曲率半径主要是用来描述曲线上某处曲线弯曲变化的程度,特殊的如:圆上各个地方的弯曲程度都是一样的故曲率半径就是该圆的半径;直线不弯曲 ,和直线在该点相切的圆的半径可以任意大,所以曲率是0。
圆形半径越大,弯曲程度就越小,也就越近似于一条直线。所以说,曲率半径越大曲率越小,反之亦然。
牛顿环实验:
牛顿环实验是这样的:取来两块玻璃体,一块是14英尺望远镜用的平凸镜,另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜,使其平面向下,当把玻璃体互相压紧时,就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色,形成色环。
于是这些颜色又在圆环中心相继消失。在压紧玻璃体时,在别的颜色中心最后现出的颜色,初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环,再压紧玻璃体时,这色环会逐渐变宽,直到新的颜色在其中心现出。
以上内容参考:百度百科-牛顿环
一、把观察到的干涉产生的暗环的半径当成是光线进入透镜反射点的半径。分析光路图知道,它们是不相等的。这一因素影响不大,在分析误差时常常忽略而忘记考虑。二.推导时,忽略了h^2,这样也使得测量结果偏小。 这一因素的影响也不大。三、在实验操作中,由于中心不可能达到点接触,在重力和螺钉压力下,透镜会变形,中心会形成暗斑,造成测量结果偏差。我们推导的公式中,用两个级次的差值进行处理,但是这样也只能避免确定暗环级次的问题,而不能真正彻底消除中心暗斑大小对结果的影响。因为中心暗斑大小反映了透镜形变的大小,受到螺钉的压力和重力,不仅是中心处发生形变,整个曲面都要形变。越靠外的地方形变越大,则Δh变小,因此关系式中分母上的(m-n)与没有形变时已经不同了,而是变小了,可以推知,测量结果偏大了。实验书的公式暗含着这样的近似:认为只有中心处变平,而未考虑透镜曲面上其它地方的形变。事实上,当透镜发生形变后,就不再是球面了,也不严格满足关系式:Δ r^2=2RΔ h了。也就是说,相同的半径R处对应的空气层厚度h减小,且越靠外减小得越甚,Δ h变小,m-n变小,测量结果偏大。这个因素是影响最大的一个因素,中心暗斑越大,测量结果越不准确,越偏大。 对于这一因素,有一篇题为《牛顿环中暗斑大小对测量结果的影响》的小论文进行了探讨。
实验报告书上有详细的求解过程,仔细看一下应该没问题,就是有点麻烦~~~
牛顿环 又称“牛顿圈[1]”。在光学上,牛顿环是一个薄膜干涉现象。光的一种干涉图样,是一些明暗相间的同心圆环。例如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。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。在加工光学元件时,广泛采用牛顿环的原理来检查平面或曲面的面型准确度。在牛顿环的示意图上,B为底下的平面玻璃,A为平凸透镜,其与平面玻璃的接触点为O,在O点的四周则是平面玻璃与凸透镜所夹的空气气隙。当平行单色光垂直入射于凸透镜的平表面时。在空气气隙的上下两表面所引起的反射光线形成相干光。光线在气隙上下表面反射(一是在光疏媒质面上反射,一是在光密媒质面上反射)。 一种光的干涉图样.是牛顿在1675年首先观察到的.将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光照射透镜与玻璃板,就可以观察到一些明暗相同的同心圆环.圆环分布是中间疏、边缘密,圆心在接触点O.从反射光看到的牛顿环中心是暗的,从透射光看到的牛顿环中心是明的.若用白光入射.将观察到彩色圆环.牛顿环是典型的等厚薄膜干涉.平凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜,当平行光垂直射向平凸透镜时,从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此使干涉图样呈圆环状.这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉. 牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。 具体的, 牛顿环实验是这样的:取来两块玻璃体,一块是14英尺望远镜用的平凸镜,另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜,使其平面向下,当把玻璃体互相压紧时,就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色,形成色环。于是这些颜色又在圆环中心相继消失。在压紧玻璃体时,在别的颜色中心最后现出的颜色,初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环,再压紧玻璃体时,这色环会逐渐变宽,直到新的颜色在其中心现出。如此继续下去,第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出,并成为包在最内层颜色外面的一组色环,最后一种颜色是黑点。