欧姆定律物理教学论文范文
欧姆定律物理教学论文范文第1篇
一、说教材:
1、说教材的地位、作用和特点
《欧姆定律》是人教版物理义务教育八年级下册第六章"欧姆定律"的第四节内容。
本节是在学习了电流、电压、电阻之后编排的。通过本节课的学习,既可以对电流、电压、电阻与电压和电压的关系的知识进一步巩固和深化,又可以为后面学习"测量小灯泡的电阻"和"安全用电"打下基础,所以欧姆定律是本章的重要内容。本节教材的特点之一是适合于学生探究学习,同时也适合让学生阅读自学。
2、说教材目标
根据《物理课程标准》的要求和学生已有的知识基础及认识能力,确定以下目标:
知识与技能
理解欧姆定律,并能进行简单计算。
过程与方法
通过实验探究电流与电压、电阻的关系。
进一步体验科学探究的过程。
情感态度与价值观
通过对欧姆定律的认识,体会物理规律的客观性和普遍性,增强对科学和科学探究的兴趣。
3、说教学的重点和难点
教学难点:引导学生探究同一段电路中电流与电阻和电压的关系,体验控制变量法在实验研究中的地位和作用。
教学重点:对欧姆定律的理解和应用。
二、说教法
基于上面的教材分析,我根据一年多来的实施新课程的经验主要在教法改革中突出以下几方面:
一是大胆设计了学生探究同一段电路中电流与电压和电阻之间的关系实验,突出物理学以实验为基础的特点,体现新课程"注重科学探究,提倡学习方式多样化"的基本理念,让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践精神以及创新意识。
二是综合运用多种教学方法,如提高法、讲授法、观摩法、阅读法、分析、归纳法等,使整个教学过程处于引导启发的教学状态之中,以求获得最佳教学效果。
三是注重渗透物理科学方法控制变量法,让学生在探究学习知识的过程中,领会物理学研究的科学方法,培养学生的探究能力和创造性素质。
三、说学法
学生学习的过程不再是一种简单的刺激和反应关系,而是个人借助某种"认知桥梁"或者"同化和异化"不断组织和构建知识的过程。因此,我觉得在物理教学中,对学生进行学法指导应重视学情,突出自主学习,本届初二学生一年半新课程理念的熏陶及半年的物理新教材的学习,已基本领会了科学探究的各主要环节,也具有一定的实验设计能力及操作能力。在本节课的教学中主要渗透以下几个方面的学法指导。
培养学生学会通过自学、观察、阅读等方法获取物理知识。本节课通过阅读三道例题,让学生在阅读过程中模仿分析、推理过程,培养学生的自学能力。
让学生亲自经历运用科学方法探究物理知识的过程,真正掌握控制变量实验这种科学方法。如在研究电流与电压的关系时保持电阻阻值不变,而在研究电流与电阻的关系时,则调节变阻器的滑片,保持每次定值电阻两端的电压不变。
让学生在探究学习中自己摸索,通过观察、比较、分析、归纳出"新"的物理规律。如让学生从实验得到的两组数据进行讨论分析,最终得出"导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比",培养学生抽象思维能力。
四、教学过程
导入新课
试电笔是检修电路时必备的工具,使用它来检查电路时手指必须接触到笔尾的金属体,让电流通过人体,流入大地。
让一位学生当场检查教室里插座的火线和零线,并说说有没有不良的感觉。
引导学生分析、提问:通过人体的电流有多小?它与电路的电压和电阻有什么关系? 通过演示,创设物理情景激发学生探究心向,引导学生提问问题,本节课从试电笔的使用引入新课,试电笔是家庭常备工具,同学大多有使用过,用这个例子引入,目的要体现新课标从生活走向物理的基本理念。
探究发现
提出问题:
师:如果知道一个导体的电阻,还知道加在它两端的电压,能不能计算通过它的电流呢?
2、猜想或假设
允许同桌进行讨论。请学生发言,老师给予肯定、鼓励、引导,对学生的回答加以筛选,如:
电压越大,电流越大。
电阻越大,电流越小
也许是其中的两个相乘等于第三个?也许是其中的两个相除等于第三个。
3、设计实验
学生实验桌上摆着的器材:定值电阻若干个、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开头、导线若干。让学生根据以下电路图进行实验:在电路中测量电阻两端的电压U和通过电流I,研究电流I与电阻R和电压U这三个量之间的关系。
4、进行实验
按图连接电路,测量并记下几组电压和电流值。
换接另一个电阻,再次记下几组电压和电流值。
5、分析和论证
结论:电流I、电阻R、电压U的关系可以用公式表示为
6、评估与交流
迁移拓展
例题分析:我们已经,试电笔内必须有一支很大的电阻,用来限制通过人体的电流。现有一支试电笔,其中的电阻为880KΩ,氖管的电阻和人体的电阻都比这个数值小得多,可以不计。使用时流过人体的电流是多少?
