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物理教学中物理教学中直觉思维及其能力培养策略直觉思维及其能力培养策略梁梁 新新 灿灿浙浙 江江 省省 新新 昌昌 中中 学学第1页年浙江省教研室立项课题、绍兴市教科所立项课题高中物理学科思维结构及其能力培养方法研究教学调查第2页 项目 评价最主要次主要不主要1、知识教学（概念、规律内涵与外延）58 588%8%31 318%8%1 18%8%2、过程教学（概念、规律由来与应用方向）56 564%4%34 344%4%3%3%3、物理学研究方法（观察、模拟、理想化、试验归纳法、演绎推理法、类比推理法等）58 588%8%28 288%8%2 25%5%高三教学调查（高三教学调查（8个班）个班）第3页4、思维方法（1）抽象思维（分析与综合；抽象与概括；分类与比较等）；68 688%8%26 264%4%0%0%（2）形象思维（比喻、直观教具、图象、模型、电脑动画、想象等）；27 270%0%56 565%5%1212%（3）直觉思维（直觉、灵感）；27 270%0%52 522%2%1212%（4）创造性思维（包含发散思维、会聚思维、顺逆思维、纵横思维、辨证思维等）65 656%6%26 264%4%1 18%8%第4页5、解题程序与方法（分解法与合成法；整体法与隔离法；物理方法与数学方法）70700%0%12129%9%2 25%5%6、物理学观点（运动和力观点、能量观点、动量观点、场观点、波观点等）39398%8%49499%9%5 58%8%7、物理科学美（简单、对称、友好、多样统一）16160%0%52521%1%2 24%4%8、情感教育（1）以情感人：关爱、勉励；（2）理想教育：学好物理学，为人类科技事业作贡献。31312%2%50509%9%9 92%2%第5页从上表1可见，学生认为知识教学对学好物理（应试分数高）最主要占588%，次主要占318%，；从上表2可见，学生认为过程教学对学好物理最主要占564%，次主要占344%，与传统教学观和新课程教学观相符合（重知识与技能、重过程，新课程和传统教学都是强调）；第6页而方法教育（表中3、4、5）中认为对学好物理最主要：物理学研究方法占588%，思维方法中（1）抽象思维（分析与综合、抽象与概括、分类与比较等）占688%，（4）创造性思维（包含发散思维、会聚思维、顺逆思维、纵横思维、辨证思维等）占656%，解题程序与方法（分解法与合成法；整体法与隔离法；物理方法与数学方法等）占700%，均较高；而形象思维（比喻、直观教具、图形、图象、模型、电脑动画、想象等）和直觉思维（直觉、灵感）对学好物理学最主要百分比却较低，均为270%。为何？第7页究其原因是传统应试教育重视掌握知识数量和熟练程度，重方法也是为了更加好地掌握知识，而不是改造、创新知识和发展探究、发觉和创造能力。形象思维和直觉思维均含有创造性，而长久以来我国教学忽略学生想象能力、直觉能力和探究发觉能力培养，所以，形象思维和直觉思维创造性未能凸现出来，学生也就难以认识到其主要性了。物理科学美属于高层次情感认识领域，中学生认识不到其独特主要性。第8页 国家新课改，改革传统教学过程中过分国家新课改，改革传统教学过程中过分重视接收、记忆、模仿学习倾向，提倡学生重视接收、记忆、模仿学习倾向，提倡学生主动参加，交流、合作、探究、发觉等各种主动参加，交流、合作、探究、发觉等各种学习活动，改进学习方式，使学生经过物理学习活动，改进学习方式，使学生经过物理学习，形成科学态度，经历科学探究过程，学习，形成科学态度，经历科学探究过程，学会科学探究方法，把学生培养成含有独立学会科学探究方法，把学生培养成含有独立思索、自主探究精神和求实创新意识与能力、思索、自主探究精神和求实创新意识与能力、含有为振兴中华民族和为人类进步而献身高含有为振兴中华民族和为人类进步而献身高素质人才。素质人才。第9页在第三届中外大学校长论坛上，中国科技大学校长朱清时指出，以高考为导向应试教育，已经使基础教育畸形。这种情况如不改变，创新型人才培养就没有希望。到了大学阶段再开始从头培养创新精神创新能力，已经晚矣！复旦大学党委书记秦绍德表示，高考指挥棒不改变，“唯分数论”培养人才模式不改变，中国素质教育将成为一句空话。“一张再好试卷也无法考查考生综合素质”。为何新中国成立57周年，在国内竟没有一个诺贝尔奖取得者？！