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2014-2015学年高中物理 第6章 第3节广义相对论初步第4节探索宇宙课时训练 鲁科版选修3-4

2014-2015学年高中物理 第6章 第3节广义相对论初步第4节探索宇宙课时训练 鲁科版选修3-4
2014-2015学年高中物理 第6章 第3节广义相对论初步第4节探索宇宙课时训练 鲁科版选修3-4

2014-2015学年高中物理第6章第3节广义相对论初步第4节探索宇宙课时训

练鲁科版选修3-4

【基础达标】

1.(基础理论辨析题)关于广义相对论和宇宙的起源,下列说法正确的是

( )

A.在广义相对论中,爱因斯坦把狭义相对性原理发展到了非惯性系

B.一切物体的惯性和引力是两个相同的属性

C.匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场是不可区分的

D.在引力场中引力越强,时钟变得越快

E.我们的宇宙将一直膨胀下去

F.黑洞的问题科学家还未探索清楚

2.关于广义相对论,下列说法正确的是( )

A.广义相对性原理是广义相对论的基本原理之一

B.广义相对论不能应用到非惯性参考系中

C.等效原理是广义相对论的基本原理之一

D.广义相对论与实验事实不符

3.关于广义相对论的实验检验,下列说法中正确的是( )

A.物质的引力使光线弯曲

B.光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用

C.在强引力的星球附近,时间进程会变慢

D.广义相对论可以解释引力红移现象

4.如图所示是黑洞的示意图,黑洞是质量非常大的天体,由于质量很大,引起了其周围的时空弯曲,从地球上观察,我们看到漆黑一片。那么关于黑洞,下列说法正确的是( )

A.内部也是漆黑一片,没有任何光

B.内部的光由于引力的作用发生弯曲,不能从黑洞中射出

C.所有中子星都会发展为黑洞

D.如果有一个小的星体经过黑洞,将会被吸引进去

5.支持宇宙大爆炸理论的事实是( )

A.水星近日点的进动

B.光线在引力场中的弯曲

C.哈勃发现,遥远恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比,波长变长

D.长度缩短效应

6.宇宙飞船在星际飞行时,宇航员发现从手中自由释放的小球能够自由落下,已知小球没有受到明显的引力作用,下列说法正确的是( )

A.飞船可能正在向上加速运动

B.飞船可能正在向上减速运动

C.飞船可能正在向下加速运动

D.惯性力使小球向下加速运动

7.关于广义相对论的基本原理,下列说法中正确的是( )

A.在任何参考系中,物理规律都是相同的,这就是广义相对性原理

B.在不同的参考系中,物理规律是不同的,如牛顿定律仅适用于惯性参考系

C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理

D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理

【能力提升】

1.在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动,一束光垂直于运动方向在飞船内传播,下列说法正确的是( )

A.船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的

B.船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的

C.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的

D.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的

2.关于宇宙的起源,下列说法中正确的是( )

A.宇宙是固定不变的

B.“大爆炸”模型是宇宙起源中获得观测事实支持的模型

C.哈勃发现的红移现象支持宇宙“大爆炸”模型

D.宇宙膨胀到极大值后再收缩为一个新的奇点

3.关于广义相对论,下列说法中正确的是( )

A.万有引力可以用广义相对论作出正确的解释

B.惯性质量和引力质量不相等,它们遵从不同的规律

C.广义相对论是惯性参考系之间的理论

D.万有引力理论无法纳入广义相对论的框架

4.(能力挑战题)若宇宙飞船是全封闭的,航天员与外界没有任何联系,当他发现飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底时,由此,他作出的如下判断中,正确的是( )

A.此飞船一定是停在某个星球的表面上

B.此飞船一定是正在远离任何天体的空间加速飞行

C.此飞船可能是停在某个星球的表面上,也可能是正在远离任何天体的空间加速飞行

D.此飞船可能是在远离任何天体的空间中匀速飞行

5.哪些实验观测支持广义相对论?

答案解析

【基础达标】

1.【解析】选A、C、F。在广义相对论中,爱因斯坦把狭义相对性原理发展到了非惯性系,A项正确;一切物体的惯性和引力是两个完全不同的属性,B项错误;匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分,C项正确;在引力场中,引力越强,时钟变得越慢,D项错;无法确定我们的宇宙是否将一直膨胀下去,E项错;黑洞的问题有待科学家进一步去探索,F项正确。

2.【解析】选A、C。广义相对论有两个基本原理——广义相对性原理和等效原理,A、C正确;广义相对论可以应用到非惯性参考系中,与实验事实相符,B、D错误。

3.【解析】选A、C、D。根据广义相对论的几个结论可知,选项A、C、D正确,B错误。

4.【解析】选B、D。少数中子星会发展成为黑洞。黑洞之所以黑是因为光不能从其中射出,而不是内部没有光线。由于引力的作用,其光线弯曲程度很大,不能射出。当有一个小的星体经过黑洞时,由于黑洞质量很大,对小星体有很强大的引力,把小星体吸引进去。因此正确选项是B、D。

5.【解析】选C。大爆炸理论的主要观点是宇宙起源于一个“奇点”,发生大爆炸后,宇宙不断膨胀,温度不断降低。根据多普勒效应,如果恒星离我们而去,光的颜色偏红。哈勃的发现,表明不管往哪个方向看,远处的星系正急速远离我们而去,所以C正确。

6.【解析】选A、D。根据相对性原理,小球能够自由落下,飞船可能正在向上加速运动,故选项A、D正确,B、C错误。

7.【解析】选A、D。根据广义相对性原理和等效原理可知,选项A、D正确,B、C错误。

【变式备选】一艘大船在平静的大洋中匀速行驶,一个人在其密闭的船舱内向各个不同的方向做立定跳远实验,并想由此来判断船航行的方向,假设他每次做的功相同,下列说法正确的是( )