教师启发指导:
要求学生读题;
让学根据题意画出简明电路图,并标出已知量的符号及数值和未知量的符号;
找学生回答根据的公式。
布置作业:
动手动脑学物理
欧姆定律物理教学论文范文第2篇
爱因斯坦曾说过:“当一个人忘却了在学校所记住的一切, 那么剩下来的就是教育”[1]。如今, 站在历史发展的新高度, 重新审视“剩下来的东西”就是核心素养。核心素养是个人终身发展和社会发展需要的基本知识, 必备品质, 关键能力和立场态度等方面的综合表现[2]。核心素养不仅是个人终身发展的需要, 更是国家未来赖之以强, 社会发展赖之以好的需要。在物理教学中所培养出来的学科核心素养, 是国家科技发展的必然要求, 也是学科育人价值的重要体现。
而目前我国物理教学的现状是教师在课堂上将一些事实的集合而非逻辑关系传授给学生, 简化物理推导, 重结论轻过程, 重应用轻体验。学生只会执行教师的解题方法与技巧, 缺少独立思考与反思, 缺乏创新思维。常常会有“上课我都懂, 提笔全不会”的现象出现, 多年后, 学生脑子里“剩下”的也就物理二字了。那么, 如何才能使物理核心素养内化于心, 外化于行, 成为学生心中的一个导向标呢?从翻转课堂教学方式中, 我们也许可以找到答案。现以人教版必修2《机械能守恒定律》的教学为例, 谈谈物理核心素养在高中物理翻转课堂中是如何建立的, 力求通过翻转课堂的教学模式, 逐步实现从物理教学走向物理教育[3]。
二、翻转课堂与物理核心素养
随着高新科技的不断发展, 人们逐渐认识到传统课堂的教学模式已不能适应中国新时代的发展需要。因此, 必须通过一场深刻的“课堂革命”整体推进教育革命, 推进信息技术与教育教学深度融合, 实现教育“变轨超车”跨越式发展, 进而培养出更多具有较高综合素质的卓越创新人才。在多种信息技术的支持下, 翻转课堂教学模式解决了当下知识本位, 教师主体、教师局限的弊端[4]。在数据时代的驱动下, 翻转课堂给教育教学带来新的思潮, 全国各地开启了一场课堂革命, 在建设未来学校的教学蓝图中都能找到翻转课堂的影子[5]。在教育价值上, 追求“课堂”从知识场拓展成生活场、生命场;学生团队从学习共同体延伸到生活共同体、精神共同体;成长空间从教师拓展到更广阔的社区、社会空间;学习场域从有限场突破到无限场、虚拟场;培养目标从知识能力升华到精神层面、人格修养[6]。
(一) 翻转课堂与核心素养的关系
翻转课堂作为一种新型的教学模式, 为培养学生核心素养提供了可能。在新时代背景下, 构建核心素养体系为了解决重智轻德, 单纯追求分数和升学率, 学生社会责任感、创新精神和实践能力薄弱等问题[7]。而翻转课堂依托于互联网技术解决了当下知识本位, 教师主体、教师局限的弊端。让学生成为了课堂的主人, 促进学生深度学习, 从知识重现走向知识重演, 为学生的终身发展奠定了基础。培养学生核心素养对教师提出的新要求, 也是教书育人的本质回归, 在根本上体现了从知识本位到以人为本的转变[8]。核心素养是个人、社会、国家发展的需要。核心素养的导航标指引着广大的教育工作者集思广益, 开拓创新, 在翻转课堂的教学模式中找到一条通向核心素养大殿的道路。因此, 在翻转课堂教学中要始终贯彻落实学科核心素养, 培养学生的关键能力和必备品格。
(二) 翻转课堂有助于促进物理核心素养的培养
翻转课堂将学习分为两个步骤, 分别为知识的传递和知识的内化吸收[9], 高中阶段的学生对于知识的接收并不困难, 他们所需要的是思维的发展, 要使学生的思维能够从形象过渡到抽象, 必须让学生能够深刻理解知识内涵。借助翻转课堂之力, 可以有效地促进学生建构物理学科模型, 利用事实依据进行推理论证, 发展科学思维和创新能力素养。根据文献调查统计研究发现翻转课堂成功的案例多是集中在理工科学校。这也就意味着高中物理适合进行翻转课堂教学。物理核心素养立足于知识、态度、能力、情感和品质五大基本要素, 借助翻转课堂之力发展科学思维, 使其构建模型建构、科学推理、科学论证和质疑创新四大支柱[10]。