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文档简介
假说与中学物理教学摘要写的不行,要能概括本文的主要内容.我们系的老师主要检查论文的摘要,要有200-300字,从三个方面:方法-内容-结论充实.英文摘要需要仔细研究,不是网上可以直接翻译好的中文摘要: 本文阐述了科学假说的一些特点,并举例论述了科学假说在中学物理教学中的作用,本文能够用理论的方式来论述中学物理教学中的假说以此来培养学生的科学探究能力。关键词:假说;中学物理教学;原子核模型;光的波动说与微粒说;Chinese Abstract: This paper describes the scientific hypothesis of some of the features, and on a scientific hypothesis, for example in physics teaching in secondary schools, this can in theory approach to physics teaching in secondary schools on the hypothesis that in order to train students in scientific exploration capability.Key words: scientific hypothesis; secondary school physical education; nucleus model of light particles and said that fluctuations一、 引言高中物理课程标准已经实施,新课程改革的总体目标是培养21世纪的人才,21世纪人才的突出特点就是创新,因此教科书在创新探索方面进行了加强,在学习的过程中主要是要培养学生对物理原理、定律发现的方法,如,在人教版物理新教材必修1第二章第五节“伽利略对自由落体运动的研究”,介绍伽利略的科学实验的方法,系统地阐述了伽利略从“逻辑的推理”、到“猜想与假说”、再到“实验验证”的科学实验方法。(在具体的教材中还会有很多关于假说方面的阐述,在这里不在赘述)由此可见物理科学与假说是分不开的,因此我想对科学的假说及中学物理教学发表一下我自己的看法。下面我们来看看科学假说及其特点。二、假说的特征1、假说的概念根据已有的科学知识和新的科学事实对所研究的问题作出的一种猜测性陈述。它是将认识从已知推向未知,进而变未知为已知的必不可少的思维方法,是科学发展的一种重要形式。中国大百科全书2、假说的特点(1) 科学性它不但要以一定的实践材料和经验事实为基础,而且要以一定的科学知识为依据,经过一系列的科学论证才能提出。假说不是随意的幻想和毫无根据的空想,而是人们以己认识并掌握了的有关科学知识或经验知识为依据,以一定的确实可靠的关于研究对象的事实材料为基础,并按照科学逻辑的方法推理而成。卢瑟夫的原子结构模型,虽然也有很大缺陷,但是却有科学根据,能通过散射实验验证其科学性,能推算出原子核的半径。玻尔的原子核模型是在卢瑟夫的假说的基础上发展起来的,它克服了卢瑟夫的好多不足和缺陷,引入了量子理论,因而是更为合理的新假说,但是它仍然还有自己的缺陷。因此每种假说都有科学性,但是它又随着科学的不断发展而“变化”(2) 推测性它的基本思想和主要部分是推想出来的,是否真实还有待于实践检验。例如,哥白尼的“日心说”,康德拉普拉斯的“星云假说”,“牛顿引力假说”爱因斯坦“狭义相对论”假说,“黑洞”假说等等。近代物理中卢瑟夫核式结构模型、玻尔理论量子假说等等,在为证实之前均为假说,不能看成一种完美的理论。有的到现在还没有成为真正的理论,因此假说具有推测性。(3) 可变化性科学理论在其发展过程中也有变化,如概念扩张、原理增加、理论体系的丰富等,但他们的内核和本质是不变的。假说则不一样,假说产生之后,可能演变成科学的理论,也可能因其错误而被淘汰,变化趋势和程度相当大。就是科学的假说内容和形式往往也是变化很大的。关于太阳系演化的假说,18世纪康德拉普拉斯提出了“星云假说”,到本世纪70年代又出现了“星子假说”、“陨星假说”、“宇宙大爆炸假说”等,这些假说都有科学价值,因为都从某一角度反映了太阳系起源的问题,都为太阳系的起源问题做了贡献。关于“光的波粒二向性”的学说历史曾经出现过牛顿的“微粒”说和惠更斯的“波动说”,虽然他们之间有一定对立,但是他们都为解释光的本性做出了贡献,都为爱因斯坦的“光量子假说”奠定了科学基础。又如“以太”假说在科学事实面前证明是一种谬误,因此被淘汰。三、假说对科学的作用假说做为一种重要重要的科学研究方法,在科学中具有其他发放所不可替代的作用。假说即是科学研究的方法也是科学研究的成果。