高中物理小船过河问题经典例题,图中这种情况不懂,为什么当V(船)垂直切线的话路径最短?希望能详细的教下谢谢

一、运动的描述1.物体模型用质点,忽略形状和大小;地球公转当质点,地球自转要大小。物体位置的变化,准确描述用位移,运动快慢S比t ,a用Δv与t 比。2.运用一般公式法,平均速度是简法,中间时刻速度法,初速度零比例法,再加几何图像法,求解运动好方法。自由落体是实例,初速为零a等g.竖直上抛知初速,上升最高心有数,飞行时间上下回,整个过程匀减速。中心时刻的速度,平均速度相等数;求加速度有好方,ΔS等a T平方。3.速度决定物体动,速度加速度方向中,同向加速反向减,垂直拐弯莫前冲。二、力1.解力学题堡垒坚,受力分析是关键;分析受力性质力,根据效果来处理。2.分析受力要仔细,定量计算七种力;重力有无看提示,根据状态定弹力;先有弹力后摩擦,相对运动是依据;万有引力在万物,电场力存在定无疑;洛仑兹力安培力,二者实质是统一;相互垂直力最大,平行无力要切记。3.同一直线定方向,计算结果只是“量”,某量方向若未定,计算结果给指明;两力合力小和大,两个力成q角夹,平行四边形定法;合力大小随q变 ,只在最大最小间,多力合力合另边。多力问题状态揭,正交分解来解决,三角函数能化解。4.力学问题方法多,整体隔离和假设;整体只需看外力,求解内力隔离做;状态相同用整体,否则隔离用得多;即使状态不相同,整体牛二也可做;假设某力有或无,根据计算来定夺;极限法抓临界态,程序法按顺序做;正交分解选坐标,轴上矢量尽量多。三、牛顿运动定律1.F等ma,牛顿二定律,产生加速度,原因就是力。合力与a同方向,速度变量定a向,a变小则u可大 ,只要a与u同向2.N、T等力是视重,mg乘积是实重; 超重失重视视重,其中不变是实重;加速上升是超重,减速下降也超重;失重由加降减升定,完全失重视重零。四、曲线运动、万有引力1.运动轨迹为曲线,向心力存在是条件,曲线运动速度变,方向就是该点切线。2.圆周运动向心力,供需关系在心里,径向合力提供足,需mu平方比R,mrw平方也需,供求平衡不心离。3.万有引力因质量生,存在于世界万物中,皆因天体质量大,万有引力显神通。卫星绕着天体行,快慢运动的卫星,均由距离来决定,距离越近它越快,距离越远越慢行,同步卫星速度定,定点赤道上空行。五、机械能与能量1.确定状态找动能,分析过程找力功,正功负功加一起,动能增量与它同。2.明确两态机械能,再看过程力做功,“重力”之外功为零,初态末态能量同。3.确定状态找量能,再看过程力做功。有功就有能转变,初态末态能量同。六、电场〖选修3--1〗1.库仑定律电荷力,万有引力引场力,好像是孪生兄弟,kQq与r平方比。2.电荷周围有电场,F比q定义场强。KQ比r2点电荷,U比d是匀强电场。电场强度是矢量,正电荷受力定方向。描绘电场用场线,疏密表示弱和强。场能性质是电势,场线方向电势降。场力做功是qU ,动能定理不能忘。3.电场中有等势面,与它垂直画场线。方向由高指向低,面密线密是特点。七、恒定电流〖选修3-1〗1.电荷定向移动时,电流等于q比t.自由电荷是内因,两端电压是条件。正荷流向定方向,串电流表来计量。电源外部正流负,从负到正经内部。2.电阻定律三因素,温度不变才得出,控制变量来论述,r l比s 等电阻。电流做功UIt,电热I平方Rt .电功率,W比t,电压乘电流也是。3.基本电路联串并,分压分流要分明。复杂电路动脑筋,等效电路是关键。4.闭合电路部分路,外电路和内电路,遵循定律属欧姆。路端电压内压降,和就等电动势,除于总阻电流是。八、磁场〖选修3-1〗1.磁体周围有磁场,N极受力定方向;电流周围有磁场,安培定则定方向。2.F比I l是场强,φ等BS 磁通量,磁通密度φ比S,磁场强度之名异。3.BIL安培力,相互垂直要注意。4.洛仑兹力安培力,力往左甩别忘记。九、电磁感应〖选修3-2〗1.电磁感应磁生电,磁通变化是条件。回路闭合有电流,回路断开是电源。感应电动势大小,磁通变化率知晓。2.楞次定律定方向,阻碍变化是关键。导体切割磁感线,右手定则更方便。3.楞次定律是抽象,真正理解从三方,阻碍磁通增和减,相对运动受反抗,自感电流想阻挡,能量守恒理应当。楞次先看原磁场,感生磁场将何向,全看磁通增或减,安培定则知i向。十、交流电〖选修3-2〗1.匀强磁场有线圈,旋转产生交流电。电流电压电动势,变化规律是弦线。中性面计时是正弦,平行面计时是余弦。2.NBSω是最大值,有效值用热量来计算。3. 变压器供交流用,恒定电流不能用。理想变压器,初级U I值,次级U I值,相等是原理。电压之比值,正比匝数比;电流之比值,反比匝数比。运用变压比,若求某匝数,化为匝伏比,方便地算出。远距输电用,升压降流送,否则耗损大,用户后降压。十一、气态方程〖选修3-3〗研究气体定质量,确定状态找参量。绝对温度用大T,体积就是容积量。压强分析封闭物,牛顿定律帮你忙。状态参量要找准,PV比T是恒量。十二、热力学定律1.第一定律热力学,能量守恒好感觉。内能变化等多少,热量做功不能少。正负符号要准确,收入支出来理解。对内做功和吸热,内能增加皆正值;对外做功和放热,内能减少皆负值。2.热力学第二定律,热传递是不可逆,功转热和热转功,具有方向性不逆。十三、机械振动〖选修3-4〗1.简谐振动要牢记,O为起点算位移,回复力的方向指,始终向平衡位置,大小正比于位移,平衡位置u大极。2.O点对称别忘记,振动强弱是振幅,振动快慢是周期,一周期走4A路,单摆周期l比g,再开方根乘2p,秒摆周期为2秒,摆长约等长1米。到质心摆长行,单摆具有等时性。3.振动图像描方向,从底往顶是向上,从顶往底是下向;振动图像描位移,顶点底点大位移,正负符号方向指。十四、机械波〖选修3-4〗1.左行左坡上,右行右坡上。峰点谷点无方向。2.顺着传播方向吧,从谷往峰想上爬,脚底总得往下蹬,上下振动迁不动。3.不同时刻的图像,Δt四分一或三,质点动向疑惑散,S等v t派用场。十五、光学〖选修3-4〗1.自行发光是光源,同种均匀直线传。若是遇见障碍物,传播路径要改变。反射折射两定律,折射定律是重点。光介质有折射率,(它的)定义是正弦比值,还可运用速度比,波长比值也使然。2.全反射,要牢记,入射光线在光密。入射角大于临界角,折射光线无处觅。十六、物理光学1.光是一种电磁波,能产生干涉和衍射。衍射有单缝和小孔,干涉有双缝和薄膜。单缝衍射中间宽,干涉(条纹)间距差不多。小孔衍射明暗环,薄膜干涉用处多。它可用来测工件,还可制成增透膜。泊松亮斑是衍射,干涉公式要把握。〖选修3-4〗2.光照金属能生电,入射光线有极限。光电子动能大和小,与光子频率有关联。光电子数目多和少,与光线强弱紧相连。光电效应瞬间能发生,极限频率取决逸出功。〖选修3-5〗十七、动量〖选修3-5〗1.确定状态找动量,分析过程找冲量,同一直线定方向,计算结果只是“量”,某量方向若未定,计算结果给指明。2.确定状态找动量,分析过程找冲量,外力冲量若为零,初态末态动量同。十八、原子原子核〖选修3-5〗1.原子核,中央站,电子分层围它转;向外跃迁为激发,辐射光子向内迁;光子能量hn,能级差值来计算。2.原子核,能改变,αβ两衰变。α粒是氦核,电子流是β射线。γ光子不单有,伴随衰变而出现。铀核分开是裂变,中子撞击是条件。裂变可造原子弹,还可用它来发电。轻核聚合是聚变,温度极高是条件。聚变可以造氢弹,还是太阳能量源;和平利用前景好,可惜至今未实现。
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文章摘要:2011年高考考前必读——高考物理必考知识点总结:要正确理解伏安特性曲线;要准确把握“游标卡尺与螺旋测微器”读数规律;要准确把握“与粒子相关的各种重要装置——直线加速器、回旋加速器、速度选择器、磁液体发电机、质谱仪、电磁流量计、霍尔效应”的基本用途与基本原理;在电磁场中所涉及到的带…
【编者按】一直以来,高考中物理学科是最难的学科。经过认真分析,我认为主要原因是同学们对现有的重点物理基础知识有一个模模糊糊、似是而非的认识,在此,我们特列出常见的错误或易混淆、易遗忘的知识点作一集中分析与提醒,以期在后期复习迎考中达到有的放矢,事半功倍的效果。提醒21:要正确理解伏安特性曲线电压随电流变化的U-I图线与“伏安特性”曲线I-U图线,历来一直高考重点要考的内容(其中电学实验测电源的电动势、内阻,测小灯泡的功率,测金属丝的电阻率等等都是必考内容)。这里特别提醒的是有两点:(1)首先要认识图线的两个坐标轴所表示的意义、图线的斜率所表示的意义等,特别注意的是纵坐标的起始点有可能不是从零开始的。(2)线路产的连接无非为四种:电流表内接分压、电流表外接分压、电流表内接限流、电流表外接限流。一般来说,采用分压接法用的比较多。至于电流表内外接法则取决于与之相连的电阻,显然电阻越大,内接误差越小,反之亦然。(3)另外,对仪表的选择首先要注意量程,再考虑读数的精确。提醒22:要准确把握“游标卡尺与螺旋测微器”读数规律电学实验中关于相关的游标卡尺与螺旋测微器计数问题,这是高考经常随着实验考查的。但同学们总是读错,主要原因是没有掌握读数的最基本要领。只要记住,中学要求,只有螺旋测微器需要估读,游标卡尺不需要估读。所以应有下列规律:在用螺旋测微器计数时,只要以毫米(mm)为单位的,小数点后面一定是三小数,遇到整数就加零。在用游标卡尺计数时,有十分度、二十分度和五十分度三种,只要以毫米(mm)为单位的,那么十分度的尺,小数点后面一定得保留一位数,如果是二十分度和五十分度的,则以毫米为单位的,小数点后面一定保留二位数。记住这样的规律,那么读起数来,就不会容易出错。这里还有必要提示一下,关于伏特表、安培表、欧姆表等各种仪表的读数要留心一下。提醒23:要准确把握“与粒子相关的各种重要装置——直线加速器、回旋加速器、速度选择器、磁液体发电机、质谱仪、电磁流量计、霍尔效应”的基本用途与基本原理这是带电粒子在复合场(至少存在重力场、电场和磁场中两个场)的综合应用,高考题中频繁出现。其中有一个最基本的特点:电场力(或重力)只是用来对带电粒子做功的;磁场只是用来使带电粒子偏转的(洛仑兹力永远不做功)。