物理是以实验为基础建立起来的自然学科, 是教师与学生共同完成一项有意义的教学活动, 在活动中, 学生多动手做, 多看、多想、多交流才能培养学生的物理思维, 形成物理观念, 为学生的未来发展留下最有价值的东西。而翻转课堂将这些环节都放在了课堂活动中, 学生以一个求知者的身份主动探索新知, 学生有了一个自由成长的空间, 学生思维得到发展, 教师在陪伴学生学习的过程中, 发现其不足, 并及时加以引导, 点化学生, 物理核心素养的种子逐渐在心田萌发。
三、教学实践
依据学生已有能力、教学内容和课程标准, 站在发展学生核心素养的平台上, 聚焦本节课程的物理核心素养和学生发展核心素养, 对教材进行二次开发。以高中物理核心素养为风向标, 基于高中学生的实际以及与机械能守恒定律的学习任务, 整合传统与翻转课堂教学模式的优势, 开展机械能守恒定律规律教学。课前, 学生观看教师制作的微课并完成任务清单, 理解能量之间能够相互转化, 并存在一定的等量关系, 知道机械能守恒的基本内容。课堂上, 借助翻转课堂之力, 反问启发学生, 使学生能循序渐进地理解机械能守恒定律, 并开展分组实验验证其正确性, 感悟其本质, 还能运用它分析、解决一些生活和生产中的问题, 加强培养学生的关键能力和STSE (Science Technology Society Environment) 必备品格。
(一) 课前自主学习内容
在上新课前, 在班级群上传录制好的微课, 通过生活场景中的势能和动能之间的转化进行分析, 以此明确重力势能以及动能的转化需要由重力做功的方式实现, 明确弹力做功将引起弹性势能以及动能的变化。
在此基础上提出弹性势能、动能以及重力势能在物理课程当中统称为机械能, 并讲解机械能守恒定律的基本内容和完整的推导过程。在视频课程学习完毕后, 完成学前任务清单。
(二) 课堂教学实录.
1. 创设教学情境, 激发学习兴趣, 导入
学习目标.基于物理核心素养, 教师有计划、有目的地创设形象生动的教学场景, 可以高效地把学生的注意力拉回课堂, 活跃课堂气氛, 激发学生已有的生活经验, 利于学生自我构建知识, 明确学习目标。
【教学场景1】演示“勇敢者的游戏”实验。
首先, 取出适合长度的细线, 将细线的一端固定在实验室的天花板上, 在其另一端系上一个小铁球。其次, 邀请学生中的勇敢者, 来到铁球的位置, 将小铁球拉到平衡位置后使其正好能够触碰到学生的鼻子, 之后从静止状态释放小铁球使其运动。
当小铁球返回时, 正好在“勇敢者”鼻子位置形成最高点反向运动, 可以说这是有惊无险的过程。在实验完成之后, 教师请学生描述刚才的感受。再一起讨论在这个看起来十分惊险的试验。当中, 为什么会以有惊无险的方式结束。
【教师】为什么小铁球回来碰不到鼻子?在这个过程中小球的动能和重力势能是如何变化的, 想一想跟昨天视频中的场景有没有什么共性?学生讨论后, 明确指出:各种形式的能之间可以发生相互转化, 且在转化的过程中, 当一种形式的能增加时另一种形式的能减少。部分学生产生质疑:在特定条件下, 似乎只有动能和势能发生变化, 那么总的机械能是不是不变?
【教师】给予肯定, 带着疑问引入课题“机械能守恒定律”。
2. 应用翻转课堂教学模式, 科学推理, 演绎归纳, 展现自我, 内化新知
应用翻转课堂模式展开教学, 有助于教师了解学生的自学成果与学习能力, 可以做到“小步子, 多台阶”。在学生不断表达与思考质疑的过程中, 可以有效地培养学生的科学思维, 促进物理核心素养的发展。
【教学场景2】根据学生质疑, 教师顺势引导学生回顾学习动能定理时采用的方法, 帮助学生构建合适的物理模型, 学习小组交流讨论后上黑板展示推导过程。
【教师】对学生的展示给予肯定, 明确机械能守恒的基本内容。并提问能不能以自主学习清单中的实验为蓝本来验证机械能守恒的正确性呢?