第10页 中国新一代物理教师，应牢靠树立新课程理念，借鉴世界发达国家教学思想，探求既符合中国国情，又迎合国际教育发展趋势新物理教育模式，使自己教学行为突出表达学生主体性、探究性、发展性、创造性，为培养大批“重知识、会思维、勇创造”物理学人才，为未来中国出现世界顶尖科学家作出奠基性贡献！第11页 教知识不是目标，教育家昆教知识不是目标，教育家昆体良提出：体良提出：“教是为了不教教是为了不教”。让学生知道科学探究过程，让学生知道科学探究过程，掌握探究学习基本步骤。掌握探究学习基本步骤。第12页科学家科学探究普通过程发觉或提出问题提出猜测或假设制订计划与设计试验证实或修正猜测或假设进行试验与搜集证据（试验、调查等）第13页学生探究学习基本步骤提出问题猜测或假设制订计划与设计试验试验与搜集证据分析与论证评定交流与合作第14页 我认识是：物理教学过程应遵照科学家探究发觉物理规律基本过程和方法，重视物理方法教育、科学探究过程指导和物理深层次理性思维培养，使学生逐步掌握符合物理学科本质探究发觉式学习方法，形成科学学习观，发展学生智力，提升学生科学素养、终生学习能力和类科研能力，树立正确人生观、价值观和科学观，含有为人类创造美好生活精神意境和物质环境、为人类科技进步事业而献身高尚理想。这是物理教学真正目标和最高境界！第15页 今天我就直觉思维相关问题与大家交流，主要内容和目标是：首先，给出直觉思维定义，以著名首先，给出直觉思维定义，以著名物理学家创造结果为例说明直觉思维在物理学家创造结果为例说明直觉思维在探索、发觉物理规律和发展物理学理论探索、发觉物理规律和发展物理学理论起着主要作用，以引发大家兴趣，增强起着主要作用，以引发大家兴趣，增强时代赋予我们责任感。时代赋予我们责任感。第16页 其次，简述直觉思维特征（整体性、其次，简述直觉思维特征（整体性、三维性、突发性、随机性）和表现形式三维性、突发性、随机性）和表现形式（直觉、灵感）内涵，目标之一是丰富一（直觉、灵感）内涵，目标之一是丰富一点直觉思维学理论基础；目标之二是使大点直觉思维学理论基础；目标之二是使大家经过直觉思维理论与教学实践中直觉思家经过直觉思维理论与教学实践中直觉思维闪念碰撞，引发大家对培养学生直觉思维闪念碰撞，引发大家对培养学生直觉思维方法思索和教学策略遄摸。维方法思索和教学策略遄摸。然后，介绍培养直觉思维能力实践探然后，介绍培养直觉思维能力实践探索、教学策略和经验体会，以引发大家深索、教学策略和经验体会，以引发大家深思、借鉴和联想。思、借鉴和联想。第17页你见过优异师傅炒菜吗？案板上摆着几十种佐料，他想都不想，看都不看，信手拈来，放下锅去，恰到好处。他凭是什么？是多年厨师生涯培养出来灵感和直觉。打铁师傅用三锤子敲打把一块铁板敲平了。你问他三锤子敲在何处，用力怎样？他回答是凭直觉敲打。可见，直觉是长久经验积累而形成。第18页其实，不但是科学家、艺术家需要灵感才有伟大建树，三百六十行，行行出状元。状元在其从事专业领域必定是含有敏锐直觉和灵感（灵气）人。第19页物理直觉思维定义是什么？物理直觉思维是“以物理概念和物理表象结合而成、含有整体功效、以知识组块为思维材料而进行思维，是人脑不借助于逻辑推理而综合利用已经有知识、表象和经验知觉，以高度省略、简化、浓缩方式洞察事物物理实质，并快速作出猜测、构想或突然领悟思维”。第20页直觉思维主要作用直觉思维主要作用 1、安培从电流磁效应现象直觉到磁成因是电流，提出了分子电流假说，揭示了磁现象电本质；2、法拉第由电能产生磁现象，依据审美直觉提出了磁也能产生电假说，然后经过大量试验，发觉了电磁感应现象；第21页 3、德布罗意依据作为波动光含有位移性事实，在审美直觉驱动下大胆地提出了实物粒子也应含有波动性科学假说，从而建立了物质波主要概念；4、爱因斯坦更是一个含有极强直觉能力科学大师，他在26岁和37岁时分别创建狭义相对论和广义相对论，并不是在已经有理论体系基础上经过逻辑推理产生，而是靠他丰富想象力、直觉和灵感。第22页爱因斯坦说：“真正最可贵因素是直觉。”“我相信直觉和灵感。”中国科学院心理研究全部关脑部活动研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维有机结合。第23页 中国科学院心理研究所研究员罗跃嘉、罗劲领导课题组，以传统谜语做试验材料，用事件相关脑电位（ERP）和功效磁共振成像（FMRI）技术统计试验参加者脑部活动，对直觉作了相关研究。试验中绘就了分别表示“困难”（或有顿悟）和“轻易”（或无顿悟）脑电波形，相减后得到一个波峰为380毫秒负波，并找到这条“N380”波线在头皮上分布区域。