反之,如果抬起上面的玻璃体,使其离开下面的透镜,色环的直径就会偏小,其周边宽度则增大,直到其颜色陆续到达中心,后来它们的宽度变得相当大,就比以前更容易认出和训别它们的颜色了。 牛顿测量了六个环的半径(在其最亮的部分测量),发现这样一个规律:亮环半径的平方值是一个由奇数所构成的算术级数,即1、3、5、7、9、11,而暗环半径的平方值是由偶数构成的算术级数,即2、4、6、8、10、12。例凸透镜与平板玻璃在接触点附近的横断面,水平轴画出了用整数平方根标的距离:√1=1√2=,√3=,√4=2,√5=等等。在这些距离处,牛顿观察到交替出现的光的极大值和极小值。从图中看到,两玻璃之间的垂直距离是按简单的算术级数,1、2、3、4、5、6……增大的。这样,知道了凸透镜的半径后,就很容易算出暗环和亮环处的空气层厚度,牛顿当时测量的情况是这样的:用垂直入射的光线得到的第一个暗环的最暗部分的空气层厚度为1/189000英寸,将这个厚度的一半乘以级数1、3、5、7、9、11,就可以给出所有亮环的最亮部分的空气层厚度,即为1/178000,3/178000,5/178000,7/178000……它们的算术平均值2/178000,4/178000,6/178000……等则是暗环最暗部分的空气层厚度。 牛顿还用水代替空气,从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹,而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。 牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度.如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力,能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化,条纹就会移动.用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化. 按理说,牛顿环乃是光的波动性的最好证明之一,可牛顿却不从实际出发,而是从他所信奉的微粒说出发来解释牛顿环的形成。他认为光是一束通过窨高速运动的粒子流,因此为了解释牛顿环的出现,他提出了一个“一阵容易反射,一阵容易透射”的复杂理论。根据这一理论,他认为;“每条光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态,这种状态在光线得进过程中每隔一定时间又复原,并在每次复原时倾向于使光线容易透过下一个折射面,在两次复原之间,则容易被下一个折射面的反射。”他还把每次返回和下一次返回之间所经过的距离称为“阵发的间隔”。实际上,牛顿在这里所说的“阵发的间隔”就是波动中所说的“波长”。为什么会这样呢?牛顿却含糊地说:“至于这是什么作用或倾向,它就是光线的圆圈运动或振动,还是介质或别的什么东西的圆圈运动或振动,我这里就不去探讨了。” 因此,牛顿虽然发现了牛顿环,并做了精确的定量测定,可以说已经走到了光的波动说的边缘,但由于过分偏爱他的微粒说,始终无法正确解释这个现象。事实一,这个实验倒可以成为光的波动说的有力证据之一。直到19世纪初,英国科学家托马斯·杨才用光的波动说完满地解释了牛顿环实验。
1)第一定律
2)第二定律内容:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
公式:F合=ma(单位:N(牛)或者千克米每二次方秒)N=(kg×m)/(s×s)牛顿发表的原始公式:F=mv/t(见自然哲学之数学原理)
动量为p的物体,在合外力为F的作用下,其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力。用通俗一点的话来说,就是以t为自变量,p为因变量的函数的导数,就是该点所受的合外力。
即:F=dp/dt=d(mv)/dt (d不是 delta(△),而是微分的意思。但是在中学学习的一般问题中,两者可以不做区别)而当物体低速运动,速度远低于光速时,物体的质量为不依赖于速度的常量,所以有F=m(dv/dt)=ma这也叫动量定理。
在相对论中F=ma是不成立的,因为质量随速度改变,而F=d(mv)/dt依然使用。由实验可得在加速度一定的情况下F与m成正比,在质量一定的情况下F与a成正比(只有当F以N,m以kg,a以m/s^2为单位时,F合=ma成立)
3)第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。(详见牛顿第三运动定律)
表达式:F=-F'
牛顿
艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。
他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。
在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律 。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。
