青岛大学物理科学学院是在科学里面的吗

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(1)在物理实验中体现了很多的物理研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限思维法、图象法、类比法、科学假说法、微小量放大法与等效替代法等.请把合适的方法或正确的答案填在相应的空格内.①在“利用打点计时器测速度”的实验中,运用______法,可以利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度:在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中,分别用一个力F或两个互成角度的F1、F2,把一个一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置,则F就是F1和F2的合力,实验原理采用的是______法.在“探究平抛运动的规律”的实验中,如图1所示,用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向抛出,同时B球松开,自由下落,A、B两球同时开始运动,观察到两球同时落地.运用______法,可以判定平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动.②图象法是物理实验中一种重要的研究方法.在研究加速度与外力(质量m一定)的关系、验证机械能守恒定律、探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中,某同学正确作出了三个实验的相关图象,如图2中A、B、C所示.根据坐标轴代表的物理量判断,A实验的图象“斜率”表示______;B实验图象的“斜率”表示______;C实验图象的“斜率”表示______.(2)某一小型电风扇额定电压为4.0V,额定功率为2.4W.某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线.实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:A.电源E(电动势为4.5V)B.电压表V(量程为0~5V,内阻约为4kΩ)C.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.2Ω)D.电流表A2(量程3A,内阻约0.05Ω);E.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,额定电流1A)F.滑动变阻器R2(最大阻值2kΩ,额定电流100mA)①为了便于调节,减小读数误差和系统误差,实验中所用电流表应选用______,滑动变阻器应选用______.(填所选仪器前的字母序号).②请你为该小组设计实验电路,并把电路图画在虚线内(小电风扇的电路符号如图3所示).③操作过程中发现,小电风扇通电后受阻力作用,电压表读数小于0.5V时电风扇没启动.该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图4所示,由此可以判定,小电风扇的电阻为______,正常工作时的发热功率为______,机械功率为______.
(1)①在“利用打点计时器测速度”的实验中,利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度,运用的是极限思维法;在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中,都将橡皮筋拉到同一个位置,运用了等效替代法;在“探究平抛运动的规律”的实验中,判断竖直方向上的运动是否是自由落体运动,运用了类比法.②根据a=
,知A实验的图象“斜率”表示物体质量的倒数
;验证机械能守恒定律实验中,根据mgh=
=gh,知B实验图象的“斜率”表示当地的重力加速度g;探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中,根据F=kx,知C实验图线的“斜率”表示弹簧的劲度系数k.(2)①电风扇的额定电流I=
A=0.6A,从读数误差的角度考虑,电流表选择C.电风扇的电阻比较小,则滑动变阻器选择总电阻为10Ω的误差较小,即选择E.②因为电压电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,电风扇的电阻大约R=
≈6.67Ω,远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法.电路图如图所示.③电压表读数小于0.5V时电风扇没启动.根据欧姆定律得,R=
Ω=2.5Ω.正常工作时电压为4V,根据图象知电流为0.6A,则电风扇发热功率P=I2R=0.36×2.5W=0.9W,则机械功率P′=UI-I2R=2.4-0.9=1.5W.故答案为:(1)①极限思维,等效替代,类比
②物体质量的倒数
,当地的重力加速度g,弹簧的劲度系数k.(2)①C、E
②如图所示
③2.5Ω,0.9W,1.5W.