偶极子分析表明，“N380”起源大脑“扣带前回”区域，这与他们FMRI脑成像结果完全一致。研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维有机结合。第24页一、物理直觉思维特征（一）整体性（一）整体性 直觉思维是综合利用已经有知识、表象、直觉思维是综合利用已经有知识、表象、经验感觉，从整体上研究物理问题，从整体经验感觉，从整体上研究物理问题，从整体上把握物理对象和物理过程，把注意力和着上把握物理对象和物理过程，把注意力和着力点放在物理问题整体对外效应上。在对物力点放在物理问题整体对外效应上。在对物理问题作总体分析基础上，进行一个简约、理问题作总体分析基础上，进行一个简约、紧缩、有选择、急速推理思维，然后，以一紧缩、有选择、急速推理思维，然后，以一个敏锐观察力、有依据想象力和判断力，以个敏锐观察力、有依据想象力和判断力，以单刀直入方式，一次从整体上揭示物理事物单刀直入方式，一次从整体上揭示物理事物本质。本质。第25页（二）三维性（二）三维性 直觉思维是一个直觉式、顿悟式思维，它既不是物理经验和命题简单归纳和总结，也不依据形式逻辑规则进行思维，它没有固定思维程序与格式，而是跳跃式考查物理问题。著名科学家钱学森指出：“假如逻辑思维是线性，形象思维是二维，那么，灵感思维是三维。”灵感思维三维性，可了解为灵感思维比抽象思维和形象思维含有更大自由度，含有以各种不一样方式加工处理头脑中信息材料可能性，取得物理抽象思维和形象思维活动所不能得到思维结果。第26页 （三）瞬时性（三）瞬时性直觉和灵感产生往往是瞬间突发，即所谓灵感既能够发生在为处理物理问题进行苦思冥想时那种受主体指挥和控制“现实思维”中，也能够发生在主体当初并不在思索所要想处理问题，甚至在某种漫无目标、不受主体控制“潜意识”中。灵感出现一闪而过，稍纵即逝，中国古代伟大文学家苏轼说过：“作诗火急追之逋，情景一失永难摹。”所以，很多诗人和科学家随身带着笔和纸，方便记下突如其来灵感创意！第27页（四）随机性（四）随机性 直觉思维随机性含有两方面含义，首先，灵感出现经常是人们预料不到；其次，直觉思维结果可能是正确，也可能是错误，它是对物理问题直觉猜测，其结论正确性要靠试验来检验。第28页 但随机中有必定。知识、方法、经验和思想融合+连续思索，往往产生灵感。爱因斯坦说过：“过量思索是促成灵感到来必经阶段。”科学史上任何一个灵感产生都是长久艰辛探索结果。不花费“踏破铁鞋无觅处”，绝对不会“得来全不非工夫”。研究物理问题当“山重水复疑无路”时，将会出现“柳暗花明又一村”，灵感是对艰辛劳动者一个奖赏！第29页（五）创造性（五）创造性灵感创造性表现在它在处理问题时候是不拘一格地进行思维，打破常规考虑，所以，往往能得到一些出乎意料新观点、新发觉，引发认识上一个新飞跃。德国著名物理学家爱因斯坦在少年时就思索着这么一个问题：假如一个人坐在一道光线上，看另一道光线，将会有什么样结果呢？这便是日后相对论中惯性系等效赖以产生理想试验。第30页二、物理直觉思维形式 1、直觉、直觉 是利用相关知识组块和形象直感对当前问题进行敏锐分析、推理，并能快速发觉处理问题方向或路径思维形式。在物理学中，直觉又有三种表现形式：第31页（1）直直觉觉判判断断：指人脑对客观存在物理对象、物理现象、物理过程、物理系统结构、特征、规律等一个快速识别、直接了解和整体判断。（2）直直觉觉启启示示：当主体沉思于某一物理问题而百思不得其解时，突然某一时刻，因为一个偶然外部刺激，使他“茅塞顿开”，直以为出问题答案或处理问题方法或路径。（3）直直觉觉想想象象：当研究某一物理问题时，外界提供信息不充分，那么，主体充分发挥想象力，把大脑中全部知识组块和“潜知”调动起来，并进行重新组合、加工，然后与原有信息结合，从而把一个未曾料到关系、模型、形象构想出来。7第32页 2、灵感、灵感英国著名病理学家贝弗里奇认为：“灵感是指对情况一个突如其来顿悟或了解。”钱学森认为，灵感是潜意识，当酝酿成熟时突然沟通涌现于意识成为灵感。8我以为，灵感是以已经有知识经验为基础，在意识高度集中之后产生一个极为活跃精神状态，这时人思维会对百思不得其解问题，产生突发性飞跃和敏锐顿悟，从而处理问题，或产生新看法或新思想。第33页引发物理灵感大致有两种情形：引发物理灵感大致有两种情形：一一是是外外界界偶偶然然刺刺激激，包含得到哲学启发，得到大自然或生活经验启示，得到相邻学科启示，受到某种情景触发。