3. 设计实验, 分组探究, 合作学习, 检验真理
实践是检验真理的唯一标准, 采用学生分组实验, 发挥学生的主体作用, 培养学生科学探究意识, 设计实验探究和获取证据的能力。在实验中, 学会交流与合作, 培养学生的关键能力[8]。
【教学情境3】在该环节中, 教师指导学生用课桌前的道具进行实验, 带领学生调整好气垫导轨, 将两个光电门安置在适当位置, 完成实验。
【学生】实验完成后, 学生上黑板展示自己的实验成果, 分享实验心得。
【教师】教师带领学生评估实验。每个小组都能正确算出不同位置滑块的速度大小, 这点值得肯定, 但机械能求和的结果五花八门, 哪个小组是正确地呢?
利用翻转课堂的优越性, 要站在学生问题开始的地方, 面对原始的问题, 充分利用学生所犯的错误进行指导, 依据课前学习内容和学生已有知识水平, 引导启发学生找到错误原因, 让学生准确地理解机械能守恒的本质, 掌握运用机械能守恒的条件, 完成自我进化, 培养学生的能量观念, 科学思维。
【学生】探讨反思后发现:部分小组没有明确研究对象, 有的没有规定零势能参考面。经过探讨大部分小组的实验数据能够说明机械能守恒定律的正确性。
【教师】对学生们的合作学习和自主学习能力给予肯定。剖析机械能守恒定律的内涵、让学生得以深入学习, 内化新知。
4. 联系实际, 首尾呼应, 应用知识, 聚焦核心素养
翻转课堂教学不仅要让学生掌握基本知识, 还要培养学生的关键能力和必备品格, 立足于学生的科学态度与责任, 实现个人需求与社会发展的统一。
从理论上升到实际, 学生在具体情景中运用知识, 构建出合理的物理模型, 学会渐进式内化知识, 培养学生的抽象思维能力, 科学态度与责任。
【教学场景4】教师带领学生回到课堂开始的“勇敢者”实验, 建立理想的物理模型, 对机械能守恒定律进行应用。
【教师】学生在解答完后, 引导学生思考, 并提问:通过这道题的解答, 你觉得物体是怎么获得能量的, 能量会凭空消失吗?
【学生】物体是在外力的作用下它会开始运动, 之后它所具有的能量一直在相互转化, 并不会凭空消失。
四、结论
教学实践表明:借助翻转课堂之力, 学生学习积极性大幅提高, 通过课前课堂的双重组合教学, 学生逐渐学会了象物理学家一样思考问题, 站在了巨人的肩膀上去汲取新知, 发展关键能力, 养成必备品格。
教师站在培育“全面发展的人”的新高度, 搭乘信息时代的高快列车, 凭借翻转课堂的优越性, 紧贴“高中物理核心素养”的地平线组织教学, 物理核心素养必然扎根在学生的心中, 必然实现从物理教学走向物理教育的转变。
摘要:培养什么样的人和怎样培养人是教育最关心的问题, 新时代背景下, 我国已明确提出要培养具有核心素养的人, 那么在高中物理教学中如何去培养有核心素养的人呢?教师应以物理核心素养为导向, 借助翻转课堂之力, 优化教学实践。本文以《机械能守恒定律》教学为例, 勾勒出了一幅翻转课堂模式下物理核心素养的培养画卷, 以此说明翻转课堂是培养人的核心素养的有效途径。
关键词:物理核心素养,翻转课堂,物理教学
参考文献
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[5] Jonathan Bergmann and Aaron Sams.Flip Tour Classroom[M].America, International Society for Technology in Education, 2012:21-55.