在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。
在经济学上,牛顿提出金本位制度。
1. 第一运动定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动或静止状态,也就是惯性定律了。说明一切物体都有惯性。
2. 牛顿第二运动定律:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。也就是公式。
3. 牛顿第三运动定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。
介绍:
艾萨克·牛顿爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。
拓展:
1679年,牛顿重新回到力学的研究中:引力及其对行星轨道的作用、开普勒的行星运动定律、与胡克和弗拉姆斯蒂德在力学上的讨论。他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》一书中,该书中包含有初步的、后来在《原理》中形成的运动定律。
人物评价:
他在1688年发表的著作《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律。
现如今我们生活中依旧会出现很多有趣的小发明,但在历史上则有着一些彻底改变未来世界的大发明,而这些发明家也自此名垂千古。最著名的发明:微积分 如果你费好大劲总算上完了高等数学课程,那你或许就不会是艾萨克。牛顿爵士的热心崇拜者,因为你遇到的难题基本上就是他的错——是他发明了微积分。如果你现在学习物理,无论是谈到重力问题(一个苹果从树上下落的故事,不管真假,确是一个有力的例证),还是光线和光学原理,你还得从艾萨克。牛顿爵士的研究成果开始。牛顿第一个提出“光是由粒子构成的”,这原理让他研制出了反射望远镜(如今以他的名字命名)。此外,牛顿还在声、热原理研究方面作出了贡献。最酷的事实:人们很容易认为科学家就是一群不问世事的实验室“耗子”,不过牛顿是个例外:他曾给英格兰国王当了将近两年的法官,干着处决假币伪造者的买卖。他这段法律生涯快结束的时候,手下还有10个待处决的罪犯。 牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律,由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。其中,第一定律说明了力的含义:力是改变物体运动状态的原因;第二定律指出了力的作用效果:力使物体获得加速度;第三定律揭示出力的本质:力是物体间的相互作用。 牛顿运动定律中的各定律互相独立,且内在逻辑符合自洽一致性。其适用范围是经典力学范围,适用条件是质点、惯性参考系以及宏观、低速运动问题。牛顿运动定律阐释了牛顿力学的完整体系,阐述了经典力学中基本的运动规律,在各领域上应用广泛。 艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,着有《自然哲学的数学原理》、《光学》。他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。 在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。在经济学上,牛顿提出金本位制度。
牛根据前人研究总结出牛顿运动三定律(只有第三条是他自己的,前两条是伽利略的)万有引力定律(什么苹果掉下来之类的故事)微积分! 其实这个才是牛顿对经典力学的最大贡献。通过微积分牛顿一手从牛顿力学三定律出发构建了整个牛顿力学体系。也就建立了决定论/机械论的宇宙观。只要给定初态,以后宇宙的演化就是决定的。(牛顿本身的理论体系就是完整的,虽然后来拉格朗日和哈密顿各自提出了另一个等价体系,并且计算上更方便) 插曲(和莱布尼茨关于发明权的竞争)。天体力学 从理论上解释了开普勒三定律伽利略相对性原理(就是常用那个v'=v+v0) 绝对时间 绝对空间 上帝的第一推动力 弹力性质的研究 胡克定律(和胡克关于发明权的竞争,著名的站在巨人的肩膀上的真实版本,真相令人极为受打击)划时代的巨著 自然哲学之数学原理(哈雷的工作对于他的出版的推动)。牛顿和莱布尼茨以及胡克的两场著名的口水,个人认为他们的确都是独立同时得到自己的结果,但牛顿为了争发明权过于不择手段。穿插的几个小逸事其实算不上牛顿对经典力学的贡献。
很基础的方案.物理的最后一章讲了一点儿狭义相对论的原理及一些常用公式.如果你们高数或者微积分已经学完了,可以试从从麦克斯韦方程组开始试着解释论动体的电动力学论文中提到的1个至2个公式.这个题目要想做好的话,可以用心去做.要想忽悠的话,就算推导时出了点儿错,估计都不会被老师发现,因为没几个人愿意去看那些偏微分方程组.
需要我帮忙吗?
21世纪是知识爆炸的时代,大学物理也不例外。这是我为大家整理的大学物理学术论文,仅供参考!
中学物理中的物理模型
摘要:本文阐述了物理模型的概念、功能,中学物理教材中常见的六种物理模型,物理模型在中学物理教学中地位和作用,以及中学阶段在物理模型的教学过程中应该注意的若干问题。