二是物理概念、物理表象、物理方二是物理概念、物理表象、物理方法、物理学观点和思想等在大脑内相互法、物理学观点和思想等在大脑内相互作用，作用，使得潜意识取得足够“能量”，跃迁到显意识。第34页直觉是创造先导，直觉是创造先导，灵感是创造活动顿悟。灵感是创造活动顿悟。第35页三、物理直觉思维能力培养方法和教学策略 1、重视结构教学，形成合理认知结构，培、重视结构教学，形成合理认知结构，培养组块思维能力。养组块思维能力。首先，要掌握物理学科基本结构。首先，要掌握物理学科基本结构。心理学上格式塔学派认为：知识整体由部分组成，但整体比部分之和意义更大。布鲁纳提倡布鲁纳提倡结构教学法，他说结构教学法，他说“不论选教什么学科，务必使不论选教什么学科，务必使学生了解该学科结构。学生了解该学科结构。”什么是物理学科基本结构呢？物理学科基本结构就是指物理学基本概念、基本原理和基本方法、观念以及它们之间相互联络所组成理论框架。第36页知识结构：知识结构：知识形成、内涵、外延、联络及应用方向等；认知结构：认知结构：认知过程（详细抽象详细）、认知方法（观察试验法、演绎推理法、类比法、等效法、模型法、理想化法、模拟研究和数学方法等）和认知层次（识记、了解、利用、综合、评价）；布鲁纳指出：“结构了解，能使学生从中结构了解，能使学生从中提升他直觉处理问题效果。提升他直觉处理问题效果。”无结构零乱信息难以形成直觉思维，当有秩序、有结构信息从提供信息中忽隐忽现时，就会活跃直觉思维。第37页内内涵涵和和意意义义：合合外外力力对对物物体体所所做做功功等等于于物物体体动动能能改改变变；即即合合外外力力做做功功是是物物体体动动能能改改变变原原因因和和量度。量度。特点特点外延外延内涵内涵由来由来动能定理动能定理W W合合=E EK K2 2-E EK K1 1定定理理是是演演绎绎规规律律：在在恒恒力力直直线线运运动动中中，可可依依据据牛牛顿顿第第二二定定律律F合合=ma和和运运动动学学公公式式v22-v12=2as推导而来。推导而来。适适用用范范围围和和成成立立条条件件：对对低低速速、宏宏观观物物体体，相相对对惯惯性性参参考考系系，不不论论受受力力和和轨轨迹迹情情况况怎怎样样，均均成立。成立。应应用用最最正正确确方方向向：对对解解已已知知空空间间位位移移关关系系（“位位移移类类”）动动力力学学问问题题最最方方便便；在电学中有它主要地位。在电学中有它主要地位。第38页例1、如图1所表示，一小木块以初速v0从A点进入粗糙水平轨道AB段，然后沿光滑竖直半圆轨道BC段运动，最终落到D点。已知AB=s，半圆轨道半径为R，小木块与AB段之间动摩擦因数为。求小木块最终落到D点时速率。解：对小木块从ABCD全过程，因AB段粗糙机械能不守恒，而动能定理适用,列式为：-mgs=mvD2/2-mv02/2，于是vD=（v02-2gs）1/2。Av0DBC图1第39页 其次，要全方面训练物理思维方法和物其次，要全方面训练物理思维方法和物理学研究方法，形成方法场。理学研究方法，形成方法场。直觉思维是一个瞬间思维，它是形象思维与抽象思维凝结、简缩或跃进。所以，整个高中教学要有计划地全方面介绍、系统训练学生形象思维、抽象思维和直觉思维各种方法与物理学研究方法。不知道方法，就只能永远被关在科学门外。不知道方法，就只能永远被关在科学门外。第40页 高中物理教材特点高中物理教材特点高中物理教材高中物理教材(包含新课标教材）主要包含新课标教材）主要以知识逻辑发展为根本编写，物理思维方法、以知识逻辑发展为根本编写，物理思维方法、科学研究方法和辨证哲学方法都是穿插于其科学研究方法和辨证哲学方法都是穿插于其间，教师应对这些方法进行系统地总结和归间，教师应对这些方法进行系统地总结和归纳，使学生取得较系统方法论知识，形成纳，使学生取得较系统方法论知识，形成“方法场方法场”。第41页 如，研究物理事实用试验观察法；研究物理事实用试验观察法；物理研究对象用抽象模型法；物理研究对象用抽象模型法；物理概念用总结归纳法；物理概念用总结归纳法；物理量定义用比值法或乘积法；物理量定义用比值法或乘积法；发觉物理规律用试验归纳法、演绎发觉物理规律用试验归纳法、演绎 推理法和类比推理法等；推理法和类比推理法等；分析复杂问题用等效法、理想化方分析复杂问题用等效法、理想化方法、假设方法、模拟研究和数学方法等；法、假设方法、模拟研究和数学方法等；相同问题用类比法；相同问题用类比法；临界问题用辩证法；临界问题用辩证法；认识未知对象用黑箱法认识未知对象用黑箱法 第42页 1 1、研究对象用抽象模型法：、研究对象用抽象模型法：如质点、理想气体、点电荷、点光源、轻弹簧、弹簧振子、单摆、理想变压器等；2、物理概念用总结归纳法：物理概念用总结归纳法：如力（经过实例归纳出力是物体对物体作用）、机械运动（物体位置发生改变）、匀变速直线运动（在相等时间内速度改变相等）、匀速圆周运动（在相等时间内经过弧长相等）、机械波（机械振动在介质中传输），等等。