时间:2023-07-21 17:26:48
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇欧姆定律的实验结论,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
欧姆定律在初中物理电学知识体系中占有极其重要的地位。作为一个实验定律,它的得出依赖于实验探究。初中阶段对欧姆定律的探究主要是针对部分导体的欧姆定律。
苏科版物理教材中欧姆定律处在一章的第三节,在探究欧姆定律之前,学生已经学习的电学内容有:初始家用电器和电路,电路连接的基本方式(串并联电路的认识),电流和与电流表的使用,电压和电压表的使用,电阻,变阻器。通过这些内容的学习,学生已经知道改变电流大小的两种方法:1. 改变电路中的电源电压;2. 改变电路中的电阻。带着这样的知识基础,进行欧姆定律的探究学习。
教学过程中,按照教科书上实验电路图,采用控制变量的方法,根据实验探究的一般过程进行两次实验。因此在利用教材中的实验设计进行教学的过程中遇到了一些有待商榷的问题。
问题1:“移动变阻器的滑片,改变滑动变阻器连入电路的电阻,可以改变电路中的电流,但为什么就可以改变加在电阻两端电压呢?”
问题2:“调节变阻器,使电阻R两端电压改变,为什么同样是调节变阻器,却又是使加在R两端的电压不变呢?”
分析:学生对电流的认知是通过教材中用水流做类比,从而知道电压是形成电流的原因。从认知的过程来看,正是因为有了电压,才会有电流的产生。
而在本书欧姆定律的探究实验中,二次实验都是通过移动滑动变阻器来改变电流的大小,利用欧姆定律的原理,从而改变了电阻两端的电压或使不同电阻两端的电压不变。这样就会给学生有一个错误的印象:“电阻改变电流,电流改变电压”。使学生认知电流、电压的因果关系上容易出现倒置,认为电压的改变是由于电流的变化而引起的。因此在未探究出欧姆定律之前,根本不可能向学生解释他们提出的这两个问题。更严重的是在课后的作业反馈中,有学生对于这个的实验做出了错误的总结:在电阻一定时,电压和电流成正比。所以这个实验设计在学生探究学习欧姆定律的思维逻辑上存在着错误的引导,必须加以改进。
本人认为问题产生的根本原因就出在滑动变阻器在实验中的引入。
虽然滑动变阻器的联入使实验操作更为方便更为简单,但产生的负面影响是巨大的,导致了学生知识认知逻辑上的混乱,迷惑,弊大于利。本人提出的改进建议是舍去滑动变阻器:
电阻不变时,探究电流与电压的关系的实验中,完全可以舍去滑动变阻器,直接把电阻接入电路,通过直接改变电源电压的方法来进行实验。
电压不变时,探究电流与电阻的关系。而舍去滑动变阻器后,通过固定的电池数目的方法很难实现电阻两端的电压不变。其原因在于电池组存在一定的内阻,就会导致路端电压随外电路电阻的变化而变化(外电路电阻变大路端电压也变大),而不能达到控制电压不变的目的。同时电压表示数的变化也会引起学生的质疑。初中阶段,由于电池的内阻不作要求,因此最合适的方法就是采用输出电压恒定的学生电源进行实验。
综上分析,本人设计这样的探究实验:
实验器材:学生电源,电阻箱(或若干已知阻值电阻),电压表,电流表,导线,开关
实验步骤:按实物图连接好电路:
实验一,先保持电阻R不变,通过调节学生电源的输出电压(电压取值要小),研究电流跟电压的关系。将所测数值填入表格,分析数据,得出结论。
实验二,保持学生电源输出电压不变,调节电阻箱的阻值,研究电流和电阻的关系。将所测数值填入表格,分析数据,得出结论。
实验总结:将两方面结论综合,归纳出欧姆定律。
《欧姆定律》一课,学生在初中阶段已经学过,高中必修本(下册)安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基本研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图象法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法.这就决定了本节课的教学目的和教学要求.这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法.
