第六章物理概念教学【完整版】PPT文档课件.ppt

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1、第六章物理概念教学,名人名言导航集中地提高智力，而不仅是泛泛的增加概念。斐斯泰洛齐,一、本章内容提要二、本章需要重点解决的问题1、什么是物理概念？2、物理概念一般分为那几类？3、物理概念教学的一般过程是怎样的？4 、试举一例教学方案谈谈如何进行物理概念 教学.,一、物理概念及其分类二、物理概念的内容及其定义方法,（1）是物理现象和过程的本质属性在人们头脑中的反映。（许国梁） （2）是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。（阎金铎） （3） 物理学家布里奇曼认为：“物理概念无非是一套操作.”“概念与其操作是同义语”。 这里的操作是指观测、量度、实验、演算的意思。,

2、一、物理概念及其分类,物理概念是反映物理现象和物理过程本质属性的一种抽象,是在大量观察、实验的基础上,运用逻辑思维的方法,把一些事物的本质共同特征集中加以概括而形成的.,（1）从认识论的角度分具体概念是以物理现象为基础而概括抽象出的概念。例：力、速度、加速度对于具体概念的建立必须建立在大量的物理现象、物理事实、典型实验的基础上，通过思维活动揭示出基本特征。抽象概念是以物理现象和物理过程的理解性认识为基础而建立的概念。,例：能、场、质点、绝对黑体、光的波粒二象性这类物理概念的建立，必须实现由感性认识到理性认识的质的飞跃。特殊概念是以科学推理的高度思维为依据而抽象出的概念。例：时间、空间。特殊概念

3、的变革往往决定了科学理论的变革。例：牛顿的绝对时空观决定了经典物理学的建立，而爱因斯坦的相对时空观是相对论建立的基础。,（2）从质和量的辩证关系角度分定性概念（只对质的定性）定性地反映物理现象和物理过程地本质属性地概念。例：机械运动、参照物、杠杆、惯性对于定性概念通过对一类物理现象地分析、综合抽象出其本质属性，用语言来加以定义。定量概念（既有质的规定性又有量地规定性）定量地反映出物理现象和物理过程本质属性地概念。例：速度、加速度、电场强度此类概念亦称物理量,二、物理概念的内容及其定义方法,（1）概念所反映的客观事物（物体、物质、物理现象、物理过程、物理事实）的性质和特征或物理概念的意义。 （2

4、）概念是怎样定义的； （3）概念的外延（即概念包括的范围） 对于物理量还有以下内容 （4）概念的定义式和定义式的物理意义 （5）物理量的性质（矢量、标量） 若是矢量，它的方向式怎样规定的，怎样表示的。有些标量的零参考点（面）是怎样确定的。 （6）物理量的单位及单位的规定的物理意义。,（1）操作性的定义 它是利用具体的操作过程来阐明概念的含义并进行定义。 例：长度 只要我们规定一定的测量程序的单位，就可通过操作确定长度。 这种定义方法浅显易懂。（2）比值定义 是从物理的属性出发用两种或两种以上的物理量之比来定义概念。 例：电场强度 磁感应强度 注意:1)运用比值定义时，通常要求比值的系数归一化。

5、 2)比值定义式是量度公式而非决定条件式.(如电阻的定义式),（3）乘积定义 它是大量的物理现象出发，用几个物理量的乘积来定义，用 来描述物理事物的属性。 例 P=FtM=Fd 这是物理研究中常用的形式之一。（4）发生来源定义 它是根据物理现象的发生来源定义概念。 例：F=-kx 弹性力是由于物体受到外力的作用发生形变而产生的力。 把弹性与重力、摩擦力、电场力等加以区别。,（5）外延定义 肯定性外延定义：利用概念的全部外延对概念下定义。 机械能的定义：动能和势能的总称。 核子：原子核中的质子和中子统称核子。 否定性定义：若两个概念的涵义互相排斥，并且两个子项概念的外延之和等于每项概念的外延，两

