會計學(xué)1大學(xué)物理與中學(xué)物理之物理學(xué)的方法徐選題的考慮選題的考慮第1頁/共155頁物理學(xué)的研究方法提出命題應(yīng)用修改理論實驗檢驗理論預(yù)言▲物理學(xué)是一門理論和實驗高度結(jié)合的精確物理的直覺和想象力及洞察力也常常產(chǎn)生重大突破和發(fā)現(xiàn)其研究程序可概括為：科學(xué)，觀測、實驗推測答案之一第2頁/共155頁4）邏輯推理與數(shù)學(xué)演算：用數(shù)學(xué)語言描述物理概念和物理規(guī)律，用數(shù)學(xué)演算進行物理計算和物理推導(dǎo)。1）觀察與實驗：從新的觀測和實驗事實提出命題；或用觀察與實驗的方法驗證理論。●2）建立理想模型：用已知的原理和事實，突出主要因素，建立理想的唯象的物理模型。●3）假說：當實驗事實與舊理論不相符時，根據(jù)事實提出新的假說和原理。第3頁/共155頁

“通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認識物理實驗、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展過程中的作用”

《普通高中物理課程標準》

之二第4頁/共155頁依據(jù)《物理課程標準》，把其中隱藏的主要科學(xué)方法明朗化、顯性化，從而提出科學(xué)方法教育的主要內(nèi)容，如表1：表1科學(xué)方法教育的主要內(nèi)容及出現(xiàn)頻次序號科學(xué)方法頻次1演繹推理法362實驗歸納法243理想化方法164假說方法135值定義法136等效方法107控制變量法108乘積定義法10此外，從科學(xué)方法教育的層次性來考慮，思維方法同樣是科學(xué)方法教育的重要內(nèi)容，它包括分析、綜合、抽象、概括等。這就使科學(xué)方法與物理知識密切聯(lián)系起來，使科學(xué)方法教育的內(nèi)容在一定程度上達到相對統(tǒng)一。第5頁/共155頁黃伯恕之講座一個教材分析片段之三教材特點第6頁/共155頁三、實施新課程和提高高考成績并不矛盾

2.實施新課程有利于從根本因素上提高學(xué)生高考的成績●實踐意識是解題過程中審題環(huán)節(jié)的基本素質(zhì)●新課程注重在科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)過程中掌握方法新課程重視學(xué)習(xí)過程的設(shè)計，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中總結(jié)、領(lǐng)悟解決問題的思路，為掌握正確的科學(xué)思維方法創(chuàng)造了最基本的條件。

第7頁/共155頁

來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流為1mA的細柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子電荷e＝1.60×10－19C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為________。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距

l和4l的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2＝_____。高考統(tǒng)計：滿分率0.093（主要錯在后一問）。表明多數(shù)學(xué)生不會自覺地運用“變與不變”的思想靈活分析具體的問題高考題第8頁/共155頁假定質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距

l和4l的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2＝____.Δs2?????????????????????????Δs1l4l思維方法：質(zhì)子在全過程中做勻加速運動（速度變）；在極短長度內(nèi)可看為做勻速運動（速度不變）。知識：●勻加速運動v2＝2al●勻速運動Δs

＝vt●相等長度下n和Δs成反比本題難就難在學(xué)生缺乏“變與不變”的思想??第9頁/共155頁三、實施新課程和提高高考成績并不矛盾

2實施新課程有利于從根本因素上提高學(xué)生高考的成績●實踐意識是解題過程中審題環(huán)節(jié)的基本素質(zhì)●新課程注重在科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)過程中掌握方法——“變與不變”的思想在新課程中的體現(xiàn)舉例新教科書對重要物理方法的教學(xué)進行了系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思第10頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）第11頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）△實驗：測速度——用平均速度代表瞬時速度（P23）第12頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）△實驗：測速度——用平均速度代表瞬時速度（P23）△討論：已知各時刻速度，是否可以估算位移（P40）第13頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）△實驗：測速度——用平均速度代表瞬時速度（P23）△討論：已知各時刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運動位移公式（P41）第14頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）△實驗：測速度——用平均速度代表瞬時速度（P23）△討論：已知各時刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運動位移公式（P41）△做一做：從一張照片估算照相機的曝光時間（P47）第15頁/共155頁做一做有一種“傻瓜”照相機，其光圈（進光孔徑）隨被拍攝物體的亮度自動調(diào)節(jié)，而快門（曝光時間）是固定不變的。為估測該照相機的曝光時間，實驗者從某磚墻前的高處使一個石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖所示。由于石子的運動，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知每塊磚的平均厚度為

6cm，拍攝到石子位置A距石子起落點豎直距離約

2m。怎樣估算這個照相機的曝光時間？AB第16頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）△實驗：測速度——用平均速度代表瞬時速度（P23）△討論：已知各時刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運動位移公式（P41）△做一做：從一張照片估算照相機的曝光時間（P47）△探究：利用圖象怎樣計算變力做功？（物理②,P16）

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局。“變與不變”的思想從速度的概念拓展到力的概念第17頁/共155頁●對重要物理方法的教學(xué)進行系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)思△講解：平均速度和瞬時速度——滲透“極限”（P18）△實驗：測速度——用平均速度代表瞬時速度（P23）△討論：已知各時刻速度，是否可以估算位移（P40）△推導(dǎo)：用v-t

圖象推出勻變速運動位移公式（P41）△做一做：從一張照片估算照相機的曝光時間（P47）△探究：利用圖象怎樣計算變力做功？（物理2,P16）

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局，同時，在教學(xué)方式上設(shè)計成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局，同時，在教學(xué)方式上設(shè)計成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局，同時，在教學(xué)方式上設(shè)計成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局，同時，在教學(xué)方式上設(shè)計成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。

在教學(xué)內(nèi)容上進行系統(tǒng)化布局，同時，在教學(xué)方式上設(shè)計成具有多樣化的結(jié)構(gòu)。在教學(xué)方式上具有多樣化的結(jié)構(gòu)。“變與不變”的思想從速度的概念拓展到力的概念第18頁/共155頁真空中速度為v＝6.4×107m/s的電子束連續(xù)射入兩平行極板之間，極板長度為l＝8.0×10-2m，間距d＝5.0×10-3m。兩極板不帶電時，電子將沿兩極板之間的中線通過。在兩極板上加一50Hz的交變電壓u＝U0sinωt，如果所加電壓的最大值U0超過某一值Uc時，將開始出現(xiàn)了以下現(xiàn)象：電子束有時能通過兩極板；有時間斷，不能通過。(1)求Uc的大小。(2)求Uc為何值才能使通過的時間Δt通跟間斷的時間Δt斷之比為Δt通：Δt斷＝2:1高考試卷中一個難度很大的試題：v-eld如果能把“變與不變”的思想從速度、力，進一步拓展到磁場、電場等概念，本題的難度將顯著減小。第19頁/共155頁第20頁/共155頁推薦書目第21頁/共155頁第22頁/共155頁第23頁/共155頁第24頁/共155頁一、物理科學(xué)方法概念二、

物理科學(xué)方法二例1物理學(xué)的研究方法之理想模型法2物理學(xué)的研究方法之物理假說方法第25頁/共155頁一、物理科學(xué)方法概念物理科學(xué)方法就是研究物理現(xiàn)象描述物理現(xiàn)象實施物理實驗總結(jié)物理規(guī)律檢驗物理規(guī)律時所應(yīng)用的各種手段和方法。1物理科學(xué)方法第26頁/共155頁2物理科學(xué)方法的分類與結(jié)構(gòu)體系哲學(xué)（世界觀、方法論）自然科學(xué)方法論物理學(xué)方法論物理學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)與研究方法物理學(xué)理論體系的建立方法物理理論的學(xué)習(xí)與傳播方法常規(guī)方法非常規(guī)方法經(jīng)典方法現(xiàn)代方法觀察與實驗邏輯思維方法數(shù)學(xué)方法自然觀察實驗觀察比較與分類分析與綜合歸納與演繹理想化方法類比方法假說其他方法老三論新三論其它直覺與靈感機遇科學(xué)想象與猜想物理的美學(xué)思想失誤與悖論其他邏輯方法歷史方法邏輯歷史結(jié)合方法物理學(xué)習(xí)法物理施教法物理教材編寫法物理教育研究法經(jīng)典數(shù)學(xué)方法概率統(tǒng)計方法模糊數(shù)學(xué)方法突變數(shù)學(xué)方法第27頁/共155頁二、

