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量子力學(xué)定態(tài)的概念范文第1篇

因而在量子物理學(xué)中，時(shí)間的引入導(dǎo)致了許多重要而有趣的現(xiàn)象，光譜區(qū)域、共振和平衡態(tài)，量子混合，動態(tài)穩(wěn)定性和不可逆性和“時(shí)間之箭”均與量子物理學(xué)中的時(shí)間衰變有關(guān)。這本書致力于為量子物理學(xué)中的漸近的時(shí)間衰變的相關(guān)概念和方法提供清晰而準(zhǔn)確的闡述。

本書內(nèi)容共6章：1.單粒子量子力學(xué)的數(shù)學(xué)和物理背景知識；2.自由波包的傳播和漸近衰變：靜態(tài)相位方法和van der Corput方法；3.類時(shí)間衰變和光譜特性的關(guān)系；4.一類稀疏勢模型的時(shí)間衰變；5.共振和準(zhǔn)指數(shù)衰變；6量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的連接：無限自由度的量子系統(tǒng)。

本書作者均來自巴西圣保羅大學(xué)。本書適合于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理或量子理論的學(xué)生和相關(guān)研究人員。

量子力學(xué)定態(tài)的概念范文第2篇

關(guān)鍵詞： 氫原子光譜 能級結(jié)構(gòu) 量子化

氫原子能級結(jié)構(gòu)屬于高中新課標(biāo)選修模塊，這一部分的內(nèi)容是現(xiàn)代科學(xué)理論的開端和基礎(chǔ)，體現(xiàn)了人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)思想、科學(xué)方法。學(xué)生學(xué)習(xí)這一部分的知識，難點(diǎn)在于觀念的局限，從連續(xù)性到量子化的觀念更替。如果僅僅是為了學(xué)習(xí)氫原子能級結(jié)構(gòu)知識，推知原子結(jié)構(gòu)，那么可以從氫原子的薛定諤方程解出能級公式，由此描述氫原子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動情況，解釋氫原子光譜。這更直接，但學(xué)生無法接受，難以理解。學(xué)生在生活實(shí)踐中、在經(jīng)典物理的學(xué)習(xí)中形成了根深蒂固的連續(xù)性觀念，在這個(gè)觀念的基礎(chǔ)上建立了一套因果律的思維方式，習(xí)慣于形象直觀的物理圖像描述，又沒有統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的知識，能級結(jié)構(gòu)反映的量子化觀念顯得突兀，難以一下子理解原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動情況。因而課標(biāo)要求，通過對氫原子光譜的分析，了解原子的能級結(jié)構(gòu)，重視物理研究的過程，在探究和學(xué)習(xí)過程中逐步建立起量子化的新觀念和新思想。

1.由氫原子光譜推測能級結(jié)構(gòu)

氫原子光譜有連續(xù)譜和線狀譜，線狀譜由經(jīng)驗(yàn)公式描述

=R［-］ （1）

此式稱為廣義巴爾末公式，是氫原子發(fā)光的波數(shù)。光量子論是確定的理論，愛因斯坦的光電效應(yīng)理論解釋，提出光能量總是一個(gè)單元的整數(shù)倍，這個(gè)能量單元為hv或hc，稱為光量子。如果把廣義巴爾末公式兩邊乘以hc，得

hc=hv=- （2）

（2）式左邊是光子能量，右邊必然也是能量［1］。右邊是兩項(xiàng)之差，兩項(xiàng)的形式相同，可以理解為能量在兩個(gè)狀態(tài)的差值。這樣（2）式的物理意義就清楚了，氫原子發(fā)出光子的能量等于其內(nèi)部能量的減少量，就是能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律。氫原子內(nèi)部能量為動能與勢能之和，是負(fù)值，（2）式表示成

hc=hv=--（-） （3）

這樣，氫原子的內(nèi)部能量

E=- （4）

n稱為主量子數(shù)，取1以上的正整數(shù)?？梢姡瑲湓拥膬?nèi)部能量取分立值，稱為能級。

2.物理思想和方法

物理思想是指物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和相互作用的客觀存在反映在人們的意識中經(jīng)過思維活動產(chǎn)生的結(jié)果。這種思維活動來源于社會實(shí)踐，尊重客觀規(guī)律，尊重實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)又不囿于經(jīng)驗(yàn)，是符合辯證法的思維活動，思維活動的結(jié)果必須經(jīng)得起實(shí)踐的檢驗(yàn)。物理學(xué)的每一個(gè)進(jìn)展都包含著科學(xué)家們思維活動的精髓，閃耀著他們物理思想的火花，而氫原子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動的研究拉開了物理學(xué)由經(jīng)典理論到量子論變革的序幕，批判性、創(chuàng)新性的物理思不想斷熠熠生輝。