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欧姆定律物理教学论文范文第3篇
关键词:楞次定律实验探究创造性思维
职业教育必须以学生为主体,以培养学生创新能力和实践能力为重点,以提高学生综合素质为目标。笔者认为,应在教学中采用实验探究的教学方法,对学生提出问题,让学生亲自参与设计实验,并学会观察实验现象、分析实验结果,体验整个科学研究的过程,体现学生的主体性、主动性、合作性。这有利于激发学生的求知欲和学习兴趣,使学生从学会变为会学。笔者在楞次定律教学中进行了如下尝试。
一、教学设计说明
楞次定律的传统模式教学是:教师演示实验学生观察实验教师总结出定律内容讲解例题课堂训练课后练习。从效果上看,多半学生也能应用楞次定律判定感应电流方向,但是学生是被动地接受知识,只能说是学会,而不是主动去学,对楞次定律的记忆不深刻。为了激发学生的学习兴趣,调动学生的主动性和积极性,运用实验探究式教学法的课堂设计是这样的:趣味实验引题分组实验探究教师分析总结揭示定律本质定律灵活运用。教师主要让学生动脑、动手、动口,引导他们自己得出楞次定律。学生活动时间约占课堂时间的1/2,课堂气氛活跃,真正体现了“教为主导,学为主体”的思想,发展了学生的思维能力和创造能力。
二、教学过程
1.趣味入题
教师让学生分组做磁铁振动的实验,并观察实验现象,填写实验记录。学生发现当线圈断开与闭合时,磁体振动时间有长短之分,教师引导学生分析为什么线圈闭合磁铁振动时间会变短,再引导学生发现原因是有感应电流的产生,原磁场与感应磁场相互作用产生力,使磁铁尽快停下来,从而引出本节课要讲述的内容、判断感应电流方向的指南针――楞次定律。
2.分组实验探究
学生已经掌握电磁感应产生的必要条件,已能用安培定则判断线圈电流产生的磁通的方向,教师为学生提供线圈、导线、检流计、任务页等实验资料。学生两人一组,分别使用磁铁不同的极性插入、拔出线圈,观察检流计的变化,并运用安培定则判断出不同状态下感应磁通的方向。对实验过程进行记录,完成任务页的填写。各小组要做到人人有参与、人人有分工。教师巡视时要注意学生的动作是否正确、仪器使用是否合理,在学生遇到问题时不急于解答,鼓励学生自主探究、自己战胜困难,以提高学生的学习兴趣。这样形成了一种和谐、亲密、积极参与的学习气氛,培养了学生的独立操作能力。
3.教师分析总结
根据学生实验任务页的填写情况,教师进行分析评价,并总结得出楞次定律的内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,概括为“增反减同”。教师利用多媒体技术化抽象为具体,帮助学生进一步理解教学难点。
教师用多媒体演示电路,让学生按图接线,实验时注意观察电键闭合和断开时线圈中产生感应电流的方向,引导学生自己归纳出用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤:判断原磁场方向,判断磁通变化情况,利用楞次定律判定感生磁通的方向,利用安培定则判定感生电流的方向。这样既激发了学生的求知动机,又使学生的思维处于兴奋状态。
4.揭示定律本质
教师解释引题实验磁铁振动时间变短的原因:从力学角度分析,磁体振动时间变短,是因为感应电流所形成的磁场将排斥外来磁铁的运动,条形磁铁受排斥力的作用运动速度降低,即动能减少,磁铁快速停止振动。从而揭示楞次定律的本质是能量守恒。
5.灵活运用定律