A.如果向东跳得最远,则船向东行驶

B.如果向东跳得最近,则船向东行驶

C.他向各个方向跳的最大距离相同,不能由此判断船行方向

D.他向各个方向跳的最大距离不同,但不能由此判断船行方向

【解析】选C。这是经典力学的相对性原理,即不可能通过力学实验测得惯性系的绝对速度,故不能判断船航行的方向。力学规律在任何惯性系中都是相同的,故他向各个方向跳的最大距离相同,C项正确。【能力提升】

1.【解析】选A、D。飞船做匀加速直线运动,在光传播的同时,飞船的速度也在不断增加,因此飞船上观察者看到的光的径迹是一条曲线,故选项C错误,D正确。而飞船外的观察者看到光是一条直线,故选项A正确,B错误。

2.【解析】选B、C。哈勃发现的红移现象支持宇宙“大爆炸”模型,故A错,B、C对。现在还不能确定宇宙的发展类型,D错。

3.【解析】选A。万有引力可以纳入广义相对论的框架,可以用广义相对论作出正确的解释,A对、D错;惯性质量和引力质量相等,遵从相同的规律,B错;广义相对论是非惯性参考系之间的理论,C错。

【总结提升】如何选择非惯性系为参考系解题

(1)由广义相对性原理:在任何参考系中,物理规律都是相同的,这意味着惯性系中的运动定律,在非惯性系中都是相同的。

(2)由等效原理:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。这意味着一个非惯性系可以看作一个惯性系,只不过是该惯性系的后面有一个均匀的引力场,这样选非惯性系作为参考系解题,可以使用我们学过的运动定律,但在分析受力时应分析惯性力的作用。

4.【解题指南】解答本题的关键是认真领会广义相对论的等效原理,即匀加速参考系中的惯性力场与均匀引力场不可区分。

【解析】选C。根据等效原理,可知可能是由于飞船处于某个星球的引力场中,也可能是飞船正在远离任何天体的空间加速飞行。故选项C正确。

5.【解析】水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲、引力红移现象和雷达回波延迟都支持广义相对论。答案:见解析

高中物理实验探究教学研究

高中物理实验探究教学研究 物理的学习是以实验作为基础,进而实现对物理理论的理解,所以,实验在物理教学中是非常重要的。新课程改革的推进实施,更加强调对学生能力的提升,高中物理实验教学也受到了相当的重视。本文主要就高中物理实验教学的研究进行论述分析,以促进高中物理教学的发展进步。教育的目不仅仅是为了让学生对教学理论的内容的了解,更重要是使学生的实践操作能力得到提高。尤其在高中物理的教学课堂中,通过实验的方式,能够帮助学生对课堂理论的了解,同时也可以提高学生的实际动手能力。注重高中物理实验教学,对学生的物理学习有着重要的促进作用。 一、高中物理实验教学现状 在应试教育的影响下,教学与学生对物理的实验没有正确的时候,忽略实验在物理教学中的重要作用。物理是高中重要的考试科目之一,所以教师在进行物理教学的过程中,往往更加注重学生对理论知识的理解,以及学生在物理考试中所取得的成绩。因此,导致很多教师大量占用实验教学时间对学生进行物理理论内容或者物理习题的讲解,对物理实验的态度可以能少做就少做,甚至很多物理实验就是直接对学生进行简要的介绍,或者直接用多媒体播放实验视频,让学生记住实验的过程。同样,学生对物理实验的认识也存在着误区,繁重的学习任务,还有对自己人生有重大影响的高考,使学生忙于各种书山学海中,由于实验实际操作并不在高考的考察范围内,所以很多学生对实验也不是很在意,相对于实验,学生更倾向于多做几道物理题,即使是在课堂上做一些实验,实验的模式非常单一,通常都是学生对教师或者对课本中实验过程的简单模仿,收集实验中产生的数据。学生自身对实验的思考非常少,实验教学的真正目的也没办法发挥出来。这种物理教学模式,使学生花费了大量的时间对物理教学内容进行死记硬背,但是知其然却不知其所以然。学生的学习是机械的,对物理的思考也同样是机械的,一味的背诵使学生创造性思维受到限制,实际动手能力也没能得到很好的训练,也就是所谓的“高分低能”。这样,对学生整体素质的提升有着负面的影响。 二、实验教学在物理教学中的作用 物理实验是物理教学中非常重要的一部分,对物理知识的学习,物理理论内

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广义相对论基础

广义相对论基础 Introduction to General Relativity 课程编号:S070200J15 课程属性:学科基础课学时/学分:60/3 预修课程:大学理论物理、高等数学 教学目的和要求: 本课程为物理学、天文学研究生的学科基础课,同时也是为今后有可能接触到引力理论的其它学科研究生的学科基础课。主要介绍爱因斯坦的广义相对论。使学生具有在今后接触到引力场问题时,能通过阅读有关书籍文献对更深入的问题进行了解的能力。本课强调弄清物理和几何图像。本课不涉及引力场量子化、引力和其它作用之统一以及以抽象数学工具表现时空几何等问题。本课也扼要对广义相对论的观测和实验检验,黑洞问题和宇宙学问题进行简要地介绍。 内容提要: 第一章张量分析基础 张量代数,联络,协变微商,测地线方程,Killing矢量。 第二章引力场方程 引力与度规,引力红移,黎曼曲率张量,Bianchi恒等式,引力场方程。 第三章场方程的应用(Ⅰ) 西瓦兹解,西瓦兹场中质点的运动,光线偏折,引力透镜效应,雷达回波,0Kruskal坐标和黑洞,Keer度规。 第四章场方程的应用(Ⅱ) 宇宙学原理,共动坐标系,Robertson-Walker度规,宇宙学红移,标准宇宙学模型简介。 主要参考书: 1. R, Adler, M.Bagin,M.Schiffer,Introduction to General Relativity(第二版),McGraw-Hill Book Company,New York,1975. 2. 俞允强,《广义相对论引论》,北京大学出版社,北京,1997。 3. S. Weinberg,Gravitation and Cosmology,John Wiley Sons,Inc.,New York,1972. 撰写人:邓祖淦(中国科学院研究生院) 撰写日期:2001年09日