氫原子內(nèi)部能量是量子化的，這與我們過去的觀念格格不入。在經(jīng)典物理學(xué)及生活實(shí)踐中，有一個(gè)根深蒂固的觀念——連續(xù)性，在這個(gè)觀念下建立起來的運(yùn)動方程，只要給定初值條件，就可以由運(yùn)動方程預(yù)知將來的結(jié)果。經(jīng)典物理是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)了的，有大量實(shí)驗(yàn)證明，但由經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電磁輻射理論來描述氫原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和發(fā)光情況，得出的結(jié)論是不符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的。經(jīng)典輻射理論認(rèn)為帶電粒子做周期運(yùn)動就要發(fā)出輻射即電磁能，電子會沿著螺旋線運(yùn)動坍縮到原子核上，光譜也只有連續(xù)譜，不會有線狀譜。因此經(jīng)典理論在描述氫原子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動的時(shí)候出現(xiàn)了矛盾，波爾認(rèn)真思考、分析了這個(gè)問題后，他的看法是：在經(jīng)典物理理論框架中用盧瑟福模型解釋原子的穩(wěn)定性是不可能的［2］。波爾認(rèn)為，原子的穩(wěn)定性問題必須用另外一種觀點(diǎn)來看待，即電子繞原子核旋轉(zhuǎn)而不輻射能量，這種能量不變的狀態(tài)稱為定態(tài)，這與經(jīng)典輻射理論格格不入的，但必須這么看待，以解決電子坍縮問題，也就是說經(jīng)典輻射理論在原子內(nèi)部是不適用的。電子不會坍縮到原子核上，則表明電子必然有一個(gè)最小的軌道限制電子的坍縮，也是電子能量最小的軌道，電子在這個(gè)軌道上運(yùn)動是穩(wěn)定的，不會再發(fā)出能量，這個(gè)定態(tài)稱為基態(tài)。

氫原子怎么發(fā)光的問題，則由廣義巴爾末公式（1）式給出線索，并由此推出氫原子內(nèi)部能量（4）式，該式表明氫原子可以處在一系列的定態(tài)，這些定態(tài)由正整數(shù)n表示。但要注意，前面由（1）式到（4）式的推導(dǎo)不能算作數(shù)理邏輯的論證，因?yàn)椋?）式是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)湊出的一個(gè)表示形式，它的右邊不是可控制的已知物理量，只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式。（1）式兩邊乘以hc，從而得到（4）式，沒有物理依據(jù)，包含人為因素，因此把（4）式看成氫原子內(nèi)部能量，不是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，也不數(shù)理邏輯推導(dǎo)的結(jié)果，而且此式的形式和內(nèi)涵都與已知的理論不相容。因此，（4）式作為氫原子內(nèi)部能量的依據(jù)是不充分的，它只是一個(gè)線索，由這個(gè)線索出發(fā)可以解釋氫原子發(fā)光的問題，（3）表明了氫原子發(fā)光的物理含義，即氫原子每發(fā)出或吸收一個(gè)光子都是氫原子從一個(gè)定態(tài)到另一個(gè)定態(tài)的躍遷，其能量等于這兩個(gè)定態(tài)能級的差。

這里，玻爾提出了一個(gè)新的概念——躍遷。氫原子從一個(gè)定態(tài)到另一個(gè)定態(tài)，亦即電子從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道是躍遷，不能理解成在空間劃過一條軌跡到達(dá)另一個(gè)軌道，這與衛(wèi)星變軌是完全不同的物理圖像，否則光譜又只能是連續(xù)譜。躍遷這個(gè)概念，玻爾提出時(shí)也無法定義、無法解釋，暫時(shí)理解成在一個(gè)軌道上消失了一個(gè)電子，而在另一個(gè)軌道上出現(xiàn)了一個(gè)電子。后來人們把這幅物理圖像比喻成原子中的幽靈，是不能直觀想象的，躍遷的概念是在量子力學(xué)建立后由統(tǒng)計(jì)物理的理論來解釋。

氫原子的這一系列定態(tài)必須要有理論論證，玻爾歸納了以上的分析，提出了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的普遍理論，稱為玻爾理論：定態(tài)假設(shè)、頻率條件和軌道角動量量子化條件。其中定態(tài)假設(shè)和頻率條件在前面已經(jīng)表述，軌道角動量量子化條件則是由對應(yīng)原理推出。玻爾提出這個(gè)理論的依據(jù)是：核式模型、光量子論和氫光譜實(shí)驗(yàn)資料。由這個(gè)理論結(jié)合牛頓力學(xué)可以推出氫原子內(nèi)部能量公式，和（4）式一樣。