3、物理量定义用比值法或乘积法：物理量定义用比值法或乘积法：如加速度、电场强度、磁感应强度、介质折射率等用比值法，功、冲量、动量等用乘积法。第43页 4、发觉物理规律用试验归纳法、演绎发觉物理规律用试验归纳法、演绎推理法和类比推理法等：推理法和类比推理法等：试验归纳法：试验归纳法：如胡克定律、牛顿第二定律、机械能、动量守恒定律、光反射、折射定律、光电效应规律等；演绎推理法：演绎推理法：动能定理、动量定理、功效原理等；类比推理法：类比推理法：欧姆定律(类比傅立叶热流规律而发觉）、电场力做功规律（类比重力做功规律）等。第44页5、等效法：、等效法：力合成与分解、运动合成与分解（平抛运动可分解为两种简单运动来研究）、把恒定重力场与恒定电场所成为一个新等效重力场来研究；6、模拟法：、模拟法：电场中等势线描绘（用恒定电流场模拟静电场）；7 7、相同问题用类比法：、相同问题用类比法：安培依据磁铁磁场与通电螺线管磁场相同性，经过类比法提出分子电流假说。第45页 8 8、数学方法：数学方法：麦可斯韦依据电磁场理论建立了麦可斯韦方程组，推出电磁波在真空中传输速度与光在真空中传输速度相等，提出光是电磁波假说，以后被赫兹试验所证实。9 9、未知对象用黑箱法：、未知对象用黑箱法：认识原子核式结构采取了黑箱法。用 粒子射线打击金薄片，依据 粒子轰击金薄片前后行为改变，猜测金原子结构。第46页 1010、临界问题用辩证法：临界问题用辩证法：接触与分离是一对矛盾，接触与分离临界条件是弹力为零；物体受最大静摩擦力临界状态是受力物体相对于施力物体处于“即要滑没有滑，很快就要滑，但就是还没滑”这么一个量质转变特殊状态。第47页 再次，要培养学生利用组块思维习惯。再次，要培养学生利用组块思维习惯。组块思维是直觉思维主要表现，要在学生形成知识组块基础上，训练学生利用组块思维习惯：重视基本问题教学，使学生掌握基本问题类型、物理情景以及解法和结论；注意新旧问题比较和联想，将新问题转化为旧问题，将旧问题结论和方法迁移应用于新问题；处理问题时经过理想模型构建，提供直觉思维突变模块，训练快速、正确处理问题并进行组块思维习惯。第48页经过物理系列问题分析，总结出它们共性，对训练学生组块思维，提升直觉迁移力是很有利。如，对动生电动势产生机理和电磁流量计、霍尔效应、磁流体发电机等问题原理放在一起分析作比较，归纳出它们共同点，等等。第49页1、动生电动势、动生电动势 当当eE=evB时，自由电子沿棒方向不时，自由电子沿棒方向不再定向移动，再定向移动，ab间电势差即为电动势：间电势差即为电动势：=U=Uab=El=Blv。ablvB BveEevB第50页 2 2、电磁流量计、电磁流量计 当当稳稳定定时时，正正负负离离子子受受力力平平衡衡 qE=qvBqE=qvB，这这时时=BD=BDv v，所所以以流流量量为为：Q=vS=Q=vS=D/4B D/4B。aBbDvvvqEqvBqEqvB第51页3、磁流体发电机、磁流体发电机 当当qE=qvB时时，正，正负负离子不再偏移，离子不再偏移，ab两两极极间电势间电势差保持恒定，此差保持恒定，此电势电势差即差即为电动势为电动势：=Uab=Ed=Bdv。S闭合：闭合：I=Bdv/（R+r），），方向：方向：cRd。qvBqEvvqEqvBbavdBRdc第52页 4 4、霍尔效应、霍尔效应 试试验验表表明明，在在磁磁场场不不太太强强时时，霍霍尔尔电电势差为势差为 U UAAAA=KIB/dIB/d 当当eE=evBeE=evB时时，下下侧侧面面和和上上侧侧面面 AAAA之之间电势间电势差保持恒定差保持恒定 U UAAAA=Eh=Bhv=Eh=Bhv。qEqvBvvbIAABh h第53页 上述四个物理问题共同点共同点是：自由电子或正、负离子受洛仑兹力，自由电子或正、负离子受洛仑兹力，开始阶段发生偏移，当开始阶段发生偏移，当qE=qvBqE=qvB时自由电时自由电子或正负离子不再偏移，电动势或电势子或正负离子不再偏移，电动势或电势差恒定：差恒定：=Bdv=Bdv或或 U=Bdv U=Bdv。