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1、理想实验在物理教学中的应用在新课程高中物理教学中应用“理想实验”的意义在于它是运用逻辑推理进行思维过程和理论研究的重要方法。“理想实验”通过对客观现象和过程内在逻辑关系的分析,来证明和反驳结论,是培养学生逻辑思维能力的有效方法。高中物理教学中有很多实验,其中“理想实验”又称“假设实验”、“抽象实验”或“理想实验”,是运用逻辑推理进行思维过程和理论研究的重要方法。高中物理中有很多实验内容是无法在实验室中完成的,应用“理想实验”教学方法可以很好地培养学生的科学探究和探索精神。1、新课程高中物理教学中应用“理想实验”的意义“理想实验”在理论研究中当然发挥着重要作用。
2、“理想实验”方法也有一定的局限性,它只是一种逻辑推理的思维过程,其作用仅限于逻辑上的证明与反驳,并不能作为检验知识正确与否的标准。相反,任何由此得出的推论都必须经过实际观察或实验结果的检验。当然,高中教材中理想实验得出的结论都是经过实践检验的,是正确的。因此,在教学中,可以充分利用物理教学内容中的“理想实验”,培养学生的逻辑思维能力,引领学生探索物理世界的真知灼见。2、新课标高中物理教材中的“理想实验”新课标高中物理教材中收录了丰富的“理想实验”,现对人教版高中必修、选修系列教材中的“理想实验”内容作一简要概述。从各种情况的分析可以看出,建立或使用“理想实验”的情况基本有两类:1.
3、条件和技术不足但较为理想。由于技术装备的限制,一些仪器设备在中学实验室无法配备;或实验过程复杂耗时,不便在中学物理实验室开展实验。这些内容主要通过教师的旁白、图片、动画模拟、示意图等方式呈现,使所研究的物理现象和规律联想起来,从而揭示物理现象的内在规律。像原子结构、玻尔的原子理论等,都是通过让学生在已有知识的基础上,通过比较分类、归纳演绎等“理想实验”来模拟科学探索的过程,从而逐步理解和掌握。例如,伽利略对自由落体运动的研究,首先通过逻辑推理得出亚里士多德的结论是错误的。然后,伽利略大胆猜测,落体运动应该是一个简单的运动,落体的速度与时间或位移成正比。接下来,伽利略用铜球沿着阻力很大的表面移动。
4、严谨而又现实的实验测量了小斜面滚下斜坡的过程高中物理理想实验有,结果表明,只要倾斜角度不变,铜球的加速度就不变。他进一步设想,当倾斜角度为90时,也应该一样。这时,人类终于认识到,自由落体运动是匀加速直线运动。伽利略的理想实验是不可能实现的,因为摩擦力永远不可能完全消除。伽利略从这个理想实验中得到的结论,为经典力学的建立奠定了基础。2、现有的理论还不够;例如,作为经典力学基础的惯性定律,就是“理想实验”的一个重要结论。伽利略曾经注意到,当一个球滚下斜面,然后又滚上第二个斜面时,它在第二个斜面上所达到的高度,与它开始滚下第一个斜面时所达到的高度几乎相同。伽利略得出结论,这种微小的高度差异,就是摩擦力造成的。如果能够完全消除摩擦,则高度将完全相同。
5、他推测,在没有摩擦力的情况下,不管第二个斜面的倾角有多小高中物理理想实验有,小球在第二个斜面上总会达到同样的高度,只不过经过的距离更长一些。最后,如果完全消除第二个斜面的倾角,那么小球滚下第一个斜面后,会一直以恒定的速度在无限长的平面上运动下去。这个实验是不可能实现的,因为摩擦力永远不可能完全消除。所以这只是一个“理想实验”,但伽利略由此得出的结论,打破了自亚里士多德以来一千多年来,受力的物体在外力停止作用时会恢复静止的旧观念。这个结论被牛顿总结为第一运动定律,也就是惯性定律。 3、利用“理想实验”培养学生的逻辑思维能力。逻辑思维主要包括比较与分类、类比、分析与综合、归纳与演绎等。
6.形式,而“理想实验”则通过分析客观现象和过程的内在逻辑关系来证明和反驳结论,是培养学生逻辑思维能力的有效方法。例如,爱因斯坦在创立狭义相对论时,就对同时性相对性做过一个“理想实验”,即当两道闪电同时击中东西向的铁轨时,对于站在两道闪电中间铁轨旁的观察者来说,两道闪电是同时发生的。但对于乘坐高速列车从东向西行驶,恰好与第一位观察者擦肩而过的第二位观察者来说,两道闪电并不是同时击中的。这是因为第二位观察者离西边的闪电很近,离东边的闪电较远,西边的闪电先到达他的眼睛。因此,对于静止的观察者来说似乎同时发生的闪电,对于移动的观察者来说,可能看起来是西边先亮,然后是东边的闪电。
7.方在良.同时性相对论概念是狭义相对论建立的一把钥匙。因此,“理想实验”是人们在抽象思维中想象出来的、在现实中不可能做到的实验。但理想实验不是脱离现实的主观想象,而应立足于实践,在科学实验的基础上,把握主要因素,忽略次要因素,对实际过程进行深入的抽象分析,得出正确的结论。它是人们根据现实实验或物理模拟实验网校头条,在已有的科学知识的基础上,把研究对象置于理想条件或假想的实验仪器设备中,操作它,考察其运动变化特性,发现其规律的一种研究方法。是在一定的实验基础上,借助丰富的想象力和严密的逻辑推理,作出抽象的假设、分析、判断和推理。在教学中运用此方法的关键是理解“理想实验”,重点是培养探究和创新精神。第 5 页
