运动生物力学的研究方法范例(3篇)

运动生物力学的研究方法范文

一.力学的建立

力学的演变以追溯到久远的年代，而物理学的其它分支，直到近几个世纪才有了较大的发展，究其原因，是人们对客观事物的认识规律所决定的。在日常生活和生产劳动中，首先接触最多的是宏观物体的运动，其中最简单.最基本的运动是物体位置的变化，这种运动称之为机械运动。由此我们注意到，力学建立的原动力就是源于人们对机械运动的研究，亦即力学的研究对象就是机械运动的客观规律及其应用。了解了这些，可以对力学的主脉络有了一条清晰的线索，就是对于物体运动规律的研究。首先要涉及到物体在空间的位置变化和时间的关系，继而阐述张力之间的关系，然后从运动和力出发，推广并建成完整的力学理论。正是要达到上述目的，我们在研究过程中，就需要不断地引入新的物理概念和方法，此间，由物”及理”的思维过程和严密的逻辑揄体系，逐步得以完善和体现。明确了以上观点，可以使我们在学习及复习过程，不会生硬地接受.机械地照搬，而是自然流畅地水到渠成。

让我们走入力学的大门看一看，它的殿堂是怎样的金碧辉煌。静力学研究了物体最简单的状态：简单的状态：静止或匀速直线运动。并且阐述了解决力学问题最基本的方法，如受力情况的分析以及处理方式;力的合成.力的分解和正交分解法。应当认识到，这些方法是贯穿于整个力学的，是我们研究机械运动规律的不可缺少的手段。运动学的主要任务是研究物体的运动，但并不涉及其运动的原因。牛顿运动定律的建立为研究力与运动的关系奠定了雄厚的基础，即动力学。至此，从理论上讲各种运动都可以解决。然而，物体的运动毕竟有复杂的问题出现，诸如碰撞.打击以及变力作用等等，这类问题根本无法求解。力学大厦的建设者们，从新的角度对物体的运动规律做了全面的.深入的讨论，揭示了力与运动之间新的关系。如力对空间的积累-功，力对时间的积累-冲量，进而获得了解决力学问题的另外两个途径-功能关系和动量关系，它们与牛顿运动定律一起，在力学中形成三足鼎立之势。

二.力学概念的引入

前面曾经提到过，力学的研究对象是机械运动的客观规律及其应用。为达此目的，我们需要不断地引入许多概念。以运动学部分为例，体会一下力学概念引入的动机及方法，这对力学的复习无疑是大有裨益的。

运动生物力学的研究方法范文篇2

关键词物理学史中学物理教学过程方法目标

中图分类号：G633.7文献标识码：A

《九年义务教育物理课程标准》将课程的性质定义为“让学生学习初步的物理知识与技能、经历基本的科学探究过程、受到科学态度和科学精神的熏陶……”。《普通高中物理课程标准》将课程的性质定义为“有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的能力与热情……为终身发展，形成科学的世界观和科学价值观打下基础。”可见，两本标准中均将课程目标定为三维，除要求学习基本的物理知识与技能，还要求体验科学探究过程，了解科学研究方法，增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响；为终身发展，形成科学世界观和科学价值观打下基础。那么，如何在物理教材教法中充分体现和贯彻课程标准的要求；学生怎样才能体验科学探究过程，了解科学研究方法；就成为我们要认真研究的课题。本文就物理学史引入中学物理教学在展示探索过程、掌握科学方法方面的特殊作用做一些探讨，并试着做一节教学设计以供参考。

1作用概述

（1）有助与学生掌握科学探究的过程。为改变我国传统重结论、轻过程的教学方式和学习者，重学会、轻会学的现状。《课标》加入了“过程方法”面的目标要求。现代心理学研究指出，学生的学习过程不仅是一个接受知识的过程，而且是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。强调科学探究是一个人的学习、成长、发展、创造所必须经历的过程，是一个人的能力、智慧发展的内在要求。然而就目前来看，探究对学生而言，是一个新事物，学生很可能并不清楚七个探究要素的具体含义，因此有必要通过实例给学生一些探究程序方面的指导。物理学史记述了物理实验和理论的发生、发展过程，描述了物理学家的思维过程，可以很好地为学生提供参照。以此帮助学生揭示出科学探究的常见程序：提出问题―猜想与假设―制定计划与设计实验―收集证据―分析与论证―评估―交流合作。使学生从中领略到什么是科学探究，以及科学的本质究竟是什么。

