高中物理课题研究改革实施策略论文
无论是在学校还是在社会中,大家一定都接触过论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。你写论文时总是无从下笔?以下是我为大家整理的高中物理课题研究改革实施策略论文,欢迎阅读与收藏。
摘要: 当代教育改革提倡学生的全面发展,高中物理课题研究的改革则是新课改对学生科研素养、创造能力培养的充分体现,高中物理教师是这种科研素养培养的关键力量和引路人,教师要在让学生掌握知识的同时,同步推进科研素养、创造能力的培养,使学生各方面素质全面发展。
关键词 :高中物理;课题研究;新课改;
随着新课程改革的大力推进,“核心素养”一词成为教育的热点话题,核心素养的是指:学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成起来的适应个人终身发展与社会发展的人格品质与关键能力。而物理学科的核心素养即指,在核心素养的基础上加入物理学科的元素,学生通过物理知识的学习所形成的适合终身发展的品质与能力,被归纳为四个方面:物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。那么,如何在高中物理课堂贯彻实施核心素养,便成了当代高中物理教师新的关注点,本文主要对高中物理课题研究的改革进行了分析以及对改革后的课题研究应如何实施进行了阐述。高中物理课题研究的改革是教育改革中的典型案例,高中物理一线教师便是这一举措的实施者,同时也是课程开发的研究者,课题研究的设置就是为了培养学生的培养科研素养和创造能力,科研和创造不应只是高等教育的代名词,科学态度和科学思维需从小培养才有利于深入和内化成自身的素养,高中物理教师应积极跟随教育改革的步伐,提高对核心素养的培养意识,并提升相应的培养能力,为新时代培养全面发展的人。
一、高中物理新课改中教材的变化
(一)新课改中教材的变化
2004年和2019年人教版两版新旧教材主要在排版、内容、习题、插图等方面进行了调整,新教材在排版方面增加了每节正文右侧的空白栏及旁批内容,空白栏为学生作随堂笔记提供了便利。新教材的知识内容整体并未发生变化,但每本书及部分章节内容安排都进行调整,从目录到章小节内容都有调整的部分。在习题方面,新教材在每章末增加了A组和B组复习题与提高题,这种改版在一定程度上解决了旧教材习题数量过少、题目难度过低等问题。在插图方面,新教材更多选取了实际拍摄的图片,突出了物理生活化和时代化的特征。
(二)新课改中课题研究的变化
2004版必修1课题研究中研究的主题是“桥梁的研究”,2019版必修1的课题研究并没有给出指定的研究内容,而是提供了一个“研究样例”和一个“参考选题”,分别是“球形物体空气阻力大小与速率关系的研究”和“橡皮筋弹力与伸长量关系的研究”;2004版必修2课题研究中研究的主题是“潮汐现象”“潮汐发电”,2019版必修2课题研究提供的样例和选题分别是“关于甩手动作的物理原理研究”和“掷标枪动作的物理原理研究”。2004版教材的课题研究包含课题的得来、课题的规划、课题的实施三个部分。2019版教材的课题研究中的“研究样例”包含问题的提出、实验设计、实验过程和数据、数据处理和结论四个部分,并且给出了具体的实验数据和结果分析,“参考选题”与研究样例会用到同类型的解决方案,但参考选题只提出问题,此处考查学生的类比迁移能力,因此并没有给出具体的实验数据和结果分析。
二、课题研究改革分析
课题研究的变化同时也反映着教育改革的方向,包含着教育改革的改革思路和育人理念,分析课题研究的改革,也是在深入贯彻体会教育改革。
(一)从教材变化分析
旧教材主张放宽眼界,摆脱教材的限制,留意观察身边社会及自然的事物,对于不懂的问题要问个究竟、探个明白。而新版教材更加强调科研素养和创造能力的培养,研究的内容不受教科书的限制,学生根据自己对周围的事物观察和质疑,发现并提出自己值得研究的问题,把更多的主动权给了学生,让学生自己放手去做。不仅如此,新版教材充分考虑到中学生的知识储备和动手能力,所研究的课题需要以教材中学习过的知识为基础,是已掌握知识的实践延伸,在一定成熟的知识体系的帮助下,让中学生的研究变得不再“可望而不可即”。综观两版教材,不难发现课题研究的研究内容从大到小、从宽泛到具体、从难操作到易上手,研究过程也更加具体细化,旧版教材重在让学生思考已经给定的问题,自己观察并解决,而关于问题如何解决并没有具体的陈述和指导。新版教材则重在解决问题,在研究样例中,不仅给出了一整套的实施办法,还给出了具体的数据及完整的结论分析,如此一来,有了样例,学生便明白了探究性学习的一般程序,便可以仿照给定的程序,自行完成参考选题,或学生也可以自行发现并选择同类型的现实问题,进行探究性学习。这样不仅可以达到培养学生探究性学习能力的目的,也传授给了学生研究性学习的实施程序,让学生掌握搜集数据、分析数据的能力。
(二)从育人理念分析
中学生的传统学习模式使得他们并不具备完全的探究性学习的能力,再加上繁重的课业及考试压力,导致课题研究这一板块大多被师生所“遗弃”,而新版教材的课题研究充分考虑到以上因素,研究的主题与学生已掌握的知识充分结合,内容上也更加贴近学生的生活,操作过程更加容易实现,并且教材中给出了具体的操作方法,学生可以先参透研究样例,模仿或自行完成参考选题部分,也可自行选择同类型的现实问题,进行探究性学习。被安排具体的学习任务是高中生长期的学习习惯和模式,这样的学习模式有利于教学任务的开展和管理,却也养成了中学生的不良学习习惯,被动的接受和不懂就问,久而久之缺少了自己探索的意识和能力,而自己通过努力去解决各种问题恰恰是离开校园后必须具备的品质。新版教材的课题研究便充分弥补了这些不足,极大地锻炼了学生自我探究的意识,和运用已学知识去解决问题能力。
三、研究课题的实施策略
改革后的课题研究具体应怎样实施成了高中物理教师思考的关键问题,首先要明白课题研究改革后想要达到怎样的目标,从目标意义入手,谈课题研究的具体实施。
(一)课题研究的目标
(1)获得参与研究的体验“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”比研究出实验结果更重要的是研究的过程和体验,研究结果带来的成就感会随着时间流逝而消逝,但是在实验过程中获得的科学探究素养,却会贯穿物理学习始终。与此同时,探索的积极体验也会给学生物理方面的学习带来积极的影响。
(2)培养解决问题的意识能力研究课题的过程是学生独立探索研究的过程,期间会遇到许多意想不到的问题和困难,在这一过程中学生无法依赖教师,无论结果如何学生都必须通过探究、查阅资料等手段独立完成,由此一来,学生独自解决问题的意识和能力便得到了培养,久而久之,内化成自身具备的品质。
(3)培养科学态度和科学思维科学的态度和思维是进行科学研究的基础,具备了科学的态度和思维才能更好地为科学研究服务,教育改革也在向着培养学生核心素养的方向不断推进。课题研究的过程便可以充分培养学生的科学态度、科学思维等方面,培养学生的物理核心素养,达到促进学生全面发展的目标。
(4)培养科研素养和创造能力“冰冻三尺非一日之寒”,科研素养和创造能力的培养也绝非一日之功,这些都需要点滴的渗透,需要学生从实际的情境中感悟、体会,并提炼成自身具备的品质。培养学生的科研素养和创造能力是设置课题研究环节最主要目的,当代中学生缺乏培养科研素养和创造能力的大环境,基础教育对培养学生这方面素质的'重视度不够,课题研究的改革正是迈出了改进这样现状的一步,将教育改革不仅仅停留于书面口头,而是落实于实际,真正为培养学生的科研素养和创造能力做出实质贡献。
(5)激活各科学习中的知识储存书本上的知识都来自长久以来人们对生活现象的研究、总结,学生直接从书本上获得知识,由于缺乏了提出疑问、研究、总结的过程,知识就不能“活”在生活中,不仅仅是物理,各科学习都普遍存在这一问题,课题研究便为解决这一问题提供了平台,让学生激活各科学习中的知识储存,提高知识的相关性,使学生研究并尝试相关知识的综合运用。
(二)课题研究的实施策略
(1)教师指导研究的主题教师带领学生对所要研究主题的背景框架做初步的分析和了解,并对将要用到的基础知识做回顾梳理,申述注意事项,接下来引导学生说出研究过程中可能会用到的科学方法,并对这些研究方法作以详细的指导,让学生有足够的知识、技术储备,使得他们具备独立解决研究主题的基本能力。
(2)制订研究计划有了基础知识的支撑和对研究方法的了解掌握,此时就需要学生运用自己的逻辑思维和动手能力,根据研究样例的实验研究过程,自行制订研究计划、设计实验,设计具体实验步骤。在此阶段,教师将不再对学生设计的具体步骤进行干预,充分给予学生主动权,让学生自己积极探索、积极体验。
(3)研究实施学生将自己制订的研究计划和设计的实验步骤付诸实践,如无法得出结论,则需根据实际情况检查并修订第二步中制订的研究计划,然后实施修改后的方案计划,再次研究实施,直到得出数据。
(4)处理数据,总结结论学生进行多次试验,并根据自己测得的实验数据,进行详细的分类、统计,并且分析数据之间的关系,排除误差数据,从中发现一定的规律,经总结得出结论。将实验过程及得出的结论进行整理、撰写为纸质版报告。
(5)组织研究成果的交流研讨教师组织学生在课堂上分享自己的研究成果,互相讨论研究的过程。在该阶段,教师则需要对学生研究过程进行评价,并对其中的错误进行指正,带领学生总结分析成功或失败的原因。
(6)研究效果评估这一阶段是教师参与的环节,教师可以引入多元化的学生评价方式来评估,按照一定的比例来综合,评定学生课题研究部分的成果,并对本次活动的总体效果进行总结,归纳大多数学生在研究中遇到并难以解决的问题,在平时的教学活动中对此类问题的解决办法加以渗透,以此提高学生的综合能力。
四、课题研究改革对现代教育的启示
课堂上的学习是学习方式的一种,但研究性学习的研究过程,将来在实际工作中所遇到的各种问题,多数会以这种研究的方式来解决。学校里教育,不应该以应对考试为最高目标,应是培养全面发展的人,不仅要有过硬的文化知识功底,也要具备创新能力和科研素养,学习到的知识或许不为今后职业生涯所用,但钻研探究的意识,却是学生终身受益的良好精神品质。现代教育也应积极向改革方向靠拢,对学生的教育不仅仅局限于知识维度的提升,更需提高对各方面能力的重视度,着眼于学生的未来,培养更多能够独立解决困难的人,和具备科研精神、科研素养的人。
学习的知识也不应该仅仅只为考试服务,教师应时刻立足于核心素养的培养,随着改革的思路转变育人理念,让学生能够通过物理知识的学习,形成适合终身发展的能力与品质。学生的未来关乎国家今后的发展,国家的发展需要科研技术的支持,科研人才的培养需靠高等教育的栽培,但科研精神和科研素养要从小培养意识,这就要依赖于基础教育,只有从小培养研究问题的意识,才能更好地具备科研精神和素养,为以后成为科研人才打下坚实基础。
五、结束语
高中物理课题研究的变化主要体现在研究主题的选择和研究过程,研究主题将物理生活化、抽象的概念简单化,细化研究过程,以学生为主体,给学生更多的主动权和发展空间,充分体现着新课改的育人理念,注重学生科研素养和创造能力培养,致力于学生的全面发展。高中物理课题研究的改革也是新课改乃至教育改革的一个缩影,高中物理教师应紧跟教育改革的步伐,紧抓核心素养,适当调整自己的教学策略,重视对学生科研素养和创造能力培养,培养全面发展的人。
六、参考文献
[1]王可.人教版高中物理必修教材中物理学科核心素养的体现分析[D].曲阜:曲阜师范大学,2020.