关键词:中学物理;教学;物理模型
一、物理模型的概念及功能
物理学所分析、研究的实际问题往往很复杂,有众多的因素,为了便于着手分析与研究,物理学往往采用一种“简化”的方法,对实际问题进行科学抽象化处理,保留主要因素,略去次要因素,得出一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,此种理想物质(过程)或假想结构就称之为物理模型。
物理模型按其设计思想可分为理想化物理模型和探索性物理模型。前者的特点是突出研究客体的主要矛盾,忽略次要因素,将物体抽象成只具有原物体主要因素但并不客观存在的物质(过程),从而使问题简化。如质点模型、点电荷模型、理想气体模型、匀速直线运动模型等等。后者的特点是依据观察或实验的结果,假想出物质的存在形式,但其本质属性还在进一步探索之中。如原子模型、光的波粒二象性模型等等。
人们建立和研究物理模型的功能主要在于:
一是可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差,从中较为方便地得出物体运动的基本规律;
二是可以对模型讨论的结果稍加修正,即可用于对实际事物的分析和研究;
三是有助于对客观物理世界的真实认识,达到认识世界,改造世界,为人类服务之目的。
二、中学物理教材中经常碰到的几种物理模型
物理模型就它在实际问题中所扮演角色或所起作用的不同,可分为:
1.物理对象模型 即把物理问题的研究对象模型化。
例如质点,舍去和忽略形状、大小、转动等性能,突出它具有所处位置和质量的特性,用一个有质量的点来描述,又如点电荷、弹簧振子、单摆、理想变压器、理想电表等等,都是属于将物体本身的理想化。
另外诸如点光源、电场线、磁感线等,则属于人们根据它们的物理性质,用理想化的图形来模拟的概念。
2.物理过程模型 即把研究对象的实际运动过程进行近似处理。排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰,使之成为理想的典型过程。
如研究一个铁球从高空中由静止落下的过程。首先应考虑吸引力,由公式F=GMm�r2可知,铁球越接近地面,F就越大,其次还要考虑空气阻力、风速、地球自转等影响。这样考查铁球下落运动过程就显得十分复杂,研究起来十分不便。为此,我们在研究过程上突出铁球下落的主要因素,即受重力作用,而忽略其它次要影响,并把重力视为恒力,通过如此简化,使研究问题简化,其研究结果也不致影响到基本规律的正确性。从而成为物理学中一个典型的运动过程,即自由落体运动。这种物理模型称之为过程模型。
教材中的匀速直线运动、简谐振动、弹性碰撞;理想气体的等温、等容、等压、绝热变化等等都是将物理过程模型化。
3.物理条件模型 如自由落体运动规律就是在建立了“忽略空气阻力,认为重力恒定”的条件模型之后才得出来的。力学中的光滑斜面;热学中的绝热容器;电学中的匀强电场、匀强磁场等等,也都是把物体所处的条件理想化了。
4.物理等效模型 即通过充分挖掘原有物理模型的特征去等效具有相似性质或特点的现象和相似运动形态的物质和运动。如将理想气体分子等效为弹性小球,并用弹性小球对器壁的碰撞去解释和推导气体压强公式,用单摆振动模型去等效类比电磁振荡过程等等。
5.物理实验模型 在实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,然后根据逻辑推理法则,对过程作进一步的分析,推理,找出其规律,得出实验结论。
如伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽,后者坡度越小,小球滚得越远的实验基础上提出了他的理想实验――在无摩擦力情况下,从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,从而推翻了延续两千多年的“力是维持物体运动的不可缺少”的结论,为惯性定律(牛顿第一定律)的产生奠定了基础。
再如在研究电场强度时,设想在电场中放置一个不会引起电场变化的点电荷,去考查它在各点的F�q值等等。
6.物理数学模型 即建立以物理模型为描述对象的数学模型,进行对客观实体近似的定量计算,从而使问题由繁到简。如单摆的摆线与竖直方向的夹角不得大于50,使弧线计算转化为三角计算等等。
三、物理模型在中学物理教学中的地位和作用
1.建立正确鲜明的物理模型是物理学研究的重要方法和有力手段之一
物理学所研究的各种问题,在实际上都涉及许多因素,而模型则是在抓住主要因素,忽略次要因素的基础上建立起来的。它具有具体形象、生动、深刻地反映了事物的本质和主流这一重要属性。
如“质点”模型,在物体的宏观平动运动中,描述运动的物理量位移、速度、加速度等对同一物体来说其上各点都相同,在这些问题的研究中,运动物体的大小和形状是可不考虑的,故可将运动物体质点化,即用质点模型来取代真实运动的物体。
2.正确鲜明的物理模型本身就是重要的物理内容之一,它与相应的物理概念、现象、规律相依托
人们认识原子结构的进程中,从汤姆逊模型到卢瑟福模型的飞跃就是生动的反映。
爱因斯坦光电效应方程的建立成功地解释了光电效应,而它是建立在反映光粒子性的“光子”模型之上的。
