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物理學(xué)的影響已經(jīng)融入生活中的各個(gè)角落。即使當(dāng)前,資源生存的競(jìng)爭(zhēng)、軍事斗爭(zhēng)的需要也始終是物理學(xué)前進(jìn)發(fā)展的一大因素。物理學(xué)之所以被公認(rèn)為一門(mén)重要科學(xué),不僅是因?yàn)樗忉尶陀^世界獲得巨大成功,還由于它在發(fā)展建立過(guò)程中形成一整套獨(dú)特而卓有成效的思想方法體系。其中,參照物思想是其整個(gè)體系的起點(diǎn),也是能否正確解決問(wèn)題的關(guān)鍵。沒(méi)有參照物,就不能對(duì)物體進(jìn)行正確描述,不能對(duì)問(wèn)題進(jìn)行正確分析,不能對(duì)規(guī)律進(jìn)行正確應(yīng)用,不能對(duì)問(wèn)題正確求解,甚至不能知道問(wèn)題到底是什么。由此可見(jiàn),對(duì)參照物的體會(huì)不管有沒(méi)有達(dá)到理論高度,正確體會(huì)其內(nèi)涵是有必要的。在此,筆者對(duì)隱含在力學(xué)中的參照物思想所能反映的物理思想與方法進(jìn)行總結(jié)和歸納。力學(xué)參照物思想主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的教學(xué)內(nèi)容中。
1 物體模型化中的應(yīng)用
如對(duì)質(zhì)點(diǎn)模型來(lái)說(shuō),同一物體能否視為質(zhì)點(diǎn)完全取決于它的質(zhì)量和質(zhì)量多大的物體做比較,它的線度和多遠(yuǎn)的空間距離相衡量。也就是說(shuō),根據(jù)選取的發(fā)表教學(xué)論文參照物的不同,物體在有些情況下可以是質(zhì)點(diǎn),有些情況下則不能當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)。同樣,物體能不能視為剛體也是有要求的,這里的參照物體用來(lái)甄別物體在研究過(guò)程中的形變是否可以忽略不計(jì)。
2 物理量定義中參照物的影子
力學(xué)中以物理量有沒(méi)有方向性作為參照標(biāo)準(zhǔn)分為矢量物理量與標(biāo)量物理量。功、能量等物理量都是標(biāo)量,其值只有大小之分,而無(wú)方向的考慮,定義這一類(lèi)物理量,只需要一個(gè)參照物用于區(qū)別其大小就可以了。而另一類(lèi)物理量如位置、位移、速度、加速度、力、動(dòng)量、力矩、角動(dòng)量等物理量均是矢量。相較于標(biāo)量物理量,要完整地描述矢量物理量,除了描述出該物理量的大小,也要給出該物理量的方向,即要選取大小和方向兩個(gè)角度的參照物。
3 物理規(guī)律應(yīng)用中的參照物思想
物理規(guī)律的正確應(yīng)用是正確解決物理問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵所在,一個(gè)規(guī)律、一個(gè)定理應(yīng)用于什么領(lǐng)域、適用于什么情況,都是受得出該規(guī)律定理過(guò)程中限定好的前提所限制的。比如動(dòng)量定理應(yīng)用于一個(gè)質(zhì)點(diǎn)還是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系,其表現(xiàn)形式有著本質(zhì)上的不同。初識(shí)物理的學(xué)生往往流于對(duì)物理規(guī)律的簡(jiǎn)單理解和膚淺印象而疏忽物理規(guī)律應(yīng)用的前提、背景等相關(guān)知識(shí)。由于選錯(cuò)了適用性這個(gè)參照物,鬧出似是而非的事情也就不難以理解了。如何將規(guī)律應(yīng)用在正確的領(lǐng)域中,參照物思想的重要意義毋庸置疑。
4 物理問(wèn)題確立中的參照物思想
研究涉及同一個(gè)物體的物理問(wèn)題,具體從哪一方面入手,需要看問(wèn)題中要解決的重點(diǎn)矛盾是什么。如研究鐘能否被繩子掛起時(shí),可將鐘視為質(zhì)點(diǎn);若討論鐘沿懸掛點(diǎn)的擺動(dòng)問(wèn)題,可將鐘視為剛體;若研究鐘發(fā)出的聲音問(wèn)題,則應(yīng)該從振動(dòng)的角度入手。同樣對(duì)于一個(gè)電子的研究,若考察其與其他帶電體的相互作用力,可以從經(jīng)典物理入手;若考察其被強(qiáng)大的電壓加速后的動(dòng)能,就有可能要考慮相對(duì)論因素;若從微觀角度考察電子某時(shí)刻的位置,就必須要用到量子力學(xué)的知識(shí)。
5 數(shù)學(xué)運(yùn)算中的參照物選取因素
物理問(wèn)題中要應(yīng)用相當(dāng)多的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。首先,從坐標(biāo)系的角度來(lái)說(shuō),解決一個(gè)問(wèn)題坐標(biāo)系的選擇和建立是不可避免的,不論是直角坐標(biāo)系,還是平碩士論文檢測(cè)面自然坐標(biāo)系,角量描述里都有單位的選擇,有標(biāo)準(zhǔn)方向的存在,這些都是參照物的表象形式。物理教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該培養(yǎng)出學(xué)生正確選擇坐標(biāo)系的能力。
其次,解決一個(gè)問(wèn)題可以選擇不同的變量表述。如已知物體的加速度是位置的函數(shù),在求速度與位置的關(guān)系時(shí)就可以嘗試?yán)眠x取積分變量為位置以便于求解。
再次,有關(guān)積分運(yùn)算中,由于經(jīng)常求解某物體的狀態(tài),所以經(jīng)常需要處理定積分,這就需要處理定積分的上下限,而定積分的上下限就是初始條件在數(shù)學(xué)運(yùn)算中的體現(xiàn),也就是參照物的化身。
6 解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)參照物思想的優(yōu)勢(shì)作用
相比于其他領(lǐng)域來(lái)說(shuō),力學(xué)問(wèn)題是最容易被熟悉的一個(gè),這導(dǎo)致在學(xué)習(xí)力學(xué)時(shí)很容易忽略解決問(wèn)題時(shí)要用到的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思路。但當(dāng)開(kāi)始處理不熟悉的領(lǐng)域時(shí),或者當(dāng)在熟悉領(lǐng)域中問(wèn)題復(fù)雜化時(shí),有一個(gè)明確的參照物、明確的目標(biāo)、明確的思路作參考數(shù)學(xué)教學(xué)論文是非常有必要的。如對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,盡管實(shí)質(zhì)上還是處理一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的力學(xué)問(wèn)題,但不善于明確參照物的學(xué)生就非常容易出錯(cuò),因?yàn)檫@里的參照物成了兩個(gè),而且這兩個(gè)參照物的相對(duì)位置還在變化。如果參照物思想不牢固,一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的問(wèn)題就容易迷失;若研究多個(gè)質(zhì)點(diǎn)的問(wèn)題,就更容易出現(xiàn)不知所措的情況。如果理解了相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,那么普通的大學(xué)物理中的相對(duì)論問(wèn)題將迎刃而解,不成為問(wèn)題了。
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