(1)直线加速器:就是带电粒子经过一直线型的加速电场进行加速。使用的公式为:qU=mv2/2;(2)回旋加速器:就是带电粒子经过交变电场的不断加速又经过磁场的不断回旋,最终达到很大的能量。显然,交变电场的作用是加速,磁场的作用是使粒子改变方向后不断地重复加速。用到的主要公式是:加速时qU=mvt2/2-mv02/2(开始加速时的公式为qU=mv2/2);偏转时:qvB=4mπ2/T2;(3)速度选择器:就是只有以一定初速度的粒子进入某正交的电场与磁场,才能匀速地被“选择”出来,其它不满足这一速度的粒子将发生偏离而不能被匀速“选择”。所使用的主要公式就是:qvB=qE;显然,所满足的速度条件是:v=E/B;(注意,近年来常考的是带电粒子在复合场中的运动,且场力不平衡,最好的方法是利用将运动分解)(4)磁液体发电机:就是等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正、负电的粒子)“喷入”某个极板间的磁场中,最终粒子在磁场的作用下发生上下偏转而聚集到两极板上形成了电势差,最终粒子匀速“飞行”时,两极板的电势差最大,这两极板就相当于一电源,这种装置就叫磁液体发电机。使用到的主要公式是:qvB=qE电,则两极板的最大电势差即电源的电动势为E=E电·d=Bvd,其中d为两极板间的距离;(5)质谱仪:就是通过测量微观带电粒子质量和分析同位素的一种装置。就是将带电粒子通过速度选择器后,再经过磁场编转,找了不同粒子偏转的不同的半径而计算出所应对质量。主要使用的公式是:qvB=qE,(速度选择器),进入磁场后有qvB=mv2/r,得出m=qBr/v=qB2r/E;(6)电磁流量计:就是由一个非磁性材料制成的装有导电液体的导管,在外部磁场的作用下,使液体中的自由电荷发生偏离,使得导管上下表面形成电场。当自由电荷在其中所受的电场力与洛仑兹力平衡时,导管上下表面就形成稳定的电势差,由此就可以算出流动的液体流量。所用的主要公式是:qvB=qE=Uq/d,得出v=U/Bd,液体的流量为Q=Sv=πd2/4·U/Bd=πdU/4B,其中,d是导管的直径;(7)霍尔效应:将载流导体放在一匀强磁场中,当磁场方向与电流方向垂直时,导体将在与磁场、电流的垂直方向上形成电势差(也叫霍尔电压),这个现象就称之为霍尔效应。所使用的主要公式是:evB=eE=eU/d,其中v是电流中自由电子移动的平均速度,又由电流强度的微观表达式I=nevS,(其中S为横截面积),得出电势差U=IB/neh,其中h为形成电势差两表面的距离。提醒24:在电磁场中所涉及到的带电粒子何时考虑重力何时不考虑重力一般情况下:微观粒子如,电子(β粒子)、质子、α粒子及各种离子都不考虑自身的重力;如果题目中告知是带电小球、尘埃、油滴或液滴等带电颗粒都应考虑重力。如无特殊说明,题目中附有具体相关数据,可通过比较来确定是否考虑重力。提醒25:要特别注意题目中的临界状态的关键词无论在力学还是在电学中,物理问题总会涉及到一些特殊状态,其中临界状态就是常见的特殊状态。对于比较难的题目,这种状态往往就隐含的各种条件里面,需要认真审题挖掘,建议特别注意下列关键词语:“恰好“、”刚好”、“至少”等。找到了这临界状态的关键词也就找到了解题的“突破口”了。提醒26:电磁感应中的安培定则、左手定则、右手定则以及楞次定律、电磁感应定律一定牢固掌握熟练运用安培定则——判别运动电荷或电流产生的磁场方向(因电而生磁);左手定则——判别磁场对运动电荷或电流的作用力方向(因电而生动);右手定则——判别切割磁力线感应电流的方向(因动而生电);楞次定律——是解决闭合电路的磁通量变化产生感应电流方向判别的主要依据。要真正准确、熟练地运用“楞次定律”一定要明白:“谁”阻碍“谁”;“阻碍”的是什么;如何“阻碍”;“阻碍”后结果如何。(注意:“阻碍”与“阻止”有本质的区别)电磁感应定律——就是法拉弟解决“切割磁力线的导体或闭合回路产生感应电动势”定量方法。其表达式多种多样:对于闭合线圈:E=n△Φ/△t=nS△B/△t=nB△S/△t;(注意:求某一段时间内通过某一电阻上的电量,往往利用此公式求解)对于导体棒:E=BLv,E=BL2ω/2,交流电:E=nBSω·sinωt提醒27:解“力、电、磁”综合题最重要的两步骤和最主要的采分点电磁感应与力电知识综合运用,应该是高考重点考又是考生得分最低的问题之一。失分主要原因就是审题不清、对象不明、思路混乱。其实,解决这类问题有一个“万变不离其宗”的方法步骤:第一步:就是首先必须从读题审题目中找出两个研究对象,一是电学对象。即电源(电磁感应产生的电动势)及其回路(包括各电阻的串、并联方式);二是力学对象:这个对象不是导体就是线圈,其运动状态一般是做有一定变化规律变速运动;第二步:选择好研究对象后,一定要按下列程序进行分析:画导体受力(千万不能漏力)——→运动变化分析——→感应电动势变化——→感应电流变化——→合外力变化——→加速度变化——→速度变化——→感应电动势变化——→······,这种变化总是相互联系相互影响的。其中有一重要临界状态就是加速度a=0时,速度一定达到某个极值。采分点:这类题目必定会用到:牛顿第二定律、法拉弟电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、动能定理、能量转化与守恒定律(功能原理),摩擦力做功就是使机械能转化为热能,电流做功就是使机械能转化为电能(电阻上的热能)。提醒28:交变电流中的线圈所处的两个位置的几个特殊的最值要记牢闭合线圈在磁场中转动就会产生按正弦或余弦规律变化的交流电。在这一过程中,当线圈转动到两个特殊位置时,其相应的电流、电动势、磁通量大小、磁通量的变化率、电流方向都会有所不同:第一特殊位置:线圈平面与磁场方向垂直的位置即中性面,则一定有如下情况,磁通量最大——→磁通量的变化率最小(0)——→感应电动势最小(为0)——→感应电流最小(为0)——→此位置电流方向将发生改变(线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次)。第二个特殊位置:线圈平面与磁场方向平行的位置,所得的结果与上述相反。有一个规律显然看出来:磁通量的变化率、感应电动势与感应电流变化总是一致的。提醒29:要正确区别交变电流中的几个特殊的最值在正、余弦交变电流中电流、电压(电动势)、功率经常涉及的几个值:瞬时值、最大值(峰值)、有效值、平均值:瞬时值:就是交流电某一时刻的值,即i=Imsinωt;e=Emsinωt;峰值(最值):Em=nBSω(注意电容器的击穿电压);Im=Em/(R+r);有效值:特别注意有效值的定义,只能对于正弦或余弦交流而言,各物理量才有的关系。如果其它类型的交流电唯一方法就利用电流的热效应在相同时间内所对直流电发热相等来计算得出。平均值:就是交变电流图像中的图线与时间所围成的面积与所对应的时间比值。特别用在计算通过电路中某一电阻的电量:q=△Φ/R。提醒30:要正确理解变压器工作原理,会推导变压器的电流、电压比,会画出电能输送的原理图变压器知识是交流电中的一个重要内容,也是高考必考的内容之一。变压器改变电压原理就是利用电磁感应定律设计的。通过该定律可以直接得到理想变压器的原、副线圈上的电压比U1/U2=n1/n2;利用输出功率等于输入功率的关系也很快得出原、副线圈上的电流比:I1/I2=n1/n2。这里只指只有一个副线圈情形,如果有两个以上的副线圈,那么必须还是按照电磁感应定律去推导。这里特别说明的要注意“电压互感器”与“电流互感器”的原理与接法。提醒31:要正确理解振动图像与波形图像(横波)应该从研究对象进行比较(一个质点与无数个质点);应该从图像的意义进行比较(一个质点的某时刻的位置与无数质点在某一时刻位置);应该从图像的特点进行比较(虽然都是正弦曲线,但坐标轴不同);应该从图像提供的信息进行比较(相似的是质点的振幅,回复力,但不同的是周期、质点运动方向、波长等);应试从图像随时间变化进行比较(一个是随时间推移图像延续而形状不变,一个是随时间推移,图像沿传播方向平移);[注]:一个完整的曲线对于振动图来说是一个周期,而对于波形图来说却是一个波长。判断波形图像中质点在某一时刻的振动方向,可以用“平移法”、“太阳照射法”、“上下坡法”、“三角形法”等。提醒32:要认清“机械波与电磁波(包括光波)”、“泊松亮斑”与“牛顿环”的区别机械波与电磁波(包括光波),虽然都是波,都是能量传播的一种形式,都具有干涉、衍射(横波还有偏振)特性,但它们也还有本质上的区别,如:(1)机械波由做机械振动的质点相互联系引起的,所以它传播必须依赖介质,而电磁波(包括光波)是由振荡的电场与振荡的磁场(注意,是非均匀变化的)引起的,所以它的传播不需要依靠质点,可以在真空中传播;(2)机械波从空气进入水等其它介质时,速度将增大,而电磁波(包括光波)刚好相反,它在真空中传播速度最大,机械波不能在真空中传播;(3)机械波有纵波与横纵,而电磁波就是横波,具有偏振性;[注]:两列波发生干涉时,必要有一点条件(即频率相同),产生干涉后,振动加强的点永远加强,反之振动减弱的点永远减弱。“泊松亮斑”与“牛顿环”的区别这两个重要光学现象,非常相似,都是圆开图像,但本质有区别。泊松亮斑:当光照到不透光的小圆板上时,在圆板的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。这是光的衍射现象;牛顿环:是用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触,在日光下或用白光照射时,可以看到接触点为一暗点,其周围为一些明暗相间的彩色圆环:而用单色光照射时,则表现为一些明暗相间的单色圆圈。这些圆圈的距离不等,随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。这是光的干涉现象。提醒33:要掌握“狭义相对论”的两种效应狭义相对论的“尺缩效应”与“钟慢效应”。