物理科學(xué)方法二例●理想模型方法●物理假說方法第28頁/共155頁第29頁/共155頁物理學(xué)的研究方法

理想模型法之第30頁/共155頁★人們常常遵循化繁為簡

的原則，有意識地突出研究對象的主要因素，忽略次要因素或無關(guān)緊要因素的干擾，抽象出能反映事物本質(zhì)的理想化模型。●理想模型它能保留對研究問題起決定影響的主要因素，建立科學(xué)的抽象模型，清晰地反映被研究問題的本質(zhì)特征，呈現(xiàn)問題所包含的主要矛盾，便于我們分析和發(fā)現(xiàn)物質(zhì)運動的主要規(guī)律。（1）理想模型的思想理想模型法已成為一種重要的科學(xué)研究方法，并且被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。第31頁/共155頁（2）物理模型的思想

物理現(xiàn)象和物理過程都是很復(fù)雜的,如果把所有的因素、都毫不遺漏地考慮進去,那么勢必增加研究問題的難度,甚至無法研究。物理理論研究需要:①忽視物理事物的次要因素考慮主要因素②忽視個性考慮共性③再通過科學(xué)思維對物理世界中的原物進行抽象描述

以此得到的抽象事物,稱之為物理模型。

第32頁/共155頁①具有生動、形象、深刻地反映事物本質(zhì)和主流

這一重要屬性②能將復(fù)雜問題簡單化，宏觀物體微觀化√如：單擺、質(zhì)點、點電荷、點光源等③能將抽象事物具體化，微觀物體宏觀化（即借助形象的宏觀模型來認識微觀體。）√如：電力線、磁力線、磁分子模型、晶體的空間點陣、原子的核式結(jié)構(gòu)模型等◆特點第33頁/共155頁

（3）理想模型的分類

1）實物物模型

質(zhì)點、剛體、理想模型、單擺、彈簧振子、點電荷純電阻、薄透鏡、絕對黑體等等。它們各自集中地突出了某一類實際對象的主要特征，使得事物的本質(zhì)簡潔明了。有了這些模型，使人們研究事物現(xiàn)象的手段簡單化，過程縮短，對客觀事物本質(zhì)的認識更為深刻全面。第34頁/共155頁如：●質(zhì)點，是建立在物體都有質(zhì)量，都占有空間位置兩個主要特征上的理想模型，忽略了具體物體的大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等次要因素。●理想氣體，是在忽略了氣體分子本身的體積和分子間相互作用力的情況下建立的理想模型。

第35頁/共155頁例如：大學(xué)物理中一些基本的實物模型①力學(xué)部分有：質(zhì)點、剛體、彈性體等②熱學(xué)部分有：孤立系、平衡態(tài)、理想氣體等③光學(xué)部分有：細光束和光線、點光源、黑體等④電學(xué)部分有：點電荷、電路模型、純電感等⑤原子物理有：原子模型第36頁/共155頁2）空間模型

●如直線、水平面、光滑平面、光滑斜面、勻強電場、勻強磁場等等。此類模型各自體現(xiàn)了一些特征的物理空間，往往都是將其推至極限條件下抽象出來的。●如力學(xué)中的水平面應(yīng)當是一個確確實實的球面的一部分，而實際討論中總是將其認為是球面上無限小的一個局部，抽象為平面。光滑平面和光滑斜面則是認為其摩擦系數(shù)足夠小的極限條件下的近似。

第37頁/共155頁3）運動模型

如：靜止、勻速直線運動、自由落體運動、勻速圓周運動、簡諧運動、理想氣體的等值變化等等。它們各自集中地反映了一些實際對象運動形式的主要特征。●通過對這種理想運動的研究，人們對實際對象的運動本質(zhì)的了解才能更為透徹。

如：表示理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律的克拉伯龍方程的結(jié)果與實際氣體不相符合，但經(jīng)過適當?shù)匦薷暮蟮姆兜峦郀査狗匠叹湍軌蚺c真實氣體比較符合。如果一開始人們就研究實際的情況，那將是很困難的，也很難得出規(guī)律性的結(jié)果來。

對理想模型的研究是對實際問題研究的基本和先導(dǎo)這是研究問題的一般途徑。

第38頁/共155頁4）理想實驗

●如:伽利略所設(shè)計的“理想斜面實驗”“理想實驗”與真實的實驗雖有原則的區(qū)別，但它的設(shè)計思想確具有可靠的實踐基礎(chǔ)。

第39頁/共155頁

※理想模型的分類可以有不同的分法。比如它又可以分為兩大類：★實體理想化模型，它建立在客觀實體基礎(chǔ)上，根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和需要把自然界中客觀存在的實際物體加以理想化。★過程理想化模型，它建立在物體或物體運動變化過程基礎(chǔ)上，根據(jù)所研究問題的物理過程加以理想化。還有理想化實驗，它也屬于過程理想模型的范圍。※有的理想模型往往同時具備上述幾個特征。第40頁/共155頁

上述幾種理想模型，它們都不是憑空想象出來的，它們來源于客觀實踐，然而他們又都不完全等于客觀實踐，它們不保留客觀實踐的各種具體細節(jié)，不具備客觀實踐的各種復(fù)雜性質(zhì)，但卻一定保留和具備所研究的客觀實踐的本質(zhì)特征，能夠正確地反映客觀實踐的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。

第41頁/共155頁

關(guān)于原子模型的演變過程充分地說明了理想模型是變化的、發(fā)展的。它也說明了人們認識客觀世界是由淺入深、由片面到全面、由局部到整體逐步深入的，物理模型的建立也是逐步深入的。●原子模型第42頁/共155頁●一方面，大量的正確的模型的成功，體現(xiàn)了建立模型應(yīng)用模型方法的意義和作用。

●另一方面不少模型在科學(xué)面前最終被證明是錯誤的，因而被人們拋棄了。但是，它們從反面卻給人們以深刻的啟示，在人類認識史上為建立新的模型仍然起到了一定的積極作用。第43頁/共155頁●建立模型要以觀察和實驗為基礎(chǔ)●建立模型需要豐富的想象力，通常采用類比方法，按照人們所熟悉的事物，構(gòu)造出唯象的圖形、模式●建立模型需要大膽猜測和推斷

在建立模型的過程中，有時可以由較少的科學(xué)事實，先猜測一個簡單的模型，然后對模型的近似程度進行估計和正，逐步去逼近原型。在利用模型逐步逼近原型的過程中，要保證精度的同時還要盡量簡化，做到準確性和簡單性的統(tǒng)一。

（4）建立模型的方法第44頁/共155頁①從觀察和實驗中積累并獲取經(jīng)驗；②分析實際問題的影響因素；③在經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上抓住主要因素；④忽略研究對象的次要因素；⑤通過創(chuàng)造性思維方法（如想象、推理、判斷等）建立模型。⑥用所建模型解決實際問題，預(yù)言未知現(xiàn)象，并檢驗?zāi)Ｐ偷倪m用范圍。⑦在遇到超出模型適用范圍的現(xiàn)象時又如何修正、完善模型，甚至思考全新的模型。構(gòu)建模型的一般步驟第45頁/共155頁●科學(xué)素質(zhì)主要是指人們在認識自然和應(yīng)用科學(xué)知識的過程中表現(xiàn)出來的內(nèi)稟特性，是科學(xué)觀、科學(xué)品質(zhì)、科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力的綜合反映。1）物理模型能讓學(xué)生形成正確的科學(xué)觀和良好的科學(xué)品質(zhì)