第54页 2、重视整体分析，加强发散思维，优、重视整体分析，加强发散思维，优化思维训练，增强直觉调控能力。化思维训练，增强直觉调控能力。第一、重视过程教学，增加对物理知第一、重视过程教学，增加对物理知识了解深度、厚度和长度。识了解深度、厚度和长度。要重视物理概念、规律和物理问题提出、形成或发觉过程教学，注意利用理想模型、理想条件、理想试验来启发学生想象力。处理问题时，要建立物理过程示意图，帮助学生发挥直观想象力。如力学要画受力分析图、过程展示图，电学要画等效电路图，光学要画光路图等等，逐步积累学生直觉思维经验。第55页 如，对碰撞过程微观展示与分析，如图2所表示，有利于学生对“弹性碰撞、非弹性弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞定义、碰撞和完全非弹性碰撞定义、所遵照规律所遵照规律”正确了解：弹性碰撞两小球经历压缩阶段和恢复阶段，从状态改变到状态，两小球完全恢复形状，碰撞过程中不但动量守恒，而且机械能守恒（压缩阶段有部分动能转化为弹性势能，恢复阶段这部分弹性势能又逐步转化为动能），所以碰撞前后动能相等；v1v1vV2v2v压缩阶段恢复阶段21m1m2图2第56页 非弹性碰撞从状态改变到状态，不能完全恢复原状，碰撞过程中只有动量守恒；完全非弹性碰撞只有压缩阶段，从状态改变到状态，动量守恒，但丝毫不能恢复形状，压缩阶段降低动能不是储存为弹性势能，而是因为内摩擦全部转化为内能了，所以，碰撞过程中机械能不守恒，而且动能损失最大。（物理方法：依据碰撞模型，从物理过程、（物理方法：依据碰撞模型，从物理过程、物理意义角度了解与分析，得出结论）物理意义角度了解与分析，得出结论）第57页 设设v v2 2=0=0，由动量守恒得，由动量守恒得 m m1 1v v1 1=m m1 1v v1 1+m+m2 2 v v2 2 碰撞前后动能损失为碰撞前后动能损失为E=m m1 1v v1 12 2/2-(/2-(m m1 1v v1 12 2/2+m/2+m2 2 v v2 22 2/2)/2)=m =m1 1v v1 12 2/2-/2-m m1 1v v1 12 2/2+m/2+m2 2(m(m1 1v v1 1-m-m1 1v v1 1)2 2/m/m2 22 222=m=m1 1v v1 12 2/2-/2-m m1 1v v1 12 2/2+(m/2+(m1 12 2v v1 12 2-2 m-2 m1 1v v1 1 m m1 1v v1 1+m+m1 12 2v v1 12 2)/2 m)/2 m2 2=m=m1 1v v1 12 2/2-m/2-m1 12 2v v1 12 2/2 m/2 m2 2-m m1 1v v1 12 2/2+m/2+m1 1v v1 1m m1 1v v1 1/m/m2 2-m-m1 12 2v v1 12 2/2 m/2 m2 2 依据数学，依据数学，2 2次函数求极值可得次函数求极值可得 v v1 1=-b/2a=-(m=-b/2a=-(m1 12 2v v1 1/m/m2 2)/2(-m)/2(-m1 1/2-m/2-m1 12 2/2 m/2 m2 2)=(m =(m1 12 2v v1 1/m/m2 2)/(m)/(m1 1+m+m1 12 2/m/m2 2)=(m =(m1 12 2v v1 1/m/m2 2)/(m)/(m1 1 m m2 2+m+m1 12 2)/m)/m2 2 =m m1 12 2v v1 1/(m/(m1 1 m m2 2+m+m1 12 2)=m)=m1 1v v1 1/(m/(m2 2+m+m1 1)（数数学学方方法法：依依据据物物理理过过程程所所遵遵照照物物理理规规律律列列出出数数学学方程，应用数学知识处理问题，得出结论）方程，应用数学知识处理问题，得出结论）第58页 第二、重视整体分析，增强宏观直觉第二、重视整体分析，增强宏观直觉调控力。调控力。在处理物理问题时，从宏观上对问题作整体分析，抓住物理问题框架结构和本质关系，确定处理问题总体思绪和路径，并在此基础上进行大跨度、大步骤整体思维，培养跳跃式思维能力。如研究对象整体化、物理过程全程化解题方法应用，有利于增强宏观直觉调控力。第59页例2、如图3所表示，固定斜面AB下端与光滑圆弧轨道BCDB端相切，圆弧轨道半径为R，圆心O与A、D在同一水平面上，COB=。