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1、物理教学中 科学素养的培养,目前对科学素养的研究尚处于研究完善阶段，还没有形成统一、广泛认可的表述，以下为几个代表性的表述： 1.国际经济合作组织（OECD）认为，科学素养是运用科学知识，确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理解和作出决定的能力； 2.国际学生科学素养测试大纲（PISA）中提出，科学素养的测试应该有三个方面组成：科学基本观念、科学实践过程、科学场景，在测试范围上由科学知识、科学研究的过程和科学对社会的作用三个方面组成；,3.美国学者米勒认为，公众科学素养由相互关联的三部分组成：科学知识、科学方法和科学对社会的作用，具体说就是，具有足够的
2、可以阅读报刊上各种不同科学观点的词汇量和理解科学技术术语的能力，理解科学探究过程的能力，关于科学技术对人类生活和工作所产生的影响的认识能力； 4.欧盟国家科学素质调查的领导人J杜兰特认为，科学素养由三部分组成：理解基本科学观点、理解科学方法、理解科学研究机构的功能。,虽然世界各国学者对科学素养内涵的见解各异，但又不乏相互共同之处。综合学者们的观点，科学素养的内涵主要涉及以下三个部分：科学术语和科学基本观点；科学的探究过程；科学对个人和社会的影响。,科学的组成,科学思想对于科学知识的作用是提供一种具有认识论意义的总体性理论框架；对于科学方法的作用是提供有方法论意义的大思路。,自然辨证法概论刘大樁
3、主编,科学素养的基本内容,以科学知识为基础的科学观点,以科学方法为基础的科学活动能力,以科学价值观为基础的科学态度,一百多年前，中国的先进知识分子曾提出料技救国的口号，30多年前，中国的政冶家提出料技兴国的口号。但时至今日，我感到人类面临着的最大危险，就是日益先进的科技与日益膨胀的人类贪欲的结合。在人类贪婪欲望的刺激下，科技的发展已经背离了为人的健康需求服务的正常轨道，而且在利润的驱动下疯狂发展以满足人类的其实是少数富贵的病态需求。 在这样的时代，我们的文学其实担当着重大责任，这就是拯救地球拯救人类的责任，,莫言在东亚文学论坛上的演讲,二十世纪物理学家在多层次变化无常而又丰富多彩的现象中间，去
4、寻求宇宙所表现的真善美，寻求万物运动内在的统一规律和理解外在显现的多样性，对人类的思维方式和世界观的进步做出了多方面的重要贡献。 物理学的发展不断开辟新的先进生产力，在外是受到社会经济需求的大力牵引。它又是人类先进文化的重要组成部分，在内部一直为人类强烈追求对宇宙运动规律的认识所推动。这两种动力都不会停止，在本世纪将继续推动物理学向前发展。 周光召,美国启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普及的中小学课程改革工程“2061计划”，并相继出版了一系列关于科学教育改革的文献科学教育改革的蓝本、面向全体美国人的科学、科学素养的基准、科学素养的导航图等。,美国启动了一项面向21世纪、致力于科学知识普
5、及的中小学课程改革工程“2061计划”，并相继出版了一系列关于科学教育改革的文献科学教育改革的蓝本、面向全体美国人的科学、科学素养的基准、科学素养的导航图等。,目 录,第一章 科学的性质,第二章 数学的性质,第三章 技术的性质,第四章 自然环境,第五章 生存环境,第六章 人类机体,第七章 人类社会,第八章 被改造了的世界,第九章 数学世界,第十章 历史展望,第十一章 通用概念,第十二章 思维习惯,对科学证据进行分析,用不同的方法来解释,理论修正,科学理论,例.人在放置于光滑地的小车加速行走(如图)的过程中，小车对人 A.做正功 B.做负功 C.不做功,一、关于概念,小车对人做正功，使人的动能增
6、加,人对小车做正功(使小车动能增加)，小车对人做负功,功,功是能量变化的量度,力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。,例2.人在小车上加速行走的过程中，车子对人 A.做正功 B.做负功 C.不做功,例3.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处已知运动员与网接触时间为为1.2s若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小,二、关于规律,六种解法：,1.用牛顿第二定律求解(参考答案解法),将运动员看作质量为m的
7、质点，从h1高处下落，刚接触网时速度的大小,弹跳后到达高度为h2，刚离网时速度大小,速度改变量为,以a表示加速度， 表示接触时间，则,接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg。由牛顿第二定律，,由以上五式解得,代入数据得,质点在蹦床上运动模型,人(质点系)在蹦床上的运动模型,S=0,质点动能定理,质点系动能定理,质点动量定理,质点系动量定理,2.用动量定理求解,3.用动能定理求解,4.用功能原理求解,5.用竖直上抛模型求解,6.全过程应用动量定理,关于机械能守恒定律的表述,“一个物体系，如果只有系统内部的重力和弹力做功，其它内力和外力都不做功，那么物体系的动能和势能(重力势能、弹性势能
8、)可以互相转化，而总的机械能保持不变这个结论叫做机械能守恒定律”高中物理试用本上册,“在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变 这个结论叫做机械能守恒定律它是力学中的一条重要定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。,在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能量守恒”(全日制普通高级中学教科书),“在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变这个结论叫做机械能守恒定律” “在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能量守恒”试验修订本必