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新课程下高中物理实验教学模式的探究 【摘要】物理学是一门以实验为基础的自然学科,对培养学生的科学素养和创新能力具有重要作用。新课标已经重新审视了基础教育的实验问题,要求物理实验教学必须改革创新,以适应素质教育的需要。 【关键词】新课程高中物理实验探究式开放式 物理学是一门重要的基础性学科,随着新课程全面实施,新课程理念指导着课物理的教学过程应当由封闭走向开放。《普通高中物理课程标准(实验)》明确提出:实验是物理课程改革的重要环节,是落实物理课程目标、全面提高学生科学素养的重要途径,也是物理课程改革的重要资源。 一、目前高中物理教学中存在的普遍问题 实验作为物理教学的主要方法和手段之一,理应受到足够的重视。目前,高中物理教师也普遍比较重视演示实验的作用,也能让学生亲自动手,但多数情况下是按照某一特定的或者是常用的套路按部就班地进行。一切仍是教师在做主,学生依然是按照教师的要求,实施既定的实验步骤。这样显然达不到物理学启迪学生创造力的作用。现实调查结果也验证了这一点。某学校对高中物理学中的实验情况进行了问卷调查。

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广义相对论学习心得 理论物理周成康 学号16212289 张宏浩老师您好,我是选修了您的广义相对论的硕士生周成康,首先谢谢您在广相课程中的付出的劳动。 我的导师是姚道新老师,方向是关联电子体系的蒙特卡洛模拟。虽然方向与广义相对无关,但是基于兴趣选择了广义相对论的课程。很高兴选修了张宏浩老师的广义相对论的课程,本人本科只是一般院校,基础一般,不能说得上好,所以刚开始听的几堂课都比较吃力,但老师您的课幽默不失风趣,是我能够坚持听下来,对广义相对论与黎曼几何有了一定程度的了解。 广义相对是描述物质间的引力相互作用的理论,将引力与时空的变化相联系起来,而描述时空变化的工具是黎曼几何和张量分析。黎曼几何相对于欧几里的几何的优势在于,在描述同样的空间扭曲时,不需要引入额外的维度来描述,例如描述二维曲面时,在欧氏几何需要三维空间才能表达,但是在黎曼几何却只需要同样的二维表达。这意味着分析广相时,使用黎曼几何能有效简化过程,只利用最少的维度便可以表示清楚。 在广义相对论理论体系中,基本假设包含以下几点:1,等效原理:爱因斯坦提出“等效原理”,即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理,即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关,只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动),如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走;2,广义相对性原理:物理定律的形式在一切参考系都是不变的。该定理是狭义相对性原理的推广。在狭义相对论中,如果我们尝试去定义惯性系,会出现死循环:一般地,不受外力的物体,在其保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系是惯性系;但如何判定物体不受外力?回答只能是,当物体保持静止或匀速直线运动状态不变时,物体不受外力。很明显,逻辑出现了难以消除的死循环。这说明对于惯性系,人们无法给出严格定义,这不能不说是狭义相对论的严重缺憾。为了解决这个问题,爱因斯坦直接将惯性系的概念从相对论中剔除,用“任何参考系”代替了原来狭义相对性原理中“惯性系”;3,引力质量与惯性质量:人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量。所有的实验结果都得出同一结论:惯性质量等于引力质量(实际上是成正比,调整系数后,就变成"等于"了,这么做是为了方便计算),牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反,爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道。 广义相对不但是人们对时空与引力的认识跨入一个新的高度,同时也预言了许多新的现象和结论,包括引力波,引力透镜效应等。 引力波随着LIGO成功测得,成为时下热词。在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲是因为质量的存在而导致。通常而言,在一个给定的体积内,包含的质量越大,那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。当一个有质量的物体在时空当中运动的时候,曲率变化反应了这些物体的位置变化。在某些特定环境之下,加速

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(3)训练直觉思维,发展学生的联想和想象能力: ①根据已知进行联想,判断结果;②通过联想证实已知的结论;③运用联想进行实验设计;④根据有关知识进行比喻想象;⑤发挥自由假想,培养学生爱探索的习惯。 二、物理实验教学心得 重视并搞好物理实验教学对培养学生的观察和实验能力、事实求是的科学态度,对激发学生的兴趣都有不可替代的重要作用。 (1)培养学生的思维能力。在实验课题、实验原理、仪器用品、方法步骤、实验结果的处理、实验结论等各个实验程序中,设疑、质疑、解疑能活跃学生思维,能培养学生对实验现象的进行分析、比较、总结、归纳、概括的能力,能培养学生发散思维与逆向思维的能力,使他们形成创新思维品质和习惯。 (2)培养学生的探索精神和探索能力。带领学生进行探究实验时,教师要重视探究方法的指导,让学生掌握方法和思路,变演示实验为探究性实验,以培养学生的探索问题。 (3)培养学生的非智力因素。①利用先进的多媒体辅助教学手段,更能激发学生的学习兴趣,增强课堂活力。多媒体电教设备拓展了教学空间,给单调的课堂教学注入了活力,能营造一种身临其境的氛围,激发学生的学习兴趣。②循序渐进, 有效地培养学生的学习意志:加强实验在日常生活中的运用。因为物理实验所得出的科学结论是普遍存在的规律。要引导学生多加强运用这方面的分析。 ③培养学生独立思考、总结归纳的能力。要使知识系统化、条理化,以达到新旧知识融会贯通、形成一个知识网的目的。 三、物理实验的探究性教学 物理实验教学应该采用科学探究的形式来进行,构建科学探究教学模式,通过教师的指导和启发以及学生自主、独立的探索活动,有效感知和理解物理规律,获得情感体验,掌握解决问题的方法,发展探究精神和创新能力。学生在完成探究的过程中,要经