[2]曾彪.数学分析课程开展研究性学习的意义和途径[J].科技风,2021(2):40-42.
[3]刘雯霞.人教版新旧高中物理教材对比分析与教学思考[D].洛阳:洛阳师范学院,2020.
[4]李大亮.基于核心素养的2019人教版高中物理教材分析[D].洛阳:洛阳师范学院,2020.
物理是一门历史悠久的自然学科,物理科学作为自然科学的重要分支,不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用,而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。从亚里士多德时代的自然哲学,到牛顿时代的经典力学,直至现代物理中的相对论和量子力学等,都是物理学家科学素质、科学精神以及科学思维的有形体现。随着科技的发展,社会的进步,物理已渗入到人类生活的各个领域。例如,光是找找汽车中的光学知识就有以下几点:
1. 汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜
利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点,使看到的实物小,观察范围更大,而保证行车安全。
2. 汽车头灯里的反射镜是一个凹镜
它是利用凹镜能把放在其焦点上的光源发出的光反射成为平行光射出的性质做成的。
3. 汽车头灯总要装有横竖条纹的玻璃灯罩
汽车头灯由灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成。根据透镜和棱镜的知识,汽车头灯玻璃罩相当于一个透镜和棱镜的组合体。在夜晚行车时,司机不仅要看清前方路面的情况,还要还要看清路边持人、路标、岔路口等。透镜和棱镜对光线有折射作用,所以灯罩通过折射,根据实际需要将光分散到需要的方向上,使光均匀柔和地照亮汽车前进的道路和路边的景物,同时这种散光灯罩还能使一部分光微向上折射,以便照明路标和里程碑,从而确保行车安全。
4. 轿车上装有茶色玻璃后,行人很难看清车中人的面孔
茶色玻璃能反射一部分光,还会吸收一部分光,这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔,必须要从面孔反射足够强的光透射到玻璃外面。由于车内光线较弱,没有足够的光透射出来,所以很难看清乘客的面孔。
5. 除大型客车外,绝大多数汽车的前窗都是倾斜的
当汽车的前窗玻璃倾斜时,车内乘客经玻璃反射成的像在国的前上方,而路上的行人是不可能出现在上方的空中的,这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来,司机就不会出现错觉。大型客车较大,前窗离地面要比小汽车高得多,即使前窗竖直装,像是与窗同高的,而路上的行人不可能出现在这个高度,所以司机也不会将乘客在窗外的像与路上的行人相混淆。
再如下面一个例子:
五香茶鸡蛋是人们爱吃的,尤其是趁热吃味道更美。细心的人会发现,鸡蛋刚从滚开的卤汁里取出来的时候,如果你急于剥壳吃蛋,就难免连壳带“肉”一起剥下来。要解决这个问题,有一个诀窍,就是把刚出锅的鸡蛋先放在凉水中浸一会,然后再剥,蛋壳就容易剥下来。
一般的物质(少数几种例外),都具有热胀冷缩的特性。可是,不同的物质受热或冷却的时候,伸缩的速度和幅度各不相同。一般说来,密度小的物质,要比密度大的物质容易发生伸缩,伸缩的幅度也大,传热快的物质,要比传热慢的物质容易伸缩。鸡蛋是硬的蛋壳和软的蛋白、蛋黄组成的,它们的伸缩情况是不一样的。在温度变化不大,或变化比较缓慢均匀的情况下,还显不出什么;一旦温度剧烈变化,蛋壳和蛋白的伸缩步调就不一致了。把煮得滚烫的鸡蛋立即浸入冷水里,蛋壳温度降低,很快收缩,而蛋白仍然是原来的温度,还没有收缩,这时就有一小部分蛋白被蛋壳压挤到蛋的空头处。随后蛋白又因为温度降低而逐渐收缩,而这时蛋壳的收缩已经很缓慢了,这样就使蛋白与蛋壳脱离开来,因此,剥起来就不会连壳带“肉”一起下来了。
明白了这个道理,对我们很有用处。凡需要经受较大温度变化的东西,如果它们是用两种不同材料合在一起做的,那么在选择材料的时候,就必须考虑它们的热膨胀性质,两者越接近越好。工程师在设计房屋和桥梁时,都广泛采用钢筋混凝土,就是因为钢材和混凝土的膨胀程度几乎完全一样,尽管春夏秋冬的温度不同,也不会产生有害的作用力,所以钢筋混凝土的建筑十分坚固。
另外,有些电器元件却是用两种热膨胀性质差别很大的金属制成的。例如,铜片的热膨胀比铁片大,把铜片和铁片钉在一起的双金属片,在同样情况下受热,就会因膨胀程度不同而发生弯曲。利用这一性质制成了许多自动控制装置和仪表。日光灯的“启动器”里就有小巧的双金属片,它随着温度的变化,能够自动屈伸,起到自动开启日光灯的作用。
这样的例子举不胜举,物理是一门实用性很强的科学,与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。
谈到物理学,有些同学觉得很难;谈到物理探究,有同学觉得深不可测;谈到物理学家,有同学更是感到他们都不是凡人。诚然,成为物理学家的人的确屈指可数,但只要勤于观察,善于思考,勇于实践,敢于创新,从生活走向物理,你就会发现:其实,物理就在身边。正如马克思说的:“科学就是实验的科学,科学就在于用理性的方法去整理感性材料”。物理不但是我们的一门学科,更重要的,它还是一门科学。
物理学存在于物理学家的身边。勤于观察的意大利物理学家伽利略,在比萨大教堂做礼拜时,悬挂在教堂半空中的铜吊灯的摆动引起了他极大的兴趣,后来反复观察,反复研究,发明了摆的等时性;勇于实践的美国物理学家富兰克林,为认清“天神发怒”的本质,在一个电闪雷鸣、风雨交加的日子,冒着生命危险,利用司空见惯的风筝将“上帝之火”请下凡,由此发明了避雷针;敢于创新的英国科学家亨利•阿察尔去邮局办事。当时身旁有位外地人拿出一大版新邮票,准备裁下一枚贴在信封上,苦于没有小刀。找阿察尔借,阿察尔也没有。这位外地人灵机一动,取下西服领带上的别针,在邮票的四周整整齐齐地刺了一圈小孔,然后,很利落地撕下邮票。外地人走了,却给阿察尔留下了一串深深的思考,并由此发明了邮票打孔机,有齿纹的邮票也随之诞生了;古希腊阿基米德发现阿基米德原理;德国物理学家伦琴发现X射线;……研究身边的琐事并有大成就的物理学家的事例不胜枚举。
物理学也存在于同学们身边。学了测量的初步知识,同学们纷纷做起了软尺。有位同学别出心裁,用透明胶把制好的牛皮纸软尺包扎好,这样更牢固。然后,用大大卷泡泡糖的包装盒作为软尺的外壳,在盒的中心利用铁丝做一摇柄中心轴,软尺的末端固定在轴上,这样一个可以收拾并反复使用的卷尺诞生了。同时,这位同学受软尺自作的启示,用实验解决了一道习题:用软尺测量物体长度时,若把软尺拉长些,测量值是偏大还是偏小?他做了这样一个模拟实验:在白纸上画一条直线,标上刻度,然后用透明胶粘贴,再扯下来,便做成了“软尺”,用“软尺”不仅找到了上题的答案,而且还清楚地看到分度值变大了,知其然,并知其所以然;学了电学的有关知识后,同学们对蚯蚓能承受的最大电压进行了探究:当给它加上1.5V的电压时,蚯蚓迅速分泌粘液,且奋力挣扎,从瓶内跳出瓶外。当给它加上3V的电压时,蚯蚓被电为两截;有同学在测量“2.4V、0.5A”的小灯泡的功率,并研究其发光情况时,不满足于给灯泡加上2.4V的电压,而是用自己早已准备好的小灯泡做破坏性实验,不断加大灯泡两端的电压,直至电压高达9V、灯泡灯丝烧断,才停止探究;有同学在学习蒸发的知识时,不厌其烦地座在桌旁观察相同的两滴水(其中一滴水滩开),进行聚精会神地观察,然后进行分析、对比,得出影响蒸发的因素;……同学们捕捉身边的琐事进行探究的事例屡见不鲜。
身边的事物是取之不尽的,对与现实生活联系很紧密的物理学科来说,更是时时会用到的,用身边的事例去解释和总结物理规律,学生听起来熟悉,接受起来也就容易了。只要时时留意,经常总结,就会不断发现有利于物理教学的事物,丰富我们的课堂,活跃教学气氛,简化概念和规律。新课标告诉我们“义务教育阶段的物理课程应贴近学生生活,符合学生认知特点,激发并保持学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示隐藏其中的物理规律,并将其应用于生产生活实际,培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。”
今天,人类所有的令人惊叹不已的科学技术成就,如克隆羊、因特网、核电站、航空技术等,无不是建立在早年的科学家们对身边琐事进行观察并研究的基础上的。在学习中,同学们要树立科学意识,大处着眼,小处着手,经历观察、思考、实践、创新等活动,逐步掌握科学的学习方法,训练科学的思维方式,不久你就会拥有科学家的头脑,为自己今后惊叹不已的发展,为今后美好的生活打下扎实的基础。
物理学力学论文篇3
浅析物理力学的产生及其发展
摘 要:物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科。研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上。本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础。
关键词:物理力学;产生;发展
一、物理力学发展需要解决的问题分析
在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题。物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础。关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等。为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值。
在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的。而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值。我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法。
针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子。物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的。这时,对于宏观物态的参数已经不适用了。因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述。像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解。
在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展。其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解。另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量。虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步。
还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究。对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因。分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象。在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述。因此,这也是一个远离平衡的问题。
二、新技术不断推动物理力学的发展
物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段。自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题。我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果。
人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件。纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步。1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究。1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展。近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展。上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展。其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段。另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等。新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件。
本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨。通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中。只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展。
参考文献:
[1]范继美.理论力学与普通物理力学的关系[J].云南师范大学学报(自然科学版),2009,(02).