6、概念是矛盾的，就可以否定 一方去定义另一方。 例：热传递是没有对物体作功而使物体内能改变的物理过程。 未饱和气是未达到饱和状态的气。,（6）词语意义 既先规定或说明词语含义的定义，然后再揭示出物理概念的内涵。 例：自由落体是在重力的作用下由静止开始下落的运动。 它的内涵是初速度为零加速度为g，这样定义较易理解。,一、物理概念是观察、实验与科学思维的产物二、物理概念的可测性具有量的含义，可以 用数学和测量联系起来三、物理概念的多重抽象性四、物理概念的精细性五、物理概念中的物理测量具有各自的 特征六、物理概念具有一定地局限性,一、物理概念是观察、实验与科学思维的产物。 例：机械运动、熵的概念。 观

7、察天体在运行、车辆在前进、人在行走、具体形象不同、从它们的共性去考察其共同特征。即一个物体+相对于另一个物体的位置随时间在改变。 一切热力学过程都必须满足能量守恒定律,但满足能量守恒定律的过程是否一定能够实现呢?如:在热导方面热自动地从低温物体传向高温物体的温度是不可能地。,二、物理概念具有确定的内涵与外延,物理概念的内涵就是指概念所反映的物理现象物理过程所特有的本质属性,是该事物区别于其他事物的本质特征.物理概念的外延是指具有该概念所反映的本质属性的一切事物,即概念的适用范围条件定义式的应用范围及定义式中各物理量的具体的本质含义.例如:有关密度的概念,速度的概念,二、物理概念的可测性具有量的

8、含义，可以 用数学和测量联系起来。 例：速度、加速度 例：机械运动 涉及位置与时间的函数关系 直线运动：建立一维坐标系 x=f(t) 平面运动：建立直角坐标系 x=f(t), y=f(t) 在教学中要根据这一特点，要充分利用教学工具和物理实验这个教学手段。,(4)通过练习巩固深化概念六、物理概念具有一定地局限性用数学和测量联系起来。对概念下定义，要掌握在适当的时候进行。即压强和温度是不可叠加的。为了巩固概念安排一些计算题必要的。例：为了巩固加速度的概念，若提出这样的思考题“一个向西运动的物体会不会有一个向东的加速度？”“一个物体的加速度越来越小，是不是它的速度也越来越小？”核子：原子核中的质子

9、和中子统称核子。例：温度高低(今天天气很热)（3）从复习旧知识导入即一个物体+相对于另一个物体的位置随时间在改变。3、物理概念教学的一般过程是怎样的？例：自由落体是在重力的作用下由静止开始下落的运动。其中最重要的物理概念和物理规律，而物理概念是物理规律的基础,要使学生比较系统地掌握进一步学习现代科学技术所需要地物理基础知识。未饱和气是未达到饱和状态的气。（2）从质和量的辩证关系角度分才能使学生形成正确的物理概念。运用该法引入，既要有利于激发学生的求知欲望，更要引导学生把注意力集中到被研究的对象上来，注意观察它的 变化及产生的条件，以便从中发现它的本质特征。是以物理现象和物理过程的理解性认识为基

10、础而建立的概念。,三、物理概念的多重抽象性 例：电阻、内阻、电导、阻抗、表面电阻 位移：速度、功、振幅 这些后建立的物理概念都表现了多层次的抽象。 学生之所以感觉物理难学的主要原因之一，也就是物理概念的多重抽象性，物理概念的量化，以及由此引进的数学，拓展了多重抽象，也进一步，增加了物理教学难度。,四、物理概念的精细性 例：温度高低(今天天气很热)热 内能(摩擦可以生热)内能转移的量度(暖气向外散热) 物理概念的精细性是形成物理知识精确性的原因之一。精细性的宏观表现，是物理中存在一些易混淆的概念。这也给物理学习带来了困难。,五、物理概念中的物理测量具有各自的 特征 （1）状态量 研究对象的状态一