9、修,“如果没有摩擦和介质阻力，物体只有动能和势能的相互转化时，机械能总量保持不变，这就是机械能守恒定律” 高级中学课本物理必修,“在只有重力、弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 这个结论叫做机械能守恒定律。它是力学中的一条重要定律，是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。”全日制普通高级中学教科书(必修)2002年初审通过,“在只有重力、弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。”普通高中课程标准实验教科书2004年初审通过,“能量守恒和转化定律的内容是：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种
10、形式转化成另一种形式，从一个物体转移到另一个物体，在转化和传递的过程中，各种形式能量的总量保持不变。” 中国大百科全书(物理学),迈尔：“因此力(即能量)是不灭的，可转化的，不可秤量的客体。”,赫姆霍兹：“热的力当量性”、“电过程的力相当性”、“磁和电磁现象的力相当性”,焦耳：“在一定时向内伏打电流通过金属导体产生的热与电流强度的平方及导体电阻的乘积成正比。” “由物体，不论是固体或液体，摩擦产生的热量总是正比于消耗的力之量；使1磅水的温度升高1F所需消耗的机械力相当于772磅下落1英尺。”,机械能有各种不同形式，能够从一种形式转化成另一种形式，从一个物体转移到另一个物体，在转化和传递的过程中
11、，各种形式机械能的总量保持不变。,三、关于模型,例.现有两个电阻R和R0，R为标准电阻（阻值不变），R0的阻值会随温度的升高而减小。它们的电流随电压的变化曲线如图甲所示。小,明将两个电阻连接成如图乙所示的电路进行实验研究，实验过程中电源电压保持不变。 (1)据图甲可知，标准电阻R的阻值是 欧。 (2)实验过程中，当R0的温度升高时，电压表的示数会如何改变？ (3)实验过程中，当电压表的示数为4伏时，电阻R0消耗的电功 。,(1)据图甲可知，标准电阻R的阻值是 欧。 (2)实验过程中，当R0的温度升高时，电压表的示数会如何改变？ (3)实验过程中，当电压表的示数为4伏时，电阻R0消耗的电功 。,
12、R0的温度升高时阻值变小，而R为定值，总电压不变，电压表示数增加,当R0的温度升高时阻值变小，R值不变，总电流变大，由I-U图可知R0两端电压变大，总电压不变，电压表示数变小,总电压和R值一定的情况下，只有一个R0值！,t/C,0,R0/,1,2,4,3,7,6,5,1,5,4,3,2,7,6,8,总电压和R值一定的情况下，可以有多个R0值！,例图所示的装置可粗略测定液体的流速。一根水平管道a两端与大气相通，在管道上竖直插有一根上端开口的“L”形弯管b，当a管道内液体匀速流动时，测得b管内液面的高度为h。假设液体与管道之间的摩擦力可忽略，则液体的速度V应为（ ）,解法一 、把流动的液体看作是在
13、光滑水平面上运动，有初速度、质量分布均匀的软杆，因为运动中碰到有弯道的导轨，软杆没有机械能损失地被立了起来。该过程中，硬杆重心位置相对升高了，升高的高度相当于杆长的一半，即： 由 ，得 。,等于流动的液体在单位时间内的动量改变量。设t时间内冲击到水平管内液体上是质量为m，厚度为x的液体薄片，薄片的厚度xVt ，t时间内其动量改变量为P0mV，则冲击力 。当竖直管内液体高度为h不变时，管内液体处于平衡状态，有F1F2，可得 。,觧法二、取水平管内液体MX作为研究对象，液体水平方向上受到左侧液体的压力和右侧液体的冲击力。水平管内液体受到的压力F2大小等于竖直管内液体所受重力，即：F2MY gShg
14、 (S为管的横截面积) 。管外流动液体对管内液体的冲击力为F1，F1的大小,解法三:,设喷出口a的横截面积为S，取正要从a处喷出的液片作为研究对象，其厚度为x，其质量为mSx。液片喷出的过程箱中液体势能减少量为mgh，由机械能守恒定律， ， 得 。其实箱中喷水的过程应该就是液体冲上L型管过程的逆过程，那么管中液体高度与速度之间的关系也应该满足的关系。,系统势能减少量为,s2,s1,四、关于“发现”,“这一节和下一节，我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新发现万有引力定律。”,太阳对行星的引力,行星对太阳的引力,引力是与受力星体的质量成正比。行星对太阳的引力F是F的反作用力，且太阳是受力星体
15、，所以有,太阳与行星间的引力,由,及,得,太阳对行星的引力,质疑,1.若F=ma能说明F与受力物的质量成正比，则所有的力都与m成正比;,2.从历史上来看，万有引力中m代表引力质量，而这里m是惯性质量。,我还从开普勒关于行星的周期是和行星轨道的中心距离的3/2次方成正比的定律，推出了使行星保持在它们的轨道上的力必定要和它们与它们饶之而运行的中心之间的距离的平方反比例。而后把使月球保持在它轨道上所需要的力和地球表面上的重力作了比较，并发现它们近似相等。 牛顿写于1714年的信 牛顿自然哲学著作选,行星对太阳的引力,引力是与受力星体的质量成正比。行星对太阳的引力F是F的反作用力，且太阳是受力星体，所以有,太阳与行星间的引力,由,及,得,试推导：,作用力与太阳(施力星体)的性质有关。根据牛顿第三定律，行星对太阳也有大小相等、方向相反的作用力，这时行星是施力星体，所以F 也与行星的性质有关，也即K 与相互作用的两物体性质都有关系。,因为 K0对所有围绕太阳运动的行星都一样，故仅与太阳的某种性质有关。,也仅与太阳某种性质有关,若产生这个加速度的力为F，则,根据开普勒第三定律，有,其中,设想任何两物体都存在这种引力，用m1和m2 (以后被称为引力质量)分别表示两个物体有引力作用时的性质，显然k 同时与m1和m2 有关，根据最简单化和对称性的思想，可以认为引力与m1m2 成正比，即得,