[2]钱学森.从原子分子物理出发,经由物理力学的思路和方法搞发明创造[J].原子与分子物理学报,2007,(02).
[3]干洪.力学学科的发展现状与21世纪展望[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2001,(02)。
[4]陈卫平.现代力学发展趋势及研究课题[J].台州师专学报,2007,(06).
物理学力学论文篇4
试谈物理力学的产生及其发展分析
摘 要:物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科。研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上。本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础。
关键词:物理力学;产生;发展
一、物理力学发展需要解决的问题分析
在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题。物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础。关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等。为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值。
在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的。而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值。我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法。
针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子。物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的。这时,对于宏观物态的参数已经不适用了。因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述。像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解。
在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展。其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解。另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量。虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步。
还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究。对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因。分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象。在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述。因此,这也是一个远离平衡的问题。
二、新技术不断推动物理力学的发展
物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段。自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题。我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果。
人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件。纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步。1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究。1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展。近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展。上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展。其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段。另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等。新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件。
本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨。通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中。只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展。
参考文献:
[1]范继美.理论力学与普通物理力学的关系[J].云南师范大学学报(自然科学版),2009,(02).
[2]钱学森.从原子分子物理出发,经由物理力学的思路和方法搞发明创造[J].原子与分子物理学报,2007,(02).
[3]干洪.力学学科的发展现状与21世纪展望[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2001,(02)。
[4]陈卫平.现代力学发展趋势及研究课题[J].台州师专学报,2007,(06).
猜你喜欢:
1. 物理学史论文3000字
2. 高中物理力学论文范文
3. 物理学生论文力学
4. 物理学术论文3000字
{一}对于高一学生,开始学高中物理时,感觉同初中物理大不一样,好象高中物理同初中物理间有一道鸿沟。那么怎样才能跨越鸿沟,学好高中物理呢?我想应该从高中物理的知识结构特点与初中物理的区别入手,找到新的学习方法。
一.高中物理知识结构特点与初中物理的区别:
1、初中物理研究的问题相对独立,高中物理则有一个知识体系。第一学期所学的新编高级中学?试验修订本必修)第一章:力,第二章:直线运动,第三章:牛顿运动定律,第四章:物体的平衡等本身就构成一个动力学体系。第一章讲述力的知识,为动力学做准备。第二章从运动学的角度研究物体的运动规律,找出物体运动状态改变的规律--加速度。第三章牛顿运动定律,则从力学的角度进一步阐述运动状态改变?产生加速度)的原因。第四章则分析物体的运动状态不改变物体平衡的规律。
2、初中物理只介绍一些较为简单的知识,高中物理则注重更深层次的研究。如物体的运动,初中只介绍到速度及平均速度的概念,高中对速度概念的描述更深,速度是矢量,速度的改变必然有加速度,而加速度又有加速和减速之分。又如摩擦力,高中仅其方向的判定就是一个难点,“摩擦力总是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势 ”。首先要分清是相对哪个面,其次要用运动学的知识来判断相对运动?或相对运动趋势的方向,然后才能找出力的方向,有一些问题中还要用物体平衡的知识能才得出结论。例如:在水平面上有一物体B,其上有一物体A,今用一水平力F拉B物体,它们刚好在水平面上做匀速直线运动,求A和B之间的摩擦力。分析:A物体作匀速直线运动?受力平衡),在水平方向不受力的作用,故A和B之间的摩擦力为零。
3、初中物理注重定性分析,高中物体则注重定量分析。定量分析比定性的要难,当然也更精确。如对于摩擦力,初中只讲增大和减少摩擦的方法,好理解。高中则要分析和计算摩擦力的大小,且静摩擦力的大小一般要由物体的状态来决定。高中物理还强调:(1)注重物理过程的分析:就是要了解物理事件的发生过程,分清在这个过程中哪些物理量不变,哪些物理量发生了变化。特别是针对两个以上的物理过程更应该分析清楚。若不分析清楚过程及物理量的变化,就容易出错。(2)注意运用图象:图象法是一种分析问题的新方法,它的最大特点是直观,对我们处理问题有很好的帮助。但是容易混淆。如位移图象和速度图象就容易混淆,同学们常感到头痛,其实只要分清楚纵坐标的物理量,结合运动学的变化规律,就比较容易掌握。(3)注意实验能力和实验技能的培养:高中物理实验分演示实验和学生实验,它对于我们学习知识和巩固知识都起到重要的作用。因此,要求同学们要认真观察演示实验,切实做好学生实验,加强动手能力的锻炼,注意对实验过程中出现的问题进行分析。
二.初、高中两个阶段之间的物理台阶产生的原因:
初中学生毕业后,升入高中一年级学习,普遍感到物理难学,教师也感到难教,这种在初、高中两个阶段之间的物理教学中出现的脱节现象被称之为台阶。根据上述高中物理的知识结构特点与初中物理的区别,经过分析,产生台阶的原因主要有以下几个方面:
1、从定性到定量的飞跃是第一个原因。
初中物理教学对许多物理问题都重在定性分析,即使进行定量计算,一般来说也是比较简单的;而高中物理教学,大部分物理问题不单是作定性分析,而且要求进行大量相当复杂的定量计算。学生对这种从定性到定量的飞跃不适应。
2、从形象思维到抽象思维的飞跃是第二个原因。
初中物理教学基本上是建立在形象思维基础上的,它以生动的自然现象和直观的实验为依据,从而使学生通过形象思维获得知识。初中物理中的大多数问题看得见、摸得着。进入高中后,物理教学便从形象思维向抽象思维领域过度。从目前的教材来看,这个台阶是较高的。如高一物理教材中的静摩擦力的方向,瞬时速度,物体受力情况的分析,力的合成与分解等都要求学生有较强的思维能力。从人的认识过程来看,从形象思维到抽象思维是认识能力的一大飞跃。
3、从通常是单因素的简单逻辑思维到多因素的复杂逻辑思维(包括判断、推理、假设、归纳、分析演绎等)的过度是第三个原因。
初中生进入高一以后普遍不会解题,要么就乱套公式,瞎做一气。其中一个重要的原因就是缺乏较为复杂的逻辑思维能力。不善于判断和推理,不会联想,缺乏分析、归纳、演绎的能力。在这一点上,学生与学生之间存在的个体差异也是很大的。
4、在运用数学工具解决物理问题上,从单纯的算术、代数方法到函数、图象、矢量运算、极值等各种数学工具的综合应用的变化是第四个原因。
运用数学工具解决物理问题在初中物理教学中并不突出,到高中物理教学中已经成为能否处理各种实际问题的至关重要手段了。特别应该指出的是,高中物理中的矢量概念和运算对初中学生来说是非常生疏和困难的。建立这个概念,掌握其运算需要一个过程。如果再考虑到个别数学工具的应用和学生实际掌握的数学知识存在明显的差距这一事实。那么,这个台阶就更为突出了。
5、学习方法上的不适应是第五个原因。
初中学生更多的习惯于由教师传授知识,而高中物理学习中在相当程度上则要求学生独立地或在教师指导下主动地去获取知识(包括预习、独立地观察和总结实验以及系统地阅读教材和整理知识等)。此外,高中物理学习中的理解和记忆,越来越显得重要。许多学生对这种学习方法上的变化也需要一个适应的过程。
三.如何学好高中物理
物理这门自然科学课程比较难学,靠死记硬背是学不会的,一字不差地背下来,出个题目还是照样不会作。物理课初中、高中、大学各讲一遍,初中定性的东西多,高中定量的东西多,大学定量的东西更多了,而且要用高等数学去计算。那么,如何学好物理呢?
