回归电路分析 杜绝死记二级结论——赏析2021年上海市高三物理竞赛一道电路试题

2021年上海市高三物理竞赛中出现一道“非传统”电路试题,打破了“当内阻等于外电路总电阻时电源输出功率最大”的固定思维,因此,学生必须回归到从电路分析入手,杜绝了解这类题时普遍存在的死记二级结论的现象.在给出此题详细解答的基础上,分析了该解答的合理性及具体的物理过程,进而对本题进行了改编和拓展.

DIS实验测量固体颗粒密度的再研究

基于DIS实验的理想气体状态方程法可以精确测量有间隙的、可溶于水或吸水的固体颗粒的体积,但以往实验均有较大误差。文章通过理论分析和实验数据指出,DIS实验仪器的压强传感器与注射器之间的细管中存在一定体积的空气是造成实验出现较大误差的主要原因。排除此因素后,更加精准地测出了固体颗粒的体积,进而更高精度、更准确地测量出固体颗粒的密度,使得测量误差从3.6%减小到0.34%。

优化实验教学 突破“法线”教学难点

“法线”是一个抽象的物理概念,对教师的教和学生的学来说都是一个难点.笔者在新课标核心素养培养目标的指引下,以学生为本,自制教具,优化实验教学设计,让学生真正经历物理概念的建构过程,体会物理模型的重要作用,培养学生的科学探究及科学思维能力.

基于教材对比的“比热”与“比热容”概念内涵争议之再讨论

比热和比热容概念仍存在争议,通过对日文教材、民国教材、原始英文以及建国后制定的有关标准进行研究,对比热和比热容的概念变迁开展深入而全面的梳理,最后为教材编写者和中学物理教师提出建议:弃用“比热”一词,在所有的初高中教材讲授以及授课时,凡涉及比热容概念时,都严格表述为“比热容”,而不要简称为“比热”.同时为避免引起混淆,在翻译物理名词把specific heat和specific heat capacity均翻译成比热容,不能因为前者省略单词capacity,就直译成比热.希望能为比热和比热容概念的争议画上句号.

向心加速度公式的教具制作及其教学研究——基于Tracker和Phyphox软件的定量探究

从教具制作、定量实验探究和教学启示等三方面来探究匀速圆周运动的向心加速度公式,即利用自制教具探究向心加速度a c与圆周运动半径r和角速度ω之间的定量关系.实验发现,结果非常好地符合理论预期.最后讨论了该教具所蕴含的教学启示,可以将其设计成适合高中物理教学的验证性、探究性实验及课外科创活动,从而培养学生的科学探究能力、科学推理能力、动手协作能力和问题解决能力.本教具还提供了测量当地重力加速度的一种新方法.

基于先行组织者理论的高中物理预习及实践研究--以《自由落体运动》为例

文章以奥苏贝尔提出的先行组织者策略为理论基础,将该理论运用到高中物理预习设计中,旨在提供一份可操作的预习设计范式。针对预习策略的效果检验,笔者进行了实验班和对照班的预习实践,结果显示了先行组织者预习模式的有效性和优越性,该理论下的预习实践也客观上提高了教师的课堂效率和学生的学习效果。

DIS实验测定A4纸动摩擦因数的深入探究

摩擦力是中学物理教学的重要内容,在高中阶段进行动摩擦因数的测定与深入探究,必将有助于提升学生的科学探究能力.利用DIS实验深入探究A4纸的动摩擦因数,研究结果发现:对同一批次的不同纸张,其动摩擦因数有近10%的差异,而同一纸张的动摩擦因数会随测量次数的增加有约25%的减小,且其趋势为先快后慢,最终稳定在某一值上下.根据实验结论,提出相关的教学启示,希望对中学物理教学提供有意义的参考.

落磁实验的教具制作与定量探究

从理论分析、教具制作和定量实验探究三方面研究了磁铁在非铁磁性金属管中下落的原始物理问题.基于理论分析,实验探究了最终落速vm与圆柱金属管内径r、金属管电导率σ以及厚度b的定量关系,发现实验结果非常好地符合理论预期.本文中的工作可以设计成适合高中和大学层次的探究性和验证性实验,还可设计成融入STEM、创客等理念的课外科技创新活动,并可改造成定量验证楞次定律背后的能量守恒与转化定律,在培养学生的科学探究能力、科学推理能力、动手能力和问题解决能力等方面具有丰富的教育价值.

基于《热学》教学实践对物理课程思政的几点思考

依据热学课程的教学实践,提出物理课程思政的5点思考,也是对课程思政的5点建议,即隐性思政、及时思政、点到即止,同时课程思政要有计划性和非针对性.在此基础之上,给出了具体案例和思政点.希望能与同行交流,起到抛砖引玉的作用.

