限,而是有著密切的聯(lián)系。只要經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,物理假說(shuō)就轉(zhuǎn)化為物理真理。任何一個(gè)物理真理都經(jīng)歷假說(shuō)的形式,是由假說(shuō)脫胎出來(lái)的。

從物理學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史看,物理學(xué)真理首先是一個(gè)物理假說(shuō),因此,物理學(xué)假說(shuō)是物理學(xué)發(fā)展的形式。

★如果一個(gè)物理假說(shuō)被實(shí)踐否定,它就轉(zhuǎn)化為謬誤,就被淘汰了！

物理假說(shuō)向物理真理的轉(zhuǎn)化,是兩者最本質(zhì)的聯(lián)系。第103頁(yè)/共155頁(yè)（5）物理假說(shuō)在物理學(xué)發(fā)展中的作用1)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理假說(shuō)的“證偽”推動(dòng)著物理學(xué)的發(fā)展一個(gè)假說(shuō)是否有價(jià)值,要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)卡爾·波普(KarlPopper)認(rèn)為,檢驗(yàn)不可能最終“證實(shí)”一個(gè)假說(shuō),但卻可以“證偽”或否定一個(gè)假說(shuō),被證偽的就被淘汰,代之以更新的假說(shuō);那些暫時(shí)沒(méi)有被證偽的,就是暫時(shí)有效的具有更大“逼真性”的理論。一個(gè)理論不管它經(jīng)受了多么嚴(yán)格的檢驗(yàn),也不能說(shuō)被“證實(shí)為真”了,因?yàn)椴荒鼙ＷC它還能經(jīng)受住未來(lái)進(jìn)一步的考驗(yàn),它終究還是要被證偽的。科學(xué)認(rèn)識(shí)通過(guò)不斷地“試探——除錯(cuò)”法,排除掉被證偽的假說(shuō)(理論),在“不斷革命”中使認(rèn)識(shí)愈來(lái)愈接近真理。

實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)假說(shuō)的“證偽”推動(dòng)著物理學(xué)的發(fā)展。第104頁(yè)/共155頁(yè)2)不同假說(shuō)之間的爭(zhēng)論促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展環(huán)繞著同一個(gè)問(wèn)題,往往有幾種不同的觀點(diǎn)、假說(shuō)、理論,而這些觀點(diǎn)、假說(shuō)、理論之間又存在著矛盾。科學(xué)理論中經(jīng)常充滿著各種不同觀點(diǎn)、假說(shuō)和理論的矛盾,在同一學(xué)說(shuō)中,由于彼此觀點(diǎn)和理論的不同,還會(huì)形成不同的學(xué)派。●如：在物理學(xué)發(fā)展史上都是很著名的：▼力學(xué)中超距作用與近距作用觀點(diǎn)的斗爭(zhēng)；關(guān)于兩種運(yùn)動(dòng)量度的爭(zhēng)論;▼光學(xué)中波動(dòng)說(shuō)與粒子說(shuō)的爭(zhēng)論

▼熱學(xué)中熱質(zhì)說(shuō)與分子運(yùn)動(dòng)說(shuō)的爭(zhēng)論▼關(guān)于陰極射線本質(zhì)的爭(zhēng)論▼本世紀(jì)以來(lái)愛(ài)因斯坦學(xué)派與哥本哈根學(xué)派之間的長(zhǎng)期爭(zhēng)論不同假說(shuō)之間的爭(zhēng)鳴和討論,會(huì)使那些由于歷史和認(rèn)識(shí)的局限性而產(chǎn)生的錯(cuò)誤的或片面的理論不斷被更完善的學(xué)說(shuō)所代替,所以對(duì)科學(xué)的發(fā)展有積極的推動(dòng)作用。

由于對(duì)立假說(shuō)的爭(zhēng)論,就更有力地促使假說(shuō)的提出者進(jìn)行更深入的研究,千方百計(jì)從物理學(xué)理論和實(shí)踐方面尋找根據(jù),不斷充實(shí)自己的假說(shuō)。第105頁(yè)/共155頁(yè)●從物理學(xué)本身的發(fā)展來(lái)看,即使是被否定的假說(shuō)也有一定的積極意義。