討論最簡單的情況，電子做圓軌道運(yùn)動，氫原子內(nèi)部能量包括電子的動能、電子和原子核的庫侖吸引能，把原子核看成靜止不動的。

氫原子能量E=mv-=-z

將軌道角動量量子化條件2πrmv＝nh n＝1，2，3，…

代入上式可得E＝-=-z （5）

對氫原子，z=1，（5）式與（4）完全一樣。

由氫原子光譜推測能級結(jié)構(gòu)，從而描述氫原子結(jié)構(gòu)和運(yùn)動，這就是物理學(xué)常用的從表象到機(jī)理的方法。玻爾在依據(jù)不充分的情況下通過假設(shè)提出了原子內(nèi)部的量子化規(guī)律，部分地描述了氫原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動，也為量子力學(xué)的建立打下了思想基礎(chǔ)。假設(shè)是現(xiàn)代物理重要的物理方法之一，它不是憑空猜想，是把欠缺的依據(jù)補(bǔ)充完整，由此建立的理論必須是符合邏輯的，并且能夠通過實(shí)踐檢驗(yàn)。這就需要物理學(xué)家的直覺和想象，不崇拜經(jīng)驗(yàn)和權(quán)威，大膽想象、敢于創(chuàng)新。教師在關(guān)于氫原子能級的教學(xué)中，不僅要教給學(xué)生量子理論的知識，而且要引導(dǎo)學(xué)生的思維，讓學(xué)生了解物理學(xué)的研究方法，使學(xué)生建立起物理思想，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn)：

［1］褚圣麟.原子物理學(xué)［M］.高等教育出版社，1979：29.

量子力學(xué)定態(tài)的概念范文第3篇

一、 應(yīng)用講過的物理知識解釋耳聞目見的物理現(xiàn)象和實(shí)際應(yīng)用

青少年的成長過程也是對周圍世界不斷認(rèn)識的過程，在他們的頭腦中有許多問號，他們渴望著從所學(xué)的知識中找到答案。如果我們能幫助他們解開一些長期積存在心中的迷團(tuán)，這不僅可以使他們更好地掌握所學(xué)過的知識，更重要的是可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情以及逐步地培養(yǎng)起同學(xué)們觀察分析周圍事物的能力。這種能力的培養(yǎng)便是一種智力財(cái)富的開發(fā)。它將使同學(xué)們終身受用。這種教學(xué)的效果要比只學(xué)會解幾道題目好得多。

如此重要的教學(xué)環(huán)節(jié)卻常常被忽視。教師對于原理的演繹推理，公式的計(jì)算和應(yīng)用已給予應(yīng)有的重視。但是對于物理原理的實(shí)際應(yīng)用的例子卻輕描淡寫，甚至刪去從略，這都是教學(xué)中亟待改進(jìn)的方面。

二、 介紹物理定律的相對性

寫進(jìn)書本的理論不是完美無缺的，指出某些理論的缺陷與爭論，把同學(xué)們從迷信書本的框框中解脫出來，培養(yǎng)他們獨(dú)立思考及分析和批判的能力也是教學(xué)的目的之一。

中學(xué)物理教材中的力學(xué)部分是以牛頓力學(xué)作為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)。在日常生活中我們觀察和接觸的力學(xué)現(xiàn)象幾乎都可以用牛頓力學(xué)解釋。但是當(dāng)人們的科學(xué)視野延伸到物質(zhì)的微觀領(lǐng)域和高速運(yùn)動及宇宙空間時(shí)，牛頓定律就不再適用了。研究微觀領(lǐng)域必須用量子力學(xué)，處理高速運(yùn)動及大尺度宇宙空間問題，必須用相對論力學(xué)。要讓同學(xué)們知道牛頓力學(xué)的應(yīng)用條件。教材中物質(zhì)波就比較詳細(xì)地談到了電子的衍射現(xiàn)象，牛頓力學(xué)就無法解釋這種現(xiàn)象。在原子結(jié)構(gòu)一章里，也較詳細(xì)地談到了盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾。其矛盾的根源出于經(jīng)典理論，不適于微觀領(lǐng)域。

講述這部分內(nèi)容時(shí)，也應(yīng)該向?qū)W生們指出相對論力學(xué)與量子力學(xué)，并不是對牛頓力學(xué)的否定，牛頓力學(xué)僅是在宏觀、低速條件下對物體運(yùn)動規(guī)律的近似描述。

三、 多聯(lián)系尖端科學(xué)

人們形象地把我們當(dāng)今的時(shí)代稱為“知識爆炸”的時(shí)代，當(dāng)代的物理學(xué)也正面臨重大突破。如果我們的教學(xué)內(nèi)容僅僅是格守書本上的幾條定律所確定的范圍。那么和這個(gè)時(shí)代就相距太遠(yuǎn)了。我們應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生按摸到科學(xué)時(shí)代的脈搏。