在学校里,我们见到学习好的学生,哪科都学得好,学习差的学生哪科都学得差,基本如此,除了概率很小的先天因素外,这里确实存在一个学习方法问题。
谁不想做一个学习好的学生呢,但是要想成为一名真正学习好的学生,第一条就要好好学习,就是要敢于吃苦,就是要珍惜时间,就是要不屈不挠地去学习。树立信心,坚信自己能够学好任何课程,坚信“能量的转化和守恒定律”,坚信有几分付出,就应当有几分收获。关于这一条,请看以下二条语录:我决不相信,任何先天的或后天的才能,可以无需坚定的长期苦干的品质而得到成功的--狄更斯(英国文学家);有的人能够远远超过其他人,其主要原因与其说是天才,不如说他有专心致志坚持学习和不达目的决不罢休的顽强精神。--道尔顿(英国化学家)。
以上谈到的第一条应当说是学习态度、思想方法问题。第二条就是要了解作为一名学生在学习上存在如下七个环节:课前预习→专心上课→及时复习→独立作业→解决疑难→系统总结→课外学习。在以上七个环节中,存在着不少的学习方法,下面就针对物理学的特点,针对就“如何学好物理”这一问题结合以上七个环节,提出几点具体的学习方法:
(一)课前预习。就是在上课的前一天晚上对第二天所要学习的课本内容进行预习,通过课前的阅读了解知识重、难点和疑点,以便上课时有目的地听讲,提高学习效率。通过课前预习,还可以培养自学能力和自学习惯。
(二)专心上课。上课要认真听讲,不走神。不要自以为是,要虚心向老师请教,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。另一方面,还要注意学习老师分析问题解决问题的思路和方法,提高思维能力。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,以后要经常看,要能做到爱不释手,一直保存。
(三)及时复习。要及时复习巩固所学知识。对课堂上刚学过的新知识,课后一定要把它的引入、分析、概括、结论、应用等全过程进行回顾,并与大脑里已有的相近的旧知识进行对比,看看是否有矛盾,如果有矛盾就说明还没有真正弄懂。这时就要重新思考,重新看书学习。在弄懂所学知识的基础上,要及时完成作业,有能力的同学还可适量地做些课外练习,以检验掌握知识的准确程度,巩固所学知识。
(四)独立做题。要独立地(指不依赖他人),保质保量地完成一些题目。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。另外,对于完成作业要有如下的五点要求:①书写工整;②作图规范;③表达清楚;④推理严密;⑤计算准确。还有作业批改完发下去以后,有错的要认真订正并装订保存好,留待以后复习时用。
(五)解决疑难。有什么疑问或是弄错的地方要随手拿专门的本子记下,然后通过再思考琢磨或请教老师和同学来解决。专门的本子命名为“疑难问题记录本”,记完一本要再换一本,每本都要编号保存着。
(六)系统总结。每学完一个板块,要把分散在各章的知识点连成线、铺成面、结成网,使学到的知识系统化、规律化、结构化,这样运用起来才能联想畅通、思想活跃。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化起来。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。
(七)课外学习。阅读适量的课外书籍,丰富知识,开阔视野。实践表明,物理成绩优秀的同学,无不阅读了适量的课外书籍。这是因为,不同的书籍,不同的作者会从不同角度用不同的方式来阐述问题,阅读者可以从各方面加深对物理概念和规律的理解,学到很多巧妙简捷的解题思路和方法。见识一多,思路当然就活了。
总之,学习物理大致有六个层次,即:首先听懂,而后记住,练习会做,逐渐熟练,熟能生巧,有所创新,这样才能最终达到学习物理的最高境界。
{二}物理这门自然科学课程比较比较难学,靠死记硬背是学不会的,一字不差地背下来,出个题目还是照样不会作.物理课初中,高中,大学各讲一遍,初中定性的东西多,高中定量的东西多,大学定量的东西更多了,而且要用高等数学去计算.那么,如何学好物理呢?
要想学好物理,应当能够做到不仅是能把物理学好,其它课程如数学,化学,语文,历史等都能够学好,也就是说学什么,就能学好什么.实际上在学校里,我们见到的学习好的学生,哪科都学得好,学习差的学生哪科都学得差,基本如此,除了概率很小的先天因素外,这里确实存在一个学习方法问题.
谁不想做一个学习好的学生呢,但是要想成为一名真正学习好的学生,第一条就要好好学习,就是要敢于吃苦,就是要珍惜时间,就是要不屈不挠地去学习.树立信心,坚信自己能够学好任何课程,坚信"能量的转化和守恒定律",坚信有几份付出,就应当有几份收获.
关于这一条,请看以下三条语录:
我决不相信,任何先天的或后天的才能,可以无需坚定的长期苦干的品质而得到成功的.
——狄更斯(英国文学家)
有的人能够远远超过其他人,其主要原因与其说是天才,不如说他有专心致志坚持学习和不达目的决不罢休的顽强精神.
——道尔顿(英国化学家)
世界上最快而又最慢,最长而又最短,最平凡而又最珍贵,最容易被忽视而最令人后悔的就是时间.
——高尔基(苏联文学家)
以上谈到的第一条应当说是学习态度,思想方法问题.
第二条就是要了解作为一名学生在学习上存在如下八个环节:制定计划→课前预习→专心上课→及时复习→独立作业→解决疑难→系统总结→课外学习.这里最重要的是:专心上课→及时复习→独立作业→解决疑难→系统总结,这五个环节.在以上八个环节中,存在着不少的学习方法,下面就针对物理的特点,针对就"如何学好物理",这一问题提出几点具体的学习方法.
(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.
(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.
(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.
(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.
(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
梁【bridge】指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。
桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础.五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明.
一、桥梁的分类:
按用途分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥。
按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。
按结构分为梁式桥,拱桥,钢架桥,缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥)四中基本体系,此外还有组合体系桥
按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥
按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥
按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥
桥梁分类 多孔跨径总长L(米) 单孔跨径L0(米)
特大桥 L≥500 L0≥100
大桥 L≥100 L0≥40
中桥 30<L<100 20≤L0<40
小桥 8≤L≤30 5<L0<20
涵洞 L<8 L0<5
二、各类桥梁的基本特点:
梁式桥 包括简支板梁桥,悬臂梁桥,连续梁桥.其中简支板梁桥跨越能力最小,一般一跨在8-20m.连续梁桥国内最大跨径在200m以下,国外已达240m.
拱桥 在竖向荷载作用下,两端支承处产生竖向反力和水平推力,正是水平推力大大减小了跨中弯矩,使跨越能力增大.理论推算,混凝土拱极限跨度在500m左右,钢拱可达1200m.亦正是这个推力,修建拱桥时需要良好的地质条件.
刚架桥 有T形刚架桥和连续刚构桥,T形刚架桥主要缺点是桥面伸缩缝较多,不利于高速行车.连续刚构主梁连续无缝,行车平顺.施工时无体系转换.跨径我国最大已达270m(虎门大桥辅航道桥)
缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥) 是建造跨度非常大的桥梁最好的设计.道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空,缆索悬挂在桥塔之间。斜拉桥已建成的主跨可达890m,悬索桥可达1991m.
组合体系桥 有梁拱组合体系,如系杆拱,桁架拱,多跨拱梁结构等.梁刚架组合体系,如T形刚构桥等.