√它可以使人們從這個(gè)假說(shuō)中吸取有益的教訓(xùn),使后來(lái)的研究免蹈覆轍,為提出正確的假說(shuō),準(zhǔn)備了條件。

√人們?cè)隍?yàn)證假說(shuō)的過(guò)程中,客觀上都會(huì)積累到一些材料,這對(duì)研究工作本身,或多或少都有一定的作用。

總之,假說(shuō)的“證偽”和不同假說(shuō)之間的爭(zhēng)論推動(dòng)著物理學(xué)的發(fā)展。第106頁(yè)/共155頁(yè)在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,各門(mén)學(xué)科的知識(shí)量增加很快,報(bào)刊的數(shù)量很多,要想盡快掌握某一方面的知識(shí)并進(jìn)行科學(xué)研究工作,最重要的是掌握科學(xué)研究的正確方法,假說(shuō)是科學(xué)研究中的一種重要的方法。要重視這種方法,并學(xué)會(huì)運(yùn)用這種方法。

假說(shuō)在物理學(xué)發(fā)展中起到了很重要的作用??！第107頁(yè)/共155頁(yè)綜上所述，物理假說(shuō)是對(duì)新實(shí)驗(yàn)、新現(xiàn)象和新問(wèn)題的不斷思考，并結(jié)合原來(lái)的物理學(xué)體系給出的大膽設(shè)想，是物理學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要階段，是我們認(rèn)識(shí)未知世界的一個(gè)必然過(guò)程。有了假說(shuō)，人們加以細(xì)心求證，謹(jǐn)慎創(chuàng)造，從而物理學(xué)得以一步步走進(jìn)客觀真實(shí)。假說(shuō)在物理學(xué)發(fā)展中不是一個(gè)階段的事物，也不是只在一些特殊過(guò)程中的一個(gè)可以或缺的環(huán)節(jié)，而是物理學(xué)揭開(kāi)世界奧秘，通向真實(shí)未知世界的重要階梯。結(jié)論第108頁(yè)/共155頁(yè)第109頁(yè)/共155頁(yè)一個(gè)討論一個(gè)討論第110頁(yè)/共155頁(yè)★假說(shuō)方法的作用和意義在不斷修正的原子結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程中，得到很好的體現(xiàn)?！锏?11頁(yè)/共155頁(yè)湯姆遜設(shè)想：原子中帶正電的部分以均勻的電荷體密度分布在一個(gè)大小等于整個(gè)原子的球內(nèi)，而電子則一個(gè)一個(gè)地分布在球內(nèi)的不同位置上。由于電子很輕，所以原子的質(zhì)量將集中在帶正電位置上，并逐漸形成了湯姆遜的面包夾葡萄干的原子模型。第112頁(yè)/共155頁(yè)1908年，盧瑟福的助手蓋革和學(xué)生馬斯登做了α粒子對(duì)金屬箔散射的實(shí)驗(yàn)，得到“入射的α粒子中每8000個(gè)粒子有一個(gè)要反射回來(lái)“的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。湯姆遜原子模型在α粒子散射實(shí)驗(yàn)面前遇到了困難。盧瑟福苦思數(shù)周，終于在1910年底，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)推算，證明“只有假設(shè)正電球的直徑小于原子作用球的直徑，α粒子穿越單個(gè)原子時(shí)，才有可能產(chǎn)生大角度散射?！蓖瑫r(shí)，正式提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。盧瑟福的工作第113頁(yè)/共155頁(yè)盧瑟福原子模型雖然能解釋?duì)亮Ｗ拥纳⑸鋵?shí)驗(yàn)，但無(wú)法說(shuō)明外圍電子的分布及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不能解釋氫原子的線光譜，經(jīng)典的電磁理論遇到了困難。第114頁(yè)/共155頁(yè)為了解決這一困難，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了玻爾假說(shuō)。玻爾假說(shuō)有三點(diǎn)：第一點(diǎn)，電子在繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有電子的角動(dòng)量L等于h/2π的整數(shù)倍的那些軌道才是穩(wěn)定的。即L=nh/2π，n=1，2，3…式中，h為普朗克常數(shù)；n稱為量子數(shù)；玻爾假說(shuō)第115頁(yè)/共155頁(yè)第二點(diǎn)，電子在上述假設(shè)許可的任一軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子具有一定的能量En，不輻射也不吸收能量，這稱為定態(tài)。第三點(diǎn)，原子從一個(gè)能量En的定態(tài)躍遷到能量Ek的另一個(gè)定態(tài)時(shí)，輻射或吸收具有一定頻率的光子，光子的頻率是hγ=En-Ek根據(jù)玻爾假說(shuō)提出的玻爾原子模型，電子繞核旋轉(zhuǎn)有許多分立的軌道，電子軌道半徑，電子繞核旋轉(zhuǎn)速度、原子能量不可以取任意值，只能取一系列不連續(xù)的值，即它們量子化。原子從能級(jí)En躍遷到能級(jí)Ek時(shí)，放出單色光的頻率。玻爾假說(shuō)很好地解釋了氫原子的線光譜的規(guī)律。第116頁(yè)/共155頁(yè)由玻爾假設(shè)所建立的玻爾原子模型完善了盧瑟福的原子模型，人們稱玻爾模型為定態(tài)躍遷原子模型。索末菲對(duì)玻爾的原子理論作了發(fā)展?！锏虏剂_意的波粒二象性假設(shè)，提出微粒子具有波動(dòng)性，使原子的電子軌道概念失去了意義，而只能說(shuō)在離開(kāi)原子核周圍空間某處發(fā)現(xiàn)電子的概率是多少。把概率密度分布稱為電子云。玻爾模型中所說(shuō)的電子軌道，只不過(guò)是電子出現(xiàn)概率最大的區(qū)域而已?！锏?17頁(yè)/共155頁(yè)從湯姆遜模型、盧瑟福模型、玻爾模型、玻爾-索末菲模型、電子云模型的不斷遞進(jìn)的科學(xué)事實(shí)，說(shuō)明了假說(shuō)方法的作用。在物理學(xué)史上，物理假說(shuō)是人們的認(rèn)識(shí)向客觀真理接近的方式。