◆科學(xué)觀：人們對某一科學(xué)對象或科學(xué)過程本原或本體的見解和意識，追求真理是科學(xué)的獨特象征。（5）物理模型與學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)第46頁/共155頁2)物理模型能促進學(xué)生科學(xué)思維能力和科學(xué)研究能力的提高

◆科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的核心是科學(xué)能力，即維能力和研究能力。而物理模型是中學(xué)物理知識的載體，是教師傳播知識和學(xué)生獲取知識的關(guān)節(jié)點。

第47頁/共155頁第48頁/共155頁

高中物理教材關(guān)于“物性”的安排：首先讓學(xué)生進行一個很容易做的觀察實驗：實驗一把兩塊方糖分別投入盛有熱水和冷水的兩玻璃杯中，觀察糖會發(fā)生什么情況，并且要求學(xué)生盡量精確地記錄下觀察的結(jié)果，然后提出以下問題：匈牙利高中物理對“理想模型”的教學(xué)法賞析第49頁/共155頁（1）為什么糖在冷水和熱水中溶化的方式不同？（2）這種差異的基本原因是什么？（3）只有糖才顯示這種差異碼？第50頁/共155頁實驗二用高錳酸鉀重做上面的實驗討論：如何根據(jù)在實驗中觀察到的結(jié)果建造模型？第51頁/共155頁“迄今你做實驗所用的固體材料似乎有一種粗疏的結(jié)構(gòu)，溶解很像這些固體材料瓦解成一些小碎片懸浮在水中，你雖然看不見溶解在水中的這些物質(zhì)碎片，但是在你試圖解釋可溶性現(xiàn)象時，你任然可以想象這樣的碎片。籍助于這幅簡單的心智圖畫，你可以容易地解釋我們積累的部分觀察結(jié)果，其中之一就是雖然糖塊在我們眼前消失不見了，但同時，水的味道卻變甜了。書中的描寫：第52頁/共155頁

在這段陳述中，作者通過生動、形象的語言去啟發(fā)讀者的思維，拓展他們的想象力，試圖幫助讀者構(gòu)建出一副生動、鮮明的物理圖景來解釋觀察結(jié)果：糖消失了，水卻變甜了，從而讓讀者初步認識溶解現(xiàn)象和固體的假象結(jié)構(gòu)。第53頁/共155頁“固體材料是由小碎片組成的這一想法，又引起了許多進一步的問題，在固體材料中這些小碎片是怎么呆在一起的？它們有手臂或者鉤子來保持大家在一起，還是得想象有一種膠把它們粘在一起？水也是由小磚塊構(gòu)成的嗎？還是一種連續(xù)體？你能用小碎片構(gòu)成雪花的圖樣嗎？……教材中的第二段描述：第54頁/共155頁第二組問題：（1）為什么有些固體（石頭、勺子、木塊等）投進水里就不瓦解呢？（2）為什么在熱水中溶解比冷水中快？（3）水凍結(jié)成冰時又發(fā)生了什么？第三段描述——外星人想了解地球人的故事由故事得到的啟示：第55頁/共155頁（1）如何真正理解理想模型（2）興趣是最好的老師（3）對模型的意義和用途理解更加深入（4）同一物體在解決不同問題時，可以取不同模型，而同一問題，取不同模型又可有不同的結(jié)果（舉例說明）選取模型要看研究問題的需要，任何模型都不能說明一切問題，模型是實物的抽象，它既要能揭示矛盾，以便于分析矛盾；又要能夠突出主要矛盾，略去次要矛盾，進而解決矛盾。第56頁/共155頁梳理本節(jié)教材的思路：

觀察實驗建立模型應(yīng)用檢驗?zāi)Ｐ屯晟菩拚Ｐ偷?7頁/共155頁實例分析：單擺模型的建立

教學(xué)中如何展示模型建立的過程？設(shè)計實驗：（1）觀察用粗繩懸掛乒乓球與用等長細線懸掛鋼球的擺動。（2）觀察用橡皮筋掛金屬球與用等長細線懸掛金屬球的擺動。第58頁/共155頁（3）觀察用細線懸掛金屬球分別在空氣中和油中的擺動。（4）觀察用細線懸掛相同的金屬球在固定點和非固定點兩種情況下的擺動。

在教學(xué)中，仔細分析各種物理模型設(shè)計的思路和依據(jù)，盡量展示物理模型建立的過程和方法，引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)會和掌握用“建模”的方法來研究物理問題和解決實際問題，從而真正提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。第59頁/共155頁▲物理學(xué)的研究對象是一個錯綜復(fù)雜、五彩繽紛的物質(zhì)世界，物理學(xué)家在探求真知的過程中所建立的理想模型涉及到力、熱、光、電、原子物理等各個領(lǐng)域。

！！！眾多理性模型的建立啟迪物理學(xué)家創(chuàng)立新的科學(xué)理論，激勵人們向著自然的更深層次去探索。第60頁/共155頁第61頁/共155頁※物理模型

與物理問題處理

話題一第62頁/共155頁【例1】一跳水運動員從離水面10m高的平臺上向上躍起,舉雙臂直體離開臺面，此時其重心位于從手到腳全長的中點，躍起后重心升高0.45m達到最高點，落水時身體豎直，手先入水（在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計）從離開跳臺到手觸水面，他可用于完成空中動作的時間是______s。（計算時，可以把運動員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個質(zhì)點，g取10m/s2，結(jié)果保留二位數(shù)）（一）實際模型的抽象

參考答案：1.7s第63頁/共155頁【例2】一升降機在箱底裝有若干個彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機吊索在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機在從彈簧下端觸地后直到最低點的一段運動過程中，（A）升降機的速度不斷減小（B）升降機的加速度不斷變大（C）先是彈力做的負功小于重力做的正功，然后是彈力做的負功大于重力做的正功（D）到最低點時，升降機加速度的值一定大于重力加速度的值。參考答案：CD第64頁/共155頁【例3】

人的心臟每跳一次大約輸送8×10-5m3的血液，正常人血壓（可看作心臟壓送血液的壓強）的平均值約為1.5×104Pa，心跳約每分鐘70次。據(jù)此估測心臟平均功率約為________W。參考答案：1.4W第65頁/共155頁（

二）抽象模型的還原

【例4】單擺模型第66頁/共155頁例4-1：固定光滑圓弧軌道AB部分所對應(yīng)的圓心角小于5°，末端切線水平。兩個相同的小球a、b分別從軌道的頂端和正中由靜止開始下滑，比較它們到達軌道底端所用的時間：ta＿＿tb。參考答案：等于第67頁/共155頁例4-2：已知如圖，勻強電場方向水平向右，場強E=1.5×106V/m，絲線長l=40cm，上端系于O點，下端系質(zhì)量為m=1.0×10-4kg，帶電量為q=+4.9×10-10C的小球，將小球從最低點A由靜止釋放，求：（1）小球擺到最高點時絲線與豎直方向的夾角多大？（2）擺動過程中小球的最大速度是多大？OAE

參考答案：74°1.4m/s第68頁/共155頁【例5】碰撞模型v0v1v2mAmBmBmA特殊情況：v1=v2第69頁/共155頁例5-1：一放置在光滑水平面上的汽缸，用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，汽缸和活塞的質(zhì)量均為m,如圖所示。現(xiàn)給活塞一個水平向左的初速度v0,使其向左運動，則在以后的運動中，被封閉氣體內(nèi)能改變的最大值為