现有一个质量为m小物体，从斜面上A点无初速滑下，已知小物体与AB斜面动摩擦原因为。求小物体在斜面上能够经过总旅程。图3RODCBA第60页解：从全过程出发，每当小物体在斜面上滑动时，因为摩擦发烧均要消耗机械能，使小物体最大高度不停降低，当在B点以下光滑圆弧轨道上滑动时机械能守恒，小物体左右振动最大高度不再降低。依据能量守恒定律可知 EP降低=E内增加 即 mgRcos=mgcoss总，所以s总=R/。这是全过程直觉洞察、调控表现。第61页第三、重视变式分析，增强思维发散力。第三、重视变式分析，增强思维发散力。在物理概念、物理规律教学中，引导学生多方位了解概念、规律内涵，多角度体验研究方法。习题教学中，经常选择富有启发性问题，或者对某一问题采取各种知识路径和方法求解，或者改变提问角度、改变问题条件、改变习题类型等方式，把一个问题改变成多个问题，让学生思索、分析，有利于培养思维发散力。第62页例3、从不高空中O1点，以相等速率v0朝着一切可能方向，同时抛出若干个小球，试证：这些小球在落地前任何时刻都处于同一个球面上。O1(0,-b)Oxya图4第63页 解解法法一一：以以O O点点为为坐坐标标原原点点，在在一一个个竖竖直直面面上上建建立立平平面面直直角角坐坐标标系系，如如图图4 4所所表表示示。研研究究该该竖竖直直平平面面上上运运动动小小球球在在任任意意时时刻刻都都处处于同一圆周上，命题即证。于同一圆周上，命题即证。设设某某个个小小球球抛抛出出时时初初速速方方向向斜斜向向上上与与x x轴正向夹角为轴正向夹角为，则它在时刻，则它在时刻t t 坐标为坐标为 x=x=v v0coscostt y=y=v v0sinsintt-gtgt2 2/2/2第64页 设设v v0t t=a a，gtgt2 2/2=/2=b b；在在任任意意确确定定时时刻刻t t，a a 、b b都有确定值，代入上述两式，可得都有确定值，代入上述两式，可得 x=x=a acoscos y+y+b b=asin=asin上上述述两两式式是是圆圆心心坐坐标标为为（0 0，-b b）、半半径径为为a a圆圆参参数数方方程程。表表明明圆圆心心位位置置沿沿y y轴轴向向下下以以加加速速度度g g作作自自由由落落体体运运动动，而而圆圆半半径径（a a=v v0t t）随随时时间间成成正正百百分分比比增增大大（节节日日焰焰火火，从从远远处处看有象一个球形状，便是上述所证实道理）。看有象一个球形状，便是上述所证实道理）。第65页解解法法二二：构构想想各各小小球球从从O点点抛抛出出同同一一时时刻刻，从从O点点自自由由落落下下一一物物体体P，以以物物体体P为为参参考考物物，则则因因为为平平抛抛运运动动，斜斜上上抛抛、斜斜下下抛抛运运动动，竖竖直直上上抛抛、竖竖直直下下抛抛运运动动均均可可看看作作是是初初速速方方向向匀匀速速直直线线运运动动和和自自由由落落体体运运动动合合运运动动，以以物物体体P为为参参考考物物，各各小小球球自自由由落落体体分分运运动动与与参参考考物物本本身身自自由由落落体体运运动动抵抵消消了了，在在P上上观观察察，各各个个小小球球向向空空间间各各个个方方向向均均作作速速度度为为v v0匀匀速速直直线线运运动动，所所以以，任任意意时时刻刻各各个个小小球球均均处处于于以以P为为圆心，圆心，v v0t t为半径球面上。为半径球面上。第66页 第四、加强优化训练，增强直觉思维第四、加强优化训练，增强直觉思维选优力。选优力。爱因斯坦认为，直觉是面对各种可能性作出正确选择主要能力。第67页经过力学教学，要使学生从整体上掌握力学主规律之间联络和特点（右图表所表示）。同时经过实例分析与探究，总结出解题优选标准：“处处理理满满足足守守恒恒定定律律条条件件过过程程题题选选取取守守恒恒定定律律；处处理理与与加加速速度度直直接接相相关关瞬瞬时时题题选选取取牛牛顿顿第第二二定定律律；处处理理与与时时间间直直接接相相关关过过程程题题选选取取动动量量定定理理；处处理理与与对对地地位位移移直直接接相相关关过过程程题题选选取取动动能能定定理理；处处理理与与相相对对位位移移直直接接相相关关过过程程题题选选取取能能量量守守恒恒定定律律；一一条条规规律律处处理理不不了了时时，再再考考虑虑其其它它规规律律和和临临界界条条件件、隐隐含含条条件件以以及及几几何何关关系等。系等。”