诸多的事实都在说明大凡物理现象、过程、规律都直接与之相应的物理模型关联着;一定的物理模型又是最生动最集中地反映着相应的物理概念、现象、过程和规律,二者密不可分。
3.正确鲜明的物理模型的建立,使许多抽象的物理问题变得直观化、具体化、形象化
例如,电场线对电场的描述,磁感线对磁场的描述。分子模型对理解分子动理论的基本观点,原子核式结构对a粒子散射实验现象的解释;光子模型对光的粒子性的理解等等,凡是学物理的人都会感受到物理模型所给予的无可争辩的重要作用。
四、物理模型的教学要着眼于学生掌握建立正确鲜明的物理模型这一根本方法
物理模型是物理基础知识的一部分,属物理概念的范畴。学习前人为我们创造的各种物理模型是完成教学内容的重要组成部分,培养学生掌握这一方法,即对一个具体的物理内容、现象或过程能反映出一幅鲜明的“物理图景”,是培养学生科学思维能力的一个重要方面。为此,我们在教学中应注意如下几点:
1.讲清各物理模型设计的依据。物理模型看上去是独立的,但设计物理模型的思想是相通的。
2.讲授物理模型要前后呼应,触类旁通。运动学中建立的“质点”模型,发展到质点动力学中,万有引力定律中,以至物体转动问题中,还可引伸到单摆中的摆球,弹簧振子中的振子,甚至帮助我们建立电学中的点电荷模型,光学中的点光源模型。
3.物理模型思维贯穿在物理教学的过程中,随着人们对某个物理问题认识的不断深刻和提高,物理模型也必将随之完善和准确。例如对于光本性的问题,人们从牛顿的微粒说,惠更斯的波动说、电磁说、粒子说到波粒二象性,在此发展过程中光的模型也随之一次次地得到深化。
4.在平时的例题教学中也是处处体现了物理模型的重要地位和作用。解答各类物理习题,学生能否依据题意建立起相应的物理模型,是解题成败的重要环节。如果解题者所理解的题意中的物理模型与命题者的设计模型一致,题意就必然变得清晰鲜明,习题的难点便会随之而突破,这种例子是垂手可得的。
总之,物理模型的教学确实需要我们予以足够的重视,这个问题对提高我们的物理教学水平关系甚大。
物理猜想与中学物理教学
【摘 要】阐述物理猜想在中学物理教学中的意义及教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法。
【关键词】中学 物理猜想 物理教学
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889(2014)11B-0076-02
随着基础教育课程改革的逐步深入,在新课程标准中,对高中生在学习物理过程中的学习能力提出了更高的要求,由此教会学生运用物理猜想方法可以让学生更有效地学好物理。为了促进中学生学会运用物理猜想方法,新课程的物理教材刻意设计了许多研究物理现象的活动。以此增进学生对物理知识的理解,提高学生学习物理知识的能力,例如提出问题、猜想与假设、合作与交流等能力。这些基本能力是确保科学研究各种物理现象得以顺利进行的前提和基础。只有通过猜想、假设,并经过许多的研究活动,才能使研究物理现象过程顺利完成。根据笔者这十多年的教学经验,总结出物理猜想对高中物理教学的作用以及如何通过物理猜想提高物理教学的经验,现浅谈自己的看法。
一、物理猜想对中学物理教学有着重要的意义
新课标义务教育阶段的物理课程中,提出要鼓励学生积极大胆地进行科学研究,使学生从基本的科学研究过程中学到科学研究的方法,最终达到提高他们的科学研究能力的目的。使学生养成尊重事实、大胆想象的科学习惯,发扬研究真理的科学精神;培养学生敢于质疑、勇于创新、战胜困难的信心和决心。在中学物理教学中教师的作用是引导学生进行科学猜想,引导学生进行科学探索活动,提升他们的科学探索创新能力。鼓励他们在研究活动过程中,根据已经了解的物理知识和物理现象,进行猜想与假设,然后设计实验,通过亲自动手做实验来验证自己的猜想与假设。因此,要达到新课标中的要求,笔者认为猜想在新课程标准的教学过程中的运用起到了关键的作用。物理猜想的运用是教育教学发展的要求,也是促进物理教育教学改革和发展的需要。笔者认为运用物理猜想法在中学物理教学中有以下几个重要的意义。
1.提高学生学习兴趣和增进学生学习主动性
学生往往对新生事物比较好奇,都希望能够尽快了解其中的知识、规律和奥秘。如果在中学物理教学过程中多鼓励学生对所要学习的物理现象猜想出其可能出现的某些现象或规律,那么不但能增强学生的新奇心,而且还能激发学生的探究意识和能力,使他们更能积极地深入到学习新知识当中。锻炼和培养中学生的物理猜想能力,能提高学生对研究物理问题的兴趣和欲望。兴趣和欲望正是学生学习物理知识的动力。因此,物理猜想是提高学生学习兴趣和增进学生主动学习的好方法。
2.提高学生的思维能力
在中学物理教学过程中,教师要经常通过提出问题并引导学生根据他们现有知识和理解问题的能力进行猜想,经过观察、实验、归纳、总结等进行严格推理和验证,使学生在学习物理知识的过程中逐渐提高他们的发散思维能力,也使他们思想更加灵活。因此通过猜想法不仅使学生容易理解和掌握物理知识,而且有利于提高学生的思维能力。
3.有利于学生巩固所学的物理知识
物理猜想是学生根据自己的思维意识进行推测,是开放性的思维方式。经过对事物仔细观察和辩别认识,提高了学生对事物整体性的研究,促进学生的思维进程,使学生迅速地理解和掌握新知识。如果这些新知识是由学生自己主动猜想后经过验证推理得来的,那么学生就比较容易接受。因此,这些物理现象及规律就会深深刻印在学生的心里,巩固这些新的物理知识。