（2）有助与学生掌握科学研究方法。韩愈曾说：“师者，所以传道、授业、解惑也”。“道”即方法，被排在了所有教育任务的最前面。可见，掌握学科知识固然重要，然而了解知识的来源则更加重要。这里的科学方法不是指“解题方法”，而是发现问题、提出问题、解决问题的方法，是“科学发现”与“科学创新”的方法。科学家在科学探索过程中留下了大量关于科学研究方法的宝贵经验。他们在取得伟大成就的过程中，运用的科学研究方法和实验构思精巧绝伦，为我们提供了不尽的科学方法和教育素材。“亲历”物理学重要概念、理论的产生和发展过程，可以深刻理解研究方法的重要作用，培养正确运用这些科学方法的能力。可见，物理学史对物理科学方法教育有着特殊的作用。

2案例分析

以牛顿第一定律这节课为例，通过合理的史料选择和精心的教学设计，再现该问题的提出与探索过程。让学生在与前辈科学家“一起探究科学”的过程中，学习他们的科学研究方法，并在该过程中培养学生正确运用这些科学方法的能力。

2.1通过观察提出问题

由教师在课堂用手推动讲桌上的黑板擦给其一速度，看它的运动情况。通过该演示，自然地引出问题，一个静止的物体，要想使其运动起来，有哪些方法？

让学生对其身边已有现象进行分析，体会物理知识就在身边，同时这也是人类对世界的最初认识。

2.2猜想与假设

学生会根据生活经验和已有知识对运动与力的关系做出自己的判断。教师对学生各种假设不做任何评价。当学生分别表达各自的观点后，让学生相互讨论，对自己的想法进行反思。

介绍，早在2000多年前人类就开始关注运动问题，研究运动是怎样产生的，运动保持下去的条件。亚里士多德提出了自己的观点“力是维持物体运动的原因”，他的根据是马车在马拉的情况下才一直运动下去。

学生思考：亚里士多德这里采用的研究方法是什么？了解观察法是一种普遍的研究方法之一。

2.3设计实验

亚里士多德的观察法是有缺陷的，观察法看到的是事物的表面现象，难以正确的得知隐藏在现象背后的规律。因为自然界的因果关系是复杂的，既有一因多果，又有多因一果，而理想的一因一果对应少之又少。影响马车运动的原因很多，例如，摩擦力因为不可明显观察而被排除在研究视野之外了，也就难以得出正确结论。

学生思考：如何才能解决观察法遗漏摩擦力的问题？使学生明白，仅仅依靠观察法研究自然规律是有局限的。

伽利略伟大地提出了将“实验”这一方法引入物理学，为物理学的发展开辟了道路。

学生思考：研究力与运动关系时关键因素是什么？如何排除其他因素对研究的影响？

伽利略在已知摩擦力存在的条件下进行的，他采取了控制或消除其他影响因素，凸显主要影响因素的方法。他在斜面实验中让摩擦力成为唯一的影响因素，这样就出现了简单的因果对应关系。

2.4收集数据、分析论证

伽利略斜面实验的重点在于调节摩擦力的大小并观测对下滑距离的影响。发现摩擦力越小，小球能滚得越远或能够达到的高度越接近原高度。

科学猜想：假如平面没有摩擦力，滑块的运动情况又会如何？

要得到正确的结论还要研究没有摩擦力时小球从斜面滚下来的情况，但摩擦力是没办法消除的，伽利略想到了理想实验。理想实验又称思想实验或抽象实验，以科学实验为基础，以逻辑法则为依据，由思维来开展实验，是带有浓厚的物理学色彩的逻辑推理。理想实验与普通实验的目的相同，区别在于将条件理想化，这并不影响研究对象的本质和特征，所以伽利略斜面实验中将摩擦力理想化为零是合理的。摩擦力越小小球能滚的越远，能够达到的高度就越接近原高度（等高原理，是由单摆实验得出）。按此趋势，摩擦力完全消除小球就可以达到原高度，如果在水平面小球就再也达不到原高度，沿水平面以恒定的速度持续运行下去。

依据思维推论，如果平面绝对光滑，可以得知：物体将以不变的速度，永远运动下去。但是，伽利略又同时认为，等速圆周运动也是惯性运动，并进而论证行星正是由于按圆周轨道作等速运动才能永恒地运转，而他的直线运动实际上只限于沿着水平面的运动，所以并没有正确表达惯性定律。

2.5交流合作

笛卡尔继承了伽利略的研究成果的同时又指出了他的不足。指出，除非物体受到外应的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，并且还特地声明，惯性运动的物体永远不会使自己趋向曲线运动，而只保持在直线上运动。

牛顿在伽利略与笛卡尔惯性原理的基础上提出了运动第一定律：

“每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态，除非有力加于其上迫使它改变这种运动状态。”

把伽利略惯性原理中“……沿水平平面运动……无限的继续进行……”的模糊提法，明确表述为“沿一直线作等速运动”。充分强调了运动物体在没有受到其他物体作用条件下保持速度大小、方向都不变的特性。