例如，在講解人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行和三級火箭的推進(jìn)原理時(shí)，可以介紹航天飛機(jī)試航成功的重要意義。在講解電子技術(shù)基礎(chǔ)時(shí)介紹電腦在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研及社會活動中的重要作用。在講解磁場時(shí)可以介紹超導(dǎo)現(xiàn)象在技術(shù)上的應(yīng)用，在講解原子的受激輻射時(shí)介紹激光在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用等等。

把這些與課本知識相關(guān)聯(lián)的古代科學(xué)信息傳遞給同學(xué)們，可以擴(kuò)大他們的知識面。青年人極富于幻想，我們應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)鼓勵他們大膽地去想象、去創(chuàng)新、去探索那些未知的科學(xué)世界。

四、 把中學(xué)某些物理知識適當(dāng)?shù)匾晟罨?/p>

例如，在簡介氣體分子運(yùn)動論的內(nèi)容時(shí)，為了使同學(xué)們對“氣體溫度的高低反映了大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動的激烈程度”這一物理圖象有更深刻全面的理解，可以把大量氣體分子速率分布所遵循的統(tǒng)計(jì)規(guī)律通俗準(zhǔn)確地介紹給學(xué)生。一旦他們領(lǐng)悟了統(tǒng)計(jì)規(guī)律的涵義，也就意味著在他們的面前又打開一扇物理的天窗。了解了統(tǒng)計(jì)規(guī)律的含義也為以后某些章節(jié)的學(xué)習(xí)（例如光的本性）奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然，在中學(xué)階段，類似這樣的知識也只能給同學(xué)們一個(gè)輪廓的介紹。

五、 介紹歷史上的科學(xué)家為探求科學(xué)的真理而奮斗終身的事跡

例如，布魯諾伽俐略為科學(xué)獻(xiàn)身的精神；牛頓、愛因斯坦嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度；居里夫人蔑視名利的高尚情操等等都是同學(xué)們的楷模。從某種意義上來說這些科學(xué)家的偉大成就，改變了人類歷史的進(jìn)程，受到了后人永久的尊敬。

在我們進(jìn)行四化建設(shè)的祖國，需要大批為探求科學(xué)的真理而永攀高峰的人，富有強(qiáng)烈進(jìn)取心的青年人，可以從大批優(yōu)秀科學(xué)家的身上汲取前進(jìn)的力量，這是單純的物理概念，公式的傳授所不能取代的。因此結(jié)合物理課的章節(jié)教學(xué)介紹一些著名科學(xué)家的事跡是十分必要的。

六、 注意物理課中的語文

物理課教學(xué)的全過程貫穿著語文課的教學(xué)。這并不是說要求物理課中講語文，而是強(qiáng)調(diào)物理課中有語文。

物理課學(xué)習(xí)中一個(gè)突出的薄弱環(huán)節(jié)就是學(xué)生不會用語言來表達(dá)自己的觀點(diǎn)，對于觀察到的物理現(xiàn)象，缺乏歸納、分析、總結(jié)的能力。因此，教師在物理課的教學(xué)中就應(yīng)十分注意培養(yǎng)學(xué)生用準(zhǔn)確簡潔的語言來表述一條定律或一個(gè)物理現(xiàn)象。注意培養(yǎng)學(xué)生從眾多的物理現(xiàn)象中歸納、總結(jié)出某個(gè)規(guī)律的能力。并且盡量從書本上或從自己的教學(xué)中為學(xué)生們做出表率。

例如，玻爾理論的主要內(nèi)容之一便是這樣表述的?！霸訌囊环N定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定。”

簡潔的三句話準(zhǔn)確地表述了三個(gè)物理圖象，而且指明了三個(gè)物理圖象的內(nèi)在聯(lián)系。其中“躍遷”兩個(gè)字準(zhǔn)確、形象、生動地描述了原子能量的“量子化”現(xiàn)象，為學(xué)生展示了一幅清晰的物理圖象。教師在講授這部分內(nèi)容時(shí)，不僅是解釋這段文字所表達(dá)的物理概念，而且還要幫助同學(xué)們分析這段文字是如何沿著時(shí)間的順序來描述了一個(gè)物理過程。當(dāng)然，我們也可以沿著位置的順序，因果的順序等來描述一個(gè)物理過程。只要在這方面肯下工夫，就能收到更加滿意的物理教學(xué)效果。

