Trabajo de física para el primer semestre de secundaria

Una discusión informal sobre métodos de aprendizaje de física en la escuela secundaria.

Resumen: Con base en las características de la física de la escuela secundaria, se propone el método de aprendizaje de "observación, pensamiento, experimentación y transferencia", y los requisitos específicos se ilustran con ejemplos.

[Palabras clave] Métodos de aprendizaje de la física, observación, experimentación y transferencia del pensamiento

Los métodos de aprendizaje de la física están estrechamente relacionados con el descubrimiento de las leyes físicas. A lo largo de la historia de la física, cada descubrimiento realizado por los físicos es inseparable de la observación, la experimentación, el pensamiento y la migración. En el aprendizaje de la física, la observación es el comienzo del aprendizaje, el pensamiento es la relación del aprendizaje, la experimentación es el medio del aprendizaje y la transferencia es el propósito del aprendizaje.

1 Observación

La observación es el proceso de hacer pleno uso de los órganos sensoriales humanos para percibir fenómenos físicos (incluidos los fenómenos experimentales) en la naturaleza. Galileo logró la sincronicidad de los péndulos observando las oscilaciones de una lámpara de araña. Mientras trabajaba como armero, Rumford observó que los fragmentos de metal debajo de los agujeros perforados estaban extremadamente calientes. Creía que el metal no proporcionaba tanto calor y realizó una serie de experimentos sobre la perforación de metales. Basándose en los resultados experimentales, Rumford concluyó que la teoría calórica no era creíble y que el calor debía considerarse como una forma de movimiento. Más tarde, David en el Reino Unido llevó a cabo un experimento más riguroso, que sentó las bases experimentales del calor como forma de movimiento de partículas materiales. La comprensión correcta del mundo objetivo por parte de las personas se forma sobre la base de repetidas observaciones y experimentos. Dado que la observación es tan importante, ¿qué métodos y requisitos de observación específicos se deben dominar para aprender conocimientos de física?

1.1 Métodos y pasos de observación

① Esté completamente preparado antes de la observación. Es decir, preparar las herramientas y registros necesarios.

(2) Concentre su energía, no abandone metas accidentales y no deje de lado fácilmente fenómenos que incluso considere insignificantes. El entrenamiento a largo plazo lo ha convertido en un hábito científico meticuloso.

(3) Observar repetidamente para descubrir las causas de ciertos fenómenos en el experimento y ver la esencia a través de los fenómenos.

(4) Haga un resumen después de la observación, analice cuidadosamente los fenómenos observados y los datos registrados, forme conceptos físicos y establezca leyes físicas. Por ejemplo, al observar un experimento de imágenes con lentes convexas, en primer lugar, es necesario dejar claro que los cambios en las posiciones de la vela y la pantalla y los cambios en la imagen en la pantalla se observan principalmente en el experimento. En este experimento presta atención a la posición de las velas, la pantalla y la imagen. Para observar estos fenómenos con mayor precisión, se pueden realizar múltiples experimentos y, finalmente, se puede resumir la relación entre la distancia del objeto, la distancia de la imagen, la distancia focal, la realidad de la imagen y la ampliación y reducción.

1.2 Requisitos de observación

①Rápidamente. En los experimentos físicos, muchos experimentos requieren la lectura precisa de dos o más datos en poco tiempo, lo que requiere una velocidad de observación rápida.

2 Preciso. Es para reducir el error causado por la observación.

3 Profundo. Se trata de captar aquellos fenómenos que muchas veces están ocultos pero que muchas veces son procesos físicos esenciales. Por ejemplo, en el experimento de flotación y hundimiento, si presionas la película de goma en la boca de la botella con la mano, el objeto flotante se hundirá. La esencia de la presión descendente que causa el hundimiento es que la presión descendente reduce el volumen de la columna de aire sobre el flotador y la fuerza de flotabilidad que experimenta.

4 Ten cuidado. Los cambios en algunos fenómenos físicos no son obvios y requieren una observación cuidadosa para distinguir diferencias sutiles.

2 Pensamiento

El pensamiento es el reflejo indirecto y general del mundo objetivo del cerebro humano. Es el proceso de procesar materiales perceptivos obtenidos a través de la observación y la experimentación en comprensión racional. El proceso de aprendizaje es un tipo de actividad de pensamiento, y las actividades de pensamiento también tienen ciertos procedimientos y métodos.

2.1 Programa de pensamiento físico

El pensamiento físico consiste en actualizar el conocimiento perceptivo obtenido de fenómenos físicos y experimentos físicos en conocimiento racional, y obtener nuevo conocimiento racional a partir del conocimiento racional existente. El principal proceso del pensamiento físico es cuestionar y resolver dudas.