11、定，它就有确定的量值。 例：速度、坐标 从运动学的角度描述。 动量、能量：从动力学的角度描述 压强、温度、体积：描述气体状态参量。 （2）过程量 描述过程的物理量。不同的过程具有不同的量。 例：位移、功、热量 （3）特性量、描述物理对象某种属性的物理量。 例：密度、电阻、电容、折射率等,（1）可加量与矢量 可参与几何运算的物理量，即具有矢量性质的物理量。 例：力、速度、动量、电场 其叠加遵循平行四边形定则 可参与代数加法运算的物理量。即具标量性质的物理量 例：路程、速率、质量 （2）不可加量或强度量 是在很多物理情境下是不可叠加的。,例：一密闭的容器内左半部分空气压强为一定大气压，右半部分空气

12、压强也为这个一定的大气压，那么，整体的空气的大气压强并不等于两半部分空气压强的叠加值，而仍为这个一定的大气压。同理在这种情境下温度值也是不可叠加的。即压强和温度是不可叠加的。 （3）可加量与不可加量的区分 凡是与物理质量有关的物理量都是可加量。,(4)通过练习巩固深化概念二、物理概念的内容及其定义方法五、物理概念中的物理测量具有各自的否定性定义：若两个概念的涵义互相排斥，并且两个子项概念的外延之和等于每项概念的外延，两概念是矛盾的，就可以否定 一方去定义另一方。首要的问题就是让学生掌握物理概念。例：能、场、质点、绝对黑体、光的波粒二象性例：为了巩固加速度的概念，若提出这样的思考题“一个向西运动

13、的物体会不会有一个向东的加速度？”“一个物体的加速度越来越小，是不是它的速度也越来越小？”这样既可巩固概念，又可使学生感到抽象的概念实际上并不抽象，从而引起学生的兴趣。例：位移、速度、动能、功、电场教师只注重多做练习，不注重让学生形成正确的物理概 念。要想使学生形成正确的概念必须设法排除错误观念的干扰，最有效的方法就是做实验。才能使学生形成正确的物理概念。它是大量的物理现象出发，用几个物理量的乘积来定义，用 来描述物理事物的属性。例：速度、加速度（5）物理量的性质（矢量、标量）,（1）相对量 凡与参照物的选择有关的物理量。 例：位移、速度、动能、功、电场（2）绝对量 凡与参照物选择无关的物理量

14、 例：各种恒量。R普适气体常数,（1）基本物理量 它是经过科学地规定而确定地反映物质本质属性或状态地定量概念 例：长度、时间 （2）导出物理量,六、物理概念具有一定地局限性 例：速度、电势、势能都具有一定的相对性。必须选用一 定的参照系；质量的概念在经典范围内与运动是无关的，而在高速运动下，质量与运动紧密联系在一起，因此物理 概念具有一定的局限性。,一、物理概念教学的重要性二、物理概念教学的一般过程三、中学生物理概念中常见的问题,一、物理概念教学的重要性 物理学内容包括：物理现象、物理过程、物理概念和物理规律。其中最重要的物理概念和物理规律，而物理概念是物理规律的基础,要使学生比较系统地掌握进

15、一步学习现代科学技术所需要地物理基础知识。首要的问题就是让学生掌握物理概念。,物理概念是物理学的基础。就中学物理教学来说。最关键 的一环是让学生掌握好物理概念。 目前存在的问题: 学生感到物理难学，其原因是物理概念教学没搞好 教师只注重多做练习，不注重让学生形成正确的物理概 念。 学生只注重背定义记公式做练习题，而忽视了对物理概念的理解，对所学的物理基础只是必然难收到融会贯通之 效。,3.物理概念教学是培养能力开发智力的重要途径, 物理概念是反映客观物理事物本质属性的思维方式。在形 成物理概念过程中需要学生反复思维。教师通过大量物理 概念的教学，使学生在认识概念过程中锻炼思维、发展思维、学到掌