其中,有一首趣味诗可以形象描述相对论的“缩尺效应”:某个小伙剑术精,出剌迅捷如流星,由于空间收缩性,长剑变成小铁钉。提醒34:电磁波谱与“几何光学、物理光学、原子物理”相关“知识链”一定要掌握电磁波谱从“长波—短波—微波—红外线——可见光(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)—紫外线—X射线—g射线”这一个波长由km(103m)数量级的无线电波(包括长波、短波和微波)到波长只有?(10-10m)数量级的X、g射线这样一个庞大的“家族”。这个“家族”从最长的无线电波到最短的g射线有一个特别的规律,即:如从紫外线到g射线一定有一个知识链将几何光学、物理光学与原子物理联系在一起。掌握这个“跨度”很大的知识链记牢,那么课本的3-4和3-5中的与光相关的题目就迎刃而解了。如从紫外线到g射线:我们会发现它们的波长越来越短——说明频率越来越高——说明粒子性越来越显著(波动性越来越不明显)——说明越来越不容易发生衍射现象——说明发生干涉(或衍射)条纹的宽度越来越窄——说明越来越容易产生光电效应——说明将它们分别照射一金属板发生光电效应时逸出的光电子(注意与光子的区别)的最大初动能就越来越大——说明通过三凌镜的偏折角越来越大——说明相对于介质的折射率越来越大——说明从介质向空气入射时发生全反射的临界角越来越小——说明在介质中传播的速度越来越小——说明是从原子能级轨道上激发跃迁的能级差越来越大。提醒35:关于“多普勒效应”、“电流的磁效应”、“霍尔效应”、“光电效应”、“康普顿效应”的比较这几种重要物理效应,分散在课本中,我们可以集结到一起进行综合比较:多普勒效应:这是声学中的一种现象,即声源向观察靠近时,观察者将听到声源发出的频率变高,反之背离观察者频率将变低。电流的磁效应:就是通电导线或导电螺旋管周围产生磁场的现象。霍尔效应:如友情提醒23所述,就是将载流导体放在一匀强磁场中,当磁场方向与电流方向垂直时,导体将在与磁场、电流的垂直方向上形成电势差(也叫霍尔电压),这个现象就称之为霍尔效应。光电效应:就是将一束光(由一定频率的光子组成的)照射到某金属板上,金属板表面立即会有电子逸出的现象(这种电子称之为光电子)。这一效应不仅说明光具有粒子性还说明光子具有能量。康普顿效应:就是当光在介质中与物质微粒相互作用而向不同方向传播,这种散射现象中,人们发现光的波长发生了变化。这一现象叫康普顿效应,它不仅说明光具有粒子性有能量外还说明光具有动量。提醒36:掌握人类对“原子、原子核”认识的发展史谈到原子与原子核首先要记住两个重要人物:一个因为阴极射线而发现电子说明原子内有复杂结构的英国物理学家汤姆孙;一个是因为发现天然放射现象而说明原子核内有复杂结构的法国科学家贝克勒尔。从物理学史的角度来学习人类对“原子、原子核”认识的发展史,是学好《原子物理学》的一个重要方法。1、从十九世纪物理学大厦顶上的“两朵乌云”(一朵出现在光的波动理论,另一朵出现在麦克斯韦和玻耳兹曼的能量均分理论)开始,就进行了一次物理学革命,从而揭开了二十世纪的爱因斯坦时代——相对论与量子力学。而人们对物质的组成认识也是从十九世纪末汤姆孙发现从物理学家吕克尔的阴极射线发现了电子,由此揭开了原子的内部结构,并形成了一系列的原子模型:汤姆孙的“西瓜模型”(模型不正确)→卢瑟福的“核式结构”→玻尔的“轨道模型”。这里特别注意的是:(1)“卢瑟福的“核式结构”实验基础——α粒子散射实验,该实验中的两个关键词:“绝大多数”、“少数”的含义,这个实验可以估算出原子核的尺度。(2)玻尔的“轨道模型”的两个著名假设的含义:①定态假设:电子只能在一些分立的轨道上运动,而且不会辐射电磁波。②频率条件假设:能级差与原子吸收(或放出)的光子能量相同。2、由于法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象从而揭开了原子核内部的复杂结构。由此就出现了一些列的重大发现:(1)三种射线α射线(氦核流,电离能力最强);β射线(电子流)、γ(光子,能量很高,穿透能力最强)与三种衰变(注意衰变的特点、衰变方程及半衰期跟什么因素有关,跟什么因素无关);(2)质子、中子的发现(要会写出核反应方程);(3)原子核的人工转变(会正确地写出核反应方程,注意电荷数与质量数相等);(4)原子核的结合能与比结合能(会正确地运用爱因斯坦的质能方程,数据处理要精确,特别是比结合能的意义,它的计算方法是将结合能除以核子的个数,比结合能是原子核是否稳定的量度)。(5)重核裂变(原子弹)与轻核聚变(氢弹)及核电站原理,要正确地写出相关核反应方程。
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文章摘要:2011年高考考前必读——高考物理必考知识点总结:受力分析,往往漏“力”百出;要对摩擦力认识模糊;要对弹簧中的弹力有一个清醒的认识;关于小球“系”在细绳、轻杆上做圆周运动与在圆环内、圆管内做圆周运动的情形比较;要对“细绳、轻杆”有一个清醒的认识;要对牛顿第二定律——F=ma有一个清醒的认识;两…
【编者按】一直以来,高考中物理学科是最难的学科。经过认真分析,我认为主要原因是同学们对现有的重点物理基础知识有一个模模糊糊、似是而非的认识,在此,我们特列出常见的错误或易混淆、易遗忘的知识点作一集中分析与提醒,以期在后期复习迎考中达到有的放矢,事半功倍的效果。提醒1:受力分析,往往漏“力”百出对物体受力分析,是物理学中最重要、最基本的知识,分析方法有“整体法”与“隔离法”两种。对物体的受力分析可以说贯穿着整个高中物理始终,如、力学中的重力、弹力(推、拉、提、压)与摩擦力(静摩擦力与滑动摩擦力),电场中的电场力(库仑力)、磁场中的洛仑兹力(安培力)等等。在受力分析中,最难的是受力方向的判别,最容易错的是受力分析往往漏掉某一个力。在受力分析过程中,特别是在“力、电、磁”综合问题中,第一步就是受力分析,虽然解题思路正确,但考生往往就是因为分析漏掉一个力(甚至重力),就少了一个力做功,从而得出的答案与正确结果一定大相径庭,痛失整题分数。还要说明的是在分析某个力发生变化时,运用的方法是数学计算法、动态矢量三角形法(注意只有满足一个力大小方向都不变、第二个力的大小可变而方向不变、第三个力大小方向都改变的情形)和极限法(注意要满足力的要单调变化情形)。提醒2:要对摩擦力认识模糊摩擦力包括静摩擦力,因为它具有“隐敝性”、“不定性”特点和“相对运动或相对趋势”知识的介入而成为所有力中最难认识、最难把握的一个力,任何一个题目一旦有了摩擦力的存在,其难度与复杂程度将立即会随之加大。最典型的就是“传送带问题”,这问题可以将摩擦力各种可能情况全部包括进去,建议同学们从下面四个方面好好认识摩擦力:(1)物体所受的滑动摩擦力永远与其相对运动方向相反。这里难就难在相对运动的认识;说明一下,滑动摩擦力的大小略小于最大静摩擦力,但往往在计算时又等于最大静摩擦力。还有,计算滑动摩擦力时,那个正压力不一定等于重力。(2)物体所受的静摩擦力永远与物体的相对运动趋势相反。显然,最难认识的就是“相对运动趋势方”的判断。可以利用假设法判断,即:假如没有摩擦,那么物体将向哪运动,这个假设下的运动方向就是相对运动趋势方向;还得说明一下,静摩擦力大小是可变的,可以通过物体平衡条件来求解。(3)摩擦力总是成对出现的。但它们做功却不一定成对出现。其中一个最大的误区就是,摩擦力就是阻力,摩擦力做功总是负的。无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,都可能是动力。(4)关于一对同时出现的摩擦力在做功问题上要特别注意以下情况:可能两个都不做功。(静摩擦力情形)可能两个都做负功。(如子弹打击迎面过来的木块)可能一个做正功一个做负功但其做功的数值不一定相等,两功之和可能等于零(静摩擦可不做功)、可能小于零(滑动摩擦)也可能大于零(静摩擦成为动力)。可能一个做负功一个不做功。(如,子弹打固定的木块)可能一个做正功一个不做功。(如传送带带动物体情形)(建议结合讨论“一对相互作用力的做功”情形)提醒3:要对弹簧中的弹力有一个清醒的认识弹簧或弹性绳,由于会发生形变,就会出现其弹力随之发生有规律的变化,但要注意的是,这种形变不能发生突变(细绳或支持面的作用力可以突变),所以在利用牛顿定律求解物体瞬间加速度时要特别注意。还有,在弹性势能与其他机械能转化时严格遵守能量守恒定律以及物体落到竖直的弹簧上时,其动态过程的分析,即有最大速度的情形。提醒4:要对“细绳、轻杆”有一个清醒的认识在受力分析时,细绳与轻杆是两个重要物理模型,要注意的是,细绳受力永远是沿着绳子指向它的收缩方向,而轻杆出现的情况很复杂,可以沿杆子方向“拉”、“支”也可不沿杆子方向,要根据具体情况具体分析。提醒5:关于小球“系”在细绳、轻杆上做圆周运动与在圆环内、圆管内做圆周运动的情形比较这类问题往往是讨论小球在最高点情形。其实,用绳子系着的小球与在光滑圆环内运动情形相似,刚刚通过最高点就意味着绳子的拉力为零,圆环内壁对小球的压力为零,只有重力作为向心力;而用杆子“系”着的小球则与在圆管中的运动情形相似,刚刚通过最高点就意味着速度为零。因为杆子与管内外壁对小球的作用力可以向上、可能向下、也可能为零。还可以结合汽车驶过“凸”型桥与“凹”型桥情形进行讨论。提醒6:要对物理图像有一个清醒的认识物理图像可以说是物理考试必考的内容。可能从图像中读取相关信息,可以用图像来快捷解题。随着试题进一步创新,现在除常规的速度(或速率)-时间、位移(或路程)-时间等图像外,又出现了各种物理量之间图像,认识图像的最好方法就是两步:一是一定要认清坐标轴的意义;二是一定要将图像所描述的情形与实际情况结合起来。(关于图像各种情况我们已经做了专项训练。)提醒7:要对牛顿第二定律——F=ma有一个清醒的认识著名而简洁的公式“F=ma”,有着极其丰富的内涵:首先,这是一个矢量式,也就意味着a的方向永远与产生它的那个力的方向一致!