(1) Preguntas: Las preguntas no son preguntas generales que no comprendas. Se refieren principalmente a problemas difíciles que los observadores no pueden explicar después de hacer pleno uso de su propio conocimiento. Por lo tanto, las preguntas correctas son direccionales e inspiradoras para seguir aprendiendo e investigando. Hay muchas formas de hacer preguntas, pero la profundidad de las preguntas está estrechamente relacionada con la capacidad de observación del observador. Por ejemplo, en experimentos para observar objetos que se hundían, algunas personas sólo encontraron una relación simple entre la depresión y el hundimiento. Algunas personas pueden encontrar la causa subyacente de la depresión.

2 Disipa cualquier duda. Cuestionar es el requisito previo para resolver dudas y el conocimiento existente es la prioridad para resolver dudas. Cuando el conocimiento existente tiene dificultades obvias para explicar puntos dudosos, se deben llevar a cabo actividades creativas para centrarse en las partes difíciles.

Para resolver dudas, debemos comenzar con los conceptos y leyes básicos de la física, primero analizar los fenómenos físicos, descubrir los factores esenciales que producen estos fenómenos y luego elegir el conocimiento físico apropiado para responder preguntas físicas.

Problema: Tres termómetros muestran una posición de 20 °C, pero la escala de un termómetro es inexacta, por lo que la temperatura medida por un termómetro debe ser inconsistente con la temperatura real. ¿Qué causa la desviación de las temperaturas reales en las tres imágenes (a), (b) y (c)?

Explicación: En el laboratorio, el alcohol en el vaso de la Figura 2 (c) está conectado con el aire y su temperatura es inferior a la temperatura ambiente debido a la evaporación y la absorción de calor. Aunque la botella de la Figura 2 (b) también está llena de alcohol, no se evapora, por lo que su temperatura debe ser la misma que la temperatura ambiente. Por lo tanto, se puede juzgar que la escala del termómetro en la Figura 2 (c) es inexacta.

2.2 Métodos básicos del pensamiento físico

Los métodos del pensamiento físico incluyen análisis, síntesis, comparación, abstracción, generalización, inducción, deducción, etc. En el proceso de aprendizaje de la física, la abstracción y la generalización son las principales formas de formar conceptos físicos. La deducción, la inducción y la generalización son las principales formas de establecer leyes físicas. Los métodos de análisis, síntesis y comparación atraviesan todo el pensamiento físico. Especialmente al resolver problemas físicos, la aplicación de métodos analíticos y métodos integrales es más común. Por ejemplo, los siguientes métodos y métodos de pensamiento divergente son manifestaciones específicas de estos métodos.

(1) El método final es el método de razonamiento directo, que es un método para inferir resultados a partir de condiciones conocidas.

(2) Método de pensamiento divergente, es decir, partir de una determinada ley física y encontrar diversas manifestaciones de la ley. Esta es una forma importante de desarrollar habilidades de competencia. Por ejemplo, basándose en la ley de Ohm y las características de la energía eléctrica en serie y en paralelo, se extraen las siguientes conclusiones: la resistencia total del circuito en serie es mayor que cualquier resistencia parcial y la resistencia total del circuito en paralelo es menor que cualquier una resistencia parcial; en un circuito en serie, el voltaje a través de la resistencia con mayor resistencia es El voltaje a través de la resistencia es pequeño cuando es grande y la resistencia es pequeña; en un circuito en paralelo, una resistencia con una resistencia grande pasa por una pequeña; corriente, y una resistencia con una resistencia pequeña pasa una corriente grande.

3 Experimentos

Los experimentos son la base de la ciencia física y la fuente del conocimiento físico. Fortalecer los experimentos es una característica de estos tiempos y también es un requisito previo para mejorar la calidad de la enseñanza de la física. De manera similar, los experimentos también son un método importante para formar conceptos físicos y establecer leyes físicas. El aprendizaje de la física es la adquisición de conocimientos perceptivos necesarios a través de fenómenos y procesos físicos. Estos conocimientos perceptivos pueden provenir de hechos físicos proporcionados por la vida y los experimentos de los estudiantes. Los materiales perceptivos obtenidos de la vida generalmente provienen de formas complejas de movimiento, y los factores esenciales y no esenciales a menudo se mezclan. Es bastante difícil formar conceptos y establecer reglas sólo de esta manera. La experimentación puede proporcionar materiales perceptivos simplificados y purificados. Permite a los estudiantes tener una comprensión clara y concreta de los hechos físicos. Por ejemplo, en los libros de texto de física de la escuela secundaria, los factores que afectan la tasa de evaporación se analizan y resumen directamente de la experiencia de la vida diaria; la aparición del sonido es una conclusión extraída del análisis de los fenómenos experimentales que se resumen y son necesarias; de una gran cantidad de datos experimentales. Conclusiones extraídas después del procesamiento matemático. Para la presión del líquido, primero sacamos conclusiones cualitativas de fenómenos experimentales y luego buscamos una relación cuantitativa estricta.