其作用如下:1、对科学观察和科学实验具有指导作用 科学研究是探索未知领域的智力活动,其间充满矛盾和艰辛。作为一个具体的呀就活动,为什么研究这个课题而不是另一个课题,可能带有一定的偶然性和随意性,但从作难个体来说,科学研究活动是个自觉能动的过程。客观世界无数的谜等待人们去破解,而事物或者现象的复杂使得人们的研究经常会遇到很多误区,如果没有一定的科学思维方法的指导,观察和实验就会是盲目的,就可能失去它的价值。科学假说能够避免这种盲目性,使科学研究成为一种自觉能动的认识活动。例如,黑洞是奥本海默等人根据广义相对论预言的一种特殊天体。由于它无法用我们现有的一起直接观测到。如果不是有这样的假说存在,人们采用传统的研究模式可能永远不会注意到它,那么就不会有后来的霍金等人对黑洞研究的新成果,而宇宙大爆炸理论很可能也不会有那么多人的支持。2、假说是科学问题过度到科学理论的纽带和桥梁 一个自然现象,在其未揭示其本质之前,人们对它的认识很不完整,只能借助于假说的形式进行研究与探索。当某一假说被大量的事实所证实时,它就发展成一种理论:当新的科学事实又积累到一定程序与假说想矛盾时,又必须提出新的假说或修改补充原来的假说,以便能圆满的解释事实,进而促进理论的进一步研究与发展。因此假说是物理学研究和理论发展的桥梁与纽带。例如从黑体辐射问题的研究中出现的“紫外灾难”到1900年的普朗克量子假说,到1905年爱因斯坦“光量子假说”到玻尔量子理论解释原子问题,建立旧量子论,到海森堡、薛定愕提出量子力学,再应用爱因斯坦相对论提出相对论量子力学的整个量子理论的发展,无不体现了从假说理论新假说新理论的循环发展模式,而每一次的发展都是对前一层次理论(假说)的继承、完善和修改,又是后一层次理论(假说)的重要台阶。因此,只要物理学发展着,假说便是永远不可缺少的一座桥梁。四、假说在物理教学中的策略1、利用教材发掘假说的方法和思想。中学物理(尤其是近代物理)中,有很多内容与假说有关或者运用了假说的方法来研究问题,物理做为一种思维力及实验力很强的自然科学,假说的方法是渗透其中的。特别是近代物理的研究特别明显。例如,狄拉克的迷人的磁单极假说,安培分子环流假说、光的粒子说和波动说、普朗克的光子学说,爱因斯坦的光量子假说、汤母生的电子模型,卢瑟夫的原子模型、玻尔模型等都是很有影响的假说,它们都具有极强的创造力和科学性。2、假说解决矛盾,解释事实的思想和方法论科学发展是有其自身的规律的,一个伟大的发展不仅与科学家自身的修养和学识有关,更与当时的科学群体,社会经济的发展水平、科学技术的综合水平有关。一个假说的发展不可能与科学研究的历史隔离,可以说每一个假说的发展都是从科学研究的矛盾与困难开始的。在研究问题的过程中合理的提出假说。如原子物理一章中介绍原子理论发展时必须如数家珍的列出每种模型的特点、可结实的物理事实及其存在方式,尤其研究存在矛盾时候,是提出新的假说的开始。在教材中有很多关于假说的问题,为了培养学生的假说思想,认识到假说的重要性,培养他们的科学研究方法我想不能简单的是死记书上的知识,应该灵活的运用教学方法来对他们进行培养。例如在原子模型的教学中想学生提出一些问题并与学生展开讨论。下面我们来看看中学物理教科书中关于原子模型的发现过程。原子模型的认识和发现过程: 原子模型的发现过程经历了枣糕模型、行星式模型、玻尔模型等几个阶段,最终使人们真正知道了原子的结构,所以在中学物理教科书中有关于原子模型的各个阶段的假说的提出及推翻过程,通过对原子模型的发现过程可以使同学门真正认识到科学假说与经典理论的的一些关系,使他们认识到研究科学要大胆设想,大胆的去猜想,猜想是第一步,由提出猜想再继续对科学进行多方面的研究,科学就是在猜想与假设,猜想与推翻猜想中形成的。1关于原子模型首先是汤姆生的模型(枣糕模型)汤姆生发现了电子,使人们认识到原子有复杂结构,但是当时并不知道原子的真实结构,汤姆生首先大胆猜想出原子枣糕模型,在当时是有一定意义的,但是只能解释很少的一部分现象,并不能很好的解释其他的问题。因此卢瑟福又提出了核式结构模型的猜想。2卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)粒子散射实验是用粒子轰击金箔,结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由粒子散射实验提出:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动。由粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。