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省重点高中老师学习指导——学习物理的四个层次

 当以读书通世事 2018-02-02

高中物理一直是同学们学习的难点,但是“她”却是如此的重要!

省重点高中老师学习指导——学习物理的四个层次

一位专家说:

从物理学科“核心素养”内涵来看,物理学科是“科学教育”的鼻祖,是培养学生“理性思维”与“数理逻辑”的一门重要学科;得天独厚的深刻“哲学内涵”与“科学内涵”,是培养学生科学“核心素养”的一门重要学科。

说的多好,所以我们必须学好物理!

那么如何学好物理呢?你需要顺利的经过两个层次,进而达到第三层次,最后为下一代准备第四层次(为什么是下一代,请看下面的分析)!

第一层次——知识(系统)

省重点高中老师学习指导——学习物理的四个层次

基本概念、基本公式、基本方法、基本模型

高中力学有四部分:

①运动学

很多同学忽视运动学,或者没有把它当做一个重要模块加以重视。在教学中老师们也常常急于速进,想很快过度到后面的动力学,认为有牛顿第二定律应用的动力学更重要,更本质。

其实,我们在教学中发现,到了高三物理一轮复习时,表现出来的基础“最不好”的同学中,绝大部分是“运动学”就没有学好,仓促进入了需要受力分析的“动力学”。随后的学习可想而知,运动学公式还没有记住,匀变速运动的过程还没有熟悉,再加上受力的分析,复杂过程的叠加,学生的物理学习肯定是一团糟。

加强“运动学”部分的学习,是学生也是老师的当务之急。


运动学”只涉及v0、v、a、x、t,圆周运动还涉及线速度、角速度、角加速度、周期、转速、频率等。注意,“运动学”不涉及“力”F,不涉及牛顿第二定律的应用。

运动学中最主要的物理量是:

瞬时速度v

(很多同学,觉得加速度a是最重要的物理量,其实不然,瞬时速度——就是公式中的末速度,才是最重要的,加速度是在描述瞬时速度的变化。)

无论是直线运动还曲线运动,加速度都是用来描述速度变化的快慢程度的。

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(加速度定义式,直线曲线运动都适用)

我们只要知道了速度的变化量,就可以确定加速度的大小和方向。高中课本(参考书)中有三个地方提到加速度的计算,一个是在必修一第一章,运动的描述中提到直线运动中的“加速度”的计算,第二个是在必修二第五章曲线运动,平抛运动一节中提到平抛中的加速度计算,第三处是在必修二第五章曲线运动,向心加速度一节中提到“向心加速度”的计算。(如下图)

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关于直线运动的运动学公式:

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关于圆周运动的运动学公式:

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应当让学生明确“运动学”不只时是研究直线运动,而且也研究平抛、圆周等曲线运动,只要不涉及受力,研究物体瞬时速度和位置变动的内容,都属于“运动学”。运动学可以很好的锻炼学生的物理思维。

②动力学(包括平衡)

“动力学”主要研究“运动”与“受力”的关系,“力是改变物体速度的原因”!还记得眼镜吗?(参考:《没有眼镜 怎么看本质》一文)。

涉及到的物理量除了运动学中的各量以外,再加上一个非常重要的量就是

“力”

用到的定理就是多了一个——牛顿第二定律

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如果运动学学的过硬,这一章中,难点在“受力分析”,在于如何从各种模型中找出物体受到的合力,或者某个方向上受到的合力。(参考:《物理中的几何——处理力的方法》一文)

我将物体的平衡问题也归在了这一部分,就是因为平衡问题就是在分析物体受到的力,并且用最佳的办法处理这些力。

③功与能

运动学、动力学学好了就可以过渡到“功与能”的学习。

这一部分在教学中,常常注重了“动能定理”、“机械能守恒定律”这两个规律的学习,而忽视了“功”、“动能”、“势能”这几个概念的重要性。

很多同学对力做的“功”是什么、“动能”、“势能”是什么意思,都很难搞明白。其实这也不怪学生,本来“功”、“动能”、“势能”这几个概念就很抽象,历史上明确的认识“功”与“能”也是在十九世纪了(1853年W·汤姆孙)。大家想想看从牛顿发现三大定律(1687年《自然哲学的数学原理》)到W·汤姆孙,已经过了几乎两百年!也就是说,就连大名鼎鼎的“牛顿”先生也是不清楚“功”、“能”的准确含义的!更有意思的是,力的定义“物体与物体之间的相互作用”,并不是牛顿先生给出,是后来的人们经过整理总结才得出的,尽管牛顿先生发现了牛顿第二定律,知道了“力”的作用是改变物体的速度,但是他并不清楚“力”是什么?有意思吧!呵呵