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础.本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用.因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段.
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用.
本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析.这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础.
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义.尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏.从数学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度.对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从数学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混,对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清,要注意提醒和纠正.
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式综合教学法.教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动.在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行大面积课堂提问,让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点,也有利于充分发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃.
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实际操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道,物理规律必须经过实验的检验,不能任意外推,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:1.在引入新课提出课题后,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答.这样使他们既巩固了实验知识,也调动他们尽早投入积极参与.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助,同时让其余同学注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考.4.在用列表对比法对实验数据进行分析后,提出下面的问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨.此处节奏应放慢,可提请学生回答或展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上,进一步总结出欧姆定律,这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重,不能轻描淡写.要随即强调欧姆定律是实验定律,必有一定的适用范围,不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习,达到巩固之目的.然后结合课本练习题,熟悉欧姆定律的应用,但占时不宜过长,以免冲淡前面主题.
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.
2.注意正确规范地进行演示操作,数据不能虚假拼凑.
3.注意演示实验的可视度.可预先制作电路板,演示时注意位置要加高.有条件的地方可利用投影仪将电表表盘投影在墙上,使全体学生都能清晰地看见.
4.定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱.可把电阻的概念及定义在归纳实验结论时提出,而欧姆定律在归纳完实验结论后总结.这样学生就不易将二者混淆.
【关键词】物理;欧姆定律;问题;解题思路
欧姆定律是高中物理电学部分的核心内容,也是高考的重难点内容,同时欧姆定律掌握的好坏会直接影响我们的考试成绩,因此要多用时间将这块知识进行巩固,以取得更高的分数。
1在欧姆定律的学习中常遇到的问题
1.1欧姆定律的使用范围问题
在电路的实验过程中,我会出现忽略导线,电子元件与电源自身的电阻,将整个电路视为纯电阻电路的问题。而欧姆定律通常只适用于导电金属和导电液体,对于气体、半导体、超导体等特殊电路元器件不适用,但我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,本人为了弄清这里的问题,向老师进行了请教并查阅了相关资料,许多资料上说欧姆定律的应用有“同时性”与“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”。但我自身总觉得这样的解释难以接受,有牵强之意,即个人理解为既然各个状态下都是适合的,那就是适合整个过程。
1.2线性元件的存在问题
通过物理学习我们会发现材料的电阻率ρ会随其它因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。而在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。
1.3电流,电压与电阻使用的问题