七、 重視物理學(xué)的發(fā)展史

物理課的教學(xué)與辨證唯物主義的教育是不可分開的。物理學(xué)的發(fā)展史，也是一部唯物主義與唯心主義斗爭的歷史。培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)去觀察整個(gè)物理世界，指導(dǎo)他們在物理學(xué)的學(xué)習(xí)和研究過程中少走彎路，培養(yǎng)他們?yōu)樘骄靠茖W(xué)的真理而奮進(jìn)的精神，是每個(gè)物理教師義不容辭的責(zé)任。

例如，在介紹電場與磁場時(shí)，一定要向同學(xué)們反復(fù)強(qiáng)調(diào)電場與磁場是客觀存在的物質(zhì)，因?yàn)閳雠c場之間存在著力的相互作用。這也證明了某些物質(zhì)客觀是否存在，不是以人的意志為轉(zhuǎn)移的，不能以人的感官能否被直接感知作為判斷客體是否存在的依據(jù)。這就是最基本、最樸素的唯物主義教育。前面提到的相對真理與絕對真理的辨證統(tǒng)一也是學(xué)習(xí)辯證法的一個(gè)生動例子。

八、 介紹物理學(xué)與其它學(xué)科的相互滲透

例如海豚、蝙蝠有著完善的發(fā)射和接收超聲波的器官。深入地研究動物身上的超聲波器官的構(gòu)造和功能，并將獲得的知識用來改進(jìn)或創(chuàng)制新的設(shè)備，這便是仿生學(xué)所研究的內(nèi)容。

人體內(nèi)有生物電流及磁場，近年來，人們更進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)生物細(xì)胞可以發(fā)射無線電信號，因此研究生命體內(nèi)的電磁學(xué)現(xiàn)象，可以更進(jìn)一步地探索和揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)，這又屬于生物物理學(xué)所研究的內(nèi)容。

大地磁場使巖漿中的鐵磁成分有序排列。因此，研究古老巖石中的鐵磁物質(zhì)分布規(guī)律，可以推測地殼的演變過程以及大地磁場的變化規(guī)律，這是地球物理學(xué)所研究的內(nèi)容。

量子力學(xué)定態(tài)的概念范文第4篇

概念是一門學(xué)科的重要基礎(chǔ)。概念教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的基本形式之一。因此可以通過概念教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

一、利用概念教學(xué)進(jìn)行批判性思維培養(yǎng)的途徑

（一）在物理概念的建立過程中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。

物理概念的建立是在一定的背景下，根據(jù)問題的需要，在觀察大量的自然現(xiàn)象的基礎(chǔ)上經(jīng)過抽象思維得來的。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力包括評價(jià)建立概念的意義與必要性；判斷抽象過程中哪些屬性是共同的，本質(zhì)的，哪些是次要的，非共同的屬性；對概念的定義進(jìn)行科學(xué)性、精確性考察和評價(jià)。如果有些概念是屬于物理量，還要對這些概念的單位進(jìn)行明確。例如在速度概念的教學(xué)中，教師先創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境：“我們知道機(jī)械運(yùn)動的特征是物置發(fā)生改變。在前面解決了如何描述物體運(yùn)動的位置與時(shí)刻，位移與時(shí)間之后，就要考慮如何來定量的描述物體的運(yùn)動快慢這個(gè)問題。大家想一想在生活中我們是怎么比較物體運(yùn)動快慢的？”教師在歸納學(xué)生的各種舉例后來引導(dǎo)學(xué)生得出常見的兩種比較物體運(yùn)動快慢的方法。一種是比較在相同的時(shí)間內(nèi)位移的大小，另一種是比較在相同的位移下所用時(shí)間的長短。接下來教師可以提出這樣的問題：“通過上面的例子我們可以發(fā)現(xiàn)影響物體運(yùn)動快慢的因素都有哪些？”學(xué)生很容易的得出是物體運(yùn)動所發(fā)生的位移和發(fā)生這段位移所用的時(shí)間。接著教師通過創(chuàng)設(shè)一個(gè)位移與時(shí)間都不相同的情境來引發(fā)學(xué)生的疑惑：“如果兩個(gè)物體運(yùn)動的時(shí)間和位移都不相同，我們該怎么比較兩個(gè)物體運(yùn)動的快慢呢？顯然我們已知的方法和概念不能描述和判斷這樣的現(xiàn)象?？磥砦覀兊糜行碌母拍畈拍芙鉀Q這個(gè)問題?！比缓蠼處熅涂梢砸稣n本上速度的定義“物理學(xué)中用物體的位移與發(fā)生這個(gè)位移所用的時(shí)間的比值來表示這個(gè)物體運(yùn)動的快慢?！边@時(shí)教師可以借著提問：“這個(gè)將位移與時(shí)間聯(lián)系起來用來表示物體運(yùn)動快慢的速度的定義是唯一的嗎？”，“如果我們速度定義為時(shí)間與位移的比值不可以嗎？”，“如果我們將速度定義為位移與時(shí)間的比值的平方，不可以描述物體運(yùn)動的快慢嗎？”最后引導(dǎo)學(xué)生考察一下速度的單位，從單位的角度思考課本上的這個(gè)定義其實(shí)就是比較相同時(shí)間下的位移大小。速度這個(gè)概念已經(jīng)在初中的物理學(xué)習(xí)過。所以很多學(xué)生對速度的這個(gè)定義已經(jīng)是根深蒂固，而且認(rèn)為是理所當(dāng)然的。對這種習(xí)以為常的觀念進(jìn)行批判性的思考，會給剛上高中不久的學(xué)生給以思想上的震撼與沖擊。對于他們養(yǎng)成批判性思維的態(tài)度還是對課本上的概念進(jìn)行批判性的思考都是一個(gè)很好的示范。最后可以引導(dǎo)學(xué)生從簡潔性和思維習(xí)慣來得出課本上的定義是最簡潔的。