实验目的:1、练习使用打点计时器,学习利用打上点的纸带研究物体的运动。2、学习用打点计时器测定即时速度和加速度。
实验原理:1、打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它每隔0.02s打一次点(由于电源频率是50Hz),因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上点之间的间隔,就可以了解物体运动的情况。2、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图所示,0、1、2……为时间间隔相等的各计数点,s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离,若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量,即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
3、由纸带求物体运动加速度的方法:①用“逐差法”求加速度:即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3。②用v-t图法:即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度,后作出v-t图线,图线的斜率即为物体运动的加速度。
实验器材:小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,米尺。
实验步骤:1、把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,如图所示;
2、把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在细绳的另一端挂上合适的钩码,试放手后,小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面;3、把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,取下纸带,换上新纸带,重复实验三次;4、选择一条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点子,确定好计数始点0,标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度,作v-t图线,求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
注意事项:1、开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。2、应该先接通电源,再释放小车,当小车到达滑轮前及时用手按住。3、先断开电源,再取下纸带。4、对于电磁打点计时器,如打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。5、选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰,适当舍弃点密集部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选的时间间隔T等于(n-1)t。6、每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器才适用)。7、不要分段测量各段位移,应一次测出各计数点与0计数点的距离,再逐个计算x1、x2、x3…,读数时应估读到0.1mm。8、尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是:
①细绳尽可能与板面保持平行;
②滑轮和车轮灵活;
③长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致。
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沿直线作匀变速直线运动的质点在第一个0.5秒内的平均速度比它在第一个1.5秒内的平均速度大2.45m/s,以质点的运动方向为正方向,则该质点的加速度为(
A.+2.45m/s2
B.-2.5m/s2
C.+4.90m/s2
D.-4.90m/s2
下列所说速度中是瞬时速度的有:
A.百米赛跑中,8s末的速度为12.5m/s
B.百米赛跑中,50 m处的速度为10 m/s
C.汽车在一百米内的速度为8 m/s
D.子弹出枪口的速度为800 m/s
关于速度和加速度,下列说法正确的是 (
A.速度是表示物体运动快慢的物理量,既有大小,又有方向,是矢量
B.平均速度就是速度的平均值,平均速率就是平均速度的大小
C.物体的速度变化越大,加速度越大
D.加速度不断变小,速度却可能不断变大
一个水平向右做直线运动的物体,在时间t内的平均速度是v,紧接着2t内的平均速度是,则物体在3t这段时间内的平均速度是(
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>>>在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的..
不定项选择
在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的说法是(&& )
A.英国物理学家牛顿用实验的方法测出万有引力常量G
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C.亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体,重物体与轻物体下落一样快
D.胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比
题型:不定项选择难度:偏易来源:河北省期中题
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据魔方格专家权威分析,试题“在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的..”主要考查你对&&弹力的大小、胡克定律,伽利略对自由落体运动的研究,开普勒行星运动定律,万有引力常量&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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弹力的大小、胡克定律伽利略对自由落体运动的研究开普勒行星运动定律万有引力常量
弹力的大小:弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小。 (1)一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律: (2)胡克定律在弹性限度内,弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比,即F=kx,式中k为劲度系数,x为弹簧的形变量,F为弹力。胡克定律的图像如图所示。 ①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L—L0|,不能将x当做弹簧的长度。 ②胡克定律中劲度系数k的单位是N/m,由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定,弹簧做好后,劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。 ③劲度系数k的两种求法 a.由胡克定律F=kx知:k=F/x b.由F一x图像知:判定弹力的有无及其方向的方法:亚里士多德和伽利略对自由落体运动的研究:
&&&&&&&古希腊权威思想家亚里士多德曾经断言:物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比,重者下落快,轻者下落慢。比如说,十磅重的物体落下时要比一磅重的物体落下快十倍。1800多年来,人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。&&&&&&& 直到16世纪,伽利略才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略通过“比萨斜塔试验”,用事实证明,轻重不同的物体,从同一高度坠落,加速度一样,它们将同时着地,从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的,现在已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔试验”作为自然科学实例,为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证。
伽利略的科学研究方法:
提出问题→合理猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论。伽利略的探索之路:
知识=观察+实验+思考
1、大胆的猜测:下落物体的速度是随时间均匀增加的,即,则测瞬时速度V与时间t成正比
困难一:瞬时速度无法准确测量。为了解决测量瞬时速度的困难,伽利略寻求间接验证的途径(思维的作用)则测下落的高度与时间t2成正比
2、实验验证:伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落,伽利略手稿中记录的一组实验数据结果表示为:伽利略发现,斜面的倾角不同,上述比例关系同样成立,只是这个常数的随着θ的增大而增大。
困难二:伽利略用斜面实验验证了后,怎样说明落体运动也符合这个规律?
