中学生学习物理的困惑

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1、高二8班研究性学习小组成员：组长：李心宇组员：邓嘉基杨文勇廖媛石刚命题老师：梁华冲中学生学习物理的困惑——研究性学习结题报告【研究背景】物理学是研究物质的机构、运动、相互作用及其能量转化规律的一门基础科学，因而在中学阶段普及物理学的教育具有重大意义。但由于中学生的逻辑思维、数学基础及相关知识的不成熟，所以常在学习物理的同时自然也会产生不少的困惑。【研究目的及意义】通过了解并深入剖析学习物理过程中产生的困惑，体会部分物理方法的功能与应用，并拓展相关知识面，以达到解决困惑、更好地掌握物理知识的目的。【研究内容及要点】1、质点系知识在处理多物体运动时

2、的运用；2、用保守力与耗散力知识理清动能定理；3、含电容、电感电路及二极管原理的分析；4、用电动力学观点全面认识电与磁的转化；5、微观世界的本质探讨。【研究方法】1、查阅有关资料；2、小组集中探讨；3、请教相关学者。【研究过程记录】§第一阶段：“困惑”问题收集（第3—4周）：我们用随机抽样的方法抽取了20名理科学生代表和5名文科学生代表组成调查样本，对其进行访问和记录，将收集到的“困惑”整理如下：①弄不懂在有关联的多个物体运动问题中的分析方法；②圆周运动的临界问题处理；③搞不清在一个系统中哪些物体在哪种力下做功引起哪种能量的改变；④电场为何可延

3、伸至无限远处，为什么说它是真实存在的；⑤电容为什么在电路中与其并联的负载的电压相等；⑥二极管为何有单向导电性；⑦磁场线为什么是闭合的？它与电场有什么不同的性质吗；⑧为什么磁通量的改变会产生感应电动势？它与导体运动所产生的电动势有何本质上的区别（高三学生困惑）；⑨既然“磁生电”是闭合导体中磁通量改变的结果，那么“电生磁”的机制又是什么（高三学生困惑）；⑩为何说“光既是粒子又是波”？其理论依据是什么？（注：以上的问题均是一些具有代表性的，在表述上可能有修改，以利于下阶段的整理）9高二8班研究性学习小组成员：组长：李心宇组员：邓嘉基杨文勇廖媛石刚命题

4、老师：梁华冲§第二阶段：问题分析与目标制定（第5周）；从收集到的“困惑”中，我们可以看到，产生这些困惑的原因是多方面的。我们把它们归结为三个方面，具体如下：第一方面：方法欠缺型。此方面大多是由于有关物理方法技巧的掌握不够而造成的，如第①、②、③；第二方面：概念模糊型。此方面是由于对书本上的有关概念、表述的理解不透而产生的，如第④、⑤、⑦、⑩；第三方面：知识短缺型。此方面大多是由于在书本上找不到相关解释而又欠缺此方面的相关知识而造成的，如第⑥、⑧、⑨。综上所述，我们决定在其后的研究中注重分析技巧的引入与相关知识的拓展，对这些困惑进行全面、细致、深

5、入的剖析。为此，经过我们小组的探讨与整理，决定将研究集中在以下五个主题上，以尽量多地解决我们所收集到的困惑：1、多物体关联问题；2、动能定理与功能原理；3、特殊电路元件的规律；4、电与磁相互转化的机制；5、微观问题探讨。§第三阶段：“困惑”的探讨与解决（第6—8周）：▲1、多物体关联问题。在这些问题中，我们常用到的方法当然是整体法与隔离法。但是，在此方法的运用时，我们常遇到关于“外力”和“内力”的判断问题。也许，有人会问：为什么研究一个系统时其内部的内力不考虑？这其实用牛顿第三定律及矢量来分析便一目了然。比如，两个物体间有相互作用（如图1.1）

6、，如果把这2个物体看做一整体，这个整体所受的两个内力必是等大反向的（牛顿第三定律），因此此内力的矢量和为零。如果增加其相互作用的类型，所有内力的矢量和也因为这些成对的“力偶”的相互抵消而必为零，这就是多物体关联问题的基础。但是，现实中多物体关联问题会更多地涉及到运动问题，因此我们需要引入质点系的概念加以分析与解决。我们先来看一个较简单的问题（如图1.2）：一个光滑斜面上有一小滑块从顶端滑下，试分析秤示数的变化情况。如果用普通的隔离法，通过求出小滑块对斜面的压力再进一步求斜面对秤压力的变化进而求得示数变化，是十分繁琐的，而且矢量分解与合成的次数也

7、较多，不利于问题的分析。在这里，我们便可引入质点系的概念：m1a1+m2a2+…+mnan=F1+F2+…+Fn(1-1)其中m1、m2等分别为质点系内各物体的质量，a1、a2等分别为每个物体对应的加速度，F1、F2等分别为系统外物体对系统内每个物体的作用力（即外力），则（1-1）可写成：Σmiai=ΣFi(1-2)令Σmi=m（质点系总质量），并令a替换ai（质点系合加速度），即得：ΣFi=ma（1-3）9高二8班研究性学习小组成员：组长：李心宇组员：邓嘉基杨文勇廖媛石刚命题老师：梁华冲以上三式是质点系的质心运动定理，它是整体法与隔离法的数学

8、表达形式。现在，我们即可用质点系的相关知识解决图1.2的问题：设小滑块的质量为m，斜面质量为M，则此质点系的总质量为（M+m）。因小滑块m的加速度a1