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1、谈打破物理实验中的思维定势有些学生在物理实验中,受类似实验现象的影响,缺对集体问题的具体深入分析,而形成的错误认识。只注重实验现象忽视了本质而形成的思维定势。法国物理学家贝尔纳说:构成我们学习的最大障碍是已知的东西,而不是未知的东西教师要善于在屋里实验中打破学生的思维定势,培养学生的创造性思维能力,具体做法有以下几点。关键词:物理教学,物理实验,思维能力,思维定势1、受类似实验影响而形成的思维定势有些学生在物理实验中,受类似实验现象的影响,缺对集体问题的具体深入分析,而形成的错误认识。例如:把一木块直立在小车上,使小车与木块一起沿水平作面运动,当小车遇到障碍物而突然停止,问木块是否倾倒?如果会
2、,倾倒的方向如何?试分析之。有些学生回答会先前倾倒。理由是木块与小车一起运动,当小车突然倾倒时,木块上部因惯性仍在运动,而下部因摩擦而静止,所以向前倾倒。这显然是受类似初中惯性实验的影响。有的学生回答不会倾倒。理由是:若小车底板光滑,小车与木块无摩擦力,木块上下两端因惯性而一起向前匀速运动,故不会倾倒。这显然是受高一另一类惯性实验结果(表面光滑)的影响。其实上述两种观点都有一定道理,但都是只做里表面认识,没有深入思考。由此可以看出,教学实验如果处理不好,对学生的负面影响之大。其实木块倾倒与不倾倒与木块的几何尺寸及木块与小车之间的摩擦系数有关。正确分析如下:如上图,设匀质木块高h1,宽h2,质量
3、m,木块与小车的摩擦因数。当木块与小车突然运动时,木块所受的摩擦力f =mg木块产生的加速度(向右)对非惯性系小车来说,此加速度作用在木块质心上,方向向左,则木块所受惯性力:(向左)在木块刚要倾倒的临界状态,转轴在A点由 得即:得:同理 当 时木块都不倾倒。当时木块都倾倒。可见,倾倒与不倾倒,与和木块的几何尺寸有关,不能一概而论。2、因教学演示方法不当而形成的思维定势阿基米德定律这样表述:“浮力的大小等于物体排开液体的重量”不过老师在做演示实验中,常把物体放在盛满水的杯子中,把物体“排开”所溢出的水流入容器内,称其容器内水重就是物块所受浮力的大小。这就给人一种错觉,即“排出即流出”的错误结论。
4、为了纠正这个错误结论,现在设一个问题:“1N水最多能产生多大浮力?”若按“排出即流出”的结论则应该是:“1N水最多能产生1N的浮力”,因为1N的水既是全部排出,也只能有1N。我们可以做这样一个实验来证明上述结论的错误。设有一个圆柱平底容器,深度足够大,底面积为S1=60 cm2 内装h1=10 cm的水。将一截面积为S2=50cm2 的足够长金属平底圆柱浸在容器的水中,计算容器中水的重量和圆柱所受的浮力。容器中水重:金属柱浸入水中,水被排出,水被挤在容器壁与金属柱之间,则水面高h2排开水的体积:圆柱所受浮力:上述分析计算无误,即5.88N水就能产生29.4N的浮力。实际上,只要S/(=S1 S
5、2)越小,产生的浮力就更大。该例中水并未排出,就能产生29.4N的浮力。可见,“排出即流出”是错误的。3、只注重实验现象忽视了本质而形成的思维定势。讲到“沸腾”概念的实验是:取半杯水放在酒精灯上加热,当液面发生剧烈汽化时,这个过程就叫沸腾,于是给出“沸腾”的定义:给液体加热,当液体升到一定温度时,液体内部出现大量的气泡,升到液面破裂,放出汽体,这是整个液面出现剧烈变化,这种现象叫沸腾。如果向学生提出这样一个问题:锅里的水烧开后,舀入铝勺里一些,放在烧开的水面,再继续对锅加热,锅里的水继续沸腾,而勺里的水会沸腾吗?绝大部分学生都以为勺里的水会沸腾。实际上勺里的水是不会沸腾的。原因是水既使烧到10
6、0oC 也还要继续吸收热量(汽化热)才能沸腾,锅里的水就是不断地吸收热量而沸腾的。水在沸腾时温度不会再升高,锅里和勺里的水温相同(100oC),它们之间没有热传递,因此勺里的水不会沸腾。4、在物理实验中受日常生活 的影响而形成的思维定势 在牛顿第一、第二定律的实验中,学生仍然在重复亚里士多德关于力是物体运动的原因这个错误观点,而这个观点早在几百年前就已被伽利略推翻,而现在有些学生仍然是认识不清,往往错误认为:合外力的方向就是物体的运动方向,若物体沿斜面向上运动,就会错误地认为物体一定有受斜面向上的力。又如“大马拉小车”问题,总认为马拉车的力一定大于车拉马的力。这类问题不一而足。究其根源在于日常
7、生活观察或经验中由知觉造成的错误认识。但去解释这类现象时,学生往往不自觉地抛开科学概念和规律,凭主观感觉做出错误的结论,这种现象往往又着人们的思维和创造能力。法国物理学家贝尔纳说:“构成我们学习的最大障碍是已知的东西,而不是未知的东西”教师要善于在屋里实验中打破学生的思维定势,培养学生的创造性思维能力,具体做法有以下几点。1、培养学生的发散性思维。试验决不能视为一种孤立的过程或事件,而是与思维相关的。实验课要有开展创造性思维活动的过程,老师要善于提出问题,珍惜学生实验时的“闪光点”。2、鼓励学生对问题的合理猜测,然后进行实验来验证,培养直觉思维。既使学生的猜测是错误的,也应积极予以鼓励。3、加
8、强对学生应变能力的训练,老师对实验内容提一些新的变化,让学生再实验,看结果又如何。4、要适当增加一些探索性实验,以激发学生的探索精神。让学生进行探索性实验,自己“发现”规律。可以使学生学到探索物理知识的方法,进一步受到科学实验的熏陶。这类实验比较复杂、困难,教师要首先就实验的目的,研究的对象,使用的仪器及观测什么现象,记录哪些数据,控制条件,数据处理,误差分析等一些列问题对学生进行指导,使每个学生做完一个探索性实验都有所收获,得到教益。正如爱恩斯坦所说:“科学的创造性精神的活动的开展,需要不断地争取两类自由,即外在的自由和内在的自由”,任何一种实验都对学生理解基本物理概念,原理等都有帮助,但是,是否可以引入教学,关键是看其能否有益于提高学生分析和解决问题的能力,试验内容要精心挑选,精心设计,精心安排,以求达到最佳的教学效果。第 5 页 共 5 页