16、握知识的方法，智力自然会得到发展。,4.物理概念教学是培养能力开发智力的重要途径, 物理概念是反映客观物理事物本质属性的思维方式。 在形 成物理概念过程中需要学生反复思维。教师通过大量物理概念的教学，使学生在认识概念过程中锻炼思维、发展思维、学到掌握知识的方法，智力自然会得到发展。,二、物理概念教学的一般过程 （1）从生活经验导入 例：力的概念；推拉提压 这种方法易使学生感到亲切，容易接受有助于培养学生注 意观察、勤于思考、善于分析问题的能力事例要恰当和典型，语言要简练生动，所举事例必须是学生确已熟知的，否则会使学生不可捉摸。,（2）运用实验引入 例：浮力 这种引入较之学生在生活中所感受的要深

17、刻典型，容易激 发学生学生兴趣，集中注意力，有助于学生认识物理学以 实验为基础的学科特征。 运用该法引入，既要有利于激发学生的求知欲望，更要引导学生把注意力集中到被研究的对象上来，注意观察它的 变化及产生的条件，以便从中发现它的本质特征。,（3）从复习旧知识导入 例：功率的概念 可以从复习功的概念后来揭示出不同机械做相同的功， 新概念往往与已学过的概念规律间存在着有机的联系。抓 住新旧知识之间的联系，从已有的知识出发通过逻辑展开，把新概念自然的引申出来，也可以创设学习新概念的良好物理环境。,（4）从理论需要引入 例：能、热量、电流强度等 引入时一定要选择那些最能突出物理事物的本质特征和属 性的

18、感性材料，尽量减少非本质刺激的干扰。,（5）利用物理学史料引入 例：利用阿基米德鉴别皇冠的故事引入“密度”。 利用阿基米德”给我一根足够长的硬棒和一个合适的支点， 我就能撬起地球”的豪言壮语引入“杠杆”概念。 运用物理学史料中的典型事例引入物理概念，也是一种重要的引入方法。该法既生动活泼引人入胜又有助于启发学生的 积极思维。,（1）揭示事物地本质属性与特征，形成初步概念 例：加速度概念 可列举火车开动和汽车进站速度的一系列测量后，引导学生分析 火车速度增大和汽车速度减小的特点，火车 v/ t恒 量，汽车v/ t 恒 量。然后比较得到： v/ t大, v 变化越快; v/ t 小 , v变化越慢

19、。 这样不仅揭示了加速度这个概念的本质属性；并且也使学生认识 到引入新的物理量的必要性。 例：从高空掉下来的陨石，碰到山岗上，同时发出巨大的声响，这时陨石的动量变为零，有人说：陨石的动量转变为能量（如热 能、声能）。请判断其说法的正误。,讨论：动量静止 能量（错误） 动势能静止 转变其它形式的能量（正确）动量和能量所描述的是物体的两种完全不同的性质。动量和能量之间不能相互转换。此类问题必须抓住所述现象的本质属性。该例中个别学生之所以出现错误,是因为学生对表面联系和内在联系感性认识和理性认识生活概念和科学概念仍处在分离状态。建议：要使学生形成概念,待概念引入后按照物理学的研究方法引导学生运用比较

20、、分析、综合等思维方法，对感性材料进行思维加工，进而抽象概括出事物的本质属性，使学生形成清晰的认识。,此阶段可用以下几种方法。对比法：例讲声音、音调。分析法：例讲浮力、惯性、摩擦力、内能。归纳法：例讲力的概念类比法：例讲大气压与液体压强演绎法：例讲电功,（2）给概念下定义 例：加速度概念 在得出加速度的本质的本质属性在教师的点拨下要求学生用准确的语言完整地表述出加速度这一概念并用数学式作出正确地表述教师对学生定义概念时陈述并板书概念及数学表达式。 对概念下定义，要掌握在适当的时候进行。一般经过对比分析揭露事物的本质属性后，教师要因势利导，马上转移到定义概念这一环节上。 应注意：教师如何引导学生