3、合理外推:随着θ的增大,的数值在增大。当θ=90°时,即物体竖直下落时,这个关系也应该成立,这时的数值最大。
至此,他终于成功地验证了原先的猜想,不但否定了亚里士多德的错误论断,而且得到了物体下落的规律。
伽利略的成功,不仅在与找到了落体运动的规律,更重要的是开辟了一条研究物理学的研究之路。
科学思想方法程序是:对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑(包括数学)得出结论→通过实验对结论进行检验→对假说进行修正和推广→……
其核心是:把实验和逻辑和谐地结合起来。
&开普勒行星运动定律:
1、所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 2、对每个行星而言太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积。 3、所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同,即常量。 4、常用开普勒三定律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小。 开普勒三定律的对比:
开普勒第一定律:开普勒第一定律,也称轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点。
开普勒第二定律:开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。(角动量在高中学习中不考查)
开普勒第三定律:开普勒第三定律,也称周期定律:是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。知识点拨:近年高考试题中的天体运动问题,试题情境熟悉,多为匀速圆周运动模型,不是卫星环绕地球的圆周运动,就是行星环绕太阳的圆周运动。运算简单,大多数试题直接运用开普勒第三定律进行分析或计算,有些试题则需运用牛顿第二定律与万有引力定律、“黄金代换”等分析计算。万有引力常量:
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物理学家与哲学家达成共识:弦论不是科学理论
(Christian Charisius / Reuters)
2015年12月初,上百名世界上杰出的科学家、哲学家和理论物理学家们集聚一堂,在德国慕尼黑大学召开了会议,讨论基础物理学如今面临的科学理论界定的问题。
一年前,物理学家George Ellis和Joe Silk在《自然》杂志上发表了一篇引起争议的文章,倡议召开一个这样的研讨会(见煎蛋《无法被证实的科学理论是否应被看作是哲学?》)。
诺贝尔物理学奖得主戴维&格罗斯(David Gross)在开幕演讲上试图告诉大家哲学对物理学没有帮助。他引用理查&德费曼(Richard Feynman)的话说,“像是鸟儿们需要鸟类学家一样,物理学需要哲学家。”
但现实中的基础物理学研究正在面临挑战。
戴维&格罗斯在演讲。(Laetitia Vancon / Quanta Magazine)
在过去的几十年里,弦理论一直被理论物理学爱好者所热衷讨论。弦论成为了美国80年代后物理学界最有影响力的理论。无数装帧精美的科普书籍,恢宏大度的电视节目,气吞虹蜺的TED Talks都以它为焦点。资深的理论物理学家们用简单的语言来介绍它,让普通民众爱上了这个不需要通过复杂公式来理解的理论。
而此次慕尼黑会议得出的结论是,弦理论还没成为一个科学理论。
(Laetitia Vancon / Quanta Magazine)
用风靡全球的纪录片《优雅的宇宙》中的话解释,在弦理论中,世间所有的物质和能量都是由10^-36m大小的振动的弦和“膜”构成的。绝大多数有关弦论的公式是建立在11维空间之中。1974年史瓦兹(John Schwarz)发现了弦论与重力之间的联系;1995年爱德华&威滕(Edward Witten)又提出了M理论,进一步丰富了弦理论。
人类可观测到宇宙中范围相当大的一部分(白色区域), 但现代物理学正在对这范围以外的地方进行研究(灰色区域)。(Tynan DeBold / Freepik / Quanta Magazine)