4.培养学生创新能力
在新课程标准中,特别着重对中学生创新能力培养。科学的物理猜想是培养中学生创新能力的主要方法之一。科学的物理猜想对中学生创新能力的培养起着积极的作用,它能提高学生的反应能力和灵活解题能力。因此,科学的物理猜想能够非常有效地提高中学生的创新能力。
二、教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法
教师在教学过程中为了尽可能地发挥学生的想象能力,要根据学生现已掌握的物理知识、兴趣爱好和想象能力等引导学生提出猜想。教师如何更好地引导学生运用已掌握的物理知识和技能来构建出新的物理猜想呢?笔者认为,教师在实际教学过程中需要讲究提出猜想一些方法。
1.启发学生根据自己各种经历、各种经验和已学的知识提出猜想
科学发展的经验告诉我们,科学的猜想并非胡乱猜测,它需要有科学依据,要根据学生的经历、经验、生活常识等提出猜想。爱因斯坦创立的“相对论”起初就是根据前人的经验、自己的经历以及自己掌握的科学知识提出的猜想,然后通过观察、推理、推导、证明,才提出了理论依据,最后才建立了举世闻名的“相对论”。例如,在学习“自由落体运动”时,先让学生观察羽毛和铁片在有空气的玻璃管中同时下落的情况,再启发他们猜想如果将玻璃管中的空气抽出后,再让羽毛和铁片同时下落会出现什么情况。让学生猜想并记下这些猜想,然后通过演示实验让学生观察,最后得出结论。这种通过启发学生猜想和实验演示相结合的教学方法,更能加深学生理解所学的物理知识。
2.激励学生讨论,诱发物理猜想
在教学过程中学生引导学生进行猜想时,应该将学生分成几个组,让各组提出各自不同的猜想,并由他们各自陈述自己猜想的理由和依据。激励他们讨论、争辩,经过讨论和争辩提高他们对物理猜想的兴趣和对物理猜想的积极性。例如,在学习“牛顿第二定律”时,将同学们分成两个小组,一组猜想物体的加速度与力的关系,另一组猜想物体的加速度与质量的关系,然后让他们分别做实验,得出结论。教师在课堂中认真听取各组学生的观点后,引导诱发他们讨论并猜想加速度与力及质量的关系,最后总结出牛顿第二定律。这样能更好地完成教学任务,取得更好的教学效果。
3.鼓励学生大胆猜想
在教学过程中许多学生由于害怕自己提出的猜想被其他同学取笑或者自己提出的猜想不正确被老师责怪而羞以启齿,这时教师应该鼓励、引导学生大胆猜想,消除他们的顾虑。例如,研究玻璃的折射率时,可以猜想单色光通过平行玻璃砖后传播方向是否发生改变。先鼓励学生大胆进行猜想其出射的方向,并记下来。不管他们的猜测是否合理、准确,教师都要持平和的态度,让实验验证结果。只有这样才能提高学生的学习积极性,增强学生科学猜想的意识。
4.创造良好的猜想条件
在教学过程中,当教学到有利于培养学生猜想能力的内容时,教师应该积极引导鼓励学生进行猜想。例如,在“楞次定律”教学中,教师在课堂演示让磁体的N极靠近闭合的铝环的实验之前,先启发学生猜想让磁体的N极靠近闭合的铝环时会看到什么现象,让磁体的N极去靠近有缺口的铝环时又会看到什么现象。然后通过实验引导学生注意观察实验现象。同样,让磁体的S极去靠近闭合的铝环时又会出现什么情况。总之,教师要尽最大可能为学生进行猜想创造条件。
物理猜想既是一种自由尝试,也是一种严谨的创造,因此,在教学过锃中,教师要善于抓住每一个有利于提高学生猜想能力的机会,鼓励学生大胆猜想,从而提高他们的思维能力,增加他们学习物理的兴趣,进而提高物理教学的效率。
【参考文献】
[1]王较过,孟蓓.物理探究教学中培养“猜想与假设”能力的策略[J].当代教师教育,2008(6)
[2]付红周.新课程下全方位认识猜想及其在物理教学中的培养・高中物理[M].北京:人民教育出版社,2012
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[4]蔡严娟.新课改物理探究教学中猜想与假设能力的培养[J].现代教育科研论坛.2011(5)
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是一个非常优秀的人,有许多优秀的发现,他出生于英格兰的一个小村落,母亲改嫁,生活不是特别的幸福,特别喜欢制作各种东西,不断的进行学习,进入了剑桥大学,最终成为一个优秀的物理学家,数学家。
牛顿是非常伟大的物理学家科学家;他出生于1642年,家境贫寒,但他非常热爱读书,很喜欢一些小的工具,小的发明,他发明了运动三定律,万有引力定律。
牛顿他是爵士,也是英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,数学家百科全书式的“全才”,他的著作有《自然哲学和数学原理》、《光学》,他发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述,这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。由此可见,他对世界做出的贡献是非常大的。那么牛顿他是个什么样的人呢?他有着哪些经历,接下来小编就给大家具体的介绍一下。