En el proceso de enseñanza de la física, el grado en que los profesores de física conceden importancia a la enseñanza experimental es un factor importante que afecta la calidad de la enseñanza, y el grado en que los estudiantes conceden importancia a los experimentos es un factor importante que afecta la calidad del aprendizaje. Al estudiar física, debes hacer lo siguiente: ① Observar atentamente los experimentos de demostración en el aula. 2 Complete experimentos grupales de estudiantes y pequeños experimentos extracurriculares de forma independiente, trabaje duro y atrévase a hacerlos. ③Diseñe y fabrique usted mismo algunos modelos o juguetes sencillos. ④Formar gradualmente el hábito de utilizar experimentos para resolver problemas físicos.

Movimiento

La migración es la aplicación de principios básicos a otras condiciones. Como dice el refrán, aplicar lo aprendido significa aplicar los conocimientos y métodos aprendidos a la práctica social. Su esencia es la migración. En física, hay muchas cosas que reflejan el principio de migración. Esto se refleja específicamente en los siguientes aspectos.

4.1 Transferencia de conocimientos matemáticos

La física suele utilizar las matemáticas para expresar conceptos físicos y describir leyes físicas. Por ejemplo, la relación proporcional en matemáticas se utiliza para describir la densidad de la materia (ρ = m/v). La velocidad de movimiento de los objetos (v = s/t), la segunda ley de Newton (a = f/m), etc. Utilizando el método de imagen de coordenadas en matemáticas, se describen la imagen de temperatura-tiempo (que representa el proceso de fusión y solidificación de una determinada sustancia), la imagen de desplazamiento-tiempo, la imagen de velocidad-tiempo, la imagen de desplazamiento de energía, etc. Utilizar métodos geométricos en matemáticas para representar la propagación, refracción y reflexión de la luz.

4.2 Transferencia de conocimientos de física

La transferencia de conocimientos de física se refleja en tres aspectos. Primero, aplique los conocimientos de física para resolver problemas. En los libros de texto de física, hay ejercicios después de unidades y capítulos. En segundo lugar, aplicar los conocimientos físicos para explicar fenómenos naturales, como los eclipses solares y lunares, que pueden explicarse mediante el principio de propagación lineal de la luz. El motivo del cambio de estado puede explicarse mediante la teoría del movimiento molecular. La maravilla de los espejismos puede explicarse por el principio de refracción de la luz. En tercer lugar, aplicar conocimientos de física para diseñar y producir diversos productos. Por ejemplo, los termos se fabrican según el principio de transferencia de calor, los generadores y los instrumentos electrónicos de medición se fabrican según el principio de inducción electromagnética, los termómetros se fabrican según el principio de expansión y contracción térmica, y las cámaras, proyectores de diapositivas y Los proyectores de películas se fabrican según el principio de refracción de la luz.

4.3 Transferencia de conceptos físicos

En el proceso de su formación y desarrollo, la física formó gradualmente una visión de la materia, es decir, la materia generalmente existe en interacción y existe en movimiento. existe en la transformación y conservación de la energía. Por tanto, la mecánica se forma estudiando las leyes de la fuerza, el movimiento y la energía mecánica de los objetos macroscópicos. Estudia las leyes de la fuerza, el movimiento y la energía interna de las moléculas para formar calor. Estudie las leyes de fuerza, movimiento y energía entre la electricidad y el magnetismo, formando el electromagnetismo, etc. Cuando estudiemos física, cuando nos formemos esta visión de la materia, reconoceremos y comprenderemos intencionalmente las leyes de interacción, movimiento y transformación, y conservación de energía, y nuestro aprendizaje alcanzará un nivel superior. El método de aprendizaje correcto es la llave de oro para conseguir el doble de resultado con la mitad de esfuerzo. Sin embargo, el aprendizaje exitoso depende del trabajo duro: observar, pensar, experimentar y transferir.

PD: Hay muchas cosas involucradas. Puedes elegir algunos de ellos.

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