（二）在概念的的演化與發(fā)展中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。

我們所學(xué)的物理概念是處于演化與發(fā)展中的，這主要是從兩個(gè)層次來說的。一個(gè)是從整個(gè)物理學(xué)史的角度來說的。比如物理中原子結(jié)構(gòu)的概念就經(jīng)歷了湯姆森的“棗糕模型”，盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)模型”，到玻爾的“定態(tài)躍遷”到量子力學(xué)的“電子云”。讓學(xué)生明白很多物理概念都是對已有概念進(jìn)行不斷地批判性思考，才不斷發(fā)展和完善的。另一個(gè)是按照學(xué)生思維的發(fā)展特點(diǎn)在中學(xué)物理教學(xué)中所做的對于同一個(gè)概念進(jìn)行的螺旋上升式的安排。以速度概念為例。這個(gè)概念在初中已經(jīng)出現(xiàn)，但是在高中課本中這個(gè)概念再次出現(xiàn)。這并不是重復(fù)。學(xué)生的抽象思維有一個(gè)發(fā)展的過程。隨著抽象的深入，這個(gè)概念就更加全面，深刻，能解決更多的問題。而這種發(fā)展也正是不斷批判性思考的結(jié)果。初中時(shí)學(xué)過的速度只適用于勻速直線運(yùn)動或者是計(jì)算一段直線運(yùn)動的平均速度。而在實(shí)際中，遇到的更多的問題是速度的大小和方向在不斷變化的運(yùn)動。面對于這樣的問題，我們就要對以前的概念進(jìn)行批判性提問：“這樣的速度定義能描述各種各樣的運(yùn)動的快慢嗎？”，“如果不能，目前的這個(gè)定義能夠描述新的問題的哪些方面，不能描述新問題的哪些方面？”，“對于那些不能描述的新問題的新方面，你覺得應(yīng)該對已有的概念做怎樣的修改，或者加入一些其它重要的屬性？”，“這樣的改進(jìn)的同時(shí)，如何在數(shù)學(xué)上實(shí)現(xiàn)它？”通過這種層層批判性的提問，引導(dǎo)學(xué)生去深入思考一些問題。最后學(xué)生得到關(guān)于描述任意的運(yùn)動的快慢時(shí)要考慮新的問題：如何解決描述某一瞬間的的運(yùn)動快慢，而不是一段時(shí)間的平均速度，這種描述方法太粗糙了。而且運(yùn)動的方向也是我們應(yīng)該關(guān)心的特征。在數(shù)學(xué)上我們引入了極限的思想，矢量等數(shù)學(xué)工具來解決這些問題。至此新的速度的概念在原來速度的概念的基礎(chǔ)上建立起來。

二、在概念教學(xué)中進(jìn)行批判性思維教學(xué)需要注意以下事項(xiàng)

1.在學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)物理時(shí)以及初學(xué)有些新的類型的概念時(shí)，教師要先做出提問的示范。向?qū)W生展示如何合理、深刻的、批判性的提出問題。之后要將提問讓學(xué)生來進(jìn)行，這也是進(jìn)行批判性思維教學(xué)的目標(biāo)之一，即學(xué)生要養(yǎng)成自己給自己提批判性思維的問題的意識和習(xí)慣，并且能越來越熟練的掌握這種技能。2.要注意處理好繼承與批判的關(guān)系。批判性思維既不是全盤的否定，更不是全盤的否定。我們要避免讓學(xué)生形成簡單空泛的提問。3.在提問要求學(xué)生回答時(shí)，一定要有時(shí)間等待。深入的思考需要更多的時(shí)間，完全不同于簡單的憑感覺式的回答。4.對學(xué)生的不同觀點(diǎn)做一些適當(dāng)?shù)难訒r(shí)評價(jià)，注重引導(dǎo)和提示，并且引導(dǎo)學(xué)生之間的相互批判以及自我批判。進(jìn)行批判思維的途徑和方法還有很多，我們需要更多方面和角度的探索和實(shí)踐來進(jìn)行批判性思維的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

