中學(xué)物理教學(xué)法：第七章 物理概念教學(xué)

1、第七章 物理概念教學(xué),1、什么是物理概念？如何認(rèn)識(shí)物理概念教學(xué)的重要性？ 2、物理概念的特點(diǎn)是什么？ 3、基本物理概念的教學(xué)要求是什么？ 4、中學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念時(shí)有哪些常見(jiàn)問(wèn)題 ？ 5、中學(xué)物理概念教學(xué)中有幾種建立概念的方法？ 6、物理概念教學(xué)應(yīng)抓好哪幾個(gè)環(huán)節(jié)？,學(xué)習(xí)本章時(shí)注意思考下列問(wèn)題,一、什么是物理概念？,物理概念是客觀物理現(xiàn)象和過(guò)程的本質(zhì)屬性和共同特征在人們頭腦中的反映，是物理思維的一種形式。,任何一個(gè)物理概念都有明確的內(nèi)涵和外延。,物理概念的內(nèi)涵,指的是該概念所反映的物理現(xiàn)象和過(guò)程的本質(zhì)屬性。,物理概念的外延,指的是該概念所涉及的一切現(xiàn)象和過(guò)程的范圍和條件。,（1）物理概念是物理學(xué)的

2、最重要的基石； 學(xué)科、物理學(xué)的內(nèi)容、物理學(xué)體系。 （2）讓學(xué)生理解和掌握物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵； 不易教也不易學(xué)，難學(xué)、癥結(jié)，原因：教師（多做練習(xí)、忽視形成過(guò)程）、學(xué)生（只注意背定義、記公式、做習(xí)題，忽視理解） （3）物理概念教學(xué)是培養(yǎng)能力、開(kāi)發(fā)智力的重要途徑。 觀察實(shí)驗(yàn)、思維加工、同化順應(yīng)、 新舊、應(yīng)用,物理概念教學(xué)的重要性主要表現(xiàn)為,如何認(rèn)識(shí)物理概念教學(xué)的重要性？,二、物理概念的特點(diǎn)是什么？,（1）物理概念是觀察實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物； （2）大量物理概念具有定量的性質(zhì)； （3）不同物理量具有不同的特征 狀態(tài)量和過(guò)程量 性質(zhì)量（物質(zhì)性質(zhì)）和作用量（物質(zhì)相互作用） 微觀量（單個(gè)微觀粒子

3、）和宏觀量（宏觀物體或系統(tǒng) 性質(zhì)或狀態(tài)） 標(biāo)量和矢量 相對(duì)量和絕對(duì)量 強(qiáng)度量（不可加性）和廣延量（可加性） 基本物理量和導(dǎo)出物理量,三、基本物理概念的教學(xué)要求是什么？,基本物理概念，是指物理學(xué)中最基礎(chǔ)、最核心的概念。它們?cè)谖锢韺W(xué)發(fā)展過(guò)程中貢獻(xiàn)最大、反復(fù)出現(xiàn)在許多定律中、經(jīng)常運(yùn)用、而且最有生命力。 基本物理概念的教學(xué)要求是： 1、明確建立物理概念的事實(shí)依據(jù)和科學(xué)思維方法。 事實(shí)依據(jù)：日常生活中觀察到的物理現(xiàn)象、典型的各種事例、和必要的實(shí)驗(yàn) 科學(xué)思維方法：分析、比較、綜合、概括、抽象,2、理解物理概念的內(nèi)涵 建立概念的必要性 物理概念的建立過(guò)程 概念的表達(dá)方式：文字表達(dá)和數(shù)學(xué)表達(dá)（定義式、量度式和

4、決定式） 3、了解物理概念的外延 概念的使用范圍和條件 4、了解概念與相關(guān)概念的區(qū)別和聯(lián)系 比較：相同點(diǎn)、不同點(diǎn)和聯(lián)系 5、學(xué)會(huì)運(yùn)用概念。,四、中學(xué)物理概念教學(xué)中幾種建立概念的方法？,1、分析一類物理現(xiàn)象和過(guò)程的本質(zhì)屬性和共同特征。 2、把物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)的某種屬性隔離出來(lái)，得到表征物質(zhì)或運(yùn)動(dòng)的某種性質(zhì)的物理量。 3、用理想化方法進(jìn)行科學(xué)抽象 4、抓住新舊概念之間的邏輯聯(lián)系，在已有概念的基礎(chǔ)上建立新概念。 5、在物理定律的討論中建立概念。 6、用類比方法建立概念。 7、用等效方法建立概念。,五、學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念時(shí)有哪些常見(jiàn)問(wèn)題 ？,1、日常經(jīng)驗(yàn)中形成的不正確、不科學(xué)的觀念的干擾。 2、感性認(rèn)識(shí)不足或

5、已有概念不清。 3、抽象思維能力不足，有些概念難以理解。 4、忽視了量度公式的物理意義。 5、相關(guān)概念間的混淆。 6、不會(huì)運(yùn)用概念來(lái)分析、解決問(wèn)題。,六、物理概念教學(xué)應(yīng)抓好哪幾個(gè)環(huán)節(jié)？,（1）運(yùn)用實(shí)驗(yàn) （2） 利用學(xué)生積累的生活經(jīng)驗(yàn) （3）抓新舊知識(shí)的邏輯展開(kāi) （4）介紹生動(dòng)有趣的物理學(xué)史實(shí)或故事 （5）用多媒體把學(xué)生不易觀察的形象展示出來(lái),1、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)物理概念的環(huán)境,感性認(rèn)識(shí),（1）實(shí)際生活中的問(wèn)題 （2）思路和方法 （3）練習(xí)不宜過(guò)多，關(guān)鍵在于問(wèn)題的典型性、啟發(fā)性、靈活性是否突出，是否有針對(duì)性 （4）注意概念教學(xué)的階段性,2、進(jìn)行思維加工,關(guān)鍵是讓學(xué)生經(jīng)歷思維加工的過(guò)程。,本質(zhì)屬性或共同特