教师用多媒体显示练习题。习题1:让学生用楞次定律判断直导体AB由上向下的匀强磁场中向右运动时,导体中感应电流的方向。引导学生开拓思路,寻找简单解题方法,最后教师讲解右手定则,说明其适用范围:直导体切割磁力线产生感应电流方向的判定。
习题2:把一条形磁铁从闭合螺线管的右端插入,由左端拔出,在整个过程中,螺线管产生的感应电流是怎样变化的?教师巡视指导,学生分组解题,教师根据反馈信息进行讲评,巩固学生所学知识。
三、教学反思
本节课主要运用了实验探究式教学方法,在教学中贯穿了学生的自主探究,通过趣味实验引题、分组实验探究、教师分析总结、揭示定律本质、定律灵活运用等环节,从“引探评伸践”五个方面层层递进,真正体现了教为主导、学为主体的思想,使学生做到活学活用,发展了学生的思维能力、创造能力。
参考文献:
[1]王金雨.物理[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2005.
[2]邵展图.电工基础[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
欧姆定律物理教学论文范文第4篇
对牛顿第一运动定律即惯性定律的物理意义,有些学生往往认识不足,很容易产生一些误解,以为牛顿第一运动定律定义了惯性和力,它是牛顿第二运动定律的特例,并无重要意义。其实,牛顿第一运动定律即惯性定律不仅是一条独立的物理定律,而且还是整个动力学的出发点,对它不做深刻的研究,就不能真正懂得整个牛顿力学体系。
一、牛顿第一运动定律即惯性定律仅给出力的定性的定义
牛顿第一运动定律即惯性定律,最早见诸于牛顿的名著《自然哲学的数学原理》一书,可译成:“每个物体继续保持其静止或沿一直线做等速运动的状态,除非有力加于其上迫使它改变这种状态。”这里给出的力的定义是定性的,不能看作是给力下了确切的定义。真正明确的,定量的力的定义是由牛顿第二运动定律给出的,力是产生加速度的原因。
二、牛顿第一运动定律即惯性定律没有定义惯性
认为牛顿第一运动定律即惯性定律定义了惯性的说法是不妥当的,所谓惯性即物体有保持静止或匀速直线运动的特性,是物体具有的一种本质属性,它与物体运动状态是否发生变化无关,可见惯性定律并不是用来解释物体这一具体属性的,只能说惯性定律给出了惯性这一概念,不能说是定义了惯性这个客观属性。
三、牛顿第一运动定律即惯性定律是一条独立的物理定律
把牛顿第一运动定律即惯性定律看做是牛顿第二运动定律的特例,这是一种似是而非的看法,是没有看到惯性定律也是一条重要力学定律的缘故。惯性定律首先揭示了维持物体运动的原因是物体的惯性,这就不是牛顿第二运动定律所能替代的。其次,惯性定律确定了运动定律在其中完全成立的参照系即惯性参照系。如果不是由第一运动定律建立了惯性系。那就无法正确表述其他运动定律。可见,惯性定律是一条重要的独立的物理学定律。
四、牛顿第一定律是一条客观规律
这一规律说明了物体具有惯性的性质,即原来静止的物体不受力时将保持静止状态,原来运动的物体将保持匀速直线运动状态,所以当没有外力改变物体运动状态时,物体将保持原来的运动状态。因此惯性是物体具有的一种性质,而牛顿第一定律是物体不受力时遵循的一条客观规律。
对于牛顿第一运动定律即惯性定律,我们可以概括地说,它是力学,也是整个物理学的出发点,它归纳了伽利略等人的科学成果并升华到理论高度,给出了力的定性定义、惯性概念和定义了惯性参照系。惯性定律不能通过其他物理定律或某个具体实验来获得,它是一条具有独立意义的重要定律。
参考文献:
余安军.浅谈惯性与惯性定律的教学.科学咨询,2012(31).