。v0mm參考答案：第70頁/共155頁例5-2：如圖所示，在光滑的水平面上靜止放置一塊長為50cm、質(zhì)量為1kg的木板，在木板的左端有一質(zhì)量為1kg的小銅塊（可視為質(zhì)點），一顆質(zhì)量為10g的子彈以200m/s的速度射向銅塊，碰撞后以100m/s的速度被反向彈回。要使銅塊不從木板的右端滑下，求銅塊與木板間的動摩擦因素至少為多少？（g取10m/s2）參考答案：0.45第71頁/共155頁例5-3：如圖所示，兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌（不計電阻），由一段圓弧部分與一段無限長的水平段部分組成。其水平段加有豎直向下方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌水平段上靜止放置一金屬棒cd，質(zhì)量為2m，電阻為2r。另一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab，從圓弧段M處由靜止釋放下滑至N處進入水平段，圓弧段MN半徑為R，所對圓心角為60°，求：（1）ab棒剛進入磁場區(qū)域時，通過導(dǎo)體棒中的電流；（2）cd棒能達到的最大速度；（3）cd棒由靜止到達最大速度的過程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的電熱。參考答案：第72頁/共155頁【例6】氫原子模型ω第73頁/共155頁例6-1：質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)點在靜電力的作用下以恒定速率v

沿圓弧從A點運動到B點，其速度方向改變的角度為θ（弧度），AB弧長為s，則AB兩點間的電勢差及AB弧中點的場強大小分別為φA-φB=

，E=

。參考答案：第74頁/共155頁【例7】流體模型（從處理問題的方法角度來還原）I=nqSvBAvt第75頁/共155頁例7-1：如圖所示，宇宙飛船以v=1.0104m/s的速度進入塵埃區(qū)，設(shè)塵埃均勻分布的密度=2.010-5kg/m3,飛船的觸塵正截面積S=5.0m2，且認為塵埃與飛船作用后都附著在飛船上，則飛船受到塵埃的平均作用力為多大？1.0104N參考答案：v第76頁/共155頁【例8】圖是磁流體發(fā)電機的發(fā)電原理圖：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的微粒，而從整體來說呈中性）噴射入磁場，磁場中P、Q金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。設(shè)圖中兩塊金屬板的長度均為a，寬度均為b，金屬板平行且正對放置，間距為d，其間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，等離子體的流速為v（保持不變）、電阻率為，外接負載電阻的阻值為R。等離子體從一側(cè)沿垂直磁場且與金屬板平行的方向進入兩板間，求通過負載電阻的電流I。vR××××××××B××等離子體PQba（三）建立模型處理物理問題參考答案：第77頁/共155頁【例9】如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖。一邊長為L、截面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h，管道中有一絕緣活塞。在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個裝置放在豎直向上的勻強磁場中。當棒a中通有垂直紙面向里的恒定電流I時，活塞向右勻速推動液體從噴口水平射出，液體落地點離噴口的水平距離為S。若液體的密度為p，不計所有阻力，求：（1）活塞移動的速度；（2）該裝置的功率。參考答案：1、2、第78頁/共155頁

做物理習(xí)題是學(xué)習(xí)物理的重要部分，做習(xí)題時一樣能夠體會、了解物理學(xué)的思想方法和研究方法。以實際的物理問題為背景，通過抽象建立理想化模型，再應(yīng)用已有規(guī)律去求解，從而得到新的結(jié)論（規(guī)律），這對同學(xué)們而言，就是一種創(chuàng)新思維活動。要摒棄那種單一的重復(fù)操練，選擇一些靈活性、開拓性、應(yīng)用性、發(fā)散性的物理習(xí)題，通過自己的努力去研究、探索，并能夠及時的歸納和反思，這既能培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新能力，同時也能使同學(xué)們在應(yīng)試時表現(xiàn)出很強的競爭實力。有效的學(xué)習(xí)第79頁/共155頁第80頁/共155頁2物理學(xué)的研究方法

假說方法之第81頁/共155頁（1）物理假說及其基本特征就是依據(jù)一定的科學(xué)根據(jù)，對研究對象的存在、本質(zhì)及其規(guī)律性的假定性的解釋。1）假說第82頁/共155頁如：哥白尼的日心說、伽利略的慣性運動、愛因斯坦的光量子假說、大爆炸宇宙說、夸克理論等，都曾經(jīng)或仍以假說的形式出現(xiàn)。在物理學(xué)發(fā)展中，假說幾乎出現(xiàn)在它的各個研究領(lǐng)域以及各個發(fā)展階段。在物理學(xué)理論形成和發(fā)展過程中，物理假說是物理學(xué)探索自然的本質(zhì)、規(guī)律和因果關(guān)系的必經(jīng)途徑和必然的方式。第83頁/共155頁①物理假說具有科學(xué)性

物理假說的形成具有深刻的客觀基礎(chǔ)，必須依據(jù)一定的物理理論、經(jīng)驗材料以及在此基礎(chǔ)上的邏輯推導(dǎo)，經(jīng)過一系列物理創(chuàng)造才能提出。2）物理假說具有兩個顯著特征

物理假說是有物理根據(jù)的，并有一定的科學(xué)論證的。它不是胡思亂想的主觀臆測，更不是無根據(jù)的猜想、幻想。第84頁/共155頁

②物理假說具有假定性或偶然性任何假說都力圖超越現(xiàn)有的知識界限，探索具有新內(nèi)容，其客觀真理性尚未得到證明的領(lǐng)域。

物理假說是待證的理論，它的基本內(nèi)容尚未得到實踐的檢驗，還只是真假未辨的東西。物理假說的待證性把它和已經(jīng)得到確證的物理理論區(qū)別開來。第85頁/共155頁物理假說的基礎(chǔ)功能是對物理現(xiàn)象的解釋和預(yù)言。物理假說的提出必須遵循以下四條原則：（2）提出物理假說的原則第86頁/共155頁①解釋性原則在某一領(lǐng)域內(nèi)的物理假說，要能解釋已知的全部事實及實驗定律，否則，就應(yīng)該進行修正和摒棄。●如：關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型問題

湯姆遜模型與α粒子散射實驗矛盾，因而需要摒棄。盧瑟福核式模型解釋α粒子散射實驗，但卻不能解釋原子的穩(wěn)定性，氫原子和類氫原子光譜，因而需要修改。玻爾原子理論來代替。而玻爾理論又不能解釋譜線的強度及其他原子的光譜，故也需要進行修改。

如此繼續(xù)下去，直到可解釋原子領(lǐng)域內(nèi)已有的全部事實。第87頁/共155頁②預(yù)見性原則物理假說必須能夠提供進一步研究的方向，預(yù)言一定的結(jié)果。假說是人類認識自然界過程中的能動性的一種表現(xiàn)，表現(xiàn)為對未知現(xiàn)象或過程作出一定的推測和預(yù)言。