▲這是因?yàn)椋孩偌僬f(shuō)是對(duì)自然現(xiàn)象有根據(jù)的推測(cè)，假說(shuō)的不斷修正、補(bǔ)充和更新，會(huì)更多地、更正確地反映客觀現(xiàn)實(shí)的某些方面。它是人們的認(rèn)識(shí)向客觀真理接近的方式。②假說(shuō)是思維的發(fā)展形式，因?yàn)榭茖W(xué)不能“等待構(gòu)成定律的材料純粹化起來(lái)”以后再進(jìn)行思維，在此以前，“如果把運(yùn)用思維的研究停下來(lái)，而定律也就永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)”，科學(xué)也就無(wú)從發(fā)展。第118頁(yè)/共155頁(yè)第119頁(yè)/共155頁(yè)※中考物理試題中選出的探究型題目現(xiàn)行中學(xué)物理課本中有很多探究性內(nèi)容,其中探究實(shí)驗(yàn)占了相當(dāng)大的部分。這些內(nèi)容,多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí),對(duì)問(wèn)題提出“猜想”,或?qū)μ骄糠较蚝涂赡艹霈F(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行推測(cè)與假設(shè)。猜想與假設(shè)在思維上是有深度之分的。在學(xué)習(xí)物理課中還要練習(xí)解決某些物理問(wèn)題。其中探究型問(wèn)題,也要涉及到“猜想與假設(shè)”。下面是從近年來(lái)中考物理試題中選出的探究型題目,供同學(xué)們參考練習(xí)。第120頁(yè)/共155頁(yè)例1積雪對(duì)公路行車的危害主要表現(xiàn)在路況的改變,路面積雪經(jīng)車輛壓實(shí)后,輪與路面間的摩擦力減小,汽車易左右滑擺。同時(shí),汽車的制動(dòng)距離也難以控制,一旦車速過(guò)快、轉(zhuǎn)彎太急,都可能發(fā)生交通事故。專家研究表明,氣溫不同,積雪的厚薄不同,對(duì)行車的危害也不一樣,當(dāng)積雪厚度在5cm～15cm、氣溫在0℃左右時(shí),汽車最容易發(fā)生事故。因?yàn)樵谶@種條件下,路面上的冰雪常會(huì)呈“夜凍晝化”狀態(tài)。此時(shí),護(hù)路工人常在路面撒大量的鹽,以避免“夜凍晝化”現(xiàn)象,即在相同氣溫條件下,融化了的冰雪不再結(jié)冰,從而減少交通事故的發(fā)生。提出問(wèn)題:在相同氣溫條件下,為什么水不再結(jié)冰?猜想與假設(shè):請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的物理知識(shí),針對(duì)這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因提出一個(gè)合理的猜想,并說(shuō)出你猜想的理由。猜想:理由:第121頁(yè)/共155頁(yè)情景二:從冰箱中取一塊冰,厚約6cm～7cm。然后把冰支起來(lái),再取一根約1m左右的蠟線,橫搭在冰磚上,蠟線兩端各掛一個(gè)5kg左右的重物,如圖3所示,過(guò)了一會(huì)兒,重物落地了,蠟線沒(méi)斷。但是,非常奇怪的是冰磚卻沒(méi)有裂。根據(jù)以上信息,請(qǐng)你提出一個(gè)你感興趣的猜想:

。例2●情景一:冰是比較堅(jiān)硬的,溜冰的人卻感到很滑(穿冰刀溜冰鞋)。第122頁(yè)/共155頁(yè)例3月球一晝夜時(shí)間比地球長(zhǎng)得多,月球晝夜溫差達(dá)270℃,同學(xué)們對(duì)造成此溫差較大的原因進(jìn)行了猜想,以下猜想與事實(shí)不相關(guān)的是()。A.月球上沒(méi)有水的蒸發(fā)吸熱現(xiàn)象B.月球表面的巖石比熱容小C.月球白天時(shí)間長(zhǎng),吸收太陽(yáng)的能量多D.月球表面不存在磁場(chǎng)第123頁(yè)/共155頁(yè)例4如圖4所示,我們用手拉彈簧,它就會(huì)伸長(zhǎng);用手壓彈簧,它就會(huì)縮短,針對(duì)影響彈簧的伸長(zhǎng)或縮短的因素,請(qǐng)你提出一個(gè)猜想,并簡(jiǎn)述驗(yàn)證。猜想的實(shí)驗(yàn)方法。(1)猜想:(2)驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)方法:第124頁(yè)/共155頁(yè)例5晚自習(xí)時(shí),小明所在教室里的電燈突然全熄滅了,現(xiàn)在請(qǐng)你根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象,完成下列探究:【提出問(wèn)題】根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),你可能提出的猜想和驗(yàn)證猜想的依據(jù)是:猜想一:

;驗(yàn)證猜想的依據(jù)是:

。猜想二:

;驗(yàn)證猜想的依據(jù)是:

。第125頁(yè)/共155頁(yè)小莉認(rèn)為:鉛球擲出的距離,可能與擲出鉛球時(shí)的速度大小有關(guān);小強(qiáng)認(rèn)為:鉛球擲出的距離,可能與擲出鉛球時(shí)的射出仰角θ(投擲方向與水平方向的夾角)有關(guān)。李紅說(shuō):“我們還是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究吧”,于是,他們制作了一個(gè)小球彈射器(圖5所示),它能使小球以大小不同的速度和方向射出,彈射方向與水平的仰角,可由固定在鐵架臺(tái)上的量角器讀出,他們通過(guò)5次實(shí)驗(yàn)得到下表中的數(shù)據(jù):例6學(xué)校要開(kāi)運(yùn)動(dòng)會(huì),幾個(gè)同學(xué)討論怎樣才能把鉛球擲得更遠(yuǎn)。第126頁(yè)/共155頁(yè)請(qǐng)你根據(jù)上述所收集的信息和相關(guān)證據(jù)回答下列問(wèn)題:(1)為了驗(yàn)證小莉的猜想,應(yīng)選用序號(hào)為:、、的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出的結(jié)論是:在一定時(shí),物體拋出越大,拋出的距離越遠(yuǎn)。(2)為了驗(yàn)證小強(qiáng)的猜想,應(yīng)選用序號(hào)為

、

、的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),射出仰角θ為時(shí),物體拋出的距離最遠(yuǎn)。第127頁(yè)/共155頁(yè)參考答案例1猜想:撒鹽可能改變了水的凝固點(diǎn)或冰的熔點(diǎn)。理由:相同條件下,水不再結(jié)冰,可能是水的凝固點(diǎn)下降所致。例2冰的熔點(diǎn)跟壓強(qiáng)有何關(guān)系?例3答:D例4(1)彈簧受到的拉力越大,彈簧的伸長(zhǎng)就越大;或彈簧受到的壓力越大,彈簧縮短的長(zhǎng)度就越大。

