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物皆有理,如何用科学的方法学习物理?


物理学是一门基础科学,是自然科学和技术科学的基础,对促进经济、社会的进步与发展具有重要的作用。物理知识在生活、生产和科学技术中有广泛的应用。学好物理,对于提高科学文化素质,适应现代社会生活,将来继续学习和深造,都是十分有益的。

物理这门学科不光是帮助学生理解事物运转的规律,更重要的是帮学生建立起一个理性的认识世界的逻辑框架,而这个框架对其它任何学科都是有用的。

有一句话道出了各科的特点:'物理难,化学繁,数学习题做不完'。如何让物理学习变得更容易呢?

 

如何用科学的方法学习物理?

究理通道妙趣横生总存心, 格物致知千姿百态皆醒目 

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·        吃透原理,是学好功课的根本保证 (知识)  

·        掌握方法,是攻克难题的有力武器(思维与方法) 


有很多同学都对物理课有很大兴趣,但是想要学好物理却又觉得很难。提到物理课大家的脑海里浮现出的可能是记不完的公式、枯燥的数据、令人秃头的理论推导……如果你这么想那就太片面了,下面就让我们带大家了解一下,物理课要怎么玩儿?如何用科学的方法学习物理。


第一,认真观察

Make an observation

 

带着好奇心观察生活中的事物,物理课的本意是培养学生用科学的语言去解释生活中的现象。所以首先要观察,用感官去感受世界,在心中埋下问题的种子。

例如我们最近的综合科学课在学习抛物运动,学生就会列举哪些生活中的现象满足抛物运动, 或者类似抛物运动, 比如打篮球、投铅球、投石机、水火箭等等都是和抛物运动有关。

 

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学生在展示她自制的VR 眼镜


第二,怀着好奇心提问

Ask a question


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当你观察到有趣的现象那么你要开始提出问题,一般的问题包括How, What, When, Who, Which, Why, or Where? 当然物理课上老师就会让你再次明确你的问题与什么物理量有关,要如何记录,怎样测量?

抛物运动这一课,学生的小脑瓜里就有各种各样可爱的问题:

怎么样才能让水火箭飞的高?投石机的射程范围到底和抛射角度有什么关系?投篮出手的角度到底和篮球进筐的角度有没有关系?

带着这些问题去学习新的一章,在学习之后相信大家都会找到答案。

    


第三,提出假设

 Propose a hypothesis


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学生制作水火箭


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学生利用热和磁制作居里钟摆

 

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学生焊接金属探测器

 

假设是这个问题的潜在答案,是一个可以通过某种方式验证的答案。这个假设不一定是正确的解释。相反,这是一个可能的解释,我们可以测试它是否可能正确,或者我们是否需要一个新的假设。

 

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学生分小组放飞自己制作的水火箭


针对课前的问题,学生们提出了假设,抛射角度越大,射程范围越远


第四,通过实验来验证你的假设

Test the hypothesis by experiment

 

物理是一门以观察、实验为基础的自然科学,实验是物理学科的灵魂。

你的实验将测试你的预测是否准确,是否支持你的假设。这个过程中一般我们会用控制变量法(即每次只更改一个因素,同时保持其他条件不变)来测试以保证实验的准确以及公平性。当然我们会多次测量确保实验结论准确。

接下来学生们分成小组,制作并投射投石机。每个小组从设计到制作,再到测量记录数据,大家都非常投入。

学生对实验部分应该是最感兴趣的了,每次实验课大家都积极参加,于是就有了下面的场景。

 

刚开始上课的时候大家是这样:

 

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后来实验太开心画风变成了这样:


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学生制作投射投石机过程

 

物理课上快乐而又有趣的实验能让同学们提高协调能力与动手能力,分组实验更能锻炼大家的组织能力和表达沟通能力。当然别忘了在实验的过程中对数据进行记录哦!



第五,结果分析

Data/Analysis

 

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这一部分主要是记录观察并分析数据的含义。一般情况下,物理老师会要求学生以表格或图表的形式展示数据。实验过程中有可能会出现和我们预测数据不符或者反常的点,这些也都要通通记录下来。一旦获得数据,我们就要通过数学方法来分析这些数据,判断它们是否支持我们的假设。

 

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学生预测数据截图

 

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水火箭实验数据截图

 

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学生实验报告截图

学生通过改变抛射角度,测量并记录投石机抛射乒乓球的射程范围。再通过画表的方法来分析。

 


第六,结论

Conclusion

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学生在调试液压机械臂


这一部分要看我们的结论是否和我们的假设匹配。但是记住实验是没有对错之分的,所以只要我们认真实验,任何结果都是好的。

通过实验,大家得出结论,并不是抛射角越大射程越大, 在抛射角是45°的时候射程最远。结论是接受还是拒绝你的假设。实验没有对错之分,所以任何一个结果都是好的。接受一个假设并不一定意味着它是正确的!有时重复一个实验可能会得到不同的结果。在其他情况下,假设可以预测结果,但你可能会得出一个错误的结论。传达你的结果。研究结果可编入实验室报告或正式提交论文。无论你接受还是拒绝这个假设,你都可能对这个主题有了一些了解,并且可能希望修改原来的假设,或者在未来的实验中形成一个新的假设。如果大家都掌握了这个学习方法,就一起探索大自然的奥秘吧!

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SIFC物理教师李楠楠,在我院已从事6年教学工作。长春师范大学双语教育研究院物理学士,有近9年的教学经验,擅长AP 物理,SAT 2 物理,ACT科学课等的教授。


In science there is only physics; all the rest is stamp collecting. 

---by Ernest Rutherford



大千世界,纷繁复杂,但在哲学家看来,无非是物质或精神;而在生物学家看来,无非是动物或植物。可见,只要我们学会发现其共性,找出其本质,便都可化繁为简,化难为易。学习也正如此,我们若学会了对类似知识点的归纳、总结,那么繁杂的物理内容便化成了简单的几个部分,学习起来自然就会轻轻松松、游刃有余。本周六,国际教育系列公益讲座欢迎关注国际教育的家庭报名参加!


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