6、征,感性材料,科學(xué)抽象,本質(zhì)屬性,文字表達(dá),（物理量）定義式,物理意義（質(zhì)和量）,適用范圍,對(duì)比（有關(guān)概念的區(qū)別和聯(lián)系）,3、運(yùn)用,鞏固、深化和活化,作業(yè),1、試以“電場(chǎng)強(qiáng)度”為例，分析它的建立過(guò)程、教學(xué)要求，并設(shè)計(jì)其教學(xué)活動(dòng)過(guò)程。 2、試分析“加速度”這一物理量的內(nèi)涵、外延，它的量度公式和決定條件，以及造成概念不清的原因。,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(shí)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(shí)有哪些常見(jiàn)問(wèn)題？ 5物理規(guī)律教學(xué)的一般過(guò)程是什么？,學(xué)習(xí)本章時(shí)注意思考下列問(wèn)題：,一、什

7、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(guò)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(wú)條件的，后者是有條件的。,如何認(rèn)識(shí)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(duì)物理概念的理解，是在掌握規(guī)律的基礎(chǔ)上完成。 例：對(duì)“力”的理解。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 是在

8、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(dòng)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(wàn)有引力定律,（3）物理規(guī)律教學(xué)是培養(yǎng)能力、開(kāi)發(fā)智力、發(fā)展心理品質(zhì)的途徑,學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律是： 先由感性認(rèn)識(shí)理性認(rèn)識(shí)， 再由理性認(rèn)識(shí)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(shí)能力的重要途徑,二、物理規(guī)律的特點(diǎn)是什么？,1、

9、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(dòng)狀態(tài)的原因）。但不受外力的作用（這個(gè)條件）是一個(gè)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?。遗c實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果對(duì)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(yǔ)言（數(shù)學(xué)）表示出來(lái)。 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(duì)象和過(guò)程的理想化， 實(shí)驗(yàn)的測(cè)量誤差的存在。 局限性是指 在

10、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(dòng)定律成立的條件是質(zhì)點(diǎn)、平動(dòng)、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(shí)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(shí)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(shí) 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(wú)論采取哪種方法，都必須使學(xué)生明確建立規(guī)律的過(guò)程、依據(jù)，以及采用

11、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(lái)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(duì)象，直接測(cè)量多個(gè)平衡態(tài)時(shí)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(lái)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(guò)程無(wú)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,

12、（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(dòng)學(xué)和牛頓第二定律來(lái)推出動(dòng)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(lái)。,對(duì)物理規(guī)律的文字表述的引出，必須在學(xué)生對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析研究，并對(duì)它的本質(zhì)有相當(dāng)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。切不可在學(xué)生毫無(wú)認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí)不足的情況下“搬出來(lái)”，“灌”給學(xué)生，然后再逐字逐句解釋和說(shuō)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(lái)。,一要研究它是怎樣建立起來(lái)的。,在實(shí)驗(yàn)歸納法中，是怎樣把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)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(guò)

13、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(duì)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(lái)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(gè)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(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程） 利用圖象來(lái)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(lái)導(dǎo)出有關(guān)公式。（如由速度-時(shí)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(lái)研究和解決問(wèn)題，才

14、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(shí)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,如，“打破物體的慣性”，“克服慣性，使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)”。,“牛頓第一定律”和“慣性” 常見(jiàn)是將“慣性”和“物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”等同起來(lái)。,慣性；是物質(zhì)的屬性，與物體是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。（是無(wú)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(huì)運(yùn)用物理規(guī)律說(shuō)明、解釋現(xiàn)象，分析和

15、解決實(shí)際問(wèn)題,對(duì)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(huì)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(wèn)題。 運(yùn)用過(guò)程使將抽象的物理規(guī)律具體化的過(guò)程，從而完成認(rèn)識(shí)過(guò)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(shí)有哪些常見(jiàn)問(wèn)題,1、感性知識(shí)不足 事實(shí) 分析歸納 結(jié)論 2、相關(guān)的準(zhǔn)備知識(shí)不足 物理知識(shí)本身存在嚴(yán)密的邏輯聯(lián)系。 先前的知識(shí)準(zhǔn)備包括： （1）已有的現(xiàn)象和概念； （2）用已學(xué)的知識(shí)分析研究問(wèn)題思路和方法 （3）已有的數(shù)學(xué)知識(shí)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(cuò)誤觀念的干擾 4、思維定勢(shì)帶來(lái)的負(fù)遷移； 5、抽象思維能力不

16、強(qiáng)； 6、不會(huì)運(yùn)用物理規(guī)律說(shuō)明、解釋現(xiàn)象，分析解決實(shí)際問(wèn)題。,五、物理規(guī)律教學(xué)的一般過(guò)程是什么？,1、創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究規(guī)律的物理環(huán)境（或情境）。 如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題： （1）在觀察、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題； （2）從學(xué)生生活中熟知的典型事例中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題； （3）從對(duì)學(xué)生已有的知識(shí)的分析引伸和邏輯展開(kāi)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(shí)和數(shù)據(jù)； （2）提供進(jìn)一步思考問(wèn)題的線索和依據(jù)； （3）為研究問(wèn)題提供必要的知識(shí)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(lái)探索物理規(guī)律 （1）運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究物理規(guī)

17、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(gè)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(shí)，通過(guò)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(dòng)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(shí),數(shù)學(xué) 推理,結(jié)論,實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證,如動(dòng)能定理、萬(wàn)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