(2)方法一:①把彈簧固定在鐵架臺(tái)上,用直尺測(cè)出彈簧原長(zhǎng)l0;②在彈簧下面掛上鉤碼,記下鉤碼重G1,用直尺測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度l1,得到伸長(zhǎng)量△l1=(l1-l0);③增加掛在彈簧下面的鉤碼數(shù)量,記下這時(shí)鉤碼重G2,用直尺測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度l2,得到△l2=(l2-l0);④比較△l1與△l2,可驗(yàn)證猜想。方法二:①把彈簧豎放在水平桌面上(固定),用直尺測(cè)出彈簧原長(zhǎng)度l0;②在彈簧上面加壓砝碼,記下砝碼重G0,用直尺測(cè)出的彈簧長(zhǎng)度l1,得到縮短量△l1=(l0-l1);③增加砝碼的數(shù)量,記下這時(shí)砝碼重G2,用直尺測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度l2,得到縮短量△l2=(l0-l2);④比較△l1與△l2可驗(yàn)證猜想。例5【提出問(wèn)題】:教室里的電燈為什么全熄滅了?

猜想一:可能停電了;驗(yàn)證猜想的依據(jù)是:觀察教室外的燈是否亮著。猜想二:可能校園空氣開(kāi)關(guān)跳閘了;驗(yàn)證猜想的依據(jù)是:觀察校園空氣開(kāi)關(guān)是否跳閘。例6(1)1、2、5射出仰角速度(2)2、3、445°第128頁(yè)/共155頁(yè)第129頁(yè)/共155頁(yè)※中考物理的研究方法掃描中考物理專題第130頁(yè)/共155頁(yè)控制變量法：就是把一個(gè)多因素影響某一物理量的問(wèn)題，通過(guò)控制其幾個(gè)因素不變，只讓其中一個(gè)因素改變，從而轉(zhuǎn)化為多個(gè)單一因素影響某一物理量的問(wèn)題的研究方法。這種方法在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格上的反映為：某兩次試驗(yàn)只有一個(gè)條件不相同，若兩次試驗(yàn)結(jié)果不同，則與該條件有關(guān)，否則無(wú)關(guān)。反過(guò)來(lái)，若要研究的問(wèn)題是物理量與某一因素是否有關(guān)，則應(yīng)只使該因素不同，而其他因素均應(yīng)相同?？刂谱兞糠ㄊ侵袑W(xué)物理中最常用的方法。

（一）控制變量法第131頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)例:研究影響力的作用效果的因素

研究研究滑動(dòng)摩檫力與哪些因素有關(guān)

研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)

研究琴弦發(fā)聲的音調(diào)與弦粗細(xì)、松緊、長(zhǎng)短的關(guān)系

研究影響液體蒸發(fā)快慢的因素

研究物體吸熱與物質(zhì)種類、質(zhì)量、溫度的關(guān)系

研究影響電阻大小的因素

研究電流與電壓、電阻的關(guān)系

研究電功或電熱與哪些因素有關(guān)

研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力與哪些因素有關(guān)

研究影響感應(yīng)電流的方向因素研究動(dòng)能（或重力勢(shì)能）與哪些因素有關(guān)

等等……第132頁(yè)/共155頁(yè)（二）建立模型法

建立模型法：

實(shí)際中的事物都是錯(cuò)綜復(fù)雜的，在用物理的規(guī)律對(duì)實(shí)際中的事物進(jìn)行研究時(shí)，常需要對(duì)它們進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，忽略次要因素，以突出主要矛盾．用這種理想化的方法將實(shí)際中的事物進(jìn)行簡(jiǎn)化，便可得到一系列的物理模型．

第133頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)例:研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí)建立原子核式結(jié)構(gòu)模型

研究連通器原理時(shí)用到液片模型研究光現(xiàn)象時(shí)用到光線模型研究磁現(xiàn)象時(shí)用到磁感線模型力的示意圖或力的圖示是實(shí)際物體和作用力的模型電路圖是實(shí)物電路的模型研究液體壓強(qiáng)時(shí)用液柱模型等等……第134頁(yè)/共155頁(yè)（三）轉(zhuǎn)換法