(F可以是合力也可以是某一个分力)第二、F与a是关于“m”一一对应的,千万不能张冠李戴,这在解题中经常出错。主要表现在求解连接体加速度情形。第三、将“F=ma”变形成F=m△v/△t,其中,a=△v/△t得出△v=a·△t这在“力、电、磁”综合题”的“微元法”有着广泛的应用(近几年连续考到)。第四、验证牛顿第二定律实验,是一个必须掌握的重点实验,特别要注意的:(1)注意实验方法用的是控制变量法;(2)注意实验装置和改进后的装置(光电门),平衡摩擦力,沙桶或小盘与小车质量的关系等;(4)注意数据处理时,对纸带匀加速运动的判断,利用“逐差法”求加速度。(用‘平均速度法’求速度)(5)会从“a-F”“a-1/m”图像中出现的误差进行正确的误差原因分析。提醒8:要对“机车启动的两种情形”有一个清醒的认识机车以恒定功率启动与恒定牵引力启动,是动力学中的一个典型问题。这里要注意是两点:(1)以恒定功率启动,机车总是做的变加速运动(加速度越来越小,速度越来越大);以恒定牵引力启动,机车先做的匀加速运动,当达到额定功率时,再做变加速运动。最终最大速度即“收尾速度”就是Vm=P额/f。(2)要认清这两种情况下的速度-时间图像。曲线的“渐近线”对应的最大速度还要说明的,当物体变力作用下做变加运动时,有一个重要情形就是:当物体所受的合外力平衡时,速度有一个最值。即有一个“收尾速度”,这在电学中经常出现,如:“串”在绝缘杆子上的带电小球在电场和磁场的共同作用下作变加速运动,就会出现这一情形,在电磁感应中,这一现象就更为典型了,即导体棒在重力与随速度变化的安培力的作用下,会有一个平衡时刻,这一时刻就是加速度为零速度达到极值的时刻。凡有“力、电、磁”综合题目都会有这样的情形。提醒9:要对物理的“变化量”、“增量”、“改变量”和“减少量”、“损失量”等要有一个清醒的认识研究物理问题时,经常遇到一个物理量随时间的变化,最典型的是动能定理的表达(所有外力做的功总等于物体动能的增量)。这时就会出现两个物理量前后时刻相减问题,同学们往往会随意性地将数值大的减去数值小的,而出现严重错误。其实物理学规定,任何一个物理量(无论是标量还是矢量)的变化量、增量还是改变量都是将后来的减去前面的。(矢量满足矢量三角形法则,标量可以直接用数值相减)结果正的就是正的,负的就是负的。而不是错误地将“增量”理解增加的量。显然,减少量与损失量(如能量)就是后来的减去前面的值。提醒10:两物体运动过程中的“追遇”问题两物体运动过程中出现的追击类问题,在高考中很常见,但考生在这类问题则经常失分。常见的“追遇类”无非分为这样的九种组合:一个做匀速、匀加速或匀减速运动的物体去追击另一个可能也做匀速、匀加速或匀减速运动的物体。显然,两个变速运动特别是其中一个做减速运动的情形比较复杂。虽然,“追遇”存在临界条件即距离等值的或速度等值关系,但一定要考虑到做减速运动的物体在“追遇”前停止的情形。另外解决这类问题的方法除利用数学方法外,往往通过相对运动(即以一个物体作参照物)和作“V-t”图能就得到快捷、明了地解决,从而既赢得考试时间也拓展了思维。值得说明的是,最难的传送带问题也可列为“追遇类”。还有在处理物体在做圆周运动追击问题时,用相对运动方法最好。如,两处于不同轨道上的人造卫星,某一时刻相距最近,当问到何时它们第一次相距最远时,最好的方法就将一个高轨道的卫星认为静止,则低轨道卫星就以它们两角速度之差的那个角速度运动。第一次相距最远时间就等于低轨道卫星以两角速度之差的那个角速度做半个周运动的时间(即等于π/△ω)。提醒11:万有引力中公式的使用最会出现张冠李戴的错误万有引力部分是高考必考内容,这部分内容的特点是公式繁杂,主要以比例的形式出现。其实,只要掌握其中的规律与特点,就会迎刃而解的。最主要的是在解决问题时公式的选择。最好的方法是,首先将相关公式一一列来,即:mg=GMm/R2=mv2/R=m·ω2R=m·4π2/T2,再由此对照题目的要求正确的选择公式。其中要注意的是:(1)地球上的物体所受的万有引力就认为是其重力(不考虑地球自转)。(2)卫星的轨道高度要考虑到地球的半径。(3)地球的同步卫星一定有固定轨道平面(与赤道共面且距离地面高度为3.6×107m)、固定周期(24小时)。(4)要注意卫星变轨问题。要知道,所有绕地球运行的卫星,随着轨道高度的增加,只有其运行的周期随之增加,其它的如速度、向心加速度、角速度等都减小。提醒12:有关“小船过河”的两种情形“小船过河”类问题是一个典型的运动学问题,一般过河有两种情形:即最短时间(船头对准对岸行驶)与最短位移问题(船头斜向上游,合速度与岸边垂直)。这里特别提醒的是,过河位移最短情形中有一种船速小于水速情况,这时船头航向不可能与岸边垂直,须要利用速度矢量三角形进行讨论。另外,还有在岸边以恒定速度拉小船情形,要注意速度的正确分解。提醒13:有关“功与功率”的易错点功与功率,贯穿着力学、电磁学始终。特别是变力做功,慎用力的平均值处理,往往利用动能定理。某一个力做功的功率,要正确认清P=F·v的含意,这个公式可能是即时功率也可能是平均功率,这完全取决于速度。但不管怎样,公式只是适用力的方向与速度一致情形。如果力与速度垂直则该力做功的功率一定为零(如单摆在最低点小球重力的功率,物体沿斜面下滑时斜面支持力的功率都等于零),如果力与速度成一角度,那么就要进一步进行修正。在计算电路中功率问题时,要注意电路中的总功率、输出功率与电源内阻上的发热功率之间的关系。特别是电源的最大输出功率的情形(即外电路的电阻小于等效内阻情形)。还有必要掌握会利用图像来描述各功率变化规律。提醒14:有关“机械能守恒定律运用”的注意点机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹簧的弹力做功。题目中能否用机械能守恒定律最显著的标志是“光滑”二字。机械能守恒定律的表达式有多种,要认真区别开来。如果用E表示总的机械能,用EK表示动能,EP表示势能,在字母前面加上“△”表示各种能量的增量,则机械能守恒定律的数学表达式除一般表达式外,还有如下几种:E1=E2;EP1+EK1=EP2+EK2;△E=0;△E1+△E2=0;△EP=-△EK;△EP+△EK=0等。需要注意的,凡能利用机械能守恒解决的问题,动能定理一定也能解决,而且动能定理不需要设定零势能,更表现其简明、快捷的优越性。(“动能定理”或“功能原理”高考必考!)提醒15:关于各种“转弯”情形在实际生活中,人沿圆形跑道转弯、骑自行车转弯、汽车转弯、火车转弯还有飞机转弯等等各种“转弯”情形都不尽相同。唯一共同的地方就是必须有力提供它们“转弯”时做圆周运动的向心力。显然,不同“转弯”情形所提供向心力的不一定是相同的:(1)人沿圆形轨道转弯所需的向心力由人的身体倾斜使自身重力产生分力以及地面对脚的静摩擦力提供;(2)人骑自行车转弯情形与人转弯情形相似;(3)汽车转弯情形靠的是地面对轮胎提供的静摩擦力得以实现的;(4)火车转弯则主要靠的是内、外轨道的高度差产生的合力(火车自身重力与轨道支持力,注意不是火车重力的分力)来实施转弯的;(5)飞机在空中转弯,则完全靠改变机翼方向,在飞机上下表面产生压力差来提供向心力而实施转弯的。提醒16:要认清和掌握电场、电势(电势差)、电势能等基本概念首先可以将“电场”与“重力场”相类比(还可以将磁场一同来类比,更容易区别与掌握),电场力做功与重力做功相似,都与路径无关,重力做正功重力势能一定减少,同样电场力做正功那么电势能一定减少,反之亦然。由此便可以容易认清引入电势的概念。电势具有相对意义,理论上可以任意选取零势能点,因此电势与场强是没有直接关系的;电场强度是矢量,空间同时有几个点电荷,则某点的场强由这几个点电荷单独在该点产生的场强矢量叠加;电荷在电场中某点具有的电势能,由该点的电势与电荷的电荷量(包括电性)的乘积决定,负电荷在电势越高的点具有的电势能反而越小;带电粒子在电场中的运动有多种运动形式,若粒子做匀速圆周运动,则电势能不变.(另外,还要注意库仑扭秤与万有定律中卡文迪许扭秤装置进行比较。)提醒16:要熟悉电场线和等势面与电场特性的关系在熟悉静电场线和等势面的分布特征与电场特性的关系,特别注意下面几点:⑴电场线总是垂直于等势面;⑵电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.同时,一定要清楚在匀强电场(非匀强电场公式不成立)中,可以用U=Ed公式来进行定量计算,其中d是沿场强方向两点间距离。另外还要提醒的是,两个等量异种电荷的中垂线与两个同种电荷的中垂线的电场分布及电势分布的特点。提醒17:要认清匀强电场与电势差的关系、电场力做功与电势能变化的关系在由电荷电势能变化和电场力做功判断电场中电势、电势差和场强方向的问题中,先由电势能的变化和电场力做功判断电荷移动的各点间的电势差,再由电势差的比较判断各点电势高低,从而确定一个等势面,最后由电场线总是垂直于等势面确定电场线的方向.由此可见,电场力做功与电荷电势能的变化关系具有非常重要的意义。注意在计算时,要注意物理量的正负号。提醒18:认清带电粒子经加速电场加速后进入偏转电场的运动情形带电粒子在极板间的偏转可分解为匀速直线运动和匀加速直线运动,我们处理此类问题时要注意平行板间距离的变化时,若电压不变,则极板间场强发生变化,加速度发生变化,这时不能盲目地套用公式,而应具体问题具体分析。但可以凭着悟性与感觉:当加速电场的电压增大,加速出来的粒子速度就会增大,当进入偏转电场后,就很快“飞”出电场而来不及偏转,加上如果偏转电场强越小,即进入偏转电场后的侧移显然就越小,反之则变大。提醒19:要对平行板电容器的电容、电压、电量、场强、电势等物理量进行准确的动态分析这里特别提出两种典型情况:一是电容器一直与电源保持连接着,则说明改变两极板之间的距离,电容器上的电压始终不变,抓住这一特点,那么一切便迎刃而解了;二是电容器充电后与电源断开,则说明电容器的电量始终不变,那么改变极板间的距离,首先不变的场强,(这可以用公式来推导,E=U/d=Q/Cd,又C=εs/4πkd,代入,即得出E与极板间的距离无关,还可以从电量不变角度来快速判断,因为极板上的电荷量不变则说明电荷的疏密程度不变即电场强度显然也不变。)提醒20:要闭合电路中的电流强度、电压、电功率等物理随着某一电阻变化进行准确的动态分析闭合电路中的电流强度、电压、电功率等物理量随着某一电阻变化进行准确的动态分析(有的题目还会介入变压器、电感、电容、二极管甚至逻辑电路等装置或元件)是高考必考的问题,必须引起足够重视进行必要的训练。闭合电路的动态分析方法一定要严格按“局部→整体→局部”的程序进行。对局部,要判断电阻如何变化,从而判断总电阻如何变化.对整体,首先判断干路电流回路随总电阻增大而减小,然后由闭合电路欧姆定律得路端电压随总电阻增大而增大.第二个局部是重点,也是难点。需要根据串、并联电路的特点和规律及欧姆定律交替判断。另外,还可用“极限思维方式”来分析。如某一电阻增大或减小,我们完全可以认为它增大到无穷大造成电路断路或减小为零造成短路,这样分析简洁、快速,但要在其它物理随这变化的电阻作单调性变化才行。