21、用恰当的词语。简洁的文字准确地陈述这个本质属性。 给物理量下定义，除了用文字表述外，还需要导出定义式，初学物理地学生往往不适应应由文字表述直接转入数学表达式，而需要借助一些具体的事例的计算概括更一般的数学表达式。,（3）讨论概念的物理意义和使用范围 例：密度概念 其中MV属于物体的性质，而 反映了组成这种物体的物质的性 质,MV可随物体的不同而变化，但若物质没有变。密度 就不变如一个木块锯掉一半，其体积质量均减少一半。但是组成这个 物体的物质没有变。所以 不变 m/v , 只不过式一种量度方法，而不表示各量之间的函数关系，密度是表示物质特性的物理量，不能把物质的密度说成是物体的密度，这样讲清概

22、念的物理意义。才能使学生形成正确的物理概念。 学生只有通过比较分析理解了概念的定义式是怎样从质和量两 个方面反映概念的物理意义和适用范围，才能掌握概念。,（1）要强调概念中的关键字、词、句，在强调时要尽可能结合实例加以说明。 例：密度 可设计如下实例：有一长方形铁块，长、宽、高分别为a、b、c，其密度为 ，若将其分成三等份，每一份的密度是多少？ 用以强调“同一物质”“定值”等关键字词。,（2）运用概念解释某些常见的现象 例：为了巩固加速度的概念，若提出这样的思考题“一个向西运动的物体会不会有一个向东的加速度？”“一个物体的加速度越来越小，是不是它的速度也越来越小？” 这样既可巩固概念，又可使学

23、生感到抽象的概念实际上并不抽象，从而引起学生的兴趣。,（3）对易混概念惊醒辨析，进一步理解它们之间的区别与联 系。 例：加速度、速度、速度的改变量辨析 加速度是“增加”出来的 速度，即把a与v 混淆。 速度越来越大，加速度也一定越来越大。即把a与v混淆。 一切快慢不变的运动的加速度都等于零。即忘了v是矢量，匀速圆周运动的加速度就不为零。 速度为零加速度亦为零。即把v跟v 混淆（例上抛物体上升到最高点的瞬时速度为零却加速度不为零） 有比较才能鉴别，把一些容易混淆的概念加以对比、辨析。明确他们之间的区别与凉席，是帮助学生纠正错误，理解、巩固、深化概念的最有力的措施。,(4)通过练习巩固深化概念 例

24、如：功的概念 在揭示作功的两个因素后，可列举两要素同时具备或缺少一个要素及力与移动的距离相垂直等一系列实例，让学生分析、判断。才能使功这个概念牢固地纳入学生的认知结构中。 为了巩固概念安排一些计算题必要的。但是，过多的练习计算题又容易冲淡对物理意义的理解和记忆。所以练习的题型与内容多样化。 另外，物理概念的学习是一个复杂而持久的过程。因此，概念的教学要注意阶段，要循序渐进，逐步积累。同时，巩固概念也要注意经常化，才能达到真正掌握、熟练运用的程度。,创设情景,抽象加工,巩固深化,感知材料,形成表象,分析比较,抽象概括,变式迁移,完善结构,物理概念教学,三、中学生物理概念学习中常见的问题 例：摩擦

25、力、浮力的概念 认为摩擦总是阻碍物体运动。 认为只有浮在液面上的物体才受到浮力。 要想使学生形成正确的概念必须设法排除错误观念的干扰，最有效的方法就是做实验。,2.感性认识不足或已有 概念不清 例：电磁感应、功的概念 如果没有足够的实验让学生观察到电磁感应现象，很难使学 生形成电磁感应这一概念。 若功的概念不清，就很难形成功率或效率的概念,例：电场强度 用理想实验的方法，f / q 是一个恒量 于是概括出其概念，学生觉得难以理解。 教师须仔细分析其建立过程中运用了哪些思维形式方法和学 生对其中的哪些方法不熟悉、不习惯,在哪些地方思维容易受阻。进而，引导学生通过“自我调节”，一步步地想通。做到既教知识、又教方法，突破一点，触类旁通。,谢谢观看！,