我们觉得牛顿他做出的贡献这么大,那么他那么聪明,是不是从小就是神童、天才呢?其实并不是的,牛顿他小的时候身体非常的瘦弱,头脑也并不是特别的聪明,在他的家乡读书的时候,他的成绩甚至可以说得上是差生,但是他的兴趣却非常的广泛,而且他跟他的朋友们做游戏,他的本领也比他们的高。大海爱制作一些机械模型一类的小东西玩,比如说风车,水车等等,由此我们可以看出牛顿他是一个十分喜欢动手的人,而且他的脑子也比较的灵活。
他为什么能够有后面的成就呢?是因为有一次有一个学习好的学生故意踩了他一脚,并且还说他是个笨蛋,然后牛顿他受不了这种刺激,然后就在心里暗暗的下定决心,以后一定要好好的学习,所以从此以后牛顿他就发奋图书,早起晚睡,经过刻苦的钻研牛顿,他的学习成绩就在不断的提高不久就超过了曾经那个侮辱他的同学。所以从中我们也可以看出牛顿他是一个自尊心很强的人,并且他能够吃苦耐劳下定决心要去做的事情,他就一定会去做到,并不会轻易的放弃。
至于牛顿的生平,他出生于一个小庄园里面,生活并不是特别的富裕,但是在他的学生时代,他进了离家有十几公里远的金阁寺皇家中学读书,牛顿的母亲希望他成为一个农民,但是牛顿并不想他酷爱读书。到了1661年,他进入了剑桥大学的三一学院,在1665年牛顿获得了学位,而大学为了预防伦敦大瘟疫而关闭了,此后两年,牛顿在家中研究微积分,学光学和万有引力定律。他于1727年与世长辞。
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牛顿是一个特别聪明而且很善于发现的人;他出生于1643年1月4日,在1687年的时候,发表了论文自然定律,这本论文当中对万有引力和三大运动定律进行了一些描述,此后他又提出了牛顿运动定律,在光学上他还发明了反射望远镜,还系统地表述过冷却定律并研究了音速。
第一定律:任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时(Fnet=0),总是保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。(原来静止的物体具有保持静止的性质,原来运动的物体具有保持运动的性质,因此我们称物体具有保持运动状态不变的性质称为惯性。一切物体都具有惯性,惯性是物体的物理属性。第二定律:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。
牛顿三大定律牛顿三大定律是力学中重要的定律,它是研究经典力学的基础。1.牛顿第一定律内容:任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态,直到受到其它物体的作用力迫使它改变这种状态为止。说明:物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势,因此物体的运动状态是由它的运动速度决定的,没有外力,它的运动状态是不会改变的。物体的这种性质称为惯性。所以牛顿第一定律也称为惯性定律。第一定律也阐明了力的概念。明确了力是物体间的相互作用,指出了是力改变了物体的运动状态。因为加速度是描写物体运动状态的变化,所以力是和加速度相联系的,而不是和速度相联系的。在日常生活中不注意这点,往往容易产生错觉。注意:牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立,实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立,作为一个参照系是否惯性参照系的判据。2.牛顿第二定律 F=ma内容:物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小正比于合外力的大小与物体的惯性质量成反比。第二定律定量描述了力作用的效果,定量地量度了物体的惯性大小。它是矢量式,并且是瞬时关系。要强调的是:物体受到的合外力,会产生加速度,可能使物体的运动状态或速度发生改变,但是这种改变是和物体本身的运动状态有关的。真空中,由于没有空气阻力,各种物体因为只受到重力,则无论它们的质量如何,都具有的相同的加速度。因此在作自由落体时,在相同的时间间隔中,它们的速度改变是相同的。3.牛顿第三定律内容:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线上,大小相等,方向相反。说明:要改变一个物体的运动状态,必须有其它物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力体现的。并且指出力的作用是相互的,有作用必有反作用力。它们是作用在同一条直线上,大小相等,方向相反。另需要注意:(1)作用力和反作用力是没有主次、先后之分。同时产生、同时消失。(2)这一对力是作用在不同物体上,不可能抵消。(3)作用力和反作用力必须是同一性质的力。(4)与参照系无关。