如：愛因斯坦狹義相對論中的質(zhì)能關(guān)系

E=mc2

預(yù)言了原子能的存在。第88頁/共155頁③可檢驗性原則物理假說必須能夠接受檢驗，否則，就不可能發(fā)展，就不可能構(gòu)成物理規(guī)律、形成物理理論，它的存在就沒有任何意義。物理學(xué)中的假說都可以直接或間接檢驗的。●如：愛因斯坦光的波、粒二象性假說可以接受光電效應(yīng)實驗的檢驗。玻爾原子假說可以接受原子光譜實驗事實的檢驗。第89頁/共155頁④簡潔性原則用簡單的物理規(guī)律和理論描述復(fù)雜的自然界是物理學(xué)家追求的目標。因此，作為形成物理理論的必經(jīng)階段———物理假說也就要盡可能的簡潔。●現(xiàn)代物理學(xué)家都把簡潔性看作一個很重要的哲學(xué)信念。愛因斯坦說：“一切理論的崇高目標，就在于使這些不能簡化的元素盡可能簡單，并且在數(shù)目上盡可能少，同時不至于放棄對任何經(jīng)驗內(nèi)容的適當表示。”第90頁/共155頁從物理學(xué)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀看,物理學(xué)假說的形成大體可分為三種方式。①依據(jù)已有的物理理論和實踐,對未知的事實作出假定性的說明②從理論上進行研究,通過邏輯推理提出新的物理預(yù)見③出現(xiàn)了與已有的理論根本沖突的物理學(xué)事實,人們充分發(fā)揮推理的作用,用全新的觀念對未知的物理學(xué)事實作出假定性的說明（3）物理學(xué)假說的形成方式第91頁/共155頁●第一種方式是最普遍使用的,很多物理假說都屬于這一類型。科學(xué)知識(包括物理知識)是觀察和實驗的結(jié)果,科學(xué)家在觀察和實驗的基礎(chǔ)上,運用歸納、演繹、類比或綜合等方法提出假說、假設(shè),再經(jīng)過一次次的檢驗,就成為被證實的科學(xué)理論。物理學(xué)正是在研究客觀的物理運動的過程中發(fā)展起來的,從根本上說,如果離開了對客觀的物理運動的研究,就沒有物理學(xué)。力學(xué)是人類對恒星、太陽、月亮及行星的觀測,通過觀測,積累了許多關(guān)于天體運動的數(shù)據(jù),進而人們試圖把恒星、太陽、月亮及行星這些表面混亂但卻重復(fù)出現(xiàn)的運動歸納成一個有秩序的系統(tǒng),提出了一系列的假說:地心說、日心說、旋轉(zhuǎn)天體、開普勒三定律、牛頓的萬有引力定律……,這類假說具有重要的地位。第92頁/共155頁●第二種方式多見于現(xiàn)代物理假說。現(xiàn)代研究的物理運動比之于早期研究的物理運動更深入、更廣泛,特別是引進了現(xiàn)代的數(shù)學(xué)工具,就使現(xiàn)代物理理論更深刻、更抽象。人們通過對理論的深入研究和探討作出某些推測和預(yù)見。

德布羅意實物粒子具有波動性的假說：在仔細分析了光學(xué)的發(fā)展歷史,從光的微粒說到光的波動說,最后發(fā)展到普朗克和愛因斯坦的光量子理論后,他還注意到哈密頓闡述過的幾何光學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的相似性,大膽猜測力學(xué)和光學(xué)之間在某些原理上會存在一些類比關(guān)系,并于1923年,大膽地提出了實物粒子具有波動性的假說。并且?guī)缀踉谖镔|(zhì)波得到理論證明的同時,實驗也驗證了物質(zhì)波的存在。麥克斯韋關(guān)于電磁波理論的假說狄拉克提出的正電子假說以上述方式提出的假說,從形式上來說,是理論推導(dǎo)直接形成的。第93頁/共155頁●第三種方式形成的假說多出現(xiàn)在新舊物理交替的時候。●舊理論的局限性已日益顯露出來,但是,新的理論體系還未建立,物理學(xué)被一些已有的理論無法解釋的新事實所困擾。●19世紀末,由于力學(xué)、電磁場理論和經(jīng)典統(tǒng)計物理學(xué)相繼建立,不少物理學(xué)家認為,物理大廈已基本完成,物理理論上一些基本的、原則的問題已解決。他們認為,物理學(xué)的任務(wù)可歸結(jié)為根據(jù)力學(xué)原理解釋自然現(xiàn)象,今后的任務(wù)就是在已知規(guī)律的公式中的小數(shù)點后面加上幾位數(shù)字就行了。

●但“好景不長”,不久就出現(xiàn)了一系列理論與實驗之間的尖銳矛盾,“懷疑時期”開始了!其中最主要的是黑體輻射實驗和邁克爾遜——莫雷實驗,它們是在物理學(xué)的晴朗天空遠處的兩朵小小的令人不安的烏云。正是這兩朵小小的烏云終于降下了20世紀物理學(xué)革命的暴風(fēng)雨,誕生了量子論和狹義相對論。第94頁/共155頁上述形成假說的三種方式,不是絕對的,而是互相滲透,其間沒有不可逾越的鴻溝。特別是一些比較系統(tǒng)的假說的形成,既包含第一種方式,也包含第二種方式和第三種方式。總之,假說是一種比較復(fù)雜的認識形式,要進行一系列的思維活動和實踐活動。第95頁/共155頁從物理學(xué)的發(fā)展史看,物理假說貫穿于整個物理發(fā)展過程之中。1)在經(jīng)典力學(xué)中人們提出了一系列的假說

▼《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(1687)是牛頓的一部代表作,也是力學(xué)的一部經(jīng)典著作,它的出版,標志著經(jīng)典力學(xué)體系的建立。

▼《原理》一書可分為兩大部分,第一部分包括“定義和注釋”和“運動的基本定理和定律”

;第二部分是這些基本定律的應(yīng)用。第一部分雖然篇幅不大,卻極為重要。在“定義和注釋”中包括八個定義和四個注釋。其中有“物質(zhì)的量是用它的密度和體積來量度的”。“絕對的,真正的和數(shù)學(xué)的時間自身在流逝著,而且由于其本性而在均勻地、與任何其它外界事物無關(guān)地流逝著。”……這些都是牛頓力學(xué)的最基本的假說

▼在此基礎(chǔ)上,牛頓又寫下了機械運動的三個基本定律(即中學(xué)課本中所講的牛頓三定律)。由此可見經(jīng)典力學(xué)是以假說這種方式開始的。（4）物理假說貫穿于整個物理學(xué)發(fā)展的過程之中第96頁/共155頁麥克斯韋草創(chuàng)電磁理論的歷史可分為三個階段,以三篇重要論文為標志。

一篇就是“論法拉第的力線”

,主要運用流體模型來說明力線思想并使之數(shù)學(xué)化,即力求“將各種已被發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象的聯(lián)系清楚地置于數(shù)學(xué)心靈之前”。一篇是于1861年末至1862年初發(fā)表的“論物理的力線”。在這篇文章中,麥克斯韋試圖說明電磁作用的機制,為此設(shè)置了“分子渦旋”(moleculevortex)機械模型。其中最重要的理論突破是運用類比方法和數(shù)學(xué)方法提出位移電流假說并得出光的電磁本性的猜測。這一突破否定了“超距論”觀點,為電磁理論的建立打下了重要基礎(chǔ)。一篇論文是1864年發(fā)表的“論電磁場的動力學(xué)理論”。此時,麥克斯韋已拋棄了一切機械模型,用場概念取代了力線概念,運用數(shù)學(xué)理論方法構(gòu)造了電磁學(xué)的完整理論,提出了著名的麥克斯韋方程組,由包含20個方程所組成。他自信地宣稱:“這些方程足以確定電磁場現(xiàn)象中的一切量。”接著用這些方程討論了各種電磁現(xiàn)象,作出了許多推論,包括電磁波存在和光電磁統(tǒng)一這兩個著名的科學(xué)結(jié)論。這篇論文的問世,標志著電磁場論的正式創(chuàng)立。至于麥克斯韋方程組,因其高超的概括性和優(yōu)美的形式成為現(xiàn)代科學(xué)理論表述的光輝典范,受到人們的極高贊譽。2)電磁學(xué)的發(fā)展與建立也是以假說為基礎(chǔ)的第97頁/共155頁3)熱現(xiàn)象的研究和熱力學(xué)的建立也離不開假說▼其中有“熱質(zhì)說”、“分子運動論”、“宇宙熱寂論”等許多假說。4)光學(xué)▼關(guān)于光本質(zhì)的爭論,貫穿著物理學(xué)發(fā)展的整個歷史過程。

無論是在經(jīng)典物理學(xué)中,還是在現(xiàn)代的量子論、相對論的物理學(xué)中,都存在著許多的假說。第98頁/共155頁物理假說貫穿于整個物理學(xué)的發(fā)展過程。如果不要假說,就等于終止理論思維,也就等于終止物理的研究和發(fā)展。可以說,沒有假說,就沒有物理學(xué)的過去和現(xiàn)在,更沒有物理學(xué)的未來。第99頁/共155頁（4）物理假說的驗證及其轉(zhuǎn)化1)物理假說的驗證①假說需要實驗的驗證物理假說有兩種驗證:理論聯(lián)系實際邏輯驗證實踐驗證就物理學(xué)假說而言,理論邏輯驗證不能作為判別物理假說的最終標準。對第一種方式和第二種方式提出的假說,顯然可以用已有的物理理論邏輯來驗證。至于第三種方式提出的假說,它立足于全新的觀念,就不能用已有的理論邏輯作標準來檢驗了.