桁梁式桥:有坚固的横梁,横梁的每一端都有支撑。最早的桥梁就是根据这种构想建成的。他们不过是横跨在河流两岸之间的树干或石块。现代的桁梁式桥,通常是以钢铁或混凝土制成的长型中空桁架为横梁。这使桥梁轻而坚固。利用这种方法建造的桥梁叫做箱式梁桥。
悬臂桥:桥身分成长而坚固的数段,类似桁梁式桥,不过每段都在中间而非两端支承。
拱桥:借拱形的桥身向桥两端的地面推压而承受主跨度的应力。现代的拱桥通常采用轻巧、开敞式的结构。
吊桥:是建造跨度非常大的桥梁最好的设计。道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空,钢缆牢牢地悬挂在桥塔之间。较古老的吊桥有的使用铁链,有的甚至使用绳索而不是用钢缆。
拉索桥:有系到桥柱的钢缆。钢缆支撑桥面的重量,并将重量转移到桥柱上,使桥柱承受巨大的压力。
玻璃桥:纯玻璃制成的一种桥梁。(平板桥)
廊桥:加建亭廊的桥,称为亭桥或廊桥,可供游人遮阳避雨,又增加桥的形体变化。
三、中国桥梁的历史
历史和现状上看,绝大多数桥梁均架设在水面上,只有阁道桥和现代城市的行人天桥和行车天桥,是架设于高楼崇阁之间或通衢大道之上。
从对天生桥的利用到人工造桥,这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥;从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等;建桥的材料从以木料为主,到以石料为主,再到以钢铁和钢筋混凝土为主,这是一个非常漫长的发展过程。然而,中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。
著名的科学技术史学家、英国剑桥大学李约瑟博士( J. Needham )在《中国科学技术史》中说,中国桥梁「在宋代有一个惊人的发展,造了一系列巨大的板梁桥」。到了当代中国,所建造的武汉、南京长江大桥等,更受到世人称赞。可见,中国的桥梁,经过了一个从童年、少年、青年到壮年的发展过程,愈趋成熟。中国在发展桥梁方面于 14 世纪以前处于领先地位,今天,她依然是世界上举足轻重的桥梁大国。
四、桥梁的分类:
1.按跨径分类
桥梁按跨径分类是一种行业管理的手段,并不反映桥梁工程设计和施工的复杂性。以下是我国公路工程技术标准(JTJ001-97)规定的按跨径划分桥梁的方法。
特大桥
桥梁总长L≥500m,计算跨径L0≥100m。
大桥
桥梁总长100m≤L<500m, 计算跨径40m≤L0<100m。
中桥
桥梁总长30m<L<100m,计算跨径20m≤L0<40m。
小桥
桥梁总长8m≤L≤30m,计算跨径5m≤L0<20m。
桥梁分类 多孔跨径总长L(m) 单孔跨径(L0)
特大桥: L≥500m L0≥100m
大桥 :100m≤L<500m 40m≤L0<100m
中桥 :30m<L<100m 20m≤L0<40m
小桥 :8m≤L≤30m 5m≤L0<20m
由於时代的进步,赋予了“桥梁”新的词义,泛指为机构与机构之间、地区与地区之间、国家与国家之间,沟通有无、建立合作关系、促进友好交流等诸如此类工作的人的统称。这种人从事的工作和职业也被统称为“桥梁工作”。
五、桥梁的发展史:
桥梁是道路的组成部分。从工程技术的角度来看,桥梁发展可分为古代、近代和现代三个时期。
(1)古代桥梁
人类在原始时代,跨越水道和峡谷,是利用自然倒下来的树木,自然形成的石梁或石拱,溪涧突出的石块,谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时,已难以考证。据史料记载,中国在周代(公元前11世纪~前256年)已建有梁桥和浮桥,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮桥。古巴比伦王国在公元前1800年建造了多跨的木桥,桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥,在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峡的浮船桥。古代美索不达米亚地区,在公元前 4世纪时建起挑出石拱桥(拱腹为台阶式)。
古代桥梁在17世纪以前,一般是用木、石材料建造的,并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。
石桥 石桥的主要形式是石拱桥。据考证,中国早在东汉时期(公元25~220年)就出现石拱桥,如出土的东汉画像砖,刻有拱桥图形。现在尚存的赵州桥(又名安济桥),建于公元605~617年,净跨径为37米,首创在主拱圈上加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱。中国古代石拱桥拱圈和墩一般都比较薄,比较轻巧,如建于公元816~819年的宝带桥,全长317米,薄墩扁拱,结构精巧。
罗马时代,欧洲建造拱桥较多,如公元前200~公元200年间在罗马台伯河建造了8座石拱桥,其中建于公元前62年的法布里西奥石拱桥,桥有2孔,各孔跨径为24.4米。公元98年西班牙建造了阿尔桥,高达52米。此外,出现了许多石拱水道桥,如现存于法国的加尔德引水桥,建于公元前1世纪,桥分为3层,最下层为7孔,跨径为16~24米。罗马时代拱桥多为半圆拱,跨径小于25米,墩很宽,约为拱跨的三分之一,图1[列米尼桥示意图]为罗马时代建造的列米尼桥示意图。
罗马帝国灭亡后数百年,欧洲桥梁建筑进展不大。11世纪以后,尖拱技术由中东和埃及传到欧洲,欧洲开始出现尖拱桥,如法国在公元1178~1188年建成的阿维尼翁桥,为20孔跨径达34米尖拱桥。英国在公元1176~1209年建成的泰晤士河桥为19孔跨径约 7米尖拱桥。西班牙在13世纪建了不少拱桥,如托莱多的圣玛丁桥。拱桥除圆拱、割圆拱外,还有椭圆拱和坦拱。公元1542~1632年法国建造的皮埃尔桥为七孔不等跨椭圆拱,最大跨径约32米。当时椭圆拱曾盛行一时。1567~1569在佛罗伦萨的圣特里尼塔建了三跨坦拱桥,其矢高同跨度比为1∶7。11~17世纪建造的桥,有的在桥面两侧设商店,如意大利威尼斯的里亚尔托桥。
石梁桥是石桥的又一形式。中国陕西省西安附近的灞桥原为石梁桥,建于汉代,距今已有2000多年。公元11~12世纪南宋泉州地区先后建造了几十座较大型石梁桥,其中有洛阳桥、安平桥。安平桥(五里桥)原长2500米,362孔,现长2070米,332孔。英国达特穆尔现存的石板桥,有的已有2000多年。
木桥 早期木桥多为梁桥,如秦代在渭水上建的渭桥,即为多跨梁式桥。木梁桥跨径不大,伸臂木桥可以加大跨径,图2[ 木悬臂桥示意图]为木悬臂桥的示意图。中国 3世纪在甘肃安西与新疆吐鲁番交界处建有伸臂木桥,“长一百五十步”。公元405~418年在甘肃临夏附近河宽达40丈处建悬臂木桥,桥高达50丈。八字撑木桥(图3[ 八字撑木桥示意图])和拱式撑架木桥亦可以加大跨径。16世纪意大利的巴萨诺桥为八字撑木桥。
木拱桥(图4[木拱桥示意图])出现较早,公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉杨木拱桥,共有21孔,每孔跨径为36米。中国在河南开封修建的虹桥(图5[ 虹桥示意图]),净跨约为20米,亦为木拱桥,建于公元1032年。日本在岩国锦川河修建的锦带桥为五孔木拱桥,建于公元300年左右,是中国僧戴曼公独立禅师帮助修建的。
中国西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。著名的竹索桥是四川灌县珠浦桥,桥为8孔,最大跨径约60米,总长330余米,建于宋代以前。
古代桥梁基础,在罗马时代开始采用围堰法施工,即打木板桩成围堰,抽水后在其中修筑桥梁基础和桥墩。1209年建成的英国泰晤士河拱桥,其基础就是用围堰法修筑,但是,那时只能用人工打桩和抽水,基础较浅。中国11世纪初,著名的洛阳桥在桥址江中先遍抛石块,其上养殖牡蛎二三年后胶固而成筏形基础,是一个创举。
(2)近代桥梁
18世纪铁的生产和铸造,为桥梁提供了新的建造材料。但铸铁抗冲击性能差,抗拉性能也低,易断裂,并非良好的造桥材料。19世纪50年代以后,随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发展,钢材成为重要的造桥材料。钢的抗拉强度大,抗冲击性能好,尤其是19世纪70年代出现钢板和矩形轧制断面钢材,为桥梁的部件在厂内组装创造了条件,使钢材应用日益广泛。
18世纪初,发明了用石灰、粘土、赤铁矿混合煅烧而成的水泥。19世纪50年代,开始采用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差的缺点。此后,于19世纪70年代建成了钢筋混凝土桥。
近代桥梁建造,促进了桥梁科学理论的兴起和发展。1857年由圣沃南在前人对拱的理论、静力学和材料力学研究的基础上,提出了较完整的梁理论和扭转理论。这个时期连续梁和悬臂梁的理论也建立起来。桥梁桁架分析(如华伦桁架和豪氏桁架的分析方法)也得到解决。19世纪70年代后经德国人K.库尔曼、英国人W.J.M.兰金和J.C.麦克斯韦等人的努力,结构力学获得很大的发展,能够对桥梁各构件在荷载作用下发生的应力进行分析。这些理论的发展,推动了桁架、连续梁和悬臂梁的发展。19世纪末,弹性拱理论已较完善,促进了拱桥发展。20世纪20年代土力学的兴起,推动了桥梁基础的理论研究。
近代桥梁按建桥材料划分,除木桥、石桥外,还有铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥。