量子力學(xué)定態(tài)的概念范文第5篇

1.剖析典型物理模型的建立和發(fā)展過程，培養(yǎng)思維的深刻性

縱觀物理學(xué)發(fā)展史，每一個(gè)物理概念、規(guī)律和物理思想無不滲透著物理模型的探索，它們都隨著物理模型的發(fā)展而不斷趨于完善。物理模型是中學(xué)物理知識的載體，通過物理教師的分析和講解，不僅使學(xué)生獲得物理知識，更是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要途徑。通過引導(dǎo)學(xué)生剖析物理發(fā)展史上建立物理模型的案例，特別是一些典型物理模型的形成及它不斷完善發(fā)展的過程，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建物理模型的科學(xué)思維與研究方法。

一些物理模型的發(fā)展建立，往往需要長時(shí)間甚至幾代人的努力來完善。如原子結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng) 建過程，由上十九世紀(jì)末的英國著名物理學(xué)家J?J湯姆生通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)組成原子的一種帶負(fù)電的粒子――電子，提出原子的“棗糕模型”；而盧瑟福從α 粒子轟擊金箔時(shí)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的現(xiàn)象，提出了原子核式結(jié)構(gòu)的“行星運(yùn)動”模型；再到丹麥著名的物理學(xué)家尼?玻爾通過把盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型和量子假說結(jié)合起來，以氫光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律為依托，提出了核外電子繞核高速旋轉(zhuǎn)的“定態(tài)”軌道模型；一直到海森堡等科學(xué)家利用量子力學(xué)，指出原子核外電子無確定軌道，用疏密不同的點(diǎn)表示電子在原子中各個(gè)位置出現(xiàn)的幾率，提出了“電子云”結(jié)構(gòu)模型。

通過引導(dǎo)學(xué)生分析、體會科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)模型的過程中運(yùn)用的科學(xué)思維方法，使學(xué)生明白每種物理模型的建立與發(fā)展都是一個(gè)動態(tài)變化過程，隨著理論水平和實(shí)驗(yàn)方法的提高，人們不斷地對模型補(bǔ)充、修正和完善，使物理理論更加接近真實(shí)，也更加完善。

2.利用物理模型教育生活化，培養(yǎng)思維的廣闊性

物理模型的建立大都需要大量、豐富的知識為基礎(chǔ)，這些知識不僅僅局限于某一專業(yè)或某一學(xué)科。從原子結(jié)構(gòu)模型的建立和完善過程我們可以看出，它需要許多物理學(xué)家的加入，他們不僅有豐富的物理知識，同時(shí)還要廣泛地吸取其它學(xué)科的知識，借助他人的力量來完成自己的研究。

物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中指出：“教師要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活環(huán)境，從學(xué)生經(jīng)驗(yàn)和已有的知識出發(fā)，創(chuàng)設(shè)生動的物理情境……”。我們教師要關(guān)注學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和體驗(yàn)，捕捉貼近學(xué)生的生活素材，選取學(xué)生日常生活中熟悉的事例，挖掘生活中常見的物理原型，使實(shí)際問題與物理聯(lián)系起來，通過分析抽象出物理模型，不僅讓他們感覺物理源于生活，寓于生活，同時(shí)也能加深學(xué)生對物理模型的認(rèn)識和理解，拓展學(xué)生的思維。例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動時(shí)，對于車在橋面上的運(yùn)動不容易抽象出一個(gè)圓形的軌道，教師可以通過收集相關(guān)拱橋的圖片，借助多媒體技術(shù)，找出拱橋所對應(yīng)的圓周及圓心，給學(xué)生以直觀的印象。諸如此類，教師通過發(fā)掘日常生活中的物理模型，使物理模型教育生活化，鼓勵學(xué)生去研究、思考，開放學(xué)習(xí)空間，擴(kuò)大知識背景，培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性。

3.通過物理模型的拓展與變式，培養(yǎng)思維的靈活性

人們遇到某一物理問題時(shí)，當(dāng)頭腦中原有的圖式不能解決時(shí)，往往可以及時(shí)轉(zhuǎn)變思路提出新的假設(shè)，從而表現(xiàn)思維的靈活性。但人的心理活動常具有無意識的“定勢思維”，它會降低思維的靈活性。特別是學(xué)生缺乏自覺擺脫“定勢思維”束縛的能力，在這方面需要教師靈活地拓展或改變物理問題情境，對相同的物理模型從不同角度提出問題，啟發(fā)學(xué)生從更多的方面進(jìn)行分析思考，以此來提高學(xué)生思維的靈活性。

