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物理及其研究方法
来源:本站原创 作者:唐伟著 点击数:[416] 更新时间:2016年10月31日 字体:【

物理及其研究方法

邵阳县塘渡口镇中学  唐伟著

 

“物理”一词源于庄子——判天地之美、析万物之理。物理学作为一门相对独立的自然科学,它起始于伽利略和牛顿的年代。伽利略的墓志铭:他失明了,因为在自然界中已经没有剩下什么他没有看见。爱因斯坦曾经这样评价伽利略:他用两个铁球告诉人们:什么是“科学”。自伽利略始,“实验、观察”成为物理研究的重要手段。

牛顿对自己的评价:我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来,我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。牛顿将“推理、归纳”引入了物理研究。

一、发现——物理学之美

系列实验1

①在横梁下边用细线a拴一质量较大的

金属球,金属球的下面用同样的细线b

系一小木棒,如图1所示,当用手猛拉

小木棒时,会被拉断的细线是(  

②当用的慢拉小木棒时,会被拉断的细线是(  

实验中常常会有许多我们意想不到的现象发生,从而为我们创造了发现问题机会,使我们认识到自然中各种现象的发生、发展有其内在的规律。

系列问题1

①从树上掉下苹果为什么总是落向地面?

②棒冰冒出的白气向上飘还是向下飘?

③打雷时为什么总是先看到闪电,后听到雷声?

④晴朗的天空为什么是蔚蓝色的?

⑤广播电视、移动电话、因特网为什么能传递各种信息?

物理现象多种多样,千变万化。这些现象是非常有趣的,首要的就是观察,观察要有目的,否则很多现象你都会视而不见。用匪夷所思的实验,司空见惯的物理现象,史诗般的人物简介,激发学生对物理学家的崇敬,感情物理研究的目的是发现自然之美。

二、观察——物理研究的基础

系列实验2

①依依不舍的乒乓球1:将一只塑料可乐

瓶剪去底部(瓶颈的截面直径略小于乒乓

球的直径)。如图2甲把一只乒乓球放在瓶

内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出,但乒乓球并不上浮,直到水倒满后,乒乓球还沉在水底并没有浮起来。如图2乙当用手指堵住瓶颈的出水口,使水慢慢流下并注满玻璃管后,乒乓球上浮。

②依依不舍的乒乓球2:在一漏斗下放一乒乓球,手放开,乒乓球由于重力的作用而下落,如果从上往下不断的向下吹气,如图3所示,可看到乒乓球不落下。

③会跳舞乒乓球:打开电吹风,使其吹冷风,在其出风口放上乒乓球,会看到乒乓球不掉下来并且轻盈地跳动;若左右摇动电吹风,会看到乒乓球跟着左右摆动。

物理是一门以观察、实验为基础的自然科学,许多物理知识是从观察和实验得来的,观察和实验也是学习物理的重要方法。观察绝不是简单地看看,重要的在于思考,要注意观察的现象有什么特点,要明确观察目的,并注意引起变化的原因和条件,这样才能有所发现。下面我们一起来观察一些现象,是否也能有所发现。

三、实验——规律发现的根本

系列实验3

①将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本,透过琉璃杯观看书上的字,你发现了什么?

②适当增加玻璃杯与书本间的距离,透过玻璃杯观看书上的字,你有什么发现?

同样的实验器材在不同的条件下可以看到不同的现象,真可谓“横看成岭侧成峰”。

四、探究——科学创造的源泉

系列实验4

①自制简易电动机实验:如图5,用回形针做成两个支架,分别与电池的两极相连。用漆包线绕一个矩形线圈,以线圈引线为轴,半用小刀刮去轴的一端全部漆皮,另一端只刮去上半周漆皮。将线圈放在支架上,磁体放在线圈下,闭合开关且用手轻推一下线圈,线圈就会不停地转动起来。

②自制简易发电机实验:取一个直流电动机模型,拆解开,指出它是由磁体和线圈组成,在接电源处接一只发光二极管或小灯泡,在模型的转轴上绕上细线,如图6所示,然后快速拉动细线,使线圈转动起来,结果二极管或小灯泡发光,此时这模型就成为发电机。

 

 

 


 

其实,物理学珍贵之处不是已经揭示的科学发现,而是这些规律的发现过程,那就是“探究”。我们学习物理的过程中要重温当年的科学家的“探究”过程,提高自己的科学探究能力,为将来的科学创造打下坚实的基础。

在师生互动中体验合作探究,领悟探究是科学创造的源泉。

五、应用——物理研究的真谛

系列问题2

①为什么夏天人们爱穿浅颜色的衣服,冬天人们又常穿深颜色的衣服?

②为什么用“高压锅”煮饭比用普通的锅煮的饭好吃?

③为什么空调既能制“冷”又能制热?

④自行车上坡时,要省力,后轴的齿轮该换大的还是小的?

生活中的衣、食、住、行与物理息息相关,而人类生活条件的改善更与物理学的发展密不可分。学好物理知识不但要重视观察和实验,要勤于思考、着重理解,同时更要重视应用知识,使知识更好地服务于人类、服务于社会。

物理学是平凡的、普遍的,它就来源于我们的生活中,物理学又是有趣而又震撼人心的,其中充满着智慧。让我们就一起走进神奇的物理世界,学习知识、发展技能、体验其中的过程、掌握物理探究的方法,提高科学素养,让物理知识更好地为人类社会服务。

总体指导思想是以实验为主线,让对问题的思考贯穿于教学过程,使学生在认知冲突中体验科学探究的乐趣,引导学生在对物理现象充满好奇的基础上,把好奇心引向物理知识,由对物理现象的好奇转为对物理知识的渴望。通过教学让学生感悟物理之美、领悟学习方法、培养积极态度,实现了对教材的“二次开发”。

学内容的范围是灵活的、是广泛的,可以是课内的也可以是课外的,只要适合学生的认知规律,从学生的实际出发,所有有关人与自然、人与社会的任何方面的材料都可以作为学习材料。教师要创造性地使用教材,要融入自己的科学精神和智慧,对教材知识进行重组和整合,选取更好的内容对教材深加工,充分有效地将教材内容激活,设计出丰富多彩的课来,实现课程“创生”,把对学生科学素养的培养无声地融入课堂教学之中。

 

 

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