第68页能量规律能量规律牛顿定律和运动学规律牛顿定律和运动学规律牛顿定律牛顿定律 万有引力定律万有引力定律 F F=G Gm1m2/r r2 2 匀变速匀变速直线运动直线运动惯性定律惯性定律 F合合=ma F=F vt=v0+ats=v0t+at2/2 vt2v v0 02 2=2=2as as s=(v0+vt)t/2 动能定理动能定理 W 合合=EK2-EK1=m v22/2-2-m v12/2 2 变变 形形 W其它力其它力=E2-E1 机械能守机械能守 恒恒 定定 律律 能量守恒能量守恒 定定 律律条件：只有重力或条件：只有重力或 弹力作功弹力作功 结论：结论：E2=E1任任何何物物理理过过程程，各各种种形形式能总和保持不变式能总和保持不变动量规律动量规律动量定理动量定理 F合合t=pp=m v-m v 系系 统统 F合合t=pp动量守恒动量守恒定定 律律 条件：条件：F外外=0结论：结论：p=p1、平抛运动、平抛运动 vx x=v0（匀变速曲线运（匀变速曲线运动）动）vy y=gtgt x x=v0t y y=gtgt2/2 2、匀速圆周运动、匀速圆周运动 v=2r/T=2r/T，(变加速运动变加速运动)=2/T)=2/TF=F=m v2/r=r=m rr2 23、人造卫星、人造卫星 G Gm/r r2 2=m v2/r=r=m rr2 2重力加速度重力加速度 g g=G G/R R2 24、简谐运动、简谐运动 F=-（变加速运动）（变加速运动）第69页例4、如图5所表示，质量为M木板B放在光滑水平面上，一质量为m物体A（可视为质点）在B左端以速度v0开始运动。A、B之间动摩擦原因为，要使A刚好不滑离B右端，则B长度应是多少？v0BA图5第70页 解：物体A受B给予方向向左滑动摩擦力，在B上作匀减速运动速度逐步减小，而木板B则受A对它方向向右滑动摩擦力在光滑水平面上作加速运动，其速度逐步增大，A不滑离B临界条件是，A刚滑到B右端时，A、B速度恰相同（设为v），则依据动量守恒定律，得第71页mv0=（M+m）v 设木板B长度为L，依据能量守恒定律得mv02/2=（M+m）v2/2+mgL联立式解得L=M v02/2g（M+m）。本题也能够选择其它力学规律列式解，但选择动量守恒定律和能量守恒定律解是最简单，在一次测验中，有90学生都采取了上述方法解题，表现出了学生较强直觉思维选优能力。第72页 3、勉勉励励大大胆胆猜猜测测，打打破破思思维维定定势势，提提升直觉思维敏锐性、前瞻性和创造性。升直觉思维敏锐性、前瞻性和创造性。（1）勉励学生大胆猜测。）勉励学生大胆猜测。牛顿说过，没有大胆猜测就不可能有伟大发觉。第73页当人们普遍接收牛顿关于光粒子说时，惠更斯提出了光波动说，被很多人认为是“乱说八道”。当以后全部试验都证实了光是波动时，爱因斯坦又提出一个新粒子说光量子说，当初也引发许多人大惊小怪。在爱因斯坦证实了波动光含有粒子性以后，法国年轻物理学家德布罗意深入提出一个大胆惊天动地学说：一切实物粒子都含有波动性，当初世人为之哗然。但以后电子衍射试验证实了其学说合理性。第74页 猜测是一个合情推理，属于综合程度较高直觉认识过程。布鲁纳说：布鲁纳说：“应该给学生应该给学生一定训练，使之认清猜测合理性。一定训练，使之认清猜测合理性。”第一，类比猜测。第一，类比猜测。在物理学发展过程中，类比显著地起着启示、探索、开路和创新作用，许多新概念、新规律、新理论提出借助于类比猜测。如类比水波、声波猜测光波性质；卢瑟福将原子结构与太阳系模型类比，猜测原子核式结构模型，等等。在物理教学中，能够经过类比引导学生猜测。第75页 比如,万有引力定律F=Gm1m2/r2和库仑定律F=kQ1Q2/r2表示形式完全相同，所以，可让学生猜测，万有引力场与库仑力场所含有一些相同性质：重力场中因为重力做功与路径无关，所以能够引入重力势能概念，物体在重力场中运动，假如只有重力做功，那么动能与重力势能能够相互转化，但总机械能守恒。电场中因为电场力做功也有与路径无关特点，所以，也可引入电势能概念，假如只有电场力做功，那么，动能与电势能能够相互转化，但它们总和不变（即两种场都含有能性质）。在电场教学中，精心设计教学过程，类比重力场让学生猜测电场所含有性质，实践表明，对培养学生直觉猜测、类比迁移能力是很有效。第76页有学生经过类比探索类比探索发觉：浮力做功也有与路径无关特点，他引入了浮力势能概念，直觉地建立了包含浮力势能在内“类类机机械械能能守守恒恒定定律律：物物体体在在液液体体中中运运动动，假假如如不不考考虑虑液液体体阻阻力力，只只有有重重力
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