一、什么是“思想方法”和“物理哲学”有人认为“思想方法”包含“思想”和“方法”两个层次的概念。其实无非是两个层次的概念:较上位的是理念、哲学层次的,本文称其为“物理哲学”。较下位的是方法、技巧层次的,因为一些方法和技巧带有很强的思想性,而且这些思想性问题不单单只在物理学科中用到,其他学科也常用,所以本文称其为“思想方法”。例如“隔离法”,是处理物理问题中常用的重要思想方法。其中用到了“凸显对象、淡化其它”的思维技巧,把“研究对象”从问题中突出出来,把“其它外围”的东西淡化或者滤掉。有的教师在教学中画图时,用白色的粉笔画“研究对象”,用另一种颜色的粉笔画“其它外围”的东西。也有的教师,干脆只画“研究对象”,“其它外围”的东西一概略去不画。所谓的思想方法,是指在处理物理问题中所用到的具有条理性、抽象性、解析性、技巧性的思维方法与技巧。它的条理性,表现为它是严谨和规范的。它的抽象性,表现为它具有提升和精炼思维的作用。它的解析性,表现为它具有启发和解释问题的作用。所谓技巧性,表现为它具有简化和方便的作用。思想方法本身,是主观的,能反应人的思维质量和思维技巧,带有很大的个性倾向,与个人的风格和思维习惯相关,可以个人独创。但一些好的思想方法,被多数人认可,可以共享。再如“物体的运动是否需要力来维持?”这不单单是知识性问题,它涉及到人平时生活中的观念甚至是处事哲学。不懂物理的人,往往被错觉所左右,如亚里士多德那样的伟人都如此。就是现在的学生,并不受亚里士多德的直接影响,但却有亚里士多德一样的认识。以致有的学生一方面能机械的做着牛顿第二定律的简单题,另一方面却又违背牛顿第一定律。这样的学生一旦碰到比较复杂的题则“一定”做错,其实还是牛顿第一定律的哲学问题没有解决。看来,牛顿第一定律的地位,要远远高于“单纯知识性”的牛顿第二定律的地位。所谓的物理哲学,是指由于物理知识本身的深刻性而打造出的人的思考问题的观念和逻辑定式,甚至是看待问题的情感、态度。说到哲学的概念,绕开学术上深奥的解释(其实也没有确切的定义,似乎对它的理解,只可意会不可言传。教师们没时间也没有必要去雕琢专业的学术概念),通俗的讲,其实就是指人所信奉的某种观念。物理哲学,是人的意识对客观实际的正确反应,它具有客观性。二、学习“思想方法”和“物理哲学”的意义学习“思想方法”和“物理哲学”,一方面对于学习物理知识本身意义重大。另一方面,对于学生的能力提高,对于学生综合素质的形成都有深远的意义。1.激发兴趣,产生快乐高中学生对物理的学习,不存在“因为缺少学习时间所以成绩差”的因果关系,很多学生也不存在“因为脑子慢所以成绩差”的因果关系。凡是成绩好的学生,特别是成绩极好的学生,都是对物理的兴趣浓,学习中产生快乐。以前有人说男孩子物理好的多,其实是以前男孩子对物理感兴趣的人多──男孩子在儿童时期的游戏特点(追求刺激和竞争、喜欢创造和探索),造就了男孩子的兴趣特点──男孩子就喜欢探究客观奥秘。就是女孩子,也有物理学的很好的,追踪其原因会发现,这样的女孩子在儿童时期就形成了与男孩子一样的性格和爱好。物理知识一般来讲是枯燥的,而一旦钻入其思想方法和物理哲学的境界,将对其产生极大的兴趣。现在人们生活特点的变化以及各种综合因素的原因,使女孩子与男孩子儿童时期的环境特点拉近,所以就课堂上的表现来看,女孩子不逊色于男孩子,也不像过去物理好的多数是男孩子了。那么,进入学生时代,特别是进入高中,如何能保持对物理的兴趣,关键就是能否在“思想方法”和“物理哲学”层面上去学习物理。若不上升到这个层面上学习,物理的知识本身会给学生以“枯燥无味”的感觉,没有了色彩,没有了生气,进而也就没有了对物理的感情。而“思想方法”和“物理哲学”犹如调味剂,它能把学生带到快乐学习的境界之中。2.是学习物理知识的必要工具特别高中物理:用力学,也只能学的一般,用心学,才能学的优秀。所谓用力的学,可理解为单纯的、机械的学知识,那么用心的学,则是学思想方法、学物理哲学。思想方法、物理哲学是由于物理知识深刻性的引发,而升华到“方法”、“哲学”层面上的认识。在此层面上学习物理,回头看一些具体的物理知识层面的问题时,会有“居高临下”的感觉,能给物理规律以更深刻、更准确的理解,以致提高人看问题的敏锐性和正确性。物理学与哲学可以说是同系一个源头,很多哲学思想来源于物理学科内容,一些哲学思想的形成和发展,起始于物理规律的发现。就是思想方法的问题也是与物理知识交织在一起是分不开的,甚至二者没有明显的界限。爱因斯坦的相对论就是从哲学的角度来揭示物理规律的,是哲学思想向物理学延伸的最好例证。波粒二象性、量子理论、热力学第二定律等内容,与思想方法、物理哲学交融在一起。特别是高中物理里面有些知识体系本身是比较深奥和复杂的,对于高中学生,要求系统掌握是不现实的。与其说在高中向学生介绍这些知识,还不如说是在向学生渗透这些知识之中的思想方法和物理哲学。3.提升抽象思维能力有人说“物理好的人,讲起数学来,条条是道”、“数学好的人,在学习物理上也占优势”,还有人说“过一定时间所忘了的东西是知识,没忘的就是能力”,这些话都有一定的道理。这说明,在思想方法和物理哲学层面上学习物理,收获到的不仅仅是知识,而且提升了思维能力。所谓的打造“物理人”、“物理头脑”,其实是在打造他的思想方法和物理哲学头脑。笔者有个观点:“极端地强调教学的形象化、直观性,是不冷静的,片面的”。来自落后地区的学生,与条件比较好的城市学生比较,如果中考成绩一样,很可能落后地区的学生更有发展,因为他抽象能力强。而那些条件好的城市孩子在课堂上,老师用的多媒体三维动画等教学手段,把孩子抽象思维的锻炼机会给剥夺了。现在孩子的空间想象能力普遍差,可能是因为现代的教学手段太方便了,看来,先进的教学手段也是双刃剑。高中物理的学习,更主要的是抽象和理性的思维形式,它是以“演绎推理”为主线的大量程序性知识的学习。高中物理的内容,很多是比较大块的知识体系,是很严谨的抽象思维的产物。如果说初中物理是用“抽象思维形象化”来降低难度,那么高中物理则是“形象思维抽象化”的锤炼人脑的过程。这“形象思维抽象化”,是学习高中物理的工具,也是学生将来学习和工作的法宝,是学生重要的能力之一,是高中学生必修的课程。初中常常进行“举三反一”的归纳推理的学习,而高中更多更主要的是“举一反三”的演绎推理的学习。初中常常“品尝”问题的滋味而回避问题的难点,高中却要迎着困难“知其所以然”。4.提高人的综合素质,使人更加崇高起来打造智慧,反过来更会学习,学习了丰富的知识,使人更加智慧。这种良性的循环,又渗透在其他领域,而且,使人更加提高了学习的兴趣,热爱学习。这样,使整个人更加崇高起来、智慧起来。大多数家长们都知道“应该让孩子上高中,有好处”。若问孩子上了高中,所学的那些知识以后能用到多少?可能回答是否定的。但大多数的人都知道上了高中的“人群”比不上高中的“人群”素质好,当然,上了大学,更好。显然,使人素质好,或者使人崇高起来的,并不一定是所学知识本身的影响,而是被那些方法和哲学所熏陶了的结果。三、高中教学中的思想方法问题举例1.微元法与极限法它本是高等数学中的知识领域问题,但在高中物理中只是思想方法领域的问题。在高中也根本不可能把具体知识体系教给学生,但作为思想方法,它的地位反而更高。虽然对问题的分析都是定性的,却反应了思维的质量和深度。在处理匀变速直线运动的位移、瞬时速度,曲线运动速度方向、万有引力由“质点”向“大的物体”过渡、变力做功,等等,要大力向学生渲染这种思想方法。2.隔离法除前面提到的对物体系统进行隔离的例子,还有对问题的过程或问题性质进行隔离的思想方法问题。例如我们把电源隔离成无阻理想电源和电阻串联的两部分;把碰撞问题分隔成纯粹碰撞阶段和纯粹运动阶段──很多教师说“碰撞瞬间完成,还没来得及运动,忽略其位移”,其实这话不严密:不是没位移,而是把位移成分(哪怕很微小的位移)在运动阶段中体现了。再如,在讨论卫星运行中的变轨问题时,往往分隔成变速、变轨,再变速、稳定在另一轨道等等几个理想段,实际中这些过程并不是界限分明分阶段进行的,而是交融在一起、伴随在一起的。隔离法的运用,不是忽略了什么,也不是允许了什么误差,而是思维的一种方法与技巧。运用这种方法,研究的结果是精确的。3.忽略次要因素思想很多学生在讨论问题时,有两个误区:一是看问题不全面,类似的如电路中的功率等于电压与电流二者的积,电压增大为原来二倍时,有的学生就说功率就变为原来二倍;二是不知道多个因素影响中,需要忽略无穷小的和次要的因素。例如随温度的增加导体的电阻究竟增加还是减小?再如在研究光学的成像时不用考虑色散、在研究干涉问题时不考虑衍射影响、在研究声速时不考虑温度影响等。对此,应该让学生归纳出理性化的思绪:第一,精确度方面。例如,研究铁球的自由落体运动,不做精确测量时,不考虑空气阻力。但要进行精确研究,即便下落的是铁球,也要考虑空气阻力。第二,在关注点方面。例如还是铁球下落,看你关注的是什么。如果你关注的是空气阻力影响,就不能忽略空气阻力。再如一个物体既有平动又有转动,当关注平动时就忽略转动,当关注转动时就忽略平动。第三,为了思维推演的简化,认可一定的误差存在。例如在研究理想气体时,忽略分子体积。