木桥 16世纪前已有木桁架。1750年在瑞士建成拱和桁架组合的木桥多座,如赖谢瑙桥,跨径为73米。在18世纪中叶至19世纪中叶,美国建造了不少木桥,如1785年在佛蒙特州贝洛兹福尔斯的康涅狄格河建造的第一座木桁架桥,桥共二跨,各长55米;1812年在费城斯库尔基尔河建造的拱和桁架组合木桥,跨径达104米。桁架桥省掉拱和斜撑构,简化了结构,因而被广泛应用。由于桁架理论的发展,各种形式桁架木桥相继出现,如普拉特型、豪氏型、汤氏型等(图6[ 桁架桥])。由于木结构桥用铁件量很多,不如全用铁经济,因此,19世纪后期木桥逐渐为钢铁桥所代替。
铁桥 包括铸铁桥和锻铁桥。铸铁性脆,宜于受压,不宜受拉,适宜作拱桥建造材料。世界上第一座铸铁桥是英国科尔布鲁克代尔厂所造的塞文河桥,建于1779年,为半圆拱,由五片拱肋组成,跨径30.7米。锻铁抗拉性能较铸铁好,19世纪中叶跨径大于60~70米的公路桥都采用锻铁链吊桥。铁路因吊桥刚度不足而采用桁桥,如1845~1850年英国建造布列坦尼亚双线铁路桥,为箱型锻铁梁桥。19世纪中以后,相继建立起梁的定理和结构分析理论,推动了桁架桥的发展,并出现多种形式的桁梁。但那时对桥梁抗风的认识不足,桥梁一般没有采取防风措施。1879年12月大风吹倒才建成18个月的阳斯的泰湾铁路锻铁桥,就是由于桥梁没有设置横向连续抗风构。
中国于1705年修建了四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米,宽2.8米,至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥,建于1741年,跨径20米,宽0.63米。1820~1826年,英国在威尔士北部梅奈海峡修建一座中孔长 177米用锻铁眼杆的吊桥。这座桥由于缺乏加劲梁或抗风构,于1940年重建。世界上第一座不用铁链而用铁索建造的吊桥,是瑞士的弗里堡桥,建于1830~1834年、桥的跨径为 233米。这座桥用2000根铁丝就地放线,悬在塔上,锚固于深18米的锚碇坑中。
1855年,美国建成尼亚加拉瀑布公路铁路两用桥这座桥是采用锻铁索和加劲梁的吊桥,跨径为250米。1869~1883年,美国建成纽约布鲁克林吊桥,跨度为283+486+283米。这些桥的建造,提供了用加劲桁来减弱震动的经验。此后,美国建造的长跨吊桥,均用加劲梁来增大刚度,如1937年建成的旧金山金门桥(主孔长为1280米,边孔为344米,塔高为228米),以及同年建成的旧金山奥克兰海湾桥(主孔长为704米,边孔为354米,塔高为152米),都是采用加劲梁的吊桥。
1940年,美国建成的华盛顿州塔科玛海峡桥,桥的主跨为853米,边孔为335米,加劲梁高为2.74米,桥宽为11.9米。这座桥于同年11月7日,在风速仅为 67.5公里/小时的情况下,中孔及边孔便相继被风吹垮。这一事件,促使人们研究空气动力学同桥梁稳定性的关系。
钢桥 美国密苏里州圣路易市密西西比河的伊兹桥,建于1867~1874年,是早期建造的公路铁路两用无铰钢桁拱桥,跨径为153+158+153米。这座桥架设时采用悬臂安装的新工艺,拱肋从墩两侧悬出,由墩上临时木排架的吊索拉住,逐节拼接,最后在跨中将两半拱连接。基础用气压沉箱下沉33米到岩石层。气压沉箱因没有安全措施,发生119起严重沉箱病,14人死亡。19世纪末弹性拱理论已逐步完善,促进了20世纪20~30年代修建较大跨钢拱桥,较著名的有:纽约的岳门桥,建成于1917年,跨径305米;纽约贝永桥,建成于1931年,跨径504米;澳大利亚悉尼港桥(见彩图[澳大利亚悉尼港桥,是公路、铁路两用桥]),建成于1932年,跨径503米。3座桥均为双铰钢桁拱。
19世纪中期出现了根据力学设计的悬臂梁。英国人根据中国西藏木悬臂桥式,提出锚跨、悬臂和悬跨三部分的组合设想,并于1882~1890年在英国爱丁堡福斯河口建造了铁路悬臂梁桥。这座桥共有6个悬臂,悬臂长为206米,悬跨长为107米,主跨长为519米(图7[福斯悬臂梁桥示意图])。20世纪初期,悬臂梁桥曾风行一时,如1901~1909年美国建造的纽约昆斯堡桥,是一座中间锚跨为190米、悬臂为 150和180米、无悬跨、由铰联结悬臂、主跨为300米和360米的悬臂梁桥。1900~1917年建造的加拿大魁北克桥也是悬臂钢桥。1933年建成的丹麦小海峡桥为五孔悬臂梁公路铁路两用桥,跨径为137.50+165+200+165+137.5米。
1896年比利时工程师菲伦代尔发明了空腹桁架桥。比利时曾经造了几座铆接和电焊的空腹桁架桥。
钢筋混凝土桥 1875~1877年,法国园艺家莫尼埃建造了一座人行钢筋混凝土桥,跨径16米,宽4米。1890年,德国不莱梅工业展览会上展出了一座跨径40米的人行钢筋混凝土拱桥。1898年,修建了沙泰尔罗钢筋混凝土拱桥。这座桥是三铰拱,跨径52米。图8[ ]为三铰拱、桥示意图。1905年,瑞士建成塔瓦纳萨桥,跨径51米,是一座箱形三铰拱桥,矢高5.5米。1928年,英国在贝里克的罗亚尔特威德建成 4孔钢筋混凝土拱桥,最大跨径为110米。1934年,瑞典建成跨径为181米、矢高为26.2米的特拉贝里拱桥;1943年又建成跨径为264米、矢高近40米的桑德拱桥(图9[瑞典桑德拱桥示意图])。
桥梁基础施工,在18世纪开始应用井筒,英国在修威斯敏斯特拱桥时,木沉井浮运到桥址后,先用石料装载将其下沉,而后修基础及墩。1851年,英国在肯特郡的罗切斯特处修建梅德韦桥时,首次采用压缩空气沉箱。1855~1859年,在康沃尔郡的萨尔塔什修建罗亚尔艾伯特桥时,采用直径11米的锻铁筒,在筒下设压缩空气沉箱。1867年,美国建造伊兹河桥,也用压缩空气沉箱修建基础。压缩空气沉箱法施工,工人在压缩空气条件下工作,若工作时间长,或从压缩气箱中未经减压室骤然出来,或减压过快,易引起沉箱病。
1845年以后,蒸汽打桩机开始用于桥梁基础施工。
(3)现代桥梁
20世纪30年代,预应力混凝土和高强度钢材相继出现,材料塑性理论和极限理论的研究,桥梁振动的研究和空气动力学的研究,以及土力学的研究等获得了重大进展。从而,为节约桥梁建筑材料,减轻桥重,预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢桥。
预应力钢筋混凝土桥 1928年,法国弗雷西内工程师经过20年的研究,用高强钢丝和混凝土制成预应力钢筋混凝土。这种材料,克服了钢筋混凝土易产生裂纹的缺点,使桥梁可以用悬臂安装法、顶推法施工。随着高强钢丝和高强混凝土的不断发展,预应力钢筋混凝土桥的结构不断改进,跨度不断提高。
预应力钢筋混凝土桥有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、拱桥、桁架桥、刚架桥、斜拉桥等桥型。简支梁桥的跨径多在50米以下。连续梁桥如1966年建成的法国奥莱隆桥,是一座预应力混凝土连续梁高架桥,共有26孔,每孔跨径为79米。1982年建成的美国休斯敦船槽桥,是一座中跨229米的预应力混凝土连续梁高架桥,用平衡悬臂法施工。悬臂梁桥如1964年联邦德国在柯布伦茨建成的本多夫桥,其主跨为209米;1976年建成的日本滨名桥,主跨240米;中国1980年完工的重庆长江桥,主跨174米(见彩图[重庆长江桥,是公路预应力混凝土 T型刚构桥])。桁架桥如1960年建成的联邦德国芒法尔河谷桥,跨径为 90+108+90米,是世界上第一座预应力混凝土桁架桥。1966年苏联建成一座预应力混凝土桁架式连续桥,跨径为106+3×166+106米,用浮运法施工刚架桥如1957年建成的法国图卢兹的圣米歇尔桥,是一座160米、5~65米的预应力混凝土刚架桥;1974年建成的法国博诺姆桥,主跨径为186.25米,是目前最大跨径预应力混凝土刚架桥(图10[博诺姆桥示意图])。预应力钢筋混凝土吊桥是将预应力梁中的预应力钢丝索作为悬索,并同加劲梁构成自锚式体系,1963年建成的比利时根特的梅勒尔贝克桥和玛丽亚凯克桥,主跨径分别为 56米和100米,就是预应力钢筋混凝土吊桥。斜拉桥如1962年建成委内瑞拉的马拉开波湖桥。这座桥为5孔235米连续梁,由悬在 A形塔的预应力斜拉索将悬臂梁吊起。斜拉桥的梁是悬在索形成的多弹性支承上,能减少梁高,且能提高桥的抗风和抗扭转震动性能,并可利用拉索安装主梁,有利于跨越大河,因而应用广泛。预应力混凝土斜拉桥如1971年利比亚建造的瓦迪库夫桥,主跨径282米;1978年美国建造的华盛顿州哥伦比亚河帕斯科-肯纳威克桥,主跨299米;1977年法国建造的塞纳河布罗东纳桥,主跨320米。中国已建成十多座预应力混凝土斜拉桥,其中1982年建成的山东济南黄河桥主跨为220米(见彩图[济南黄河公路桥,是连续预应力混凝土斜拉桥,于1982年建成通][车])。
钢筋混凝土桥 二次世界大战以后,世界上修建了多座较大跨径的钢筋混凝土拱桥,如1963年通车的葡萄牙亚拉达拱桥,跨径为270米,矢高50米;1964年完工的澳大利亚悉尼港的格莱兹维尔桥,跨径305米。
中国1964年创造钢筋混凝土双曲拱桥。桥由拱肋和拱波组成,纵向和横向均有曲度,横向也用拱波形式(图11[双曲拱结构示意图])。拱肋和拱波分段预制,因此可用轻型吊装设施安装。这样,在缺乏重型运输工具和重型吊装机具下,也可以修建较大跨径拱桥。第一座试验双曲拱桥,建于中国江苏无锡,跨径为9米。此后,1972年建成湖南长沙湘江大桥,是一座16孔双曲拱桥,大孔跨径为60米,小孔跨径为50米,总长1250米。
钢筋混凝土桁架拱桥(图12[桁架拱桥示意图])是拱和桁架组合而成的结构,其用料少,重量轻,施工简易。
钢桥 二次世界大战后,随着强度高、韧性好、抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现,以及用焊接平钢板和用角钢、板钢材等加劲所形成轻而高强的正交异性板桥面的出现,高强度螺栓的应用等,钢桥有很大发展。
钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型,以及把正交异性板桥面同箱形钢梁相结合的桥型,在大、中跨径的桥梁上广泛运用。1951年联邦德国建成的杜塞尔多夫至诺伊斯桥,是一座正交异性板桥面箱形梁,跨径206米。1957年联邦德国建成的杜塞尔多夫北桥,是座6孔72米钢板梁结交梁桥。1957年南斯拉夫建成的贝尔格莱德的萨瓦河桥,是一座钢板梁桥,跨径为75+261+75米,为倒U形梁。1973年法国建成的马蒂格斜腿刚架桥,主跨为300米。1972年意大利建成的斯法拉沙桥,跨径达376米,是目前世界上跨径最大的钢斜腿刚架桥。1966年美国完工的俄勒冈州阿斯托里亚桥,是一座连续钢桁架桥,跨径达376米。1966年日本建成的大门桥,是一座连续钢桁架桥,跨径达300米。1968年中国建成的南京长江桥,是一座公路铁路两用的连续钢桁架桥,正桥为128+9×160+128米,全桥长6公里(见彩图[南京长江桥,是中国目前规模最大的桥梁])。1972年日本建成的大阪港的港大桥为悬臂梁钢桥,桥长980米,由235米锚孔和162米悬臂、186米悬孔所组成1964年美国建成的纽约维拉扎诺吊桥,主孔1298米,吊塔高210米。1966年英国建成的塞文吊桥,主孔985米。这座桥根据风洞试验,首次采用梭形正交异性板箱形加劲梁,梁高只有3.05米。1980年英国完工的恒比尔吊桥,主跨为1410米,也用梭形正交异性板箱形加劲梁,梁高只有3米。
20世纪60年代以后,钢斜拉桥发展起来。第一座钢斜拉桥是瑞典建成的斯特伦松德海峡桥,建于1956年,跨径为 74.7+182.6+74.7米。这座桥的斜拉索在塔左右各两根,由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁1959年联邦德国建成的科隆钢斜拉桥,主跨为334米;1971年英国建成的厄斯金钢斜拉桥,主跨305米;1975年法国建成的圣纳泽尔桥,主跨404米。这座桥的拉索采用密束布置,使节间长度减少,梁高减低,梁高仅3.38米。目前通过对钢斜拉桥抗风抗震性能的改进,其跨径正在逐渐增大。
钢桥的基础多用大直径桩或薄壁井筒建造。
摘要:物理学起源于对自然界的观察和研究,自然界又是人类生活的环境,因而物理学与生活具有广泛的联系,是一门地地道道的生活科学。所以我们的物理教学也应该构筑在生活的基础上,做到物理源于生活,服务于生活,最终实现教育的核心思想——“生活教育”。因此本文着重从新教材中隐含的生活化元素出发,深入理解新课程生活化的教学理念,寻求简约而不简单的生活化授课模式,把物理教学与学生生活紧密地联系在一起,围绕周围世界所发生的事情科学展开思考与探究,从而更加有效地激发学生学习物理的兴趣。 关键词:高中物理;物理教学生活化 物理学研究的是自然界最基本的运动规律,而自然界中的物理现象蕴藏着无穷奥秘,认识主体在探索物理现象的过程中应该充满乐趣,这两方面的客观存在与结合是建构物理课程的关键,也是物理课程设计的起点。物理新课程主要理念之一便是“从生活走向物理,从物理走向社会”。学生最终要走向社会,走向生活。课程唯有反映社会及生活的需要,帮助学生了解社会和生活,使学校成为社会、生活的一部分,才能体现本质功能。生活的边界就是教育的边界,生活的范围就是课程的范围,所以新的课程设计和教学内容更贴近生 活,尽可能从学生的现实生活、从学生今后的发展出发,各科教材增加了与当今社会生活联系紧密的学习内容,尤其增加了那些与当前学习生活、当今社会实际、现代化技术和生产实际中出现的新问题、新情况、新课题联系紧密的学习内容。课程向生活的回归并不意味着课程对生活的简单复制,课程与生活中的界限消失了,那是对课程庸俗化的片面认识,课程的回归是课程在另一种意义上的积极构建,是给课程以更深广的内涵,作为进入课程的生活,并非生活的零散片断,细枝末节,而要经过适当的加工和提炼,赋予其特定的意义,是一种课程化了的生活。每位教师要注意了解所教班级学生的已有的经验和生活实际,这样才能更加有利于学生学有所用。 一、用生活事例引入新课 如在讲气体的性质这章节内容时,可以从故事入手,外国的一位元首看到我国的爆米花机能够把大米膨化成又香又脆的爆米花,很吃惊,后来这位元首在结束对我国的访问时,订购了许多台这种被他称为“大米充大机”的机器。同学们一定吃过爆米花也一定喜欢吃爆米花,而到目前,现在的爆米花机已有原来的密闭容器(甜味剂是糖精)改制成不密闭的高压锅(甜味剂为糖和奶油)制作,更方便、更营养,为什么能把这些粮食转化为比它大几倍的香又脆的零食呢?我们可以充分运用生活中的器材作为演示实验的仪器。 例如,在讲述牛顿第一定律时,可以用生活中常见的玻璃球来替代教师的演示实验,具体做法如下:在水平桌面上放一块书本大小的玻璃板,板上放十个玻璃球,用勺一个一个把球盛到碗里(滚出玻璃板的球不能再盛),看谁在15 秒内盛得多,然后再来讨论获胜的秘诀。再如,在讲述自感现象时,我们拆下了五十多个废日光灯管的镇流器,让每个学生感受自感电流,具体做法如下:用两手捏住镇流器的两个接线柱,直接接于一节干电池的两极,然后突然与干电池脱离(注意手与镇流器的两接线柱始终不脱离)。这样让每个学生都有动手的机会,使演示实验成为随堂实验成为可能,因为仪器简易随处可见,就算买也价格便宜,容易办到,而且学生感兴趣,并在心理上消除了对学物理的恐惧。 二、把生活实例编进习题 教师应帮助学生及时巩固学过的知识,培养学生综合解决实际问题的能力,落实物理教学的最终目标,通过物理教学让学生具备学习能力和一定的生存能力和生活技巧。如下题:目前新建楼房的供电系统中已经不再使用保险丝,然而使用一种自动控制的安全电路,当用电负荷过大或发生短路时,电路会自动切断,如果站在地面上的人碰到火线而使火线与大地经人体构成通路,电路也会自然切断,以保人生安全。我家新居装的就是这样的电路,搬家后,我看到墙上的电源插孔中是三线的,为了安装电视机,买了一个插板,插 在墙上的一个三线插孔中,然后把电视机的插头插在插板的插孔内,但是接通电视机的电源时,室内所用的插座全都断了电,表明电路自动切断了,到配电箱一看,果然是“掉闸”了,是电视出了故障,用电量太大了,用手把总开关闭合,换其他几个确保正常的用电器插到这个插板上直至耗电只有15w 的小电灯,仍然是这样,但是,把插板插到墙上其他插孔,一切正常,问题出在哪里?为什么会出现这样的现象?怎样解决?这些实际问题,不仅需要物理知识,更需要读懂、理解、分析、判断、推理和处理问题的能力。 三、利用课外实践活动,将物理理论运用于生活实践 课外实践活动是将物理教学生活化最直接也最有效的方法。学生在实践的过程中,可以亲自动手操作,自己是整个活动的主导者,因此其参与性和主动学习意识要强。基于这一点,教师在课堂教学之后,可适当给学生布置实践类的课后作业,如在学习重力之后,教师可以通过展示月球上的宇航员的活动和地球上的人的活动,比较差异并进行解释等。通过类似的实践调研和独立解决问题的活动,培养学生分析问题、解决问题能力的同时,又强化了其积极愉悦的体验感悟,久而久之,学生自觉运用物理知识于生活实践的能力也可以得到提高和增强。 除了真实的生活实践之外,物理实验也是学生课外实践的重点。很多时候,学生并未有充足的时间进行调研,在这 种情况下,物理实验就成为学生将理论运用于实践的最佳途径。如在电的学习之后,让学生自己动手设计点亮“七彩灯”装点实验室等活动。通过这种亲自动手操作的活动,学生不仅可以牢固掌握物理理论知识,而且动手操作能力和社会实践能力都有相应程度的提高,为培养全面发展的素质人才奠定了基础。此外,教师也可以鼓励学生用常见的生活器具做家庭物理实验,或让学生有意识地把可乐瓶、易拉罐、饮料吸管、胶带纸等带进课堂进行演示实验和学生分组实验,拉近物理学习与生活之间的距离,并在潜移默化中培养学生在实际生活中使用物理知识的意识和能力。 当物理教学和学生的生活实际相结合时,物理才是活的,富有生命力的,才能激发起学生学习和解决物理问题的兴趣。因此,物理教学要紧密联系学生的生活实际,渗透生活化元素,从生活中寻找学生感兴趣的学习素材与问题,引导学生用物理的思维方法去观察和认识周围环境,才能帮助学生真正获得富有生命力的物理课堂知识,使他们不仅理解所学的知识,而且能够应用,从而切实体会到物理在生产、生活、科技与社会领域的应用价值。
一 背景说明(向心力)
做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而沿着一个圆周运动?那是因为它受到了力的作用。用手抡一个被绳系着的物体,它能做圆周运动,是因为绳子对它的力在拉着它。月球绕地球转,是地球对月球的引力在“拉”着它
课题介绍。
做匀速圆周运动的物体具有向心加速度。根据牛顿第二定律,产生向心加速度的原因一
定是物体受到了指向圆心的合力。这个合力叫做 向心力(centripetal force)
把向心力加速的的表达式代入牛顿第二定律,可得向心力的表达式
F向=mrω^2
F向=mv^2/r
二,知识分析
本节内容是高中物理教材第五章匀速圆周运动中的一节,在此之前,学生已经学习过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量。本节是本章的重点,学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力知识作必要准备。
三,学习目标
1. 知识目标:理解什么是向心力,什么是向心加速度。能运用向心力和向心加速度的公式解答有关问题。
2. 2.能力目标:懂得用控制变量法研究物理问题,培养学生的实验能力、分析能力、解决实际问题的能力。
四,学习过程
1.通过对向心力概念的探究体验,让学生理解其概念的内涵。并熟悉处理问题的一般方法:提出问题、分析问题、解决问题
2.在验证向心力表达式的过程中,体会物理实验在处理问题中的作用。