所以我們不僅要求學(xué)生能善于利用原有模型的成果，更要敢于突破原有模型的束縛。 例如單擺模型，它的基本模型為一根細(xì)線上端固定，下端系一小球，細(xì)線的伸長和質(zhì)量可以忽略，而細(xì)線的長度要比小球的直徑大得多，擺球只在重力和細(xì)線拉力作用下在最低點(diǎn)附近做小角度擺動的裝置。具體教學(xué)中，教師可以設(shè)置不同的物理情境，如雙線擺、光滑圓弧軌道上的小球、放在復(fù)合場中的帶電小球等等效單擺模型，使這一模型從具體到抽象，再從抽象到具體，使模型在不同情境中得到擴(kuò)充和豐滿，這樣學(xué)生的整個(gè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)將變得既穩(wěn)定又靈活。

例如：平板車在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動，加速度 a、速度v的方向如圖1所示，若平板車上裝有盛水的容器相對于平板車靜止時(shí)，則液面傾斜的高度h為。（設(shè)容器寬為d）

解析：這道題對一般學(xué)生來講，不容易做對。它的難點(diǎn)是研究對象的選取及物理模型的選擇，關(guān)鍵點(diǎn)是要抓住處在傾斜面上的水不往下流而隨車一起向右做勻加速直線運(yùn)動這一事實(shí)為突破口。如果學(xué)生能靈活地聯(lián)想到如圖2所示物理模型：放在光滑斜面上的物塊與斜面體保持相對靜止，且與斜面體一起加速運(yùn)動的模型，學(xué)生就容易計(jì)算液面傾斜時(shí)液面的高度h的結(jié)果。

4.構(gòu)建全面的物理模型體系，培養(yǎng)思維的敏捷性

如果把物理知識體系看成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，那一個(gè)個(gè)物理模型就是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以物理模型是物理知識體系的基本組成要素。中學(xué)物理中常見的一些模型，往往也是高中物理課程的主干知識。抓住了這些物理模型，就抓住了高中物理的主要知識點(diǎn)；抓住了模型之間的聯(lián)系，也就抓住了物理知識點(diǎn)之間的聯(lián)系與紐帶。通過模型教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生物理知識結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化和清晰化，幫助學(xué)生構(gòu)建全面的模型體系結(jié)構(gòu)及模型合理的表達(dá)形式。由于人的頭腦中本身的物理模型是以圖景的形式存在的，具有映象性的特征，更容易引起頭腦中的共鳴，當(dāng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決問題時(shí)，將物理信息輸入頭腦時(shí)，能利用原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)（主要是物理模型），找出問題的主要因素從而正確快速地解決問題。

例如：真空中，速度v0 =6.4×107 m/s 的電子束水平地射入兩平行金屬板間，如圖3所示，極板長度 L=8.0 ×10-2 m，間距 d=5.0×10-3m，極板不帶電時(shí)，電子束將沿兩極板的中線通過，若在兩極板間加50Hz 的交流電壓 u=Usinωt，當(dāng)所加電壓最大值 U超過某一值U0時(shí)，將開始出現(xiàn)以下現(xiàn)象，電子束有時(shí)間斷（不能通過）。求U0 的大小？

解析：該題許多學(xué)生會感到茫然，究其原因，在于未能通過合理的取舍，抓住問題的主要矛盾，因而也就無法構(gòu)建合理的物理模型。事實(shí)上該題的關(guān)鍵是電子通過兩極板的時(shí)間t=L/v=10-9s 與交流電壓變化周期 T=10-2s相比要少的很多，即t

5.重視物理模型的局限性，培養(yǎng)思維的批判性

牛頓曾謙虛地說過：“我之所以取得這樣大的成就，是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募绨蛏稀?。牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律并非完全是他一個(gè)人的思想，實(shí)際上他是批判地繼承了伽利略、胡克、開普勒等人的觀點(diǎn)，把實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論推導(dǎo)有機(jī)的結(jié)合起來。物理模型的產(chǎn)生不能脫離一定的背景理論知識和背景實(shí)驗(yàn)材料，這種知識和材料反映了當(dāng)時(shí)的物理學(xué)發(fā)展的水平，這就使得任何物理模型都有一定的適用條件，也存在一定的局限性。因此當(dāng)我們引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型時(shí)，一定要使學(xué)生清楚每個(gè)物理模型的適用條件及它在多大程度上反映了事物的哪些特性。