物理概念本来就是很抽象的,每一个概念都经历数代人,上百年的时间才形成。所以要求学生在短短几节课的时间就要理解“力”、“功”、“动能”、“势能”是不是有点强人所难了!

建议老师们在以后的上课过程中,将物理的概念当成重重之重来对待,学生不理解很正常,给他时间理解,但是不能轻描淡写的略过“概念”的教学过程。恰恰相反,应该在如何上好“概念”课上多下功夫。

“功”与“能”用到的物理量都是组合量,由“运动学”和“动力学”中的物理量组合而成。(所以说,学好运动学、动力学是学习功与能的前提)

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(关于动能、势能的概念研究,以后会陆续推出,敬请期待!)

④冲量与动量

这是选修3-5的内容,刚刚改为必修(其实改为选修就是一个错误)。“冲量”与“动量”概念的形成时期与“功与能”的概念差不多。并且“冲量”、“动量”也是由运动学、动力学中的物理量组合而成。

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电学、电磁学、热学中的知识点,在以后的文章中整理。

第二层次——运算

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高中需要熟练掌握的运算方法有:字母运算、数字运算、比例运算

新课标卷对计算能力的要求还是挺高的,如图:

2017年理综物理试题25题——字母运算

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2017年理综物理试题24题——数字运算

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2017年理综物理19、20题部分答案——比例运算

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很多物理不好的同学,这三样的运算很成问题,到处找人补课,不如自己先练习运算。老师可以帮你解决,不好理解的东西,但是帮不了你的运算。

第三层次——感觉

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在前两个层次的基础上生出的对物理的感觉

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前两个基本功扎实了,就可以研究复杂的题目了。

复杂的题目老师只能讲解思路,或者突破里面的重难点,亦或者帮你找到陷阱。但是,理解复杂题目的全部,并且能独立拿下,进而在有时间限制的考试中能快速的独立的书写出来,就需要物理的“第三”层次——感觉了。

这一阶段的同学基本知识不是问题,他们需要在各种复杂的题目中遨游,将头脑中的知识——融会贯通,手上的运算能力练到——如火纯青。

度过了这一阶段就可以称为是物理的——高手。但是要注意,如果前两个基本功没有练到火候,就急于进入第三个层次,是不可行的。无论是自己急,还是老师急、还是家长急都无济于事,你必须将前两个基本功练好。就是高三复习,你要做的也是前两层次的事情。不过话又说回来了,如果前两层次认真练到位,那么,进入第三个层次就是水到渠成了。所以不要急,要把功夫下到位!

第四层次——灵感

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那就不是一般人能有的了,“天生的灵感”学也学不来。有些人天生数理思维好。见下面科学家的年龄是不是有种“生无可恋”的感觉!呵呵

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维纳(控制论之父)14岁获得学士学位,18岁获得博士学位;

理查兹(T.W.Richards,1868-1928)(1914年诺贝尔化学奖获得者)17岁为化学学士,18岁文学学士,20岁成为博士;

施温格(J.Schwinger,1918-1994)(1965年诺贝尔物理学奖获得者)18岁大学毕业,21岁获博士学位;

伍德沃德(B.Woodward,1917-1979)(1965年诺贝尔化学奖获得者)19岁大学毕业,21岁获博士学位;

沃森(J.Watson,1928-)(1962年获得诺贝尔生理医学奖)19岁获得学士、22岁获得博士学位

盖尔曼(M.Gellmann,1929-)(1969年诺贝尔物理学奖获得者)都是在19岁获得学士、22岁获得博士学位

爱因斯坦25岁发现“相对论”!

这个层次真是“望尘莫及”呀!看来只能靠强大的“基因”突变了!

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