總之,物理假說最終只能以實踐來驗證。第100頁/共155頁②假說的驗證所需要的時間一些假說,由于條件的限制,特別是實驗條件的限制,人們不能馬上設(shè)計出驗證的實驗,即使設(shè)計出這樣的實驗,也未必能馬上付諸實施。這些假說往往要等相當長的時間才能得到證實。▼如愛因斯坦于1905年發(fā)表的狹義相對論論文中的關(guān)于時間膨脹的結(jié)論,直到1971年美國科學(xué)家才具體實施了這個實驗,并且實驗結(jié)果與理論計算相符。▼三十年代費米、泡利的中微子假說,直到五十年代中才得到證實。特別是一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、比較系統(tǒng)的假說,不僅要驗證它的本身,而且要驗證它推導(dǎo)出的結(jié)論,因此,就需要更長的時間了。第101頁/共155頁③有的假說不能直接用實驗驗證,只能間接驗證一些物理假說以比較抽象的數(shù)學(xué)形式出現(xiàn),有時不容易用實驗直接驗證,也要用實驗間接驗證,即驗證由這些假說推論到的必然結(jié)論。在物理學(xué)領(lǐng)域,間接驗證的實驗,往往都能起到判別一個假說真?zhèn)蔚淖饔谩（嬂?麥克斯韋方程組當時沒有直接驗證,在相當長的一段時間內(nèi)不僅得不到物理學(xué)家的支持,反而招致不少攻擊和非議。直到1888年赫茲用實驗驗證了麥克斯韋方程組的必然結(jié)論——電磁波的存在,

此后,麥克斯韋的理論才為人們接受,并在電磁學(xué)領(lǐng)域中確立了自己的地位。另外,環(huán)繞著同一個問題,往往有多個物理假說,而且有些假說是根本對立的。這就更需要用實驗來驗證了。在物理學(xué)發(fā)展史上,由于種種原因,有時亦會出現(xiàn)虛假的實驗驗證。這就表明物理假說的驗證往往不是一次完成的,而是要不斷地接受歷史的驗證。第102頁/共155頁2)物理假說的轉(zhuǎn)化物理假說不同于物理真理,它們的根本區(qū)別在于前者是客觀物理運動的正確反映,也可能不是,而后者必定是客觀物理運動的正確反映。但是,物理假說同物理真理并沒有不可逾越的鴻溝,也沒有固定不變的界限,而是有著密切的聯(lián)系。只要經(jīng)得起實驗驗證,物理假說就轉(zhuǎn)化為物理真理。任何一個物理真理都經(jīng)歷假說的形式,是由假說脫胎出來的。

從物理學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史看,物理學(xué)真理首先是一個物理假說,因此,物理學(xué)假說是物理學(xué)發(fā)展的形式。

★如果一個物理假說被實踐否定,它就轉(zhuǎn)化為謬誤,就被淘汰了！

物理假說向物理真理的轉(zhuǎn)化,是兩者最本質(zhì)的聯(lián)系。第103頁/共155頁（5）物理假說在物理學(xué)發(fā)展中的作用1)實驗對物理假說的“證偽”推動著物理學(xué)的發(fā)展一個假說是否有價值,要經(jīng)過實驗的檢驗卡爾·波普(KarlPopper)認為,檢驗不可能最終“證實”一個假說,但卻可以“證偽”或否定一個假說,被證偽的就被淘汰,代之以更新的假說;那些暫時沒有被證偽的,就是暫時有效的具有更大“逼真性”的理論。一個理論不管它經(jīng)受了多么嚴格的檢驗,也不能說被“證實為真”了,因為不能保證它還能經(jīng)受住未來進一步的考驗,它終究還是要被證偽的。科學(xué)認識通過不斷地“試探——除錯”法,排除掉被證偽的假說(理論),在“不斷革命”中使認識愈來愈接近真理。

實驗對物理學(xué)假說的“證偽”推動著物理學(xué)的發(fā)展。第104頁/共155頁2)不同假說之間的爭論促進了物理學(xué)的發(fā)展環(huán)繞著同一個問題,往往有幾種不同的觀點、假說、理論,而這些觀點、假說、理論之間又存在著矛盾。科學(xué)理論中經(jīng)常充滿著各種不同觀點、假說和理論的矛盾,在同一學(xué)說中,由于彼此觀點和理論的不同,還會形成不同的學(xué)派。●如：在物理學(xué)發(fā)展史上都是很著名的：▼力學(xué)中超距作用與近距作用觀點的斗爭；關(guān)于兩種運動量度的爭論;▼光學(xué)中波動說與粒子說的爭論

▼熱學(xué)中熱質(zhì)說與分子運動說的爭論▼關(guān)于陰極射線本質(zhì)的爭論▼本世紀以來愛因斯坦學(xué)派與哥本哈根學(xué)派之間的長期爭論不同假說之間的爭鳴和討論,會使那些由于歷史和認識的局限性而產(chǎn)生的錯誤的或片面的理論不斷被更完善的學(xué)說所代替,所以對科學(xué)的發(fā)展有積極的推動作用。

由于對立假說的爭論,就更有力地促使假說的提出者進行更深入的研究,千方百計從物理學(xué)理論和實踐方面尋找根據(jù),不斷充實自己的假說。第105頁/共155頁●從物理學(xué)本身的發(fā)展來看,即使是被否定的假說也有一定的積極意義。

√它可以使人們從這個假說中吸取有益的教訓(xùn),使后來的研究免蹈覆轍,為提出正確的假說,準備了條件。

√人們在驗證假說的過程中,客觀上都會積累到一些材料,這對研究工作本身,或多或少都有一定的作用。

總之,假說的“證偽”和不同假說之間的爭論推動著物理學(xué)的發(fā)展。第106頁/共155頁在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,各門學(xué)科的知識量增加很快,報刊的數(shù)量很多,要想盡快掌握某一方面的知識并進行科學(xué)研究工作,最重要的是掌握科學(xué)研究的正確方法,假說是科學(xué)研究中的一種重要的方法。要重視這種方法,并學(xué)會運用這種方法。