编辑 孙玲娟
欧姆定律物理教学论文范文第5篇
【摘要】在高中物理中,牛頓定律与力学问题的综合运用涉及的题目非常广泛,基于此,本文首先叙述了牛顿定律和力学问题的主要内容,并且阐述了二者之间的关系,然后结合实例分别对牛顿三个定律与力学问题的综合运用进行仔细的分析。
【关键词】牛顿定律 力学问题 综合运用
学习物理不光要对相关知识有所掌握,最重要的是能够深入理解公式和定理,并将其运用于实际解题中。牛顿定律主要阐述的就是力与运动的关系,因此,将其与力学问题进行综合运用就显得尤为必要,下面对此展开分析。
一、牛顿定律与力学问题简介
1.牛顿定律
牛顿定律是由艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出的,其中包括三个定律,分别为牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。牛顿第一定律又叫惯性定律,说明力是改变物体运动状态的原因;牛顿第二定律说明了力与运动的关系,提出了加速度的定义;牛顿第三定律揭示了作用力与反作用力之间的关系,指明两个力是同一性质的力。
2.力學问题
力学问题主要研究的是物体的受力,及其在力的作用下产生的形变和运动,在解决力学问题时,首先需要明确研究对象,然后按照先场力后摩擦力的顺序进行受力分析。
3.牛顿定律与力学问题的关系
我们知道,力学问题与物体的运动有很大的联系,而牛顿运动定律主要研究的就是力与运动的关系,因此,运用牛顿定律解决力学问题具有重要的意义。
二、牛顿定律与力学问题的综合运用
1.牛顿第一定律与力学问题的综合运用
在一些力学题目中,经常会涉及到物体的平衡问题或者物体的匀速直线运动问题,为此需要借助牛顿第一定律的理论对物体进行受力分析并求出题目中未知的力。比如题目中已经给出了物体受到的一些力,为了使物体在和外力的作用下保持平衡,求未知的力。对于这样的题目,我们知道,物体保持平衡也就是说物体处于静止或者匀速直线运动状态,由牛顿第一定律可知,物体受到的外力之和为零,从而借助三角形定则或者平行四边形就可以求得未知力的大小和方向。
2.牛顿第二定律与力学问题的综合运用
在运用牛顿第二定律解决力学问题的过程中,首先要正确选择参考系,然后对物体进行受力分析,最后结合物体的运动状态采用加速度计算公式求相关的力,或者在已知力的条件下求物体的加速度进而确定出物体的运动状态。
比如这道题:如图1所示,质量相等的两个物体A、B之间用一根轻弹簧进行连接,再用一根细线将整体悬挂在天花板上,此时整体处于静止状态,求剪断细线的瞬间物体的运动状态。
解题过程:首先,对物体进行受力分析,B物体受到重力、弹簧向上的弹力,此时处于静止状态,重力mg=F弹,A物体受到重力mg、弹簧向下的弹力F‘弹=F弹、细线对其产生的拉力T的作用而处于静止状态,因此,T=2mg;剪断细线的瞬间,弹簧并不会立即恢复原状,因此,弹力不会立即发生变化,A受到的力为重力和弹簧向下的弹力,合外力为2mg,由牛顿第二定律可知,A的加速度为a==2g,B物体受到的力不发生改变,因此仍处于静止状态。
这道题是通过分析物体受力而确定物体的运动状态,下面再举一个已知物体的运动状态分析其受力情况的例子。
如图2所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m、3m的三个木块,其中质量为2m和3m的木块用不可伸长的轻绳相连接,轻绳能承受的最大拉力为T。现用水平拉力F拉质量为3m的木块,使三个木块一起以同一个加速度运动,则以下说法正确的是()
A.质量为2m的木块受到四个力的作用
B.当F逐渐增大到T时,轻绳刚好被拉断
C.当F逐渐增大到1.5T时,轻绳还不会被拉断
D.轻绳刚要被拉断时,质量为m和2m木块间的摩擦力为
本题的答案为C选项,解题过程如下:
首先取整体为研究对象,对其受力分析,合外力仅由F提供,加速度为a=,因此,质量为m和质量为2m的木块之间存在着摩擦力的作用,,因此质量为2m的木块受到重力、支持力、压力、拉力以及摩擦力的作用,A选项错误;若轻绳被拉断,则其拉力为T,取质量为m和质量为2m的木块整体为研究对象,由牛顿第二定律可知其加速度为,再将三个木块整体做为研究对象,进行受力分析可得F=6,所以当轻绳被拉断时,F=2T,选项B错误,C正确;由之前的分析可知,轻绳刚要被拉断时,而质量为m的木块仅受到摩擦力的作用,且,所以选项D错误。
通过对上述两道题目进行分析,可以看出牛顿第二定律在解决力学问题中应用比较广泛,核心是选取正确的研究对象,灵活运用牛顿第二定律计算研究对象的和加速度或者某一方向上的加速度,从而达到巧妙解题的目的。牛顿第二定律不仅在直线运动问题中有所运用,在抛体和圆周等运动中也对解题起到重要的作用,可以说,牛顿第二定律贯穿于整个高中物理的解题过程,深入熟练地掌握该定律有利于对物体的运动状态进行正确的分析。
3.牛顿第三定律与力学问题的综合运用
在运用牛顿第三定律解题时需要注意的主要问题就是作用力和反作用力的同时性以及它与平衡力之间的差别,其在实际问题中的意义在于能够根据一个物体的受力推测与该物体相关的其他物体的受力情况,从而准确全面地对物体进行受力分析。比如(二、2)中的第二道题,质量为m的木块对质量为2m的木块产生一个向下的压力,同时,质量为2m的木块对质量为m的木块产生一个向上的支持力,二者大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,因此在对质量为2m的木块进行受力分析的过程中就不容易将质量为m的木块对其产生的压力忽略掉。
三、结语
综上所述,牛顿定律在高中力学问题中发挥了重要的作用,学好牛顿定律是学好高中物理的必要前提和基础,在学习过程中不仅要多做题,而且还要不断地反思和总结,最终实现将牛顿定律灵活运用于力学问题的目的。
参考文献:
[1]朱向一凡. 牛顿定律与力学问题的综合运用[J]. 工业b, 2016(5):00310-00310.
[2] 孙勇. 应用牛顿运动定律解决动力学问题[J]. 新高考:高一物理, 2013(11):42-43.
[3]李文强. 动力学问题的研究——牛顿运动定律应用浅析[J]. 文理导航·教育研究与实践, 2012(8):59-61.