4.单位制中的思想方法单位制的统一,也存在思想方法问题。例如,教师可以大讲特讲以前的单位制多么的混乱、讲讲各个国家及各个地区用的单位的不同有多麻烦、说说我们国家以前的教材“力”和“质量”单位都用“千克”给学生的学习带来多大的困惑,讲一下美国1999年发射的火星探测器失踪就是因为单位换算错误造成的,讲讲为了避免麻烦国际上多次开会进行单位制的统一等。让学生换位思维,你是世界知名科学家你感觉是否有必要统一单位制?在这些渲染和铺垫下,再展开国际单位制的概念,其中有主单位,有大大小小的换算单位,有几个基本单位,有几十、几百个的导出单位等。甚至给学生渗透点“量纲”的内容也未尝不可。5.理想化模型高中物理的重要特点就是理想模型用的多。对理想模型的概念,要让学生明确三点:概念、特点、目的。如质点,概念:有质量的几何点;特点:有质量,无尺寸,现实中不存在,假想的,虚构的;目的:用它代替现实中的实际物体,使问题难度降低和容易表述。对于学生,某一理想模型定义的本身并不重要,而人们之所以要引入它的目的却十分重要。如无内阻的理想电源、理想气体、光滑表面、点电荷、磁感线等等,在教学的应用中要经常让学生体会和感受它的目的性,更要让学生知道,这种思维方法是简捷的、高明的。对理想模型运用的意义有二。第一,是抽象思维训练的重要方法。这种训练,有个循序渐进的过程,就像语文课上背诗词一样,是个逐渐熏陶而成的过程。第二,是解决实际问题的基础。实际问题是复杂繁琐的,不能直接研究,必须先从理想模型入手,再向实际问题过渡。例如,研究理想气体是研究真实气体的第一步。也有一些物理量,是从理想模型角度引入的。例如,磁通量的引入,纯粹是为了思维上的方便而先入为主引入的,不免有些理想模型的味道。再如平均速度、电压有效值等等一些概念的引入,完全是为了人的主观思维需要,而且是理想化了的模型。6.代换法力的分解与合成、交流电的有效值、理想无阻电源与内阻的串联等,是用到了代换法思维。用质点代替实际物体、把平抛用两个直线运动代替、用一个字母代替一个表达式,也都是用到代换法。电学的画等效电路图、把摄氏温标转换成开氏温标、用圆周运动的射影代替简谐振动,也体现了代换法思想。从简单到复杂,代换法渗透在高中物理的各个角落。7.比值定义法小学就学除法,但高中大多数学生对除法的意义以及意义的延伸,却很少去问津。很多小学生都知道“去书店买书,算一下每本书的单价”,而高中学生却轻视了这里面思想方法的问题。然而我们教师在教学中,特别是在老教材下,感到有些难度、颇费口舌。新教材很好:在处理电场强度概念时候,在分析出电场力F与电荷量q成正比后,直接给出F=Eq,后面接着指出其中的E是“比例常数”,是“与电场有关的”比例常数,它反应了电场的性质,电荷放到不同点,发现E不同等。之后,引出E的概念,定义它为E=F/q.由“与电场有关”到“它反应了电场性质”再到“比值定义法”──单位电荷量在该位置的受力。这种思维过程,不但使问题简化,而且显得很自然、能使学生更深刻的理解比值定义法。8.变化率问题变化率问题,又是除法意义的延伸。在此,教师更要重视“由具体到抽象”的教学。例如,不但让学生知道位移X对时间t的变化率是速度V、速度V对时间t的变化率是加速度A。电流I对电压U的变化率是电导(R的倒数),更要重视在这些具体的问题中,进行抽象和提升,教学生把具体的位移X、速度V、时间t、电流I、电压U等等抽象为函数Y与自变量X,提升到“一个函数对其自变量的变化率问题”层面上。特别是对变化率的变化率、变化率的变化率的变化率……,进行深入的理解,会使学生更理性和聪颖起来。9.对物理规定的理解物理问题,一类是实验和推演得出的,一类是规定的。规定的东西,是一群人中彼此达成一致的约定。可能一群人和另一群人的约定不同,当不同约定的两群人交流时候,中间还需要翻译。当然,整个人群的约定都统一了,省了中间的翻译,更好。例如,小磁针指向北面的一极叫N极、原子核内带的电性为正、使质量为一千克的物体产生1m/s2加速度的力叫做1牛顿、在一个大气压下水的沸点为100℃,以及坐标正方向的规定、太阳升起的方向叫东方,等等,都是人为的规定。而“同性相斥、异性相吸”“摩擦力与正压力成正比”却是实验的结果。热力学温度的“零”(即-273.15℃)就不是规定的,而是推演出来的。而它的一个单位刻度(即1K的大小)和摄氏度相同,却是人们规定的。10.矢量叠加中的思想方法第一,不能不承认,“平行四边形定则”是知识内容,但把它作为矢量运算的法则来看待,却是思想方法问题。把代数运算与矢量运算两者并列起来,把两种法则进行大大的渲染,给学生打上深刻的烙印。第二,矢量的“加”与代数的“加”意义具有相同性:就是几个量的“累积”或“罗列”。作为标量,没有方向,只是大小的累积或罗列。而矢量,是在保证大小和方向的前提下进行的累积或罗列。例如二力的合成,无非是在两个力在保证大小和方向不变的前提下平移首尾相连,罗列起来。多个力的“和”,也就是把这些力都保证大小和方向的前提下,依次首尾相连,罗列起来。第三,可以向学生说,矢量的乘法和除法运算也有自己特定的法则,在大学会学到。四、高中教学中的物理哲学问题举例1.参考系的相对性要让学生知道,第一,宇宙中不存在绝对静止的参考系。我们也只能“暂时指派”某一系统作为参考系,但参考系一经“指派”,它便承担起“标准”、“公正”和“静止”的临时角色,它就是中心,万物围绕着它。它就是可立足的观察者、评论者、断言者,它长着眼睛“冷眼向洋看世界”,看到了“热风吹雨洒江天”。第二,既然宇宙中不存在绝对标准和公正的参考系,那么任何物体或体系的地位都平等,指派哪个物体或体系作为参考系,都是公平的(当然是惯性系)。第三,指派什么物体或系统作为参考系,对问题的研究,都是合理的。这其中,各惯性系的平等性是关键,也是难点。要让学生遐想:在茫茫浩瀚的太空中遨游,哪是上,哪是下,哪是东南西北,物体运动造成的“靠近”或“远离”哪个是主动的,物体的运动的快慢等这些问题,都显得毫无意义。说“都在运动着”和说“都在静止着”几乎是等价的。要让学生建立起运动的绝对性和静止的相对性思想。2.作用与反作用的平等性其实,牛顿第三定律内容本身并不是难点,对“大小相等,方向相反,并在一条直线上,……”的字面理解没什么难度,而难点在于这个认识要在“作用反作用”平等性的哲学层面上进行提升。牛顿第三定律的实质,是揭示了作用力与反作用力的平等性。第一,两个相互作用的物体地位平等,第二,作用力反作用力平等。其实还是个相对性问题,这和前面第一个问题──参考系的相对性──有异曲同工之处。例如,锤子砸钉子问题,站在地面看(或站在钉子的角度看),锤子是主动的,主动砸到钉子上。但如果锤子身上长着眼睛看(或锤子上真的安有摄像头),那么它一定会认为我锤子是“本分”的,我没有动,是你钉子向我进攻,撞到我的身上。那么我们就要让学生从具体的问题中超脱出来,进行抽象思维的提升:就是甲乙两个物体发生了相互的作用,任何一方都不优越于另一方,地位平等。各自所受的作用力,是公平的、并存的。3.机械功引入的哲学一次散步的时候,看到路旁卖挖掘机的商店把挖掘机都排列在路旁,一般都是把它挖土的“挖斗”放下来贴地放着。而有一家商店,可能是为了展示他们的机器的威武,把“挖斗”高高举起。散步的人就说“总让它那么举着,多累啊”。这就涉及到机械功引入的哲学问题了。“力推物体有了位移,才算做功”、“功是力对物体在位移上的累计效果”、“把力分解,位移方向上的分力做功,垂直位移方向上的分力不做功”。其实,功就是一定代价换来的效果,或者说这个效果会造成另外的代价。最初认识这个代价的是机器工作“燃料消耗”的代价,和做了功能换取“生热”,这就时所谓的“代价说”。在教学中,要把“功”和“机械功”的层次关系强调到位,讲清机械功首先要符合“功”的条件──“代价说”──才能称其为功。而力,只有力推着物体在力的方向上有了位移,才发生了这个代价。或者说,功,就是效果、功劳、贡献、甚至就是代价。机械功就是力与力方向上位移的累计代价。4.守恒思想物体来去自如的运动不能靠自己给自己的力来实现、电源不是产生电荷的源泉、不用燃料或外界输入动力只用巧妙的办法就使机器工作是不可能的等这些物理哲学问题,都涉及到守恒思想。例如有的资料上介绍,把水池里放上一种菌类,在太阳光照射下,能把水分解,不断的输出氢气和氧气。那氢气和氧气燃烧又变成水流回水池,多么好的能源利用啊。但懂物理哲学的人一眼就能看出:这种装置,需要菌类、水池里要放养料、还需要太阳光照射,再加上导管、水池等复杂的设备,还不如用太阳灶直接吸收太阳能呢,何必绕圈子。再如,对“神七”宇航员太空行走的直播电视中,插播的广告,广告设计者想赶时髦,也是用了“神七”的题材,但那宇航员从船舱“一跃而出”,连演播室里做节目的嘉宾都笑了,说到“他飞出去,可怎么回来啊?”守恒问题,只是作为知识来学习的时候,总在知识本身的学习上制造困难。如果在哲学层面上进行归纳和提升时,才能收到“举一反三”作用。5.热学的定律本内容涉及到的物理哲学问题最不被“大众”所接受。人们不承认“可用的能量在不可逆转的减少”,甚至不承认“能量不可创造”。人们认为科学在不断的发展,将来的科学无所不能。本内容也最广泛的涉及到政治、经济、社会等领域问题。能量的耗散、原材料的消耗、水土的流失、生态的破坏、环境的污染等等,都与热学定律相关。热学定律的哲学,就是“扩散说”和“代价说”。“扩散说”是指任何自然系统物质状态的发展变化总规律,都是不可逆转的向着平均势态趋近。描述系统物质状态的量,如温度、浓度、密度、能量集结度(能量可用度)等都如此,进而导致能量的耗散和原材料的消耗。“代价说”是指系统中任何局部的逆转(集结、采集)是可以实现的,但都是以周围更大的扩散为代价。例如燃烧,是炭与氧的化合生成二氧化碳,造成热的扩散。但在一定条件下这个过程可以逆转,可以实现二氧化碳分解为炭和氧而集结一定的能量,但这要以周围更大的能量以及原材料的耗散为代价。所以,人们想利用科学技术制造氧和炭来解决能源问题,那是自欺欺人的。这在前面“守恒思想”中也有类似的例子。其实,代价说是在说明科学技术的负面作用:科学,不仅解决不了能量的耗散和原材料的消耗(混乱度)问题,相反,正是科学在加快能量的耗散和原材料的消耗(混乱度)的速度!