物理学科的特点与结构课件.pptx

第二节 物理学科的特点与结构 复习上一节的结构方法的基本步骤？ 下面我们将按上面5步来分析 ： 物理学科结构、 中学物理课程结构、教材结构 1 2 1 一、物理学科的基本结构 1、物理学基本概念 2、基本原理 3、基本方法以及它们之间的关系 壹 2 2 二、物理学的学科特点 1、物理学是一门实验科学。 2、物理学是一门严密的理论科学。 3、物理学是一门定量的精密科学。 4、物理学是一门应用广泛的基础科学。 5、物理学是一门带有方法论性质的科学 贰 3 3 这五个特点表明物理学的学科结构中的五个基本成分： 实验基础 逻辑关系 数学表述 思想方法 应用价值 其中核心的本质特征有三： 实验 ——基础 物理思想——主干（概念、定理逻辑、方法） 数学——工具（定量、公式、推理） 4 4 物理学的三要素 “实验”、“物理思想”、“数学”。 物理学： 始原于伽利略——找到根基“实验”奠基于牛顿——找到“物理思想”、 “数学方法” 才发展到今天的规模。 ！ 5 5 三、物理学科知能结构分析图示方法 由于内容、功能、观点的不同使得物理学中学科结构表示有多种形式。 1、知识逻辑结构图 2、物理学三维结构模型 3、物理学的知能结构图 叁 6 6 1、知识结构逻辑图 （1）组成：由各自的知识单元（概念、定律、原理、定理、公式）之间的逻辑推演关系构成的框图。 （2）作用：便于加深理解和记忆、尤其适于理论讲授与复习。 （3）优点：简明、扼要。 例如：旧量子论知识逻辑图（见下页） 7 1 7 十九世纪物理的困难 普朗克量子假设 黑体辐射 光电效应 原子线状光谱 爱因斯坦光子假设 波尔量子假设 卢瑟福原子有核模型 8 （典型实验） （新的假设） 实验曲线与 经典理论不符 E=hv 不连续定态 瞬时性、截止频率 经典是连续光谱 8 2、物理学三维结构模型 提出者：美国人霍尔顿 观 点：物理学的任何部分基本内容都可分解为三种因素（三个坐标） 即：实验事实——X轴 物理思想（逻辑、方法论）——Y轴 数学（表示形式、计量公式）——Z轴 如图：（见下页） 2 9 9 A * * B Y Z 思想方法 数学表示 实验事实 X 物理学空间的点（X、Y、Z）与某一物理概念对应。相关两点连线与某一定律 对应。 将这个图与知识逻辑结构图结合起来得到下面得图。 10 10 3、物理学得知能结构图 （1）用途：适用于物理学中全书、章、节的分析 （2）构成：结构方法的五步 • • 物理学的学科特点的五点霍尔顿三维结构模型 （3）物理学学科知能结构一般示意图 （见下页） 11 3 11 物理思想 模型假说 思维方法 实验事实 （观察、历史资料、 实践经验） 物理概念 定律、定理 理论、相互关系逻辑 延伸与应用 数学 物理量 数学公式 Y X Z 归纳 形成 发展 研究 推理 演绎 表示物理意义 用 途 12 （见挂图） 12 关于“三轴、五区”的说明 三轴：左Y轴——物理思想 右Z轴——数 学 中X轴——实验事实 • ！* 物理学三个基本 要素 五区：上实验 中核心理论 下延伸 右数学 左科学方法 这个图又与物理的 学科特点五条相对应：见下页 13 13 五区 学科的基本成分 学科特点 实验———— 实验基础 —————— 实验科学 核心理论—— 逻辑体系 —————— 逻辑体系 数学———— 数学表示 —————— 精密科学 物理思想—— 思想方法 —————— 方法论性 质的科学 延伸与应用— 应用价值 —————— 基础科学 上面我们是从知识结构来说明三轴五区的意义，下面我们 从基本方法和基本能力来三轴五区的意义。 14 14 与三轴对应的方法：X实验方法、 Y逻辑思维方法、 Z数学方法 与三轴对应的能力：上观察能力、左思维能力、 右数学运算能力 下分析解决问题能力 可以看出： 方法与能力的对应是通过中间的核心知识来联系的 从这个角度看三轴五区， 我们称为知识、方法、能力结构图——知能结构图， 这告诉我们在教知识的同时 又要教方法，发展学生的能力 15 15 从知能结构图我们能看出：三轴、三法、三要素、五区、四能、五特点。见33页： 经典力学 学科体系结构图 16 16 自然现象的相互联系 、因果律 经典力学中的守恒律 绝对刚体模型 经典力学的基本 概念与基本定律 运动、空间、时间质量、力， 牛顿定律。 方法 哈密顿 拉格朗日方法 振动理论 电动力学 量子力学 统计物理 微分方程变分计算 非惯性系中运动方程 经典力学变分原理 正则变换 哈-雅方法 经典力学的方法论问题 实 验 经典力学的数学问题 连续介质模型 1、绝对弹性体模型 2、流体动力学 17 17 作业 物理学学科结构的知能结构图中： 三轴、三法、三要素、五区、四能、五特点 18 18