学习广义相对论宇宙论的心得体会

学习广义相对论心得体会学习广义相对论宇宙论的心得体会 最近看完梁灿斌的微分几何与广义相对论教程中的宇宙论部分,果然比以前的学到的科普知识深了一层,下面就来写一段自己的小结体会。 先谈一下宇宙论的范围,以前总觉得好像研究宇宙中的东西就叫做宇宙论,但现在知道宇宙论研究的就是宇宙本身,如果研究其中恒星、黑洞之类的,还称不上的严格意义上宇宙论。宇宙论有一条基本原理,就是宇宙在大尺度下是均匀与各向同性的,即使是星系(比如我们的银河系)乃至星系团,在浩瀚宇宙中也只是沧海一粟而已。 由宇宙学原理,我们可以选定各向同性参考系,并且知道宇宙的空间几何(三维)是常曲率的,因此只可能有球形、平直或者是双曲型的度规结构。然而,我们还要考虑的宇宙四维时空结构,为此我们需要使用所谓的Robertson-Walker度规。请注意,宇宙的时空并不是一个单纯的容器,而是与物质分布通过Einstein方程G=8πT相联系。Einstein当年并不满意这个方程得到的动态解,特别增加了一项宇宙因子项Λ,通过求解修正的Einstein 方程G+Λg=8πT得到静态宇宙解,但遗憾的是这个解是不稳定的。然而,关于宇宙因子Λ的讨论却是几经周折,当量子场论发现“真空不空”时就解释成了真空的能量密度,1998 年的观测发现宇宙加速膨胀时又以Λ作为了主要原因。 借助于Robertson-Walker度规,可以对Einstein方程做一番复杂的推到,最后得到Friedmann方程,实际上宇宙论的讨论大都是从Friedmann方程出发的。由Friedmann方程,我们可以得到两种极端情况,对于尘埃宇宙的能量密度ρ∝a^(-3),而辐射宇宙(极早期)则有ρ∝a^(-4),其中a是R-W度规中的尺度因子。此外,Friedmann方程还引出了奇点问题,后来Penrose与Hawking断言了在相当宽容的条件下,奇点是不可避免的,这说明广义相对论与经典物理有着不相容的一面。物理学家曾试图用量子力学的方法来消除奇点问题, - 1 -

高中物理设计方案:高中趣味物理游戏方案初探

高中物理论文:高中趣味物理游戏设计初探 一、开展趣味物理游戏的意义 趣味物理游戏是校园科技活动中不可缺少的一部分。开展物理游戏活动,可以让学生在轻松愉悦的氛围中,领略到自然界的美妙与奥秘,极大地激发他们探求科学的欲望和学习物理的兴趣;同时,也使学生在“玩”的过程中不知不觉地锻炼和提高了动手能力、思维能力和创新能力。 二、高中趣味物理游戏设计的原则 趣味性原则:这是设计物理游戏首先必须考虑的原则。设计的游戏,可以“新”、“奇”、“绝”、“妙”、“疑”等为特点,来吸引学生踊跃参与,令学生感到兴趣盎然。 挑战性原则:由于高中阶段的学生已经具备了一定的认知水平和动手能力,因此设计的物理游戏不可过于简单,应具备一定的挑战性。挑战性可以是知识、思维方面的,也可以是游戏操作技巧方面的。对于只需简单动手操作的游戏,则可以限定时间完成。 简易性原则:游戏设计最好能采用现成的简易装置或利用废旧材料,这样不但可以节约成本,而且更能让学生感受到物理与生活的紧密联系。 教育性原则:设计的每个物理游戏都要有明确的教育目的。游戏仅仅是一种手段,是一种活动形式,而培养学生的动手能力、思维能力和创新能力才是活动真正的目的和意图。因此,我们要尽量做到“寓教于乐”。 安全性原则:游戏的内容、方式、过程甚至活动环境的选择等都要确保学生的安全。 三、趣味物理游戏的活动组织形式 趣味物理游戏的每一个游戏都必须有裁判员或主持人,可由该游戏的设计者或“玩具”制作者担任;每个游戏通常都必须有明确具体的游戏规则或玩法,可由裁判员或主持人负责讲解,并监督和检查参与者是否成功。 四、常见趣味物理游戏的类型 下面介绍几种较为常见的物理游戏类型,并对各类型列举一些典型实例加以说明。 1.简单操作比赛类 这类游戏通常涉及的物理知识、物理原理简单易懂,学生主要是在“玩”中找到乐趣。例如“正字反写”、“弹指神功”、“空杯运球”、“气球运水”、硬币搭桥”、“大鱼吃小鱼”、“巧渡水雷区”等都是学生喜闻乐见的游戏类型,由于篇幅有限,只讲部分例子。