反对弦论的人们认为,物理学家们不应该把精力放在那些现阶段已经知道无法用实验证明的研究之上。60年代以来,没有发现任何能证明弦论的实验(如预计未知粒子的质量),与弦论相关的多宇宙论更是超越了现实世界的范畴。
问题回到了经验主义(empiricism)与理性主义(rationalism)之间的辩论。物理学家和弦理论家作出了不同的选择。而在过去,理性主义者的理论最终大多都被无情地证伪。在近年,暴涨理论已经被认定为不科学,就是因为该理论宽泛至无法与现有观测产生关联。
弦理论的坚定支持者、哲学家Richard Dawid是那篇《自然》杂志上的文章批评的对象之一。他持有的“非证实性理论评估”(non-empirical theory assessment)在理论物理学界有着悠久的历史,但缺乏坚实的哲学依据。此次会议过后Dawid仍然没有改变自己的看法,但其余的专业人士达成了共识。
参与会议的哲学家和物理学家们赞同Ellis和Silk的观点——人们必须意识到实证检验(empirical testing)与非科学的界限。虽然在当下,超弦理论的倡导者仍在领域内有着至高地位。但数学的天地如此广阔,宇宙存在那么多的可能,人们不应该只将目光放在弦理论之上。
有关旧理论发展成熟的研究,都要比有关新理论刚刚萌芽的研究要更准确,但并不一定更正确。托勒密的地心说发展了1500年,才被牛顿等人开创的现代宇宙论推翻。牛顿物理学也称霸了300年,直到相对论和量子力学的出现。
这样的典范转移(paradigm shift)需要新理论和观察的支持。弦理论得到了很多理论的支持,但无法得到实验的验证。在这个方面,弦理论与自然哲学并无区别。
计算机诞生之后,数学就在不断向实验性的方向发展。但弦理论和相关的理论只能被数学所解释,将理论物理学推向了纯数学的深渊。
物理学家George Ellis(中)和Joe Silk(右)在会议中。(Laetitia Vancon / Quanta Magazine)
历史上,人们一旦选择了相信无法被实验证明的理论,就很难再更改过来: 越来越多的美国人在他人介绍下相信精油对健康有利,可以治愈癌症和肿瘤。
(KIDNURSE)
6%的美国人表示相信“疫苗会引发自闭症”,52%不确定,只有41%不相信。
正在参与美国总统竞选的12位共和党竞选人里,有11位否认了全球变暖和气候变化。
3000万的美国人依然坚信地球只有6000年历史。
世界上,28%的人相信神创论,31%表示不知道,只有41%相信进化论。
与会人员作出总结,为了抵御伪科学的侵害,必须维护实证检验的权威。这虽然并不意味着人们应该立即停下所有有关下弦论的研究。但这些人应该意识到,如果该理论仍无法与现实世界的科学数据和分析建立联系,他们的研究将不会被科学所承认。
仍试图将弦理论当作科学理论的,是在重新定义“科学”。的确,目前弦论是统一物理学基本相互作用的最有希望的理论。但如果因为它看起来很美好,就对其放松“科学”的定义,那将带来可怕的后果。
[zzjeff via Newton Blog HuffPost]
(本文来源:煎蛋
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物理学中的科学研究方法
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3秒自动关闭窗口弃考物理,聪明还是犯傻?科学家、名师看问题的角度与你不同
浙江新高考“弃物理”趋势引热议。2017年全省29.13万考生,选考物理的只有8万人。物理真的很难吗?物理学家、名师怎么看待这个问题?()
我们请到中科院物理研究所研究员曹则贤、北京市政府中小学名师发展工程物理学科项目组组长续佩君来阐述他们对高考“弃考物理”的看法。
“物理难”是因为教学水平低
弃考只是逃避
整理/刘辛味(实习)编辑/刘昭
校对/李云凤 新媒体编辑/房永珍
自古以来,江浙地区对教育就极为重视,教育水平极高,为国家培养了大量人才,包括自然科学领域不少大家。可就在这片教育先进的土地上,如今却率先出现了“抛弃物理”的现象,令人失望之余,尤为发人深思。