2.6课堂小结

请同学们说说这节课的收获，包括知识的，方法的。

2.7作业

阅读课文或其他材料填写下列表格，并思考各位科学家的贡献。

在本节课的教学设计中，通过对学生生活经验的质疑，引发矛盾冲突，紧接着介绍伽利略的思想，再让学生科学探究，最后在老师的帮助下，共同驳斥亚里士多德的错误观点，得出牛顿第一运动定律，这既让学生了解了科学发展的历史，体会到知识的形成过程，同时又以伽利略的推理思想对学生进行了科学态度和科学方法的教育。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.九年义务教育课程标准[M].北：北京师范大学出版社，2001.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[M].北京：人民教育出版社，2003.

[3]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛：青岛海事大学出版社，2000：215-219.

运动生物力学的研究方法范文

一、控制变量法在教材中的应用

控制变量法——就是实验者通过控制某个或某几个自变量保持不变，从而研究因变量与其中某一变量的关系的一种研究方法。

控制变量法在初中物理教材中运用是最普遍的一种方法。例如：在“怎样比较运动的快慢”一节开头的问题“同时启程的步行人和骑车人，我们怎样看出他们运动的快慢？同是百米运动员，我们是怎样比较他们运动快慢的？”教材问题的处理实际上已提供了研究V的两种方法：…通过控制变量t来研究V与s的关系；（2）通过控制变量s来研究V与t的关系。在教材中如：密度、压强、功率、电阻、欧姆定律等的研究，都采用了控制变量的研究方法。

二、等效法在教材中的应用

在研究平面镜成像时，我们用一根未点燃的蜡烛来代替点燃的蜡烛在镜中的像，以确定像的位置，这种物理的研究方法叫做等效法。

等效法在教材中也有多处体现，例如：在“探究浮力的大小”一节中“信息浏览”——王冠之谜和阿基米德原理，讲述的就是用等体积的水代替王冠体积的求体积的方法；“自我评价与作业”——曹冲称大象的故事，也说明了等体积代换的等效法。研究“液体的压强”也是通过固体压强的计算得出液体压强的计算方法。在测量大气压强的值试验中，托里拆利在实验中通过测量水银（液体）压强得出测量大气压强的值的方法，等等。

三、转换法在教材中的应用

分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它，这种方法在科学上叫做“转换法”。

转换法的运用使研究变得直观、具体。例如：“怎样认识和测量电流”，在比较电流大小时，教材在“活动1”是通过“把一只小灯泡用导线跟一节干电池连通，再把这只小灯泡跟两节干电池连通，注意观察这两种情况下小灯泡的发光亮度。”这一热效应试验来使学生认识电流大小和有无。课本中还有磁场、电流的磁场、内能等许多规律的认识都是通过转换的方法来认识的。

四、类比法在教材中的应用

类比法是从两个或两类对象中某些共有的相同或相似的属性，推出一个对象可能具有的另一个对象或另一类对象已经具有的属性的一种研究方法。

类比是非逻辑创造思维形式中主要的形式之一。通过类比法能有效地揭示自然规律，促进创造思维的发展，达到“它山之石，可以攻玉”的效果。初中物理教材运用类比法对阐述某些较抽象的概念，从而使学生领悟其实质，例如“怎样认识和测量电压”，将电流类比于水流，将电流形成的原因“电位差”类比于水流形成的原因“水位差”，学生通过旧和新的知识的迁移领悟电压这一较为抽象的概念；在“怎样认识和测量电流”，在“最快的信使”一节，都运用类比的方法，它有利于克服初中生抽象思维能力较差对学习造成的障碍，使教学得以顺利进行。

五、建立模型法在教材中的应用

为了研究的方便，一般是将复杂的事物经过科学的抽象，成为简单的模型，使复杂的实际问题转化为理想的、简单的问题来处理。这样的一种研究方法，在物理学中称之为建立模型法。物理模型的建立方法有很多种：模拟式物理模型、实体理想化模型、系统理想化模型、过程理想化模型，例如：“磁场”的定义，“光线”的概念，这种模拟式物理模型使一些看不见、摸不到的客观事物变得具体化、形象化，并显示出客观的主要特征，方便了对其性质、特点及规律的研究。另外，“简单机械”中的杠杆、滑轮、不变形不计质量的绳索；“点光源”、“薄透镜”、“纯电阻”。再有，理想化模型的“匀速直线运动”，等等。对于一定问题中的研究对象，通过模型法，充分近似的，也便于讨论和计算。物理学家在研究中采用的方法有多种，在初中物理教材中主要是应用了以上几种方法，当然其他方法也有所提及，在此不再一一细谈。