基于SECI缄默知识转化模型中学物理教学探讨

在物理教学中包含着许多“只可意会,不可言传”的缄默知识,缄默知识的转化对物理的学习有着非常重要的影响,基于缄默知识与显性知识相互转化的SECI模型,探讨如何在物理教学中实现物理缄默知识的转化,进而给出物理缄默知识转化的策略.

基于儿童心理发展开展科学教育

习近平总书记讲话指出:“要在教育‘双减’中做好科学教育加法,激发青少年的好奇心、想象力、探求欲,培养具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”如何有效地开展科学教育的加法就成为至关重要的问题。青少年并不是一个等待输入编程算法的机器人,而是应该在教师的“教”和学生的“学”的过程中,遵循儿童的心理发展规律,经历众多成长阶段,发展成为一个具有科学家潜质、愿意献身科学研究事业的社会主义建设者和接班人。

对量纲法求分形物体转动惯量的再思考

指出数学上无穷阶的分形与物理上可实现的有限阶分形物体之间的差别.利用n阶分形三角形与n-1阶分形三角形的相似性,根据标度变换和量纲分析法,得到n阶分形三角形转动惯量的递推公式,进而得到转动惯量的最终表达式.该结果在n趋向无穷大时与无穷阶分形物体的结果一致.

对偶空间、转置映射与一般线性群下的逆变向量和协变向量

从线性代数中的对偶空间出发,阐明了转置映射和转置矩阵等不为物理工作者所熟悉的概念.在此基础上,给出了一般线性群GL(n,K)下的逆变向量与协变向量,及其分量的变换法则.

递推法求分形物体的转动惯量

应用递推法,结合量纲分析,标度变换及平行轴定理,求解了n阶康托尔集、谢尔宾斯基地毯、门格海绵、谢尔宾斯基四面体的转动惯量.

Geogebra可视化辅助的电磁学习题教学

Geogebra软件的动态演示功能可以突破传统教学的局限性,使其在中学物理教学中发挥巨大作用。文章基于2017年浙江省物理高考第23题,利用Geogebra动态演示了带电粒子在电磁场中的运动轨迹,展示了该软件在电磁学习题可视化教学中的辅助作用。该案例的设计思路和涉及到的Geogebra使用方法和技巧可供同行借鉴。

phyphox软件介绍及其在物理教学中的应用

全面介绍了基于手机传感器应用的phyphox软件的功能,并对于每种传感器均给出了相应实例来说明并启发其在物理教学中的应用.文章最后尝试总结了phyphox软件的优缺点,并对phyphox在物理教学中的应用前景作了展望和思考,期望对广大物理教师和物理教育研究者提供有益参考.

热与温度概念评估(HTCE)量表的介绍与分析

热与温度概念评估(Heat and Temperature Conceptual Evaluation,HTCE)是一份基于教学研究的用于测量学生对热与温度相关概念理解的量表.该量表包含对热与温度概念、冷却速率、量热法、传热速率、感知热的能力、比热容、相变和导热性等8个方面的概念考查,从问世至今已在国外物理教育研究中广泛应用,但在国内少有应用与研究.文章就HTCE量表进行详细介绍,概述其近年来的研究进展,并将笔者在疫情期间《热学》课程上的初测结果与国外的结果进行了简单比较.希望能为广大物理教师及物理教育类研究生介绍一份测量工具,为教学研究提供参考.

基于Tracker软件的马格努斯滑翔机运动分析

利用Tracker视频分析软件对马格努斯滑翔机的轨迹进行描述,并通过逐帧分析确定滑翔机角速度随时间演化的关系式,进而通过建立理论模型推导出滑翔机的轨迹公式,使得不易直接测量的动态数据更加可操纵和量化;手机、数码设备的普遍化使得学生能够随时随地拍视频,Tracker软件给学生的物理实验研究带来了便利.

Physics Jeopardy在物理习题教学中的应用

基于"Jeopardy"在国外课堂中的积极作用及其发展,本文介绍了在物理习题教学中巧妙使用"物理竞答游戏"的模式,对游戏规则的设计、游戏题目的设计、以及具体在课堂中怎么使用,使用的优点和使用过程的注意点分别做了论述.

气体分子速率分布图像的教材编写及教学建议——基于6版高中物理新教材的对比研究

本文基于2017年版高中物理新课标对气体分子速率分布规律的要求,对比研读包括人教版在内的6版高中物理新教材相关内容,发现6版新教材均能很好地完成新课标“了解分子运动速率分布的统计规律”的要求,但部分教材呈现的分子速率分布图像不利于学生正确理解其物理意义.我们根据学生在数学学科中已建立的频数分布直方图和频率分布直方图概念,提出分子速率分布的教材编写及教学建议:直接以频率分布直方图为起点引出分子速率分布直方图,体现不同学科之间的融合创新和不同学科之间知识的类比迁移,使得最终构建速率分布物理图像的过程自然顺畅,促进学生对分子运动速率分布图像“归一化”的深入理解.