❶ 钱学森,世界著名科学家,中国科学院及中国工程院院士,1911 年出生于上海,祖籍浙江省杭州市临安市
❷ 陈省身,美籍华裔数学大师,1911 年10 月28 日生于浙江嘉兴秀水县
❸ 汤定元,中国科学院院士,物理学家,1920 年5 月生于江苏
❹ 王守觉,中国科学院院士,半导体电子学家,1926 年6 月生于上海
❺ 干福熹,光学材料、非晶态物理学家,我国激光技术的开拓者之一,1933 年1 月3日生于浙江杭州
对理工科的重视,才有今日的中国
从历史角度来看,我国引入自然科学可以追溯至明朝时期;在清朝鸦片战争后,洋务运动又引入了一些近代工业技术;再之后我国开始陆续送学生出国留学,带回来先进的科学知识,这些都推动了我们自己的近代科学发展。
但我个人认为,真正让我国从农业社会走向工业社会,实际是抗日战争和解放战争之后,刺激最大的要属抗美援朝时期。朝鲜战场上,百万中华儿女用血肉之躯抗击强敌,但背后的科学技术支持来自苏联。正是在这一时期,中国人深刻认识到作为一个农业国与工业国的差距,以及科学技术的重要性,这促使上世纪50年代建立了相当多的高校和工厂,理工科教育体系和初步的的工业体系才得以建立起来。
另外,我国能有今天的成就,在高铁、航天、军事、民用工业上赶上国际先进水平,以及三十多年来的经济繁荣发展,所依靠的是1978年提出“科学的春天”积淀下来的高水平人力资源。那时的思潮“学好物理化,走遍天下都不怕”,让我国一大批热血青年投入到理工科的学习当中。虽然培养出的顶尖人才不多,但正是靠着那时的积累,以及国家对数学和物理的高度重视,让我们今天能在某些科技前沿领域与国外竞争。这就是物理对于我们最重要的意义。
几乎所有技术都离不开物理的支撑
在物理学科如此重要、对我国近代自然科学发展贡献巨大的的情况下,现在出现的“抛弃物理”现象,尤其是率先出现在自古以来就重视教育、有先进教育理念的江浙地区,先不论高考改革和赋分制等制度问题,这里面必然存在更深层的原因。
物理几乎是所有技术的支撑,理解所有自然现象的基础,仅与数学关系较为特殊(物理对数学提出问题,物理也产生数学)。对其他任何一门理工类学科,如果不懂物理,必然是知其然不知其所以然。比如光合作用,如果不能了解光电过程,根本不能算理解光合作用的原理。
我们作为受过教育的人,对抛弃物理这个问题应该有清醒的认识。假如因为制度或者反智主义盛行等原因,导致我国真正的理工科人才培养后继无力,我们以后还能有底气对印度说我们有完整的工业体系吗?
物理教师队伍、教材都存在体系问题
如果仅从教育改革的角度考虑,把物理放到如此之低的位置,是我国长期以来,教育事业包括教师队伍、教材等存在的一系列问题所引发的。
首先,我认为教师一定是凭良心和热情从事的工作。而我国基于基础教育的施行,利用一些优惠政策吸引,或强制某些不想从事教育的学子留到了教育行业。一个没有足够的知识深度、对教育本身没有热情、不能正确理解教师职业的人,留在教师队伍中,他一辈子的工作可能会毁了别人家的三代人。
所谓学高为师,身正为范。越是低层面的受教育对象,辨别能力就越差,对教师的要求越高。而物理学科作为自然科学的基础,对于物理教育提出了更严格的要求。教师不单需要有过硬的本专业知识,还要对物理学有更深层次的认识以及掌握一定量的其他自然学科知识,才能做到教学过程中的深入浅出、寓教于乐。我们常说给人一杯水,自己要有一桶水就是这个道理。
更为严重的是,我国中学学习的物理,是独立于物理学之外、在封闭体系内自造的一套物理课程。这一问题突出体现在物理教科书中。
比如,教材中把动量的概念去掉,只学动能。首先,动量的概念最早源于两千年前冲击的概念,动量mv是速度的一阶矩。而动能的概念要到一千多年后沙特莱侯爵夫人、莱布尼兹才确定,
1/2mv2是速度的二阶矩,应该先谈动量再谈动能。其次,只有学习了动量守恒和能量守恒,两个方程组合才能解决一个简单的两体碰撞问题。从数学的角度来看,只有先有动量这个矢量,才有动能这个正比于动量之内积的量。不管从概念的构建角度,还是从解决实际问题的角度,都应该先学动量,再学动能,怎么能出现不学动量这样的状况?
知识产生的过程就像淘金,99.9%都是沙子。要会判断哪个矿石含金,会分离技术,最后还要清楚产出物是不是金子,这才是我们教育要教的东西。
深入学习,哪一个学科不难?