百度相对论吧视频导航 20101005

CassioPeia系列科普视频:关于物理学概念的通俗讲解,均配有英文字幕,部分有中文翻 译,详见帖子后面的回复。内容包括:物理学;相对论;宇宙;量子力学;标准模型。 百家讲坛——物理的挑战:共14讲,包括杨振宁、李政道、丁肇中在内的物理学家,总结 物理学的发展历程,并对今后的发展做出展望。 清华大学普通物理:杨振宁教授曾在清华大学讲授过一个学期的普通物理课,这是当时的 录像。配套教材是哈里德著《物理学基础》。授课语言主要是英语。我们提供教材及学习辅导的电子书下载。 上海交大大学物理:2个学期的课程,内容完整,范围包括力学、热学、电磁学、光学、近 代物理等。是非物理理工科专业学习的课程。 麻省理工学院力学:共36讲,适合非物理专业或物理专业低年级学生。内容丰富全面,课 堂演示实验是其最大特色。英文授课,点此下载讲稿(需要科学网帐号)。 绍兴文理学院力学:共60讲,内容全面。 中科大电磁学:共68讲,内容全面。 麻省理工学院电磁学:共36讲,适合非物理专业或物理专业低年级学生。英文授课,点此 下载讲稿(需要科学网帐号)。 麻省理工学院振动和波:共23讲,英文授课。适合非物理专业或物理专业低年级学生。 麻省理工学院热力学:共36讲,是麻省理工学院化学系开设的课程。 厦门大学热力学与统计:较为全面的学习资料,包括视频、课件、习题等。 Berkeley大学物理学基础:一个学期的大学物理课程,共24讲,内容全面,选材广泛。适 合非物理专业学生。英文授课,教授语速较快。 Yale大学物理学基础:一个学期的大学物理课程,共24讲,由著名物理学家Shankar教 授主讲。内容全面,涵盖了大学物理的主要内容。适合非物理专业学生。英文授课,已有字幕组制作中文字幕。 国立交通大学基础物理:由电子物理系李威仪教授主讲,授课风趣细致,内容比较全面。 北京大学物理学讲座:由程檀生教授主讲,面向非物理专业学生,属于拓展知识面的科普 讲座。内容包括原子核物理、粒子物理以及凝聚态物理学。 其它零散的大学物理视频有:复旦大学侯晓远教授主讲的万有引力;复旦大学蒋最敏教授 主讲的动量和动量守恒定律;复旦大学文科物理(物理与文化、自学物理实验)北京大学陈秉乾教授主讲的电磁学第一章:静电学;北京师范大学梁灿彬教授主讲的电磁学(静电场的高斯定理、动生电动势);复旦大学金晓峰教授和孙鑫教授主讲的热力学和统计物理学,配有孙鑫教授的教案;还有一些高中物理和大学物理的视频资源,适合教师用在课件之中。

高中物理探究式教学初探

高中物理探究式教学初探 发表时间:2013-04-02T10:22:28.717Z 来源:《中小学教育》2013年4月总第131期供稿作者:何琰[导读] 我们正处于一个知识经济初见端倪的时代,这是一个基于知识、注重创新的时代。 何琰云南省沾益县第三中学655331 所谓探究式教学,就是以探究为主的教学。具体说它是指教学过程在教师的启发诱导下,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由的表达、质疑、探究、讨论问题的机会,让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动,将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。探究式教学是以学生为主体的教 学模式,其宗旨是培养创造性人才。 一、开展高中物理探究性教学的依据 1.新时期社会发展的需要 我们正处于一个知识经济初见端倪的时代,这是一个基于知识、注重创新的时代。这一知识经济时代要求重视学生创造性学习能力的培养,要求学生学习的性质由单一接受性逐渐转变为探索性、创造性;要求教师不仅要重视知识的传授和能力的培养,更要重视激发学生的学习兴趣,培养学生的创造性思维能力,使他们形成有效的学习策略,养成良好的学习习惯。 2.使用新课标新教材教学的要求 新课标、新教材重视探究性学习的教育功能,强调过程和方法的学习,使学生在学习知识的同时也能学到获取知识的方法,增强探究未知世界的兴趣和能力。这就要求教师首先要了解一般性科学探究的形式,转变传统的教育教学观念,开展探究性教学,营造开放性的教学课堂,引导学生由被动接受性的机械式学习向主动探索性的发现式学习转变,让学生体验科学探究的过程、学习科学探究的方法。 3.学生不断发展的需要 培养学生的创新精神是我国当前教育教学改革中最重要也是最紧迫的任务。为了满足学生不断发展的要求,我认为,必须开展探究性教学,创设一种培养学生创新精神和实践能力的教学环境,使之敢于真实地表现自己,充分展示自己的个性,能联系实际、贴近生活,深入思考问题,创造性地挖掘发挥自己的潜能。 二、高中物理探究性教学的实施过程 1.提出问题 发现问题和提出问题对科学探究具有重要的意义,如果没有发现问题、不能提出问题,科学探究便无从谈起,因此,发现问题和提出问题是进行科学探究的前提。 2.猜想与假设 猜想与假设在科学探究中的重要作用在于它是科学结论的先导,它能帮助探究者明确探究的内容和方向,为制定探究计划、设计实验方案奠定必要的基础,因此猜想与假设是科学探究不可缺或的一环。此环节教师要适时地引导学生把已有的知识经验和要探索的内容联系起来,让学生讨论,通过观察、分析、比较等方法,区分有关因素和无关因素,迅速地抓住问题的成因并对问题作出初步的猜想。 3.制定计划与设计实验 制定计划与设计实验,就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化,这一步骤是科学探究的重要环节,也是学生的难点所在。教师要及时地引导学生紧紧围绕着“猜想与假设”,积极寻找、设计、验证“猜想、假设”的实验方法。常用的物理实验设计方法有对比法、控制变量法、排除法、理想实验法、定量测量法等。教学中要让学生充分讨论,发挥他们的想象力,获得思维的各种办法,在此基础上,教师要帮助学生修改、选择或综合,设计出最好的实验方案。 4.进行实验与收集证据 科学事实是检验科学结论的唯一标准,证据是进行科学分析的根据。要在上阶段所设计的实验方案中选取最优方案,通过实验操作促使学生积极主动地动脑、动手,教师在此过程中主要是指导学生进行实验。 5.分析与论证 实验数据并不等于探究的结论,而是对实验事实的客观记录。探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律,因此分析论证在科学探究中是必不可少的。学生在实验中获得感知后,要对实验数据进行分析、比较、概括,进行思维加工,并尝试用自己的语言对探究结果进行描述,力求准确地反映实验结论。 6.评估、合作与交流 教师必须强调实验结束后对实验结果进行评估的重要性,使学生养成对于所做工作进行评估的好习惯。《物理课程标准》指出:“有效的教学学习活动不能单纯地依赖模仿和记忆,动手实践、自主探索与合作交流是学生学习物理的重要方法;教师应帮助他们在自主探究和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的物理知识与技能、物理思想和方法,获得广泛的物理活动经验。”由此可见,教师的职责不仅仅是传授知识,更应引导学生自主获得知识、技能、思想和方法,提高能力,即所谓“授人以渔”。 总而言之,高中物理探究性教学初期,要让学生逐步接受,在某些环节并不排斥老师用最简捷的方式使学生能尽快地获得新知,然后逐步深入,引导学生自己去探究。在探究性教学中,要避免学生的探究流于形式、停留在问题的表面,教师要及时予以引导。这就需要教师有较强的驾驭教材的能力,高屋建瓴统观大局,每一步都要做到心中有数,及时发现某些动态予以调整解决。通过探究式课堂教学,把学生的学习过程由间接被动地接受知识改为通过学生探索直接主动地获取知识的过程,注重了获得知识的过程教学,强调了课堂教学中学生学习的主体性。让学生在探究活动中体验探索的艰辛和成功,容易激发学生探索的兴趣和热情,有利于培养学生的创新情感,从而培养学生的创新意识和创新能力。

