(一)形成知识立体型
复习中要形成知识立体模型,主要采用分析比较、归纳演绎、渗透联想等思维方法,在尊重知识的发展规律和相互依存的关系的基础上按以下三个步骤复习:
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分析知识的内在联系,抽出知识主线组成主骨架。
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分析现行物理教材,它构成的知识体系的主骨架是三条主线:一是力和运动;二是冲量和动量;三是功和能。如果有目的地按这三条主线去复习教材,组织讨论,寻找各部分知识之间的联系和发展,就容易把握住知识的主要方面。
例如复习功和能,可以提出下列问题:教材中有哪些部分含有功和能的概念?哪些规律是功和能的运用和发展?从同一信息来源发出,沿力学、热学、电磁学、光学、原子物理学等不同方向去分析探索,明白功和能在各部分知识中的主导作用,便会自然地把握住功和能这条主线。一旦掌握这条主线,使会有的放矢地去认识现象,掌握规律,巩固旧知识,启迪新知识,也就是实际学会了探求问题真谛的方法。
- 围绕知识主线归纳演绎主要知识形成的知识经络。
在头脑中形成知识主骨架后,就应打开思路,根据知识主线去演绎各知识单元的主要知识并形成经络。如力学知识单元,它主要是由干作用的瞬时效应(牛顿第二定律)、时间累积效应(动量定理)、空间累积效应(动能定理)和两个守恒定律(动量守恒、机械能守恒)组成两条经络,可以用力和运动为基础做如下层层归纳演绎:
力是物体运动状态改变的原因,即产生加速度的原因;物体只要受到力的作用就立即产生加速度,它们之间的关系是瞬时的比
→ →
例关系,用牛顿第二定律来表达,即: ∑F = ma 。
如将牛顿第二定律和运动学公式相结合,就得到牛顿第二定律的另一种表示形式:
→ →
∑F = Δ P / Δt
从而得到动量定理的表达式:
→ →
∑F ·Δt = Δ P
即:物体受合外力的冲量等于物体动量的增量,它表示了力对作用时间
的累积效应。
如仅仅是物体 1 与物体 2 之间发生相互作用,根据牛顿第三定律知: F12=-F21。
若物体相互作用时间为 t,对每个物体则有:F12=ΔP2/t、F21=ΔP1/t 对两个物体组成的物体系有:
ΔP2=-ΔP1 得 P1+P2=P1′+P2′
即:相互作用的物体构成的系统,或不受外力或所受外力的合力为零, 系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律。
如果用牛顿第二定律和运动学公式相结合还可演绎出另一种表达式:
∑F·S = 1 mV 2 − 1 mV 2
2 2 2 1
又得到动能定理表达式 W=ΔEk。
即:所有力(包括重力、弹力)对物体所做的功的代数和等于物体动能的增量,表示了力作用的空间积累效应。
若物体所组成的系统只有重力和弹力做功,其它力不做功(或他们做功的代数和为零),按动能定理又得到机械能守恒定律等等。
从以上可以看出,通过将知识主线演绎成的知识经络,学生对知识的理解可实现由部分到整体,由粗向细的逐步过渡。花的时间少而收效大。
- 把主要知识纵横渗透到各个部分,建立知识立体雏形。
知识的“主骨架”和“经络”形成后,继续分析知识的发展规律和相互依存关系。通过“搭桥”、“攀越”,“解惑”等手法把主要知识渗透到各个部分,从多角度运用知识,建立知识立体雏形。
如力学知识中的力作用瞬时效应(牛顿第二定律),它是解决动力学问题的桥梁。对它的渗透可作如下引导:
平行四边形法则物体所受力的情况 F1·F2,F3 力的等效变换 ∑F
正交分解法
→ →
∑F 决定物体运动的加速度 a 的运动性质。
→ →
- 当时, ∑F = 0, a = 0,物体处于平衡状态,要么静止, 要么做匀速直线动动。
→ →
- 当∑ F恒矢量时,a = ∑ F / m,为恒矢量,物体
→ →
做匀变速运动。如 ∑ F的方向与初速 V0 。的方向出现夹角0时,可以出现
以下不同情形的匀变速运动。V0 = 0,为匀加速直线运动,如自由落体。
V0≠且 0=0°,匀加速直线运动,如竖直下抛运动; V0≠且 0=180°,匀加速曲线运动,如平抛物体; V0≠且 0=90°,匀加速曲线运动,如平抛物体;
V0≠且 0°<0<90°,匀加速曲线运动,如斜下抛运动; V0≠且 0°<0<180°,匀加速曲线运动,如斜下抛运动;
→ → → →
- 当∑ F为变矢量时, a 也为变矢量,但仍满足 a
(即时值)。
→
= ∑ F / m
① ∑ F的大小不变,方向始终与V的方向垂直,质点做匀速圆周运动。
→
② ∑ F的大小与对平衡位置的位移成正比,方向与位移方向相反,
即:∑F=-KX,则质点做简谐振动。
由此看出,通过上述的渗透,同学们不但对知识的理解和掌握有了新的飞跃,形成了较为完整的知识整体,而且还激发了研究问题的兴趣,培养了思维能力。