但是这些还不能解释原子构成的真正原因于是玻尔提出了玻尔模型(引入量子理论)3玻尔的三条假设(量子化)(1)轨道量子化rn=n2r1 r1=0.5310-10m能量量子化: E1=-13.6eV原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h=Em-En氢原子的能级图n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3(所谓量子化就是不连续性,整数n叫量子数。)(2)从高能级向低能级跃迁时放出光子;从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(用加热的方法,使分子热运动加剧,分子间的相互碰撞可以传递能量)。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子;而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。(如在基态,可以吸收E 13.6eV的任何光子,所吸收的能量除用于电离外,都转化为电离出去的电子的动能)。(3)玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论(轨道量子化和能量量子化),玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等),所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的。4电子云模型(1927年1935年):现代物质结构学说。现在,科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜拍摄表示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展,人类对原子的认识过程还会不断深化,通过原子结构认识的复杂性以及各种模型的提出,让同学们知道物理学与假说的关系,一个假说成为真理需要一步步的深入,真理需要假说。在教学中给同学灌输探究科学探究物理的假说思想,培养同学们热爱科学,勇于探究的思想和能力。在中学物理教科书中有好多典型的事例,不但原子模型的发现过程与假说思想非常紧密,关于光的一些学说也是如此,我们再来看看关于光的“波动说”与“微粒说”的一些情况,光的“微粒说”与光的“波动说”认识过程关于光的本性问题,中学物理中已经做了比较简单地阐述,事实上物理学的发展过程中曾经有过激烈地争论以牛顿为代表的“微粒说”认为:光是从光源发出的一种物质微粒,它在均匀的介质中以一定的速度传播;以惠更斯为代表的“波动说”则认为:光是从光源发出并在介质中传播的某种波对光的本性的上述两种认识都能解释一些光现象,相比较而言,早期是“微粒说”占据明显的上风,究其原因可能除了牛顿的学术地位外,主要是由于牛顿的万有引力定律对光的折射现象的精妙解释当光以速度v从介质1射向介质2时,由于“光微粒”在介质1中所受到的分布均匀的“介质微粒”的引力合力为零,所以“光微粒”在介质1中将以速度v1 做匀速直线运动;当“光微粒”运动到两种介质的界面附近时,两种介质的“介质微粒”对“光微粒”的引力在与介质界面平行的方向上平衡,以至使“光微粒”进入介质2后沿与介质界面平行方向上的分速度 和进入介质2前的相应方向上的分速度 大小相等;当“光微粒”运动到两种介质的界面附近时,两种介质的“介质微粒”对“光微粒”的引力在与介质界面垂直的方向上不平衡,考虑到光密介质2中的“介质微粒”对“光微粒”的引力更大些,所以可以判断“光微粒”进入介质2后沿与介质界面垂直方向上的分速度 要比进入介质2前的相应方向上的分速度 大;这样,“光微粒”在穿过两种介质界面时,传播的方向就将发生偏折尽管一百多年后对光速的测量表明:牛顿的上述解释实际上把光在光密介质中的速度大小和光在光疏介质中的速度大小的关系弄颠倒了,但在当时能把光的折射现象解释得如此精妙,确实不得不令人叹服1801年,英国物理学家托马斯-杨所做的“光的双缝干涉实验”充分表明光是一种波;而“光的偏振现象”又表明光是一种横波;光速的测定值与麦克斯韦电磁场理论中电磁波的理论波速的比较又启发人们提出“光波是一种电磁波”的假说;赫兹的实验证实了电磁波的存在,并测得电磁波的波速,使“光的电磁说”假设得到了确立五、总结在物理学中渗透科学假说的思想方法是培养学生创新思维的重要途径。创新包括两类:一是科学家和其他创造发明家最终产生了对人类来说是新的和有社会价值的活动,这叫真正的创新,另一类是学生在学习中发生的思维过程与科学家的发明创造过程本质上是相同的,但是对于学生个人来说是新的,而对人类确是已知的,这类也叫创新。科学假说作为重要的研究方法,有利于培养学生的创新能力。因此,
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