物理學(xué)中對(duì)于一些看不見(jiàn)、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)，或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量，這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念、規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。第135頁(yè)/共155頁(yè)例3（徐州中考題）愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“磁場(chǎng)在物理學(xué)家看來(lái)正如他坐的椅子一樣實(shí)在?！贝艌?chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著，但可以通過(guò)對(duì)小磁針的作用證明其存在。在物理學(xué)中還有其他一些現(xiàn)象也是這樣，如用

可證明

的存在。解析：首先通過(guò)閱讀，明確磁場(chǎng)是無(wú)形的，而小磁針是有形的。用有形的、看得見(jiàn)、摸得著的事物證明無(wú)形的、看不見(jiàn)、摸不著的物體，是轉(zhuǎn)換的思想。然后就要在頭腦中搜尋學(xué)習(xí)過(guò)的物理內(nèi)容，篩選出應(yīng)用這個(gè)思想獲取的知識(shí)點(diǎn)，確定答案。大家可以從力、熱、光、電、磁、分子原子、能量等方面進(jìn)行思考。第136頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)例:物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變可證明此物受到力的作用

蘋(píng)果落地可證明重力存在馬得堡半球?qū)嶒?yàn)可證明大氣壓的存在

霧的出現(xiàn)可證明空氣中含有水蒸氣影的形成光沿直線傳播月食現(xiàn)象可證明月亮不是光源

奧斯特實(shí)驗(yàn)可證明電流周圍有磁場(chǎng)指南針指南北可證明地磁場(chǎng)的存在

擴(kuò)散現(xiàn)象可證明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)鉛塊實(shí)驗(yàn)可證明分子間引力的存在運(yùn)動(dòng)的物體能對(duì)外做功可證明它具有能

等等……第137頁(yè)/共155頁(yè)（四）等效法

等效法是常用的科學(xué)思維方法。等效是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過(guò)程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的。它們之間可以相互替代，而保證結(jié)論不變。等效的方法是指面對(duì)一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，提出一個(gè)簡(jiǎn)單的方案或設(shè)想，而使它們的效果完全相同，從而將問(wèn)題化難為易，求得解決。第138頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)例:等效電路

等效電阻

分力與合力等效

等等……第139頁(yè)/共155頁(yè)（五）類比法

類比在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。所謂類比，實(shí)際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據(jù)兩個(gè)（或兩類）對(duì)象之間在某些方面的相同或相似而推出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和較難的物理知識(shí)。第140頁(yè)/共155頁(yè)實(shí)例:電壓與水壓電流與水流

內(nèi)能與機(jī)械能

等等……原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系第141頁(yè)/共155頁(yè)（六）推理法推理法:是在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,忽略次要因素,進(jìn)行合理的推想,得出結(jié)論,達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的目的。

如：牛頓第一定律的得出。第142頁(yè)/共155頁(yè)第143頁(yè)/共155頁(yè)文獻(xiàn)學(xué)習(xí)和討論第144頁(yè)/共155頁(yè)研究物理的科學(xué)方法有許多，經(jīng)常用到的有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、比較法、類比法、等效法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、模型法、科學(xué)推理法等。研究某些物理知識(shí)或物理規(guī)律，往往要同時(shí)用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，我們同時(shí)用到了觀察法（觀察電流表的示數(shù)）、轉(zhuǎn)換法（把電阻的大小轉(zhuǎn)換成電流的大小、通過(guò)研究電流的大小來(lái)得到電阻的大?。w納法（將分別得出的電阻與材料、長(zhǎng)度、橫截面積、溫度有關(guān)的信息歸納在一起）、和控制變量法（在研究電阻與長(zhǎng)度有關(guān)時(shí)控制了材料、橫截面積）等方法。可見(jiàn)，物理的科學(xué)方法題無(wú)法細(xì)致的分類。只能根據(jù)題意看題中強(qiáng)調(diào)的是哪一過(guò)程，來(lái)分析解答。下面我們將一些重要的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行一下分析。初中物理教學(xué)中常用15種科學(xué)方法文獻(xiàn)學(xué)習(xí)和討論第145頁(yè)/共155頁(yè)文獻(xiàn)學(xué)習(xí)和討論第146頁(yè)/共155頁(yè)物理科學(xué)方法教育是指在物理教學(xué)中，有目的、有意識(shí)、有步驟地滲透和傳授物理科學(xué)研究方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步地掌握最基本、最主要的物理科學(xué)方法，達(dá)到促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)能力和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。物理科學(xué)方法教育是物理教學(xué)深化改革的需要。我