假說在物理學(xué)發(fā)展中起到了很重要的作用！！第107頁/共155頁綜上所述，物理假說是對新實驗、新現(xiàn)象和新問題的不斷思考，并結(jié)合原來的物理學(xué)體系給出的大膽設(shè)想，是物理學(xué)進一步發(fā)展的一個重要階段，是我們認識未知世界的一個必然過程。有了假說，人們加以細心求證，謹慎創(chuàng)造，從而物理學(xué)得以一步步走進客觀真實。假說在物理學(xué)發(fā)展中不是一個階段的事物，也不是只在一些特殊過程中的一個可以或缺的環(huán)節(jié)，而是物理學(xué)揭開世界奧秘，通向真實未知世界的重要階梯。結(jié)論第108頁/共155頁第109頁/共155頁一個討論一個討論第110頁/共155頁★假說方法的作用和意義在不斷修正的原子結(jié)構(gòu)模型的建立過程中，得到很好的體現(xiàn)。★第111頁/共155頁湯姆遜設(shè)想：原子中帶正電的部分以均勻的電荷體密度分布在一個大小等于整個原子的球內(nèi)，而電子則一個一個地分布在球內(nèi)的不同位置上。由于電子很輕，所以原子的質(zhì)量將集中在帶正電位置上，并逐漸形成了湯姆遜的面包夾葡萄干的原子模型。第112頁/共155頁1908年，盧瑟福的助手蓋革和學(xué)生馬斯登做了α粒子對金屬箔散射的實驗，得到“入射的α粒子中每8000個粒子有一個要反射回來“的統(tǒng)計結(jié)果。湯姆遜原子模型在α粒子散射實驗面前遇到了困難。盧瑟福苦思數(shù)周，終于在1910年底，經(jīng)過數(shù)學(xué)推算，證明“只有假設(shè)正電球的直徑小于原子作用球的直徑，α粒子穿越單個原子時，才有可能產(chǎn)生大角度散射。”同時，正式提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。盧瑟福的工作第113頁/共155頁盧瑟福原子模型雖然能解釋α粒子的散射實驗，但無法說明外圍電子的分布及運動規(guī)律，不能解釋氫原子的線光譜，經(jīng)典的電磁理論遇到了困難。第114頁/共155頁為了解決這一困難，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了玻爾假說。玻爾假說有三點：第一點，電子在繞核運動時，只有電子的角動量L等于h/2π的整數(shù)倍的那些軌道才是穩(wěn)定的。即L=nh/2π，n=1，2，3…式中，h為普朗克常數(shù)；n稱為量子數(shù)；玻爾假說第115頁/共155頁第二點，電子在上述假設(shè)許可的任一軌道上運動時，原子具有一定的能量En，不輻射也不吸收能量，這稱為定態(tài)。第三點，原子從一個能量En的定態(tài)躍遷到能量Ek的另一個定態(tài)時，輻射或吸收具有一定頻率的光子，光子的頻率是hγ=En-Ek根據(jù)玻爾假說提出的玻爾原子模型，電子繞核旋轉(zhuǎn)有許多分立的軌道，電子軌道半徑，電子繞核旋轉(zhuǎn)速度、原子能量不可以取任意值，只能取一系列不連續(xù)的值，即它們量子化。原子從能級En躍遷到能級Ek時，放出單色光的頻率。玻爾假說很好地解釋了氫原子的線光譜的規(guī)律。第116頁/共155頁由玻爾假設(shè)所建立的玻爾原子模型完善了盧瑟福的原子模型，人們稱玻爾模型為定態(tài)躍遷原子模型。索末菲對玻爾的原子理論作了發(fā)展。★德布羅意的波粒二象性假設(shè)，提出微粒子具有波動性，使原子的電子軌道概念失去了意義，而只能說在離開原子核周圍空間某處發(fā)現(xiàn)電子的概率是多少。把概率密度分布稱為電子云。玻爾模型中所說的電子軌道，只不過是電子出現(xiàn)概率最大的區(qū)域而已。★第117頁/共155頁從湯姆遜模型、盧瑟福模型、玻爾模型、玻爾-索末菲模型、電子云模型的不斷遞進的科學(xué)事實，說明了假說方法的作用。在物理學(xué)史上，物理假說是人們的認識向客觀真理接近的方式。

▲這是因為：①假說是對自然現(xiàn)象有根據(jù)的推測，假說的不斷修正、補充和更新，會更多地、更正確地反映客觀現(xiàn)實的某些方面。它是人們的認識向客觀真理接近的方式。②假說是思維的發(fā)展形式，因為科學(xué)不能“等待構(gòu)成定律的材料純粹化起來”以后再進行思維，在此以前，“如果把運用思維的研究停下來，而定律也就永遠不會出現(xiàn)”，科學(xué)也就無從發(fā)展。第118頁/共155頁第119頁/共155頁※中考物理試題中選出的探究型題目現(xiàn)行中學(xué)物理課本中有很多探究性內(nèi)容,其中探究實驗占了相當大的部分。這些內(nèi)容,多是根據(jù)經(jīng)驗和已有知識,對問題提出“猜想”,或?qū)μ骄糠较蚝涂赡艹霈F(xiàn)的實驗結(jié)果進行推測與假設(shè)。猜想與假設(shè)在思維上是有深度之分的。在學(xué)習(xí)物理課中還要練習(xí)解決某些物理問題。其中探究型問題,也要涉及到“猜想與假設(shè)”。下面是從近年來中考物理試題中選出的探究型題目,供同學(xué)們參考練習(xí)。第120頁/共155頁例1積雪對公路行車的危害主要表現(xiàn)在路況的改變,路面積雪經(jīng)車輛壓實后,輪與路面間的摩擦力減小,汽車易左右滑擺。同時,汽車的制動距離也難以控制,一旦車速過快、轉(zhuǎn)彎太急,都可能發(fā)生交通事故。專家研究表明,氣溫不同,積雪的厚薄不同,對行車的危害也不一樣,當積雪厚度在5cm～15cm、氣溫在0℃左右時,汽車最容易發(fā)生事故。因為在這種條件下,路面上的冰雪常會呈“夜凍晝化”狀態(tài)。此時,護路工人常在路面撒大量的鹽,以避免“夜凍晝化”現(xiàn)象,即在相同氣溫條件下,融化了的冰雪不再結(jié)冰,從而減少交通事故的發(fā)生。提出問題:在相同氣溫條件下,為什么水不再結(jié)冰?猜想與假設(shè):請你用學(xué)過的物理知識,針對這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因提出一個合理的猜想,并說出你猜想的理由。猜想:理由:第121頁/共155頁情景二:從冰箱中取一塊冰,厚約6cm～7cm。然后把冰支起來,再取一根約1m左右的蠟線,橫搭在冰磚上,蠟線兩端各掛一個5kg左右的重物,如圖3所示,過了一會兒,重物落地了,蠟線沒斷。但是,非常奇怪的是冰磚卻沒有裂。根據(jù)以上信息,請你提出一個你感興趣的猜想:

。例2●情景一:冰是比較堅硬的,溜冰的人卻感到很滑(穿冰刀溜冰鞋)。第122頁/共155頁例3月球一晝夜時間比地球長得多,月球晝夜溫差達270℃,同學(xué)們對造成此溫差較大的原因進行了猜想,以下猜想與事實不相關(guān)的是()。A.月球上沒有水的蒸發(fā)吸熱現(xiàn)象B.月球表面的巖石比熱容小C.月球白天時間長,吸收太陽的能量多D.月球表面不存在磁場第123頁/共155頁例4如圖4所示,我們用手拉彈簧,它就會伸長;用手壓彈簧,它就會縮短,針對影響彈簧的伸長或縮短的因素,請你提出一個猜想,并簡述驗證。猜想的實驗方法。(1)猜想:(2)驗證猜想的實驗方法:第124頁/共155頁例5晚自習(xí)時,小明所在教室里的電燈突然全熄滅了,現(xiàn)在請你根據(jù)這個現(xiàn)象,完成下列探究:【提出問題】根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗,你可能提出的猜想和驗證猜想的依據(jù)是:猜想一:

;驗證猜想的依據(jù)是:

。猜想二:

;驗證猜想的依據(jù)是:

。第125頁/共155頁小莉認為:鉛球擲出的距離,可能與擲出鉛球時的速度大小有關(guān);小強認為:鉛球擲出的距離,可能與擲出鉛球時的射出仰角θ(投擲方向與水平方向的夾角)有關(guān)。李紅說:“我們還是通過實驗來探究吧”,于是,他們制作了一個小球彈射器(圖5所示),它能使小球以大小不同的速度和方向射出,彈射方向與水平的仰角,可由固定在鐵架臺上的量角器讀出,他們通過5次實驗得到下表中的數(shù)據(jù):例6學(xué)校要開運動會,幾個同學(xué)討論怎樣才能把鉛球擲得更遠。第126頁/共155頁請你根據(jù)上述所收集的信息和相關(guān)證據(jù)回答下列問題:(1)為了驗證小莉的猜想,應(yīng)選用序號為:、、的實驗數(shù)據(jù),得出的結(jié)論是:在一定時,物體拋出越大,拋出的距離越遠。(2)為了驗證小強的猜想,應(yīng)選用序號為