3.经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程,让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用力和运动的观点来分析、解决问题。
五,准备工作
1,所需工具;1.多媒体、录象短片、课件
2.学生分组实验器材:弹簧秤,绳子,小球(若干个),圆珠笔杆套(把小球系在笔杆上,用手转动笔杆。)
初高中物理教学衔接问题探讨论文
新课改政策实施之后,初中物理的教材发生改变,由浅入深地将物理现象、力学概念和电能、光能、热能等基本知识编排在一起,先简后难,删去了部分知识点,对内容的要求也有所降低。而高中物理则是从物理学知识体系延伸,将力学、热能学、光学、电子学、原子物理等知识联系起来,无论是教学内容还是教学理念,初中物理和高中物理都存在较大差异,在知识要求和评价方面也有不同,加上高考对物理的要求较高,使得初中生进入高中之后,物理学科变成了让大多数学生和家长头疼的困难科目。学生在新课改之后由初中升入高中,要想顺利的完成从初中物理的形象思维过渡到高中物理的抽象思维,必须解决初中物理与高中物理之间的衔接问题。
一、充分了解初高中物理教材和教学内容的差异,有针对性地改进教学方法
1.初中物理与高中物理教材编写差异
初中物理知识相对简单,教材内容对初中生的年龄来说通俗易懂,物理现象也很直观生动,多与生活实际相联系,方便学生观察实验。多以初中生的认知角度出发,注重开发形象思维,无过于复杂的规律,只需运用简单的数学知识和公式计算。实验的原理也相对简单,便于操作。新课改的教材多采用简单有趣的故事和现象来解释说明物理概念,吸引学生的注意力,注重科学探究。以灵活的编排寓教于乐的激发学生兴趣,以简洁明快、浅显易懂的图画解释物理概念,以轻松愉快的学习方式讲述物理规律。高中物理教材的章节内容明显增多,常用较长的篇幅严谨的叙述物理概念和理论,抽象的物理知识比较难理解,需要学生多个角度思考,多方面动态的研究与生活实际切合的不是很紧密,抽象思维应用较多。对力学、电学、热能学、光学、原子物理等知识比初中物理更加深入,知识难点提高,相比初中物理内容枯燥,缺乏趣味性。常常需要用到复杂的文字、图像、图表、数学模型、力学模型、实验设备等综合解答物理现象。学生的学习难度加大,要求学生不仅能对物理概念和规律熟练掌握,还要会灵活运用。解答物理习题时,需要综合分析物理运动过程,建立正确的方程式求解。
2.初中物理与高中物理教学内容差异
初中物理教学内容并不多,以简单介绍常见物理现象和物理结论为主,各个章节之间的知识点联系不紧密,所研究的对象多以客观存在的物体为主,研究的过程也比较简单,所用到的物理知识相对容易理解,对物理概念和规律只要求定性理解即可,无需论证。学生学习初中物理只需要形象思维感性理解就可以轻松掌握。高中物理研究的内容较抽象,知识点复杂,旨在研究各种物理现象的本质,重视理论方面的分析推导,对数学知识的应用明显增多,系统化的学习物理体系,研究多维空间的物理状态,从宏观物理深入到微观、宇宙中,通过逻辑推理验证并得出物理规律。要求学生设计物理模型并定量描述,物理研究转变为复杂的动态过程,经常需要考虑到限定模式下的运行状态,甚至要求计算临界状态下的运行轨迹,计算难度大大增加,对学生来说理解难度很大。
3.充分了解教材差异,加强认识,提前打好基础
首先,初中物理教师适当了解高中物理内容,将基础知识深入透彻的传授给学生,适当的扩宽知识范围。高中物理是对初中物理知识的进一步学习和扩充,初中物理教师如果能提前了解到高中物理教材内容,提升知识水平,适当的将初高中物理之间的差异和联系渗透到教学内容中,对初高中物理之间的衔接会有很好的促进作用。其次,高中物理教师应研究初中物理教材,引导学生注意两者之间的知识衔接点。高中物理教学尤其是高一的物理,做好新旧知识之间划分,强调差异和区别,帮助学生改变初中物理学习中的思维定式,用旧知识同化新知识,对于容易混淆的物理概念和规律进行深入、系统、复杂的剖析,让学生明白其中的差异和联系。再次,适当加强初高中物理教师之间的`交流。如果可以适当的组织初中物理教师与高中物理教师之间的学习交流,将初中物理和高中物理的基础知识与内容差异做深刻对比,让初高中物理教师之间多一份理解和包容,对双方的学习和工作都大有益处。
二、做好物理教学方法与学生学习方法之间的衔接
1.初高中物理教学方法的差异
从教师方面分析,由于现在的初中高中大都是分开单设的,初中物理老师和高中物理老师之间几乎没有什么交集,相互的教学工作也了解不多。初中物理重点关注在升学率,学习的物理知识停留在应对中考层面上,一些公式定律都是靠死记硬背。而到了高中物理,同样的定律却有很多限定条件,学生容易混淆。高中物理老师更多关注高考,讲授知识点时忽视学生在初中阶段养成的一些根深蒂固的固定思维方式,同一物理概念和规律在不同的阶段定义不完全相同,教师如果不引导学生区分要素,学生就会不知所措,从而导致学生接受新知识时衔接不上。受到教师本身知识水平和教学能力的限制,初中物理教学以反复做题强化训练来提高分数,常常忽略学生思维能力的培养。进入高中之后,教师缺乏与学生之间的沟通交流,对学生初中时养成的学习方法和思维习惯不了解,使学生变得被动,一味听老师讲解,机械式的记忆并不利于学生学好高中物理,遇到题海战术对战高考,很容易使学生产生厌学情绪,导致学生对高中物理失去兴趣。从学生方面分析,初中物理无论是理论概念还是公式计算,都相对简单易懂,大部分学生都能轻松应对。学生只需记住公式,按部就班就能解决问题。这种机械式的学习方式并不适用于高中物理。初中物理简单无需预习和复习,听教师正常上课就能学会,使学生养成对物理教师的依赖性,很少主动独立思考。到了高中物理,抽象的概念和繁多复杂的知识点,单纯依靠课堂教师讲授的方式很难完全消化理解。
2.加强初高中物理课程标准的学习,调整初高中物理教学方式
要想更好的衔接初高中物理,就要按照新课改的理念和要求,彻底贯彻执行初高中物理的教学标准,有的放矢地调整好初高中物理教学方式,真正的将教师和学生联系起来。初中物理教学过程可以适当鼓励学生自学,拓宽知识面,提前为高中物理打好坚实基础,做好铺垫工作。高中物理教师尤其是高一教师,首先应充分了解学生在初中时学习物理的方法和状态,及时地调整教学方法,归正学生的学习方式,做好引路人,让学生顺利完成从初中到高中的转变过渡,养成正确的思维方式和学习习惯。教师在教学时,注重培养学生的逻辑推理分析能力,培养学生的自学能力,系统的引导学生分析解题,帮助学生掌握更多更有效的学习技巧。教师应与学生多沟通交流,及时了解学生的学习状态,根据学生的认知水平,及时帮助他们答疑解惑,尽可能地发挥每一个学生的潜力,让学生都能积极主动地学习物理,采用有效的学习方法学好物理。
三、结语
新课改下初高中物理之间的联系越来越紧密,做好衔接工作,及时解决相关的问题,不仅给初高中物理教师提供了更广阔的空间,扩宽了教师的教学思路和研究范围,还提高了学生独立学习的能力,引导学生对物理这门课程产生浓厚兴趣。教师需要不断改进教学方法,及时地沟通交流,根据不同阶段学生的基础知识和认知水平来施教,让学生发自内心地喜欢上物理课程,师生共同努力,提高物理教学质量。
参考文献:
[1]潘四军.建立初高中物理衔接教学的绿色通道[J].河南科技,2014,(01):281.
[2]吴炳光.初高中物理衔接教学策略初探[J].中国民族教育,2012,(05):30-32.
如何在物理教学中提高学生兴趣
兴趣是个体积极探究某种事物或进行某种活动,并在其中产生积极情绪体验的心理倾向,也是人才成长的起点。学习兴趣是指学生对学习活动产生的心理上的爱好和追求的倾向。在实践中,兴趣对人的活动将产生巨大的推动作用。一旦对学习发生兴趣,就会充分发挥自己的积极性和主动性。浓厚的兴趣将是人们刻苦钻研、勇于攻关的强大动力。孔子曰:知之者不如好之者,好之者不如乐之者。爱因斯坦说:"兴趣是最好的教师。"杨振宁博士也说过:"成功的真正秘诀是兴趣。"学生只有对物理感兴趣,才想学、爱学,才能学好,从而用好物理。因此,如何激发学生学习物理的兴趣,是提高教学质量的关键。
一、加强和改革实验教学,激发学生学习物理的兴趣
物理学是一门实验科学,物理概念的建立与物理规律的发现,都以实验事实为依据。实验是物理学的重要研究方法,只有重视实验,才能使物理教学获得成功,学生只有通过实验观察物理事实,才能真正理解和掌握知识。
1.通过趣味新奇的物理实验演示,激发学生的好奇心理,从而激发他们思索的欲望。
例如,在讲授"大气压"一节时,可在装满水的杯上用硬纸片盖住并倒过来,发现水并不流出,纸片也不下落,使学生确信大气压的存在。接着让两个学生做马德堡半球实验,使他们感觉到巨大的大气压力,这样就会使学生对这节课感兴趣、印象深、易理解、记得牢。又如在讲授水不善于导热的内容时,在装满水的大试管里,放入一条小金鱼,并用网状物将其隔在试管的底部。当在试管上部加热直到沸腾时,底部的鱼还在自由自在地游动,说明水不善于导热。当在试管底部加热时,不一会小金鱼就会肚子朝天--死了,这说明水传热主要是通过对流来实现的。通过实验演示,能激发学生的兴趣,使学生的注意力集中。
2.用实验导入新课的方法,使学生产生悬念,然后通过授课解决悬念。
每节课的前十几分钟,学生情绪高昂,精神健旺,注意力集中,如果教师能抓住这个有利时机,根据欲讲内容,做一些随手可做的实验,就能激发他们的学习兴趣,使学生的注意力集中起来。如在讲动量和冲量时,让两支相同的粉笔分别从同一高度直接落到桌面上和落到有厚毛巾铺垫的桌面上,可以发现直接落到桌面上的粉笔断了,落到厚毛巾垫上的另一支却完好无损,老师由此引人动量和冲量知识的讲授。又如在讲圆周运动的向心力时,可用易拉罐做成"水流星"实验,按照常规认识,当易拉罐运动到最高点时,水必往下洒,但从实验结果看却出乎意料之外,水并没有下落。接着使转速慢下来,学生们会发现慢到一定程度后水会下落,接着提出问题:要使水不落下来,必须满足什么条件?从而引入课题,使学生在好奇心理的驱使下进入听课角色。