欧姆定律物理教学论文范文第6篇
关键词:力学定律;独立性;一致性
力学是一门古老的学科,它的发展与人类生产实践密切相关,虽然微观客体遵从量子力学规律,描述物体高速运动则是用相对论力学,但是,对于日常生产和生活中的大多数力学现象,经典力学仍然是适用的。力学定律是构成力学体系的重要组成部分,它揭示了物体运动时的变化规律。研究和探讨力学定律的内在关系,对我们学习力学和指导力学教学有着积极的意义。
1 牛顿三定律及其独立性分析
1.1 牛顿第一定律的独立性
牛顿第一定律的内容是:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,首先牛顿第一定律为牛顿第二定律准备了概念(力、惯性质量、惯性系),并定性阐明力和运动的关系;其次牛顿第一定律主要说明物体不受外力作用时的运动状态,不受外力作用和物体所受外力矢量和为零(合力为零)不是一码事,不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F=0时的特殊情况,F=0肯定导出加速度a=0,但加速度等于零的运动是什么运动,牛顿第二定律不能回答,还是得由牛顿第一定律本身彻底阐明惯性运动(静止或匀速直线运动)。
显然,牛顿第一定律确实是完全独立的基本定律,用其解决的问题,别的任何规律都无法解决,牛顿第二定律、牛顿第三定律根本不能取代牛顿第一定律。
1.2 牛顿第二定律的独立性
牛顿第二定律的内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。用公式表达是F=ma。牛顿第二定律定量阐明了力与运动的关系,具体说是力、惯性质量和加速度的定量关系。牛顿第二定律揭示了物体质量的惯性本质,质量是物体惯性大小的定量量度,物体的质量越大,物体的惯性就越大,物体的质量是维持物体惯性运动的根本原因;力是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因,力的作用产生加速度大小的难易程度取决于物体的惯性、质量。牛顿第二定律进一步表明:相同力作用于不同物体上,质量大的物体获得的加速度小,质量小的物体获得的加速大,即加速度大小与质量成反比;不同力作用于同一物体上,大力产生大的加速度,即加速度大小与外力成正比。牛顿第二定律同时给出了力的独立作用原理(叠加原理),即当存在多个力共同作用于同一物体时,物体获得的加速度是每个力单独作用时产生的加速度的矢量和,这为解决复杂力作用产生的运动效果提供了保障,能实现已知受力情况求解全部运动信息;反之,也可以由运动分析决定受力总效果,也即复杂运动可以分解简单运动的矢量叠加。总之,牛顿第二定律引入惯性、质量和全面完整刻画物体因受力作用而产生加速度中,加速度与外力及质量的定量关系F=ma,构成了牛顿第二定律独立于其他两条定律的深刻内涵和根本原因。
1.3 牛顿第三定律的独立性
牛顿第三定律的内容:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。公式表达式为F=-F'。牛顿第三定律研究的是物体之间相互作用制约联系的机制,研究对象至少是两个物体,两个以上的物体之间的相互作用,总可以区分成若干两两相互作用的物体对,于是由仅关注单一物体(只研究一个物体)的牛顿第一定律和牛顿第二定律出发,结合牛顿第三定律扩展了研究对象,就自然而然地解决了全部不论多么复杂的系统的动力学问题了。牛顿第三定律确实是完全独立的基本规律,它不能由牛顿第二定律推演得出,牛顿第二定律也代替不了牛顿第三定律,牛顿第一定律更不能取代牛顿第三定律。牛顿第三定律的正确性要靠大量实践来检验,牛顿第三定律其实是用力的语言表达的动量守恒定律,而动量守恒定律是自然界中普遍成立的少量几条基本物理规律之一,动量守恒定律在任何物理领域中均成立。
2 牛顿运动三定律内在一致性
牛頓运动三定律的内在一致性是指三定律不互相矛盾,均承前启后,一条龙逻辑相容构成有机整体。具体表现为:
(1)牛顿运动三定律在研究对象上呈递进关系。牛顿第一定律、牛顿第二定律只研究单一物体,可以只有一个物体,也可以是从众多物体中隔离出一个物体来作为研究对象,它们要解决的是这么一个物体,不受力作用或受很多力作用后的运动问题静止或匀速直线运动,又或者获得多大加速度;牛顿第三定律扩展了研究对象,它研究的至少是两个以上的物体之间的相互作用,这种相互作用制约或影响了研究对象或研究对象以外的其他物体的运动。可见只有把牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律有机结合才能顺理成章地解决全部复杂的动力学问题。由质点的动力学出发去解决质点组的力学问题、刚体的力学问题、振动的波动的力学问题、流体的力学问题。
(2)牛顿运动三定律都只在牛顿第一定律确定的惯性参考系成立。牛顿绝对时空中的惯性系虽然存在逻辑循环或称逻辑同一之难,但在动力学的力的语言表达中惯性系是理论体系必不可少的,确定了惯性参考系一切动力学问题迎刃而解了。此外,任何科学都不可能做到绝对真理,力学也是一门近似程度比较高的科学,不受力的物体不存在,绝对静止的物体不存在,宇宙中的引力不可避免,都要说明绝对的惯性系不存在,但近似的惯性系是始终存在的。地球是近似惯性系,太阳是近似程度更高的惯性系。牛顿运动三定律只在惯性系中适用,说明了三定律的一致性。
牛顿运动三定律只适用范围于实物物体、宏观、低速运动范围内,并且只能在惯性参考系中使用。非惯性系(加速系)中必须引入惯性力,才能使用牛顿定律,高速领域必须采用爱因斯坦相对论,微观领域必须使用量子力学。
参考文献
[1]张汉军,李进普.牛顿三定律是一个完整的理论体系《工程力学》教材问题之一[J].承德民族职业技术学院学报,2003(2):13-14.
[2]王兰芳,邓家干.重新认识牛顿力学[J].陕西工学院学报,2003(4):38-41.
[3]冯浩,杨洋.牛顿力学在物理学中的地位[J].张家口师专学报,2003(6):57-61.
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