现在我们再来看物理难不难这个问题。物理难源自哪里?不会来自一个小孩,更不会来自于一个文盲,对他们来说识字都困难,不存在物理比语文难的问题。物理难,可能来自于一些年轻同时水平有限的初级物理教师群体——笔者80年代初就老听到老师们的这种论调。一方面他们不能归责于整个学生群体,另一方面也不能正视自身的不足,所以才把物理难归结到学科本身。
学习任何一门课程,如果要求很低,不用系统学习研究一个学科的知识体系,只是浅尝辄止,都非常简单。可反过来看,中学所开的任何一门课程,想要严肃认真地学习,全面理解并融会贯通,哪个不难?
一些人是因为物理这门课的广度与深度而认为物理难。而我恰恰认为中国物理教育所能提供的内容太浅也太少。我国大学数学和物理教育水平,还远不及欧洲一百年前。比如学过牛顿第二定律后,对于一个质点在三维空间中的运动,都仅涉及一点皮毛,而没有系统地学习经典力学以及关于不同空间中如何描述曲线的知识。如果仅是从考试难易角度看待问题,那物理学对人类社会发展、个人修养塑造的重要性放在哪里?
如今谈课改,高考改革,我们首先应该想清楚教育的目的是什么,是以考分为目的,还是让学生学习更成体系的物理知识?物理教育世界上有现成的体系,不能为改革而改革。
我当然也承认物理难,但我说的难不是那种为考试而乱编题目给学生造成的难,而是物理学内在的难。那种难,是和物理学的伟大相联系的,是我们愿意理解它的动力。难不是放弃的理由,放弃数学和物理的基础教育,会对一个国家和民族的发展轻易就造成釜底抽薪的效果,不可不察!
有趣的物理和枯燥的考试
站在了对立面
文/整理 刘辛味(实习)编辑/刘昭
校对/李云凤 新媒体编辑/房永珍
在物理学科教学中,常用一副对联形容物理,在物理教育圈广为流传。上联是传言北宋一文人与苏轼游西湖出的:游西湖,提锡壶,锡壶掉西湖,惜乎锡壶。下联对:听物理,如雾里,雾里看物理,勿理物理。虽然这只是一句调侃,但巧合的是,高考改革伊始就出现了“抛弃物理”现象,我们就必须要思考一下深层次的原因了。
物理是自然科学的基础
物理对人类文明发展的重要性是不言而喻的。这世界上有三种事物具有绝对性,就是物质、运动,以及物质间的相互作用。物理学研究的一个主要内容就是研究存在于这三者之间的基本规律,因此物理学是自然科学中最基础的学科,任何一个其他自然学科都要应用到物理学。物理学的发展为整个人类科技文明发展做出了极为显著的贡献。人类科技文明的蓬勃发展,材料、机械、电气、通讯、建筑、空间科学和宇航技术、环境保护等几乎所有工程技术都离不开物理科学。
现代物理学发展极快,实验观测与理论计算都达到很深层次,对其他学科的研究和发展都一直产生着巨大的影响。相当多的自然学科目前还处于通过实验观测获取规律的阶段,而物理学早在18世纪中后期就已经可以通过数学推证而预言出新的发现。20世纪曾被称为物理学世纪,21世纪将是物理学应用的世纪。有一种说法是21世纪是生命科学的世纪,生物学正在由分子水平加快向量子水平发展,中科院物理所的一些量子力学专家已经被生物所邀去搞生物学研究。因此,对于将在科学技术飞速发展的21世纪生活的孩子们,即使将来绝大多数不会去从事物理研究,但在中学时期尽可能多学习、多了解一些物理知识也是一件对一生都有益的事情。
物理能让我们客观地看待世界
从个人成长和成熟的角度,物理学包含的科学方法会让学习物理的人逐步形成一种科学思维方式,同时提高自己数理推理和逻辑论证的能力以及解决问题的能力。
除具体知识之外,物理学在自身发展过程中,与数学、文学和其他自然学科还有着相当大的区别。例如为得出物理实验规律所使用的科学归纳,不惜违反形式逻辑基本规律之矛盾律而确认的物质的波粒二象,以及物理学讨论问题所采用的数理逻辑,都是物理学对逻辑学和思维科学做出的发展性贡献。