、

、的實驗數(shù)據(jù),射出仰角θ為時,物體拋出的距離最遠。第127頁/共155頁參考答案例1猜想:撒鹽可能改變了水的凝固點或冰的熔點。理由:相同條件下,水不再結(jié)冰,可能是水的凝固點下降所致。例2冰的熔點跟壓強有何關(guān)系?例3答:D例4(1)彈簧受到的拉力越大,彈簧的伸長就越大;或彈簧受到的壓力越大,彈簧縮短的長度就越大。

(2)方法一:①把彈簧固定在鐵架臺上,用直尺測出彈簧原長l0;②在彈簧下面掛上鉤碼,記下鉤碼重G1,用直尺測出彈簧的長度l1,得到伸長量△l1=(l1-l0);③增加掛在彈簧下面的鉤碼數(shù)量,記下這時鉤碼重G2,用直尺測出彈簧的長度l2,得到△l2=(l2-l0);④比較△l1與△l2,可驗證猜想。方法二:①把彈簧豎放在水平桌面上(固定),用直尺測出彈簧原長度l0;②在彈簧上面加壓砝碼,記下砝碼重G0,用直尺測出的彈簧長度l1,得到縮短量△l1=(l0-l1);③增加砝碼的數(shù)量,記下這時砝碼重G2,用直尺測出彈簧的長度l2,得到縮短量△l2=(l0-l2);④比較△l1與△l2可驗證猜想。例5【提出問題】:教室里的電燈為什么全熄滅了?

猜想一:可能停電了;驗證猜想的依據(jù)是:觀察教室外的燈是否亮著。猜想二:可能校園空氣開關(guān)跳閘了;驗證猜想的依據(jù)是:觀察校園空氣開關(guān)是否跳閘。例6(1)1、2、5射出仰角速度(2)2、3、445°第128頁/共155頁第129頁/共155頁※中考物理的研究方法掃描中考物理專題第130頁/共155頁控制變量法：就是把一個多因素影響某一物理量的問題，通過控制其幾個因素不變，只讓其中一個因素改變，從而轉(zhuǎn)化為多個單一因素影響某一物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數(shù)據(jù)的表格上的反映為：某兩次試驗只有一個條件不相同，若兩次試驗結(jié)果不同，則與該條件有關(guān)，否則無關(guān)。反過來，若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關(guān)，則應(yīng)只使該因素不同，而其他因素均應(yīng)相同。控制變量法是中學(xué)物理中最常用的方法。

（一）控制變量法第131頁/共155頁實例:研究影響力的作用效果的因素

研究研究滑動摩檫力與哪些因素有關(guān)

研究液體內(nèi)部的壓強

研究琴弦發(fā)聲的音調(diào)與弦粗細、松緊、長短的關(guān)系

研究影響液體蒸發(fā)快慢的因素

研究物體吸熱與物質(zhì)種類、質(zhì)量、溫度的關(guān)系

研究影響電阻大小的因素

研究電流與電壓、電阻的關(guān)系

研究電功或電熱與哪些因素有關(guān)

研究通電導(dǎo)體在磁場中的受力與哪些因素有關(guān)

研究影響感應(yīng)電流的方向因素研究動能（或重力勢能）與哪些因素有關(guān)

等等……第132頁/共155頁（二）建立模型法

建立模型法：

實際中的事物都是錯綜復(fù)雜的，在用物理的規(guī)律對實際中的事物進行研究時，常需要對它們進行必要的簡化，忽略次要因素，以突出主要矛盾．用這種理想化的方法將實際中的事物進行簡化，便可得到一系列的物理模型．

第133頁/共155頁實例:研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時建立原子核式結(jié)構(gòu)模型

研究連通器原理時用到液片模型研究光現(xiàn)象時用到光線模型研究磁現(xiàn)象時用到磁感線模型力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型電路圖是實物電路的模型研究液體壓強時用液柱模型等等……第134頁/共155頁（三）轉(zhuǎn)換法

物理學(xué)中對于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念、規(guī)律和實驗中多處應(yīng)用了這種方法。第135頁/共155頁例3（徐州中考題）愛因斯坦說過：“磁場在物理學(xué)家看來正如他坐的椅子一樣實在。”磁場雖然看不見、摸不著，但可以通過對小磁針的作用證明其存在。在物理學(xué)中還有其他一些現(xiàn)象也是這樣，如用

可證明

的存在。解析：首先通過閱讀，明確磁場是無形的，而小磁針是有形的。用有形的、看得見、摸得著的事物證明無形的、看不見、摸不著的物體，是轉(zhuǎn)換的思想。然后就要在頭腦中搜尋學(xué)習(xí)過的物理內(nèi)容，篩選出應(yīng)用這個思想獲取的知識點，確定答案。大家可以從力、熱、光、電、磁、分子原子、能量等方面進行思考。第136頁/共155頁實例:物體發(fā)生形變或運動狀態(tài)改變可證明此物受到力的作用

蘋果落地可證明重力存在馬得堡半球?qū)嶒灴勺C明大氣壓的存在

霧的出現(xiàn)可證明空氣中含有水蒸氣影的形成光沿直線傳播月食現(xiàn)象可證明月亮不是光源

奧斯特實驗可證明電流周圍有磁場指南針指南北可證明地磁場的存在

擴散現(xiàn)象可證明分子做無規(guī)則運動鉛塊實驗可證明分子間引力的存在運動的物體能對外做功可證明它具有能

等等……第137頁/共155頁（四）等效法

等效法是常用的科學(xué)思維方法。等效是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的。它們之間可以相互替代，而保證結(jié)論不變。等效的方法是指面對一個較為復(fù)雜的問題，提出一個簡單的方案或設(shè)想，而使它們的效果完全相同，從而將問題化難為易，求得解決。第138頁/共155頁實例:等效電路

等效電阻

分力與合力等效

等等……第139頁/共155頁（五）類比法

類比在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。所謂類比，實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據(jù)兩個（或兩類）對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復(fù)雜的實驗和較難的物理知識。第140頁/共155頁實例:電壓與水壓電流與水流

內(nèi)能與機械能

等等……原子結(jié)構(gòu)與太陽系第141頁/共155頁（六）推理法推理法:是在觀察實驗的基礎(chǔ)上,忽略次要因素,進行合理的推想,得出結(jié)論,達到認識事物本質(zhì)的目的。

如：牛頓第一定律的得出。第142頁/共155頁第143頁/共155頁文獻學(xué)習(xí)和討論第144頁/共155頁研究物理的科學(xué)方法有許多，經(jīng)常用到的有觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、模型法、科學(xué)推理法等。研究某些物理知識或物理規(guī)律，往往要同時用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關(guān)時，我們同時用到了觀察法（觀察電流表的示數(shù)）、轉(zhuǎn)換法（把電阻的大小轉(zhuǎn)換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大小）、歸納法（將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關(guān)的信息歸納在一起）、和控制變量法（在研究電阻與長度有關(guān)時控制了材料、橫截面積）等方法。可見，物理的科學(xué)方法題無法細致的分類。只能根據(jù)題意看題中強調(diào)的是哪一過程，來分析解答。下面我們將一些重要的實驗方法進行一下分析。初中物理教學(xué)中常用15種科學(xué)方法文獻學(xué)習(xí)和討論第145頁/共155頁文獻學(xué)習(xí)和討論第146頁/共155頁物理科學(xué)方法教育是指在物理教學(xué)中，有目的、有意識、有步驟地滲透和傳授物理科學(xué)研究方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步地掌握最基本、最主要的物理科學(xué)方法，達到促進知識學(xué)習(xí)、培養(yǎng)能力和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。物理科學(xué)方法教育是物理教學(xué)深化改革的需要。我