传感器技术在中学物理实验教学中的应用研究

传感器技术在中学物理实验教学中 的应用研究 研究生姓名:余耀军 入学时间:2006年5月 导师姓名:呼力雅格其副教授 专业(方向):学科教学(物理) 年级:2006级 现工作单位:内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗世纪中学 2008年12月

传感器技术在中学物理实验教学中的应用研究 中文摘要: 传感器技术是一种与现代科学密切相关的实用技术,具有便捷、直观、实时、准确等特点。在中学物理实验教学中引入传感器技术,不仅使某些在当前条件下无法实现的实验成为可能,提高中学物理实验教学绩效,还能促使学生了解先进的科学技术,获得科学的学习方法,形成正确的学习态度。为了推进传感器技术在中学物理教学中有效应用,本文以现代教育理论为基础,结合传感器技术的特点,分析了应用传感器技术进行中学物理实验教学的优势。从实验效率,效果和教学效益三方面与传统实验进行了比较。利用传感器技术对传统实验进行改进,不仅使实验过程中的变化更为明晰、现象更为清楚,而且从定量的角度反映实验过程中的变化,改变传统的教学模式及学习方式,使教学更加有效,提高学生实验素质和信息素养,反思与评价更加全面。研究表明传感器技术不仅弥补了传统实验工具的缺陷,而且革新了物理实验仪器与方法,拓展了物理实验的内容。将传感器技术应用于探究性学习,可以取得传统实验无法达到的良好效果。此外,笔者对教师和学生使用该技术进行教学的有效性和可操作性进行了分析和总结。但是传感器技术在中学物理教学中的应用远远不止这些,还需要在今后长期的研究中不断摸索和总结经验。 关键字:传感器技术,物理实验,中学物理,实验教学,物理教学。 英文文摘: 目录 (暂缺) 第一章绪论 1.1选题背景 1.1.1问题的提出 物理学是以实验为基础的科学,物理教学必须以实验为基础。随着教学改革的发展,实验教学得到逐步加强,但是总体来说,在中学物理教学中,实验仍然是薄弱的环节,它极大地影响着物理教学质量的提高,与时代发展对人才的要求很不适应。为加强高中物理实验教学,《普通高中物理课程标准(实验稿)》中明确指出:“物理实验是高中物理教学中的重要内容”。“教师应该积极开发适合自己教学的实验项目,并尽可能利用各种实验资源,用各种不同型号、规格的仪器做实验。鼓励将电子计算机等现代多媒体技术应用在物理实验中”。“重视将信息技术应用到物理实验室,加快中学物理实验软件的开发和应用,诸如通过计算机实时测量、处理实验数据,分析实验结果等”。《基础教育课程改革纲要(试行)》也指出:“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,促进信息技术与学科课程的整合,逐步实现教学内容的呈现方式,学生的学习方式,教师的教学方式和师生互动方式的变革,充分发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。” 现代教学中倡导“探究式教学”,强调学生独立思考的能力、合作学习的能力以及创新精神的培养,计算机和物理实验课程的有机整合,以人机对话的方式实现实验过程,并借助计算机处理实验数据,极大地方便了学生进行探究实验。利用计算机和数据采集系统进行物理实验,形式新颖、内容丰富、操作简单、数