物理学还给人们提供了解决问题的思想方法和研究方法。思想方法是遇到事物时应该怎么想才能增加成功的几率,研究方法是如何去具体地解决某个问题。学习物理并不是为了让人们最终掌握多少物理知识,而是通过学习如何研究物质世界及其运动基本规律,培养人们生成思考和解决问题的科学方法,进而有助于提高人们的科学素养、技术素养和工程素养,树立科学、技术、社会(STS)和科学、技术、环境、社会(STES)的现代社会发展理念。
物理学提供的方法也让我们提高辨别是非的能力。如今我国十分重视科普,一些物理学家不仅潜心科研,还用业余时间作科普报告,甚至成为了“网红”。但实际上我们能发现,公众感到有趣的现象,关心的问题很多包含着中学物理知识,如果真的能让基础物理教育更落实,我国的科学普及做起来一定会更容易。
物理的难度在于抽象和逻辑
很多学生觉得物理难学,搞不清楚物理学的公式怎么使用,不明白中学物理到底在讲什么。这里有主客观两方面原因:一方面我们首先要承认物理学科本身的特点造成了物理难学。物理学是将现实世界进行了理想化处理,概念的抽象度是很高的,相比其他学科,就表现出理解起物理概念来更为困难。如果把从实际的事物抽象成的一个概念称为一阶抽象概念,像人、狼等,文学就可以在这层抽象度上开始创作;而物理则必须在一阶抽象概念的基础上再进行多次抽象才能解释物理现象和过程。
例如速度可以从生活直接抽象出来,但到高中要理解其矢量性,这就是二阶抽象;从研究匀速进入研究匀变速运动,又要将其抽象度扩展到理想状态下的瞬时速度,以及速度的变化与变化率;继而在曲线运动又要将速度再抽象成线速度、角速度等等。物理学科知识内容形成了一个完整的体系,概念间的逻辑联系极其严谨,内容逐渐加深,这使得物理学需要大量使用多阶抽象的概念来剖析问题。显然,越抽象就越难理解。
二是物理教师教学方法和学生学习方法的问题。现在很多物理老师还处于自觉或不自觉模仿自己当初上学时老师怎么教的状态;不能让学生整体把握物理概念抽象的脉络;并缺乏以师生达成共识的概念为起点,用学生能理解的逻辑一步步进行过程分析的教学习惯。为什么很多大师讲课更易懂,因为他们自己研究问题越透彻,越能与生活实际相联系,就越容易让学生理解。人大附中开学的第一课是中科院物理所所长方忠给同学们上的,带了大量的实验仪器“炫技”,告诉同学们“物理比你想象的更有趣,更有用”,吸引同学们学习物理。
在学习方法方面,不少学生习惯用数学的学习方法学物理,用从题目的“求”分析到“已知”的解数学题的思路来解答物理问题,从而缺少了解决物理问题最重要的环节——对物理现象和物理过程的逻辑分析。
看似简单的问题其实并不简单
兴趣是学习最好的老师,但我们应该清楚地认识到课堂中学到的物理知识和日常遇到的工程技术问题常常还有相当大的距离。在高中物理学习里,有些能引发学生兴趣的趣味性问题可能涉及到比课本上更综合或复杂的物理知识,一般中学老师可能一时难以应付,比如无氟空调的制冷原理?彩虹为什么是圆弧形的?一些看似简单的问题背后的原理深刻复杂,往往很难体现在激发学生的物理学习兴趣之中。
物理学习的有趣与考试的枯燥,恰恰反映出课改与应试问题的复杂性,涉及到我国教育整体的问题,不单物理学科有这样的问题,当前的教育改革的目的之一就是想改变这一现状。教育改革,具体怎么改,会改成什么样子,怎么落实,应坐下来慢慢仔细讨论,欢迎大家提出不同的观点。
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