这样说可能过于悲观,但这是客观的物理定律,不以人的意志为转移,也与什么社会意识形态无关。但也有希望,我们应该看到有两类的科学:一类是加速混乱进程的科学,第二类是减缓(而不是逆转)混乱进程的科学──例如,人们发现要控制人口增长、发现要植树造林、发现需要节约用水。再如,人们发现高处的水具有能量,不能白白的流失,人们可以修坝憋水建水电站。人们发现大风也可利用,修建风力发电站。人们还发现,垃圾应该分类处理、应该不再使用一次性卫生筷子、不再使用方便袋等。如果说这些“发现”也是科学,那么应属于第二类的科学。现在中央提出的“科学发展观”、“创建节约型社会”的理论,就是第二类科学。6.狭义相对论不是为了寻找学习的秘诀,作为高中生,也不可能把相对论系统的掌握,更谈不上把其熟练的应用到电磁学领域。本人认为,抽取出这样几个即深奥而又通俗、浅显的哲学思想,作为高中生,就是令人满意的了:第一,测量结果的相对性。对于物理量(时间、速度、长度、质量等)的测量,必须立足在某参考系上进行,其测量结果是针对此参考系而言的,不同参考系测量结果不同。但这些被测对象是绝对的、是客观的。某一参考系的测量结果只是其一方一派所解释的“语言”而已。不同参考系对同一事物所解释的“语言”不同,是它的“立足点”不同,“观察角度”不同,所以“眼光”不同,“看法”不同而已。第二,某参考系既然有了自己的测量结果,就要依照自己的“语言”解释事物,依照自己的“眼光”、“看法”办事。同时,要理解和允许别的参考系有那些不同的“看法”。第三,相对性问题,在高速、大尺度空间领域明显起来,在低速、小尺度空间领域,其规律又回到牛顿理论上来。说明狭义相对论与牛顿理论不矛盾,不冲突,它是对牛顿理论进行了补充、修正、完善和发展。第四,特别是对时间的相对性问题,学生接受起来感到困难,而且容易使学生“走火入魔”。这里提出,让学生比照着,在容易理解的“某参考系上同一地点、不同时刻的两个事件,在另一参考系上测量,就是不同地点的两件事”的基础上,把“时刻”与“地点”量概念互换一下,则为“某参考系上同一时刻、不同地点的两个事件,在另一参考系上测量,就是不同时刻的两件事”。即要接受地点具有相对性,也要接受时刻具有相对性。把时刻与地点,抽象为两个都可随不同参考系而变换的物理量。7.辨证思想例如,前面提到的灯泡灯丝温度升高,其电阻变大还是变小?回答这个问题要两说:一方面,温度升高,分子运动加剧,造成电阻增大。另一方面,分子运动加剧,会使自由电子密度增大,导电性能提高。所以要看哪方面是问题的主要方面。在高中物理知识中,含有很多的辩证法思想。要让学生从机械、死板的学习中解脱出来,必须让学生辨证的思考问题。诸如“高频波直射性强,那还具有衍射性吗”、“电容的利与弊”、“波粒二象性”、“理想模型不存在,还研究它有什么意义”、“远距离输电中增大电压的高成本与受到的好处怎样平衡”、“波尔原子模型也不准确为什么还要研究它”等等一系列问题,都一定程度包含着辨证的思想。就是在学习的过程中,是多做习题呢,还是多注重基本概念和基础知识的理解?就是做题,是做基础题呢,还是做些拔高性质的难题呢?都是存在辨证关系的问题,两方面是统一的,是相辅相承的。这也就是学习策略的辩证法问题。
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一、开展趣味物理游戏的意义趣味物理游戏是校园科技活动中不可缺少的一部分。开展物理游戏活动,可以让学生在轻松愉悦的氛围中,领略到自然界的美妙与奥秘,极大地激发他们探求科学的欲望和学习物理的兴趣;同时,也使学生在“玩”的过程中不知不觉地锻炼和提高了动手能力、思维能力和创新能力。二、高中趣味物理游戏设计的原则趣味性原则:这是设计物理游戏首先必须考虑的原则。设计的游戏,可以“新”、“奇”、“绝”、“妙”、“疑”等为特点,来吸引学生踊跃参与,令学生感到兴趣盎然。挑战性原则:由于高中阶段的学生已经具备了一定的认知水平和动手能力,因此设计的物理游戏不可过于简单,应具备一定的挑战性。挑战性可以是知识、思维方面的,也可以是游戏操作技巧方面的。对于只需简单动手操作的游戏,则可以限定时间完成。简易性原则:游戏设计最好能采用现成的简易装置或利用废旧材料,这样不但可以节约成本,而且更能让学生感受到物理与生活的紧密联系。教育性原则:设计的每个物理游戏都要有明确的教育目的。游戏仅仅是一种手段,是一种活动形式,而培养学生的动手能力、思维能力和创新能力才是活动真正的目的和意图。因此,我们要尽量做到“寓教于乐”。安全性原则:游戏的内容、方式、过程甚至活动环境的选择等都要确保学生的安全。三、趣味物理游戏的活动组织形式趣味物理游戏的每一个游戏都必须有裁判员或主持人,可由该游戏的设计者或“玩具”制作者担任;每个游戏通常都必须有明确具体的游戏规则或玩法,可由裁判员或主持人负责讲解,并监督和检查参与者是否成功。四、常见趣味物理游戏的类型下面介绍几种较为常见的物理游戏类型,并对各类型列举一些典型实例加以说明。1.简单操作比赛类这类游戏通常涉及的物理知识、物理原理简单易懂,学生主要是在“玩”中找到乐趣。例如“正字反写”、“弹指神功”、“空杯运球”、“气球运水”、硬币搭桥”、“大鱼吃小鱼”、“巧渡水雷区”等都是学生喜闻乐见的游戏类型,由于篇幅有限,只讲部分例子。①“正字反写”游戏规则:如图1a所示,要求参与者正对着前面的镜子,在一分钟内上写出一个成语来,该成语从镜子上看,必须是正立的,方为成功。这个游戏涉及的物理原理很简单,却能使学生在玩的过程中,更好地理解和认识镜面成像原理,也在无形中锻炼和培养了学生的想象力。②“弹指神功”如图1b所示,参与者每人8枚硬币,将其中七枚叠在一起,剩下的1枚做子弹,看谁能在最短的时间内把这7枚硬币从下到上逐一射出来,最快的那一位获胜。这也是个原理很简单的游戏,却能让学生在宽松的气氛中认识惯性的简单应用,这比老师的课堂说教收到的效果要好得多。③空杯运球桌子上放着一些乒乓球,不能用手拿,只提供一只一次性塑料杯,要求将乒乓球移到另一个桌面上而不能落地,在规定的时间内搬球多者获胜。当然,这个游戏就需要一定的技巧,但学生还是能想到用塑料杯倒扣住乒乓球,然后旋转杯子,让乒乓球在杯内作圆周运动,达到一定速度后,球便不会从瓶内掉下来,便可把球迅速地搬到另一个桌面上。学生在参与这个游戏的过程中,可能没有去考虑球为什么不会掉下来,但这个过程性体验对我们的课堂教学很有帮助,往往可以收到事半功倍的效果。通过上面的例子,我们可以看到虽然这类游戏没有给学生太多的物理知识却在游戏过程中给学生更多直觉感知和体验,对激发学生学习兴趣、想象空间,以及可能产生的顿悟闪现等等都起着很大的作用,有利于右脑功能的开发,这些都是课堂教学所不能及的。2.头脑奥林匹克类该类游戏往往需要参与者有较扎实的物理基础,能够较灵活地应用所学物理知识、物理原理解决一些实际间题。该类游戏往往出奇制胜,令人拍案叫绝,能极大地启发学生创造性思维。例如“巧叠木块”、“未敲先知”、“以一顶十”、“识金辨银”、写找重心”、“刺不破的气球”等。①巧叠木块游戏规则:参与者在30秒内将5块木块叠在一起,谁能使最上面的木块比最底下的木块伸出的长度长,谁就获胜。实际上这是一道来自计算力矩求重心的竞赛题。很多学生都是习惯性地从下往上叠,由于方法不对结果当然不佳。正确的方法是先调节最上面的木块伸出第二块木块达到临界平衡,然后,不动第一块,调节第二块相对下面一块的位置,使上面两块达到临界平衡,依次往下调节,便可叠得如图2所示。通过游戏比赛的形式,引发学生思考如何灵活地用所学知识解决实际间题,这样印象会更深刻,同时该游戏也培养了学生的逆向思维能力。②“未敲先知”(辨别生蛋、熟蛋)游戏规则:不能砸破蛋壳,看谁能尽可能多地设计出方案,来辨别出哪个是生蛋,哪个是熟蛋,由于“尽可能多”的激励作用,加之置身于游戏比赛这轻松的氛围中,学生们表现出极为热烈的参与激情,设计灵感相互迸发,思维之花朵朵绽放。例如,有的同学想到用橡皮圈将蛋箍紧,各挂在一条同样的线上,再分别把这两个鸡蛋扭转相同的圈数以后一同放开。结果熟蛋在转回到它的原来位置后,又往反方向扭转回去,然后又退转回来,这样来回扭转多次,才逐渐停下来。但是生蛋却只来回扭转三四次,在熟蛋还没停止时早就停下来了。也有同学想到更简单的办法,即把要判别的蛋放到一只平底盘上,用两只手指使它旋转。如果是熟蛋,则它旋转起来就会比生蛋快得多,而且转的时间更久。而生蛋呢,只能转几下就停下来。也有其他奇奇怪怪的想法,这里就不罗列了。这个游戏鼓励了学生多角度分析间题,多想几种方法解决间题;引导学生以开放性的视角,开放性的思维去解决日常生活中所遇到的间题,从而培养学生的发散性、创新性思维能力。③以一顶十游戏规则:不能借助其它任何东西,看看谁能用1枚铁钉顶起10枚铁钉。这是一个很有挑战性的游戏,学生们都跃跃欲试,却难倒很多学生,甚至被认为是不可能的。此时如果主持人能把这被认为不可能的“以一顶十”摆出来(如图3),这个游戏带给学生的不止是如何活用共点力平衡与转动平衡的知识解决实际间题,更重要的是它能给学生以震撼,冲击学生的定势思维。3.奇思妙想类这类游戏大多是以组队形式参加,并须预先按照参赛要求设计或创作好参赛作品或方案,届时方可在现场参赛并由教师组织评比。因此,组织者必须预先公布所要比赛的项目及评分标准。这类比赛虽说是游戏,却能极大地激励学生独立思考、勇于探索、善于想象,敢于标新立异,敢于创造发明,能极大地激发学生的创造潜能;同时对培养和锻炼学生的动手能力和团队协作能力都很有帮助,给广大学生提供一次展现自己聪明才智的好机会。①高空坠蛋要求参赛选手自行设计一套鸡蛋保护系统,使得一枚生鸡蛋在此系统的保护下从20m~30m的高空自由落下而不致摔破。保护系统所用的材料及实现方法不限。参赛选手可发挥想象,自主完成设计制作。但整个系统(包括鸡蛋在内)不得超过1。5kg。参赛选手首先要保证鸡蛋落地不摔碎才有资格评奖,在此基础上我们再根据所设计的保护系统的质量、创意、取材、造型、原理等分出名次。