现如今我们生活中依旧会出现很多有趣的小发明,但在历史上则有着一些彻底改变未来世界的大发明,而这些发明家也自此名垂千古。最著名的发明:微积分 如果你费好大劲总算上完了高等数学课程,那你或许就不会是艾萨克。牛顿爵士的热心崇拜者,因为你遇到的难题基本上就是他的错——是他发明了微积分。如果你现在学习物理,无论是谈到重力问题(一个苹果从树上下落的故事,不管真假,确是一个有力的例证),还是光线和光学原理,你还得从艾萨克。牛顿爵士的研究成果开始。牛顿第一个提出“光是由粒子构成的”,这原理让他研制出了反射望远镜(如今以他的名字命名)。此外,牛顿还在声、热原理研究方面作出了贡献。最酷的事实:人们很容易认为科学家就是一群不问世事的实验室“耗子”,不过牛顿是个例外:他曾给英格兰国王当了将近两年的法官,干着处决假币伪造者的买卖。他这段法律生涯快结束的时候,手下还有10个待处决的罪犯。 牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律,由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。其中,第一定律说明了力的含义:力是改变物体运动状态的原因;第二定律指出了力的作用效果:力使物体获得加速度;第三定律揭示出力的本质:力是物体间的相互作用。 牛顿运动定律中的各定律互相独立,且内在逻辑符合自洽一致性。其适用范围是经典力学范围,适用条件是质点、惯性参考系以及宏观、低速运动问题。牛顿运动定律阐释了牛顿力学的完整体系,阐述了经典力学中基本的运动规律,在各领域上应用广泛。 艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,着有《自然哲学的数学原理》、《光学》。他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。 在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。在经济学上,牛顿提出金本位制度。
牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律,由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。
1、牛顿第一定律。
假若施加于某物体的外力为零,则该物体的运动速度不变(惯性定律)
牛顿第一定律表明,假若施加于某物体的外力为零,则该物体的运动速度不变。速度是矢量,速度包括了运动的大小与方向。
根据此定律,可得出静止的物体会保持静止,直到有外力施加于这物体为止。运动中的物体会维持其运动速度的大小与方向,直到有外力施加于这物体为止。
2、牛顿第二定律。
施加于物体的外力等于此物体的质量与加速度的乘积
牛顿第二定律表明,施加于物体的外力等于质量与加速度的乘积。这定律又称为“加速度定律”。以方程表达,F=ma,其中,F是外力,m是质量,a是加速度。
第二定律也可以用动量来表明,即施加于物体的外力等于动量的变率:
F=dp/dt;其中p是动量,t是时间。
由于动量等于质量乘以加速度,所以,假若质量不变,则可得到加速度定律,假若质量随着时间流易而改变,则该系统为可变质量系统,必须将时变质量纳入考量,更多内容,请参阅可变质量系统。
3、牛顿第三定律。
当两个物体相互作用于对方时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反(作用力与反作用力)。
牛顿第三定律表明,当两个物体相互作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反。根据第三定律,力是物体与物体之间的相互作用,力必会成双结对地出现,其中一道力称为“作用力”,而另一道力则称为“反作用力”。
这两道力的大小相等、方向相反。在这两道力之间,任何一道力都可以被称为作用力,而其对应的力自然成为伴随的反作用力。
这成对的作用力与反作用力称为“配对力”。第三定律又称为“作用与反作用定律”。
扩展资料:
过去两百年中,物理学者完成了很多个检验核对牛顿运动定律的实验与观测,对于一般的状况,牛顿定律能够计算出很好的近似结果。牛顿定律、牛顿万有引力定律、微积分数学方法,这些理论从所未有地对于各种各样的物理现象给出了一致的定量解释。
对于某些状况,牛顿运动定律并不适用,这时候需要更进阶的物理理论。超高速或非常强烈重力场的状况下,我们需要相对论修正和解释一些天体运动和现象,例如黑洞。在原子尺寸,我们需要量子力学解释原子的发射光谱等物理现象。
但是现代工程学里,对于一般应用案例,像车辆或飞机的运动,牛顿运动定律已能准确地解释和计算工程师遇到的问题。所以,牛顿运动定律仍是中学物理科、大学工程和理科学生的必修和基础部分。
假若要将狭义相对论效应纳入考量,则必须修改第二定律。因为当速度接近光速时,物体受到的合外力就不能精确地表示为静质量与加速度的乘积了。详尽细节,请参阅条目四维力。第三定律也不适用于狭义相对论,这是因为同时性之相对性无法实现于第三定律。
对于不是直接互相接触,而是相隔有限距离的两个物体,第三定律假定物体与物体之间的作用为瞬时的超距作用。
假设互相作用的两个物体相隔一段距离,从参考系A观测,在时间t,两个物体彼此施加于对方的力分别为F(t),-F(t)。但是从另外一个以相对速度v≠0的参考系B观测,这两个力的施加的时间不同,所以,第三定律不成立,需要加以修改。
参考资料来源:百度百科-牛顿运动定律