高中物理合作教学初探

高中物理合作教学初探 发表时间:2019-06-04T15:46:47.230Z 来源:《科学教育前沿》2019年03期作者:陈利英 [导读] 《高中物理课程标准》指出:目前高中物理课堂教学中,应逐步提高学生自主学习能力。而合作教学在培养学生自主学习能力和人际交往能力方面具有巨大推动作用。因此,将合作融于高中物理课堂教学中对于激发学生学习积极性、提高学生自主学习能力和优化教学效果等等方面具有重要的理论意义和现实意义。此外,高中物理合作教学顺应课改发展趋势,这有利于提高学生物理素养。作为一名高中物理教师,作者深有体会,特结合自身多年教学经验 中图分类号:G63 文献标识码:A文章编号:ISSN1004-1621(2019)03-019-01 《高中物理课程标准》指出:目前高中物理课堂教学中,应逐步提高学生自主学习能力。而合作教学在培养学生自主学习能力和人际交往能力方面具有巨大推动作用。因此,将合作融于高中物理课堂教学中对于激发学生学习积极性、提高学生自主学习能力和优化教学效果等等方面具有重要的理论意义和现实意义。此外,高中物理合作教学顺应课改发展趋势,这有利于提高学生物理素养。作为一名高中物理教师,作者深有体会,特结合自身多年教学经验,同时积极借鉴同行优秀教学成果,特从高中物理合作教学的背景、重要意义、具体运用三大方面进行深入探讨和广泛实践,权做引玉之砖,以期为高中物理合作教学效率提高贡献一己之力。 一、背景 合作能力是现代人必备的一种技能。现代教育教学研究表明:那些著名人物之所以能取得举世瞩目成绩,最重要的一条就是与人合作。深入剖析传统教学模式发现:在这个学习过程中,学生很少有合作时机,合作能力严重不足。许多学生将学习过程视为一种个人行为没在这种心理中配下,分享意识淡薄,只有精诚合作,才能收获成果。此外,合作不是对学生学习放任自流,而是在教师因势利导下,逐步掌握高效学习方法,以期实现善学和乐学。 二、高中物理合作教学的重要意义 物理是高中阶段一门重要的学科,因此,物理高效课堂,有利于学生加深理解基础知识,对于提高学生思维发散性意义重大。在传统物理教学模式下,学生自始至终消极被动学习,而并非主动探索物理知识。这种传统教学模式,压制学生学习热情,同时对学生物理素养培养带来消极影响。随着时代发展和社会进步,社会日益需要高素质人才。每个人能力都是有限的,而互相合作有利于发挥集体智慧,弥补个体缺陷,以期更好的完成工作。为此,在高中物理课堂教学中,教师要着重培养学生合作能力,促使学生之间交流合作,以期顺利突破教学难点。由此一来,促使学生深入理解所学知识,增强学生合作意识。 三、高中物理合作教学具体运用 1.依托课堂分组开展合作教学 在合作教学前,教师应对全体学生进行合理分组。所谓的合理分组就是结合每位学生思维、理解、记忆等等方面进行深入了解。在分组过程中,各个小组成员由优等生、中等生和后进生组成,以期充分发挥优等生带动中等生和后进生取得发展和进步,从根本上扭转由于各个小组学习能力弱而无法做到深入研究和积极实践,保障各个小组均衡发展。此外,在分组过程中,充分考虑学生性格因素,将活泼学生和孤僻学生有机结合,以期活跃合作氛围。比如:在学习某些内容时,在合作教学运用之前,教师应引导学生对所学相关内容进行回忆。具体而言,将全体学生合理分成若干学习小组,个个人小组之间互相提问,在回顾所学有关知识后。一般而言,新知识和旧知识在某些方面具有联系性。运用是学习知识的目的。在传统教学模式下,学生思维僵化,而利用各个小组之间互相合作来弥补学生思维僵化的问题,提高学生合作深度和广度,在回顾以往所学知识基础上分,深入学习和灵活掌握新知识,在深层次合作中,提高学生交流合作能力。 2.合作教学在新课改中运用 新课改背景下的高中物理合作教学意义重大,作用凸显。新课改激励学生合作学习,激发学生学习物理积极性。为此,在课堂教学中,教师应为学生留出更多思考时间和空间,促使学生从深层次合作中整体感悟物理知识,学生之间也可以对学习内容进行深入交流,以期全面把握,逐步拓展学生思维深度和广度。比如:在学习某些内容时,结合教材内容,教师可以找准合作切入点。合作教学不仅仅有利于完善学生知识结构,同时有利于提高课堂教学效率。因此,对于高中物理教学具有重要的理论意义和现实意义。 3.互助教学法运用 在课堂教学中,我们物理教师可以组织学生互相帮助。在上课前,组织学生提前预习,以期帮助学生提前感知所学内容,对于那些理解能力强的学生,可以组织这些学生带领其他学生进行预习,在课堂教学中,教师应要求学生进行探讨,以期纠正学生一些不当之处,最后由班长进行概括,物理委员进督导,教师进行抽查,保障每位学生都能消化课堂所学知识,学生通过提前预习,彰显难点,结合这些学习难点,教师要着重讲解,对于那些复杂知识点要进行反复讲解,以期学生完全把握,在课后作业布置上,应紧密围绕教材重点,精心设计,要求学生认真思考那些错误题,自己无法理解的可以请教那些优等生给与解答。一般而言,一旦学生思维定势,他们会以此作为指引,而这种思维定势往往产生不确定因素,然而通过教师有意识,有步骤引导,这种思维会步入正轨。因此合作教学中,学生积极参与学习活动中,在明确分工和互相合作中共同完成学习目标。学生仅仅是合作教学的一员,教师和家长也可以参与其中,通过深层次交流和积极合作,分享彼此讲解,完善自身知识结构。在合作教学中,消除学生畏惧心理,促使师生、生生之间充分交流,增强责任感,培养团结互助的良好学习习惯。 4.师生合作 合作教学意味着教师不再主宰课堂进程,随之而来的是自主学习、合作学习。为了进一步提高合作教学效率,教师要精心设计合作内容和形式,找准切入口,以期吸引学生注意力,促使学生积极参与其中。传统高中物理教学,过于重视知识传授,忽视学生实践能力,导致高分低能现象。而合作教学中,学生学习负担减轻,学生沉浸其中,积极开展亲身体验。常言道:兴趣是最好的老师。比如:在学习某些内容时,教师可以将游戏穿插其中,师生同心协力,在浓厚兴趣引领下,学生主动参与。教学效果自然更好。 言而总之:对高中物理合作教学进行深入研究和积极运用表明:高中物理合作教学有利于提高学生自主学习能力,推动物理教学整体发展,学生积极参与,深入讨论,为高中物理教学注入无限生机活力。

