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易毅红 中学物理教学中物理前沿知识的渗透方法
时间:2010-4-1   文章来源:   [打印] [收藏] [关闭]
     
中学物理教学中物理前沿知识的渗透方法
              易毅红
           (湖南省岳阳市岳化一中,湖南 岳阳 414014)
随着素质教育的实施和新课程改革的进行,培养学生的兴趣,提高其自主学习的能力是当前中学物理教学的重要任务之一。在高中物理教学活动中适当渗透物理学前沿知识,既是素质教育的要求,也是中学生学好物理知识的需要。本文着重谈谈高中物理教学中如何渗透物理前沿知识。
一、精心备好绪论课和每章第一节的新课引入
新教材的绪论中已提出了很多前沿的观点,介绍了一系列前沿的科学技术,合理外延是做好渗透的开始。
做好每章的知识引入,有利于激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。物理学中几乎每一重要的知识块,都与现代科技紧密相关,例如:圆周运动与GPS全球定位系统;万有引力与宇宙探测;光的反射、折射与激光光纤通信;电场与静电的防止和应用;磁性材料与计算机的心脏;电磁感应与磁悬浮列车;原子核与核技术的应用;激光与信息技术等。物理学与自然及生活的联系更是丰富多彩,如闪电、台风蝙蝠、舞蹈、杂技、体育运动、人体辐射、血压和心脏功率、B超、X光检测治疗、温室效应、海洋与厄尔尼诺现象等等,令我们耳目一新,给我们深刻启示。
二、组织、筛选、编辑渗透性习题。
习题课不再是旧知识的巩固和强化,将习题作为前沿知识、前沿科技的载体、精心设计,将前沿知识与经典知识有机结合,使学生能从经典理论角度解决问题。近年来,上海市及全国高考、保送生能力测试试题中,出现了不少联系物理学前沿知识和现代科技知识的试题。这类试题选材灵活、立意新颖,要求学生对试题所展示的实际情景进行分析、判断,辨清物理情景,抽象出物理模型,然后运用相应的物理知识解答。这类试题体现了高考从应试教育向素质教育转轨的高考改革方向。
例如2000年高考物理上海试题中第24题就很好地体现了这一点。
自然界中的物理由于有一定的温度,会不断向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为热辐射。热辐射具有如下特点:①辐射的能量中包含各种波长的电磁波;②物体的温度越高,单位时间从物理表面单位面积上辐射的能量越大;③在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同。
    处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变,若不考虑物体表明性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,这样的物体成为黑体,单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比,即 ,其中常量 。
在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体。
有关数据及数学公式:太阳半径 ,太阳表面K=5770K,火星半径r=3395km,球面积 ,其中R为球半径。
①       太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为 ~ 范围内,求相应的频率范围。
②       每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?
③       火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为 (r为火星半径)的圆盘上,已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其他天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度。
解:
  a)
     
所以,辐射的频率范围为 ~
b)每小时从太阳表面辐射的总能量为
代入数据得:
c)设火星表面温度为T’,太阳到火星距离为d,火星单位时间内吸收来自太阳的辐射能量为
                        
   
所以                 
  火星单位时间内向外辐射电磁波能量为
                      
即                    
由⑩式解得火星平均温度
                       
三、充分利用校园网等媒体手段。
  我们通过学校闭路电视系统,利用每天的15分钟读报课,播放各种节目,其中每周三、四定点播放现代科学技术类节目,得到了学生和社会的肯定。
  不定期主办一些讲座。讲座可分年级,组织有兴趣、热爱自然科学的学生进行。已主办的讲座内容有:
①     太阳黑子的活动;
②     宇宙与航天技术;
③     纳米技术与纳米材料;
④     物理学发展对人类社会的影响;
⑤     和平号空间站的末日。
另外,我们正在校园网上完善我们的物理专题学习网页,该网页要求不仅要包含完整的中学物理知识体系、已主办的讲座知识,还要求包含当今科技、工程成果情况简介,如“神舟”系列飞船情况简介、三峡水利工程情况简介等,这些信息可通过上网查找录入。目前学校正在申报有关课题。
四、重视研究性学习课程
   物理学前沿知识在物理教学中渗透,重点应该是科学的思想、方法和科学精神的渗透。巴普洛夫认为:“重要的是科学方法与科学思想的总结,认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”充分利用好研究性学习课时,鼓励引导学生进行探究活动。通过探究活动来达到培养实践能力和创新精神的目的。
  研究性学习是一种复杂的学习活动,在引导学生进行研究性学习时要注意:
①     注重生活实际,从个体的自我思考出发;
②     强调在观察、实验的基础上进行归纳;
③     关注学生们相互间的讨论和合作;
④     重视方法、思想和精神,不对结论做统一要求;
⑤     教师的评价要具有灵活性和多样性
在指导学生的研究性学习中,我们整理出了一些与生活实际、前沿知识相关的课题供学生选择。在学习活动初期,教师应介绍科学研究的一般方法,同时结合一些前人的发明创造实例介绍他们的创新思维的方法。
由于应试教育,目前物理学前沿知识在中学物理教学中渗透得不是很多,这无疑会严重影响中学物理教学的效果,不利于素质教育,加强这方面的研究有利于对学生创新思维、科学思想的培养,符合当前教育改革方向的要求。本文中提到的许多观点,有些是从我们的教学实践中得到的,有些观点还有待我们在今后的教学工作中去检查。                                                                         
 
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