②巧垒纸牌要求参赛选手(个人或组队,各团队至多3人)用相同材料、相同数量的纸牌(由老师提供),在15min内将纸牌垒得尽量高,并且造型美观。参赛者可用一定的辅助材料(由参赛方自己准备)。在参赛选手保证所垒的纸牌不倒塌的基础上,再根据各小组所垒“纸牌塔”的高度、稳定性、造型、纸牌使用张数、辅助材料使用情况、承受压力大小等情况进行评定。③横空架桥本活动分组,现场进行比赛(每组至多5人),提供材料有A4纸(最多10张)、胶水以及尺子和剪刀若干。要求在相距为50cm,长、宽、高分别为30cm、20cm、10cm的木制桥墩上设计一座小桥,并能使质量为500g的小车安全通过。小桥的具体设计和制作由参赛选手发挥想象,自主完成。同样,参赛选手必须保证小车可完全通过小桥才有资格评奖,在此基础上,将按照各小组架桥所用时间、材料节约性、小桥设计的创新性以及小车通过桥所用时间等综合考虑评定。4.计算机游戏类这一类游戏是需要在现场提供计算机以及配置“游戏软件”。所谓的“游戏软件”可以在网上下载,但目前该类游戏网上极少,因此必须由自己自行构思设计,再请计算机老师帮忙编程实现。设计时,既要考虑游戏的娱乐性和挑战性,同时也要特别注意游戏中所设计的物理模型的科学性和合理性,两者不可偏废。设计该类游戏时可以模仿当前流行电脑游戏的玩法,采用“过关”、“升级”、“积分”的形式以迎合学生的口味。下面讲讲我设计的两种游戏方式,与大家探讨。①“百万富翁”式计算机游戏“百万富翁”是香港有线电视台一个深受观众喜爱的娱乐节目。该节目通常是请一些佳宾参与游戏,由主持人提问一些日常生活间题,显示在参与者前面的计算机上,间题有4个选项,参与者在限定时间内选出其中一个,答案正确即可加分,积累一定的分数即可获得丰厚奖金。我们可以模仿该节目的做法,设计一系列有趣味的、与日常生活紧密联系的物理问题,制作成游戏软件,每个问题设置4个选项,若参与者选中正确的答案,就可积累1分;积累10分,即可过一关;关数越多,难度越大。这样的选择题式的游戏通过如f1ash、VB、c++或动态网页等开发工具软件,都可较容易实现。②可操纵式计算机游戏可操纵式游戏与现行电脑游戏玩法极其类似,有较强的可操纵性和娱乐性,不同的是游戏背后隐藏着较高的知识性,要设计好真有点难度。现在不妨让我们看看我构思的一个例子。这是一个光学益智游戏──“奇妙的光”,游戏界面主要由主界面和副界面两部分组成。左边是主界面,布置有光源、目标、障碍物等;右边是副界面,上面的工具箱中预放着一定数量的光学仪器(如平面镜、三棱镜、凹透镜、凸透镜等),游戏者可以把它拖到主界面上的任何位置,而且每单击光学仪器一次,即可使其转动一定的角度。该游戏玩法很简单,每一关在副界面上都有该关任务的简要说明。现举前面三关,希望对大家设计这类游戏有所启发。第一关,考查平面反射,提供一个平面镜,如何放置反射镜使主界面中的光线能射中目标灯(见图4a);第二关,仍考查平面反射,难度稍微加大,提供三个平面镜,如何定位镜子,使得红光射中红灯,蓝光射中蓝灯(见图4b);第三关,考查平面反射及光的混色原理,难度加大,提供三个平面镜,如何将主界面中的红、蓝、绿三束单色光合成紫、黄、青三种复合光,并让复合光射中相应颜色的目标灯(见图4c)。其实还有近50关更有挑战性和趣味性的游戏,这里就不罗列了。当然,要实现这类游戏,需要物理教师的精心构思与计算机老师的大力配合才能很好地实现。五、总结从上面的例子,我们可以看到高中趣味物理游戏取材广泛、形式多样,只要我们大胆构思、精心设计、认真实施,便能把枯燥乏味的物理学习变成一种令人耳目一新、喜闻乐见的优质高效的游戏;而这样的游戏,对学生的志趣定向、视野拓宽、能力形成、创造性思维发展等方面都起着积极的促进作用。参考文献:[1]顾康清.论物理活动课的设计原则.中学物理教学参考.2000 .6[2]赵力红 臧文彧.高中物理探究性趣味实验.第一版.杭州:浙江大学出版社.2002
&&杨宁博客
文章摘要:学好物理的十一条秘诀:基本概念要清楚,基本规律要熟悉,基本方法要熟练;要独立地,保质保量地做一些题;要对物理过程一清二楚;上课要认真听讲;上课以听讲为主,还要有一个笔记本,有些东西要记下来;学习资料要保存好,作好分类工作;要虚心向别人学习;要重视知识结构;物理学习与数学密不可分。…
(一)三个基本。基本概念要清楚,基本规律要熟悉,基本方法要熟练。关于基本概念,举一个例子。比如说速率。它有两个意思:一是表示速度的大小;二是表示路程与时间的比值(如在匀速圆周运动中),而速度是位移与时间的比值(指在匀速直线运动中)。关于基本规律,比如说平均速度的计算公式有两个经常用到V=s/t、V=(vo+vt)/2.前者是定义式,适用于任何情况,后者是导出式,只适用于做匀变速直线运动的情况。再说一下基本方法,比如说研究中学问题是常采用的整体法和隔离法,就是一个典型的相辅形成的方法。最后再谈一个问题,属于三个基本之外的问题。就是我们在学习物理的过程中,总结出一些简练易记实用的推论或论断,对帮助解题和学好物理是非常有用的。如,沿着电场线的方向电势降低;同一根绳上张力相等;加速度为零时速度最大;洛仑兹力不做功等等。(二)独立做题。要独立地(指不依赖他人),保质保量地做一些题。题目要有一定的数量,不能太少,更要有一定的质量,就是说要有一定的难度。任何人学习数理化不经过这一关是学不好的。独立解题,可能有时慢一些,有时要走弯路,有时甚至解不出来,但这些都是正常的,是任何一个初学者走向成功的必由之路。对“物理过程”了如指掌(三)物理过程。要对物理过程一清二楚,物理过程弄不清必然存在解题的隐患。题目不论难易都要尽量画图,有的画草图就可以了,有的要画精确图,要动用圆规、三角板、量角器等,以显示几何关系。画图能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程。有了图就能作状态分析和动态分析,状态分析是固定的、死的、间断的,而动态分析是活的、连续的。(四)上课。上课要认真听讲,不走思或尽量少走思。不要自以为是,要虚心向老师学习。不要以为老师讲得简单而放弃听讲,如果真出现这种情况可以当成是复习、巩固。尽量与老师保持一致、同步,不能自搞一套,否则就等于是完全自学了。入门以后,有了一定的基础,则允许有自己一定的活动空间,也就是说允许有一些自己的东西,学得越多,自己的东西越多。清晰分类所用的学习资料(五)笔记本。上课以听讲为主,还要有一个笔记本,有些东西要记下来。知识结构,好的解题方法,好的例题,听不太懂的地方等等都要记下来。课后还要整理笔记,一方面是为了消化好,另一方面还要对笔记作好补充。笔记本不只是记上课老师讲的,还要作一些读书摘记,自己在作业中发现的好题、好的解法也要记在笔记本上,就是同学们常说的好题本。辛辛苦苦建立起来的笔记本要进行编号,以后要经学看,要能做到爱不释手,终生保存。(六)学习资料。学习资料要保存好,作好分类工作,还要作好记号。学习资料的分类包括练习题、试卷、实验报告等等。作记号是指,比方说对练习题吧,一般题不作记号,好题、有价值的题、易错的题,分别作不同的记号,以备今后阅读,作记号可以节省不少时间。科学利用时间 虚心向他人学习(七)时间。时间是宝贵的,没有了时间就什么也来不及做了,所以要注意充分利用时间,而利用时间是一门非常高超的艺术。比方说,可以利用回忆的学习方法以节省时间,睡觉前、等车时、走在路上等这些时间,我们可以把当天讲的课一节一节地回忆,这样重复地再学一次,能达到强化的目的。物理题有的比较难,有的题可能是在散步时想到它的解法的。学习物理的人脑子里会经常有几道做不出来的题贮存着,念念不忘,不知何时会有所突破,找到问题的答案。(八)向别人学习。要虚心向别人学习,向同学们学习,向周围的人学习,看人家是怎样学习的,经常与他们进行学术上的交流,互教互学,共同提高,千万不能自以为是。也不能保守,有了好方法要告诉别人,这样别人有了好方法也会告诉你。在学习方面要有几个好朋友。(九)知识结构。要重视知识结构,要系统地掌握好知识结构,这样才能把零散的知识系统起来。大到整个物理的知识结构,小到力学的知识结构,甚至具体到章,如静力学的知识结构等等。物理学习与数学密不可分(十)数学。物理的计算要依靠数学,对学物理来说数学太重要了。没有数学这个计算工具物理学是步难行的。大学里物理系的数学课与物理课是并重的。要学好数学,利用好数学这个强有力的工具。(十一)体育活动。健康的身体是学习好的保证,旺盛的精力是学习高效率的保证。要经常参加体育活动,要会一种、二种锻炼身体的方法,要终生参加体育活动,不能间断,仅由兴趣出发三天打鱼两天晒网地搞体育活动,对身体不会有太大好处。要自觉地有意识地去锻炼身体。要保证充足的睡眠,不能以减少睡觉的时间去增加学习的时间,这种办法不可取。不能以透支健康为代价去换取一点好成绩,不能动不动就讲所谓冲刺、拼搏,学习也要讲究规律性,也就是说总是努力,不搞突击。
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文章摘要:要想学好高中物理,应做到以下几点:上好每节课,作好每次作业;注意观察,做好实验;重视理解,掌握方法;加强小结,全面巩固。
1.上好每节课,作好每次作业课前预习,发现问题,记下疑难,培养自学能力。上课专心,积极主动,认真思考,适当笔记,培养思维能力。课后复习,独立按时完成作业,培养解题能力。2.注意观察,做好实验学生实验:实验前,认真预习,弄清原理,明确步骤;实验时,认真观察,及时记录;实验后,处理分析,得出结论。演示实验:注意观察,积极思考,共同分析,得出结论。小实验:课外尽自己的力量实际动手做一做。要重视观察和实验,物理知识来源于实践,特别是来源于观察和实验。要认真观察物理现象,分析物理现象产生的条件和原因。要认真做好物理学生实验,学会使用仪器和处理数据,了解用实验研究问题的基本方法。要通过观察和实验,有意识地提高自己的观察能力和实验能力。此外,日常生活中,要留心观察各种现象,用学过的物理知识进行分析解释。3.

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