中学物理实验教学的现状分析与对策研究

中学物理实验教学的现状分析 [摘要] 物理学是一门以实验为基础的自然科学,物理实验本身是增加学生体验的一种有效的方式,实验可以使学生获得比较充分的学习资料,这样做本身就是在加强学习基础;初中生由于受抽象思维的局限,开展好实验教学不仅能为学生提供丰富的感性认识,为思维加工提供大量的素材,而且能为学生能力的培养创造良好的条件。实验是培养学生观察、动手、思维能力的重要手段,是完成教学活动必不可少的环节,因此实验在中学物理教学中占有重要位置。然而,由于只重考试分数的片面追求升学率的干扰,有些教师黑板上画实验,学生本子上练实验;有的地方实验设施十分短缺,教师随意取消教材、大纲中要求的实验内容的现象仍然存在。要解决上述问题,迫切需要设计一条突出实验教学的课堂思路。近年来《物理新课程标准》的实施给农村初中物理实验教学带来了全新的挑战和机遇。新标准、新理念的落实体现在广大物理教师教学行为的转化。然而农村初中物理教学的现状一直困惑着广大农村初中物理教师。原因是教材变化快,原配置的实验仪器不能使用,新的实验仪器不能及时配置,加之农村的初中学生从小生活在农村,见识少,所学的知识均为书本知识,对于生活中常见的现象缺少分析和知晓,实验意识淡薄,这就要求广大农村物理教师根据实际,就地取材,做好物理实验,激发学生的学习积极性。

[关键词]农村初级中学中学物理实验教学现状对策措施回物理是一门以实验为基础的学科。初中生由于受抽象思维的局限,开展好实验教学不仅能为学生提供丰富的感性认识,为思维加工提供大量的素材,而且能为学生能力的培养创造良好的条件。 实验是培养学生观察、动手、思维能力的重要手段,是完 成教学活动必不可少的环节,因此实验在中学物理教学中 占有重要位置。然而,由于只重考试分数的片面追求升学 率的干扰,有些教师黑板上画实验,学生本子上练实验; 有的地方实验设施十分短缺,教师随意取消教材、大纲中 要求的实验内容的现象仍然存在。要解决上述问题,迫切 需要设计一条突出实验教学的课堂思路。 一实验在物理教学中的地位和作用 在新制定的初级中学物理教学大纲中,已明确指出:“观察现象、进行演示和学生分组探究实验,能够使学生对物理事实获得具体的、明确的认识,这是理解物理概念和物理规律的必要的基础。通过观察和自身动手实验对培养学生的观察和实验能力,培养实事求是的科学态度,激发学习兴趣,具有不可代替的重要作用。”可见没有物理实验,很难达到预期的物理教学的效果和目的。 回顾物理学产生和发展的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。所有的物理知识,都是在实验的基础上建立和发展起来的。物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能:

走好高中物理第一步策略初探

“走好高中物理第一步”策略初探 学生进入高中后,教师和学生普遍反映高中物理难教难学,这主要是高中物理学习的任务要求有经验性的形象思维转化为理论性的抽象思维,对于学习成绩较好的学生,这一转化过程需要半个学期的时间,而对于中差生需要一个学期甚至更长的时间。高一物理无疑是高中物理学习的第一步,如何走好这关键的第一步,将直接影响学生整个高中物理的学习。在此谈一些初次尝试的策略。 一谈一谈 教学是一种双边活动,倡导教师与学生交流,可以使教师认识学生的性格特征、认知水平、知识和技能掌握的基本情况、自己教学的缺陷等,也可以使学生了解教师的一些教学思想,主动配合教学。师生间的交流可以不拘形式:作业本上的笔谈,课堂上的提问、讨论,课后的闲聊…只要建立了良好的师生关系,教学的针对性也就明了了。比如高一物理的受力分析要用三角函数,解的方程要用一元二次及多元方程,刚开始学生的作业中大量的错误使我以为是上课时未讲清楚,以致于学生未理解,后来通过与学生交谈后才知道,初中数学中没讲过或讲的很少,而我上课时以为这些只要一笔带过,怪不得学生听得云里雾里。看来教师上课不仅要注意分析题意、分析物理过程,而且还要对数学运算作比较详细的分析和演算,以便培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。看来这种交谈还真不能忽视! 二问一问 物理课堂教学中,教师只有讲究教法,注重启发、诱导思维,才能使学生始终处于思考问题、探索真理的情境之中。高一的学生感性认识不足,但要形成正确的物理概念,充分理解物理概念的内涵和外延,灵活解决物理问题,必须获得有关客观事物的足够多的感性材料。如果没有足够多的、能够把有关的物理现象及其之间的联系鲜明地展示出来,学生很难理解物

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