阅读材料：物理概念和规律意义的习得方式

第二章阅读材料——物理概念和规律意义的习得方式案例一，求同策略实例1.1材料：“列车出站时，由静止开始运动，并且速度不断增大，这是由于受到机车牵引力的作用。列车进站时，速度不断减小，最后停下来，这是由于受到制动阻力的作用。射出的炮弹，运动速度的方向不断发生变化，炮弹做曲线运动，这是由于炮弹受到重力的作用。总之，物体运动的速度的大小或方向发生变化时，都是由于受到了力的作用。力是使物体运动状态发生改变的原因，而物体运动状态发生改变时，物体就有了加速度。所以说，力是使物体产生加速度的原因”。吴孟明主编：《高级中学课本物理一年级》上海教育出版社1996年版第118页吴孟明主编：《高级中学课本物理一年级》上海教育出版社1996年版第118页1.2结论及习得策略(1)结论：力是物体产生加速度的原因。(2)教材是通过何种策略来得出该结论的呢？分析可得场合结果条件1列车速度增大（有加速度）受牵引力2列车速度减少（有加速度）受阻力3炮弹运动速度的方向不断发生变化（有加速度）受重力…所以，力是物体产生加速度的原因。不难看出此结论的获得所用策略为求同策略。物理教材中多数定义性概念是运用求同策略获得的，比如物理教材中获得“力”、“液化”、“机械运动”、“弹性形变”等概念以及“弹力的方向”、“力的合成”、“牛顿第三定律”等等均使用求同策略获得。案例二，差异策略的实例1.1材料吴孟明主编：《九年制义务教育课本物理八年级》上海教育出版社1996年版第78页吴孟明主编：《九年制义务教育课本物理八年级》上海教育出版社1996年版第78页1.2获得的结论及习得策略(1)结论：物体发出声音与物体振动有关。(2)教材是通过何种策略来得出该结论的呢？分析可得场合结果条件1发出声音小球跳动——说明音叉振动2没有声音小球不跳动——说明音叉没有振动所以，物体发出声音与物体振动有关。显然此结论是运用差异策略获得的。在物理教学中有许多结论是运用差异策略获得的，如下面几例：场合结果条件1沸腾酒精灯加热2不沸腾撤去酒精灯—不加热所以，沸腾需要吸收热量。场合结果条件1听到铃声玻璃罩中有空气2听不到铃声抽出玻璃罩中空气所以，声音可借助空气传播。场合结果条件1有感生电流磁铁插入线圈或从线圈中拔出2无感生电流磁铁静止放在线圈中所以，相对运动产生感生电流。场合结果条件1小磁针偏转—受到磁场作用导线通电2小磁针不偏转—没有受到磁场作用导线没有通电所以，通电导线周围存在磁场。场合结果条件1物体曲线运动合力与物体运动方向不在同一直线上2物体做直线运动，不做曲线运动合力与物体运动方向在同一直线上所以，物体做曲线运动需要物体所受合力与它的速度方向不在同一直线上。案例三，共变策略1．1材料吴孟明主编：《九年制义务教育课本物理八年级》上海教育出版社1996年版第109页吴孟明主编：《九年制义务教育课本物理八年级》上海教育出版社1996年版第109页1．2获得的结论及习得策略分析(1)结论：导电物质的电阻大小跟导线长度有关、导电物质的电阻大小跟导线横截面积有关、导电物质的电阻大小跟材料种类有关。(2)获得结论的策略教材是通过何种策略来得出该结论的呢？以结论“导电物质的电阻大小跟导线长度有关”为例，分析可得场合结果条件1灯泡较暗——说明电阻较大导线A接入导线较长2灯泡较亮——说明电阻较小导线B接入导线较短所以，导电物质的电阻大小跟导线长度有关。显然此结论是运用共变策略获得的。同样获得“导电物质的电阻大小跟导线横截面积有关”、“导电物质的电阻大小跟材料种类有关”这两个结论所用的策略同样是共变策略。共变策略是物理教学中最常使用的归纳方法，研究a与F、a与m的关系；研究P与V、P与T、V与T的关系；研究F向与v、F向与r的关系；研究压强P与压力F、受力面积的关系、研究影响蒸发快慢的因素等等。共变策略是物理研究方法中控制变量法的逻辑基础。案例四，演绎推理1．材料吴孟明主编：《高级中学课本物理一年级》吴孟明主编：《高级中学课本物理一年级》上海教育出版社1996年版第182页2．命题及习得策略(1)命题：单摆的振动(<5o)是简谐振动。(2)所使用的策略：如果振子受到的回复力满足F=-kx，则振子做简谐振动单摆振动回复力F=-(mg/l)x，(mg/l)可用常数k表示所以，单摆的振动(<5o)是简谐振动由上可以看出该结论命题是运用演绎策略中的肯定前件式而获得的。此处再做进一步分析，在获得F=-(mg/l)x，需要依次完成以下基本步骤1．确定小球是做振动。所用推理为演绎推理如果物体在某一中心位置两侧做往复运动，则物体做机械运动单摆小球做往复运动所以，单摆小球是做振动2．确定小球平衡位置。依据平衡位置的特征确定，如两边振幅的特征3．确定单摆小球回复力方向。所用推理为演绎推理（依据回复力的界定）如果是振动物体受到的回复力，则该力与物体位移同线、方向相反，使物体返回平衡位置单摆小球做沿圆弧运动所以，单摆小球的回复力应沿圆弧，并指向平衡位置O-即沿圆弧切线方向4．确定小球所受力。依据重力、弹力以及摩擦力的概念，确定小球所受力。（演绎推理）5．确定小球的回复力-分解小球所受力分解出切向力，并计算。依据力的合成与分解的规则（在两个垂直方向上的分解）—6．确定单摆小球偏离竖直方向的角度与小球偏离平衡位置的距离x、单摆长l间的关系。依据小角度θ≈sinθ，以及直角三角形锐角正弦、和对边与斜边的关系（演绎推理）7．确定小球做简谐振动依据简谐振动的特征（演绎推理）也就是说，学生在获得“单摆小球做简谐振动”这一结论时，需要完成一系列的演绎推理。案例五，多种逻辑推理结合运用比如在进行牛顿第二定理教学时，一种教学方式是：首先，通过保持其他条件不变，改变小车受力大小，研究发现小车的加速度发生变化，从而得出物体的加速度与受力有关这一结论。显然这一结论是运用共变法获得的。场合变化条件不变条件被研究现象1F1质量m，实验装置（包括小车、木板）等a12F2a23F3a3所以，加速度a与物体受力F有关然后，通过列表记录实验中加速度和受力大小的值