电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念,也是我最容易混淆的内容。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,而电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,另外,欧姆定律只是用来研究电路内部系统,不包括电源内部的电阻、电流等,在学习欧姆定律的过程中,电流表、电压表、导线等电子元器件的影响常常是不考虑在内的,而对于欧姆定律的公式I=UR,I、U、R这三个物理量,则要求必须是在同一电路系统中,且是同一时刻的数值。
2欧姆定律学习中需要掌握的内容
本人在基于电学的基础之上,通过对欧姆定律的解题方式进行分析,个人认为我们需掌握以下内容:了解产生电流的条件;理解电流的概念和定义式I=q/t,并能进行相关的计算;熟练掌握欧姆定律的表达式I=U/R,明确欧姆定律的适用条件范围,并能用欧姆定律解决相关的电路问题;知道什么是导体的伏安特性,什么是线性元件与非线性元件;知道电阻的定义和定义式R=U/I;能综合运用欧姆定律分析、计算实际问题;需要进行实验、设计实验,能根据实验分析、计算、统计物理规律,并能运用公式法和图像法相结合的方法解决问题。
3欧姆定律的解题思路及技巧
3.1加深对欧姆定律内容的理解
在欧姆定律例题分析中,我们比较常见的问题是多个变量的问题,以我自身为例,由于物理理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,所以学习难度较大,但我通过相关教学短片的学习,将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”的方式,明白了电阻是导体自身的特有属性,其大小是受温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,并且明白了电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变。同时我们每一个人都知道对于不同的习题,解决步骤都是不相同的,虽同一问题会有不同的解题方法,但总是离不开欧姆定律这个框架。因此对于一些与电学有关的知识,我一般会利用欧姆定律解决电生磁现象与电功率计算问题。例如:某人做验时把两盏电灯串联起来,灯丝电阻分别为R1=30Ω,R2=24Ω,电流表的读数为0.2A,那么加在R1和R2两端的电压各是多少?我可以根据两灯串联这一关建条件,与U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2两端电压分别为6V、4.8V的结论。
3.2利用电路图进行进行计算
在解有关欧姆定律的题时,以前直接把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式I=U/R及导出式U=IR和R=U/I进行计算,并把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻都代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算,因此经常混淆,不便于分析问题。通过后期老师给予我的建议,在解题前我都会先根据题意画出电路图,并在图上标明已知量、数值和未知量的符号,明确需分析的是哪一部分电路,这部分电路的连接方式是串联还是并联,以抓住电流、电压、电阻在串联、并联电路中的特征进行解题。同时,我还会注意开关通断引起电路结构的变化情况,并且回给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标,其中需注意单位的统一与电流表、电压表在电路中的连接情况,以及滑动变阻器滑片移动时电流、电压、电阻的变化情况。
3.3利用电阻进行知识拓展
本着从易到难的原则,我们可从一个电阻的问题进行计算,再扩展到两个电阻、三个电阻,逐渐拓宽我们的思路,让自己找到学习的目标以及方法。比如遇到当定值电阻接在电源两端后电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少的问题时,我们可利用欧姆定律的概念ΔU=ΔI・R得到电阻的值,而当难度增加由一个电阻变为两个电阻时,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上可将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,就可简化许多变量问题的计算。当变量变为三个电阻时难度会进一步的增大,我起初认为这是一项不可能完成的任务,所以放弃了这类题,而在经过询问成绩优秀的同学时,才知道可将三个电阻尽量化为两个电阻,通过电压表与电流表的位置将电阻进行合并,以此简化题目。
4总结
简言之,欧姆定律是物理教材中最为重要的电学定律之一,是电学内容的重要知识,也是我们学习电磁学最基础的知识。当然,对于欧姆定律的学习与解题方法,自然不止以上所述方法,因而在具体的学习中,我们要立足于自身实际学习情况来进行方法的选取,突破重难点知识,以找到更好的解题思路。
参考文献:
[1]高飞.欧姆定律在串并联电路中的应用技巧[J].才智,2009(27)
1.欧姆定律的理解问题
欧姆定律是电力计算的基础,在初中阶段我们只是简单地对欧姆定律做一些介绍,但是许多同学还是对于基本概念问题感到疑惑,如果学生在欧姆定律的基本概念上犯了错误的话,将会对于今后的学习生活带来更大的错误.欧姆定律的内容是,在同一段电路中,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与电阻成反比.随着社会快速的发展,欧姆定律逐渐被人们看重,世人也逐渐明白欧姆定律的重要性.在初中物理中,老师主要建立学生对于欧姆定律的根本认知,让学生了解定律中的内涵,在变换知识重点时也可以迎刃而解.欧姆定律只适用于最简单的纯电阻电路,但是这在初中范围内已经十分实用了,不考虑在工作时的损耗,电能直接转化为内能.在解决欧姆定律的问题时要使用标准的国际单位制,单位使用伏(V)、安(A)、欧(Ω).例如在题目中对于欧姆定律的公式进行进一步的理解,在电流流过时改变长短、改变横截面积、改变导线的材质等方法,这些因素是否会改变导线的电流变成了学生和老师进行探讨的课题.根据公式,改变横截面积与改变导线的材质会使电流的大小改变.电阻的概念问题是学生学习的重点与难点,很多同学不知道电阻其实是导体本身的属性,取决于导体本身的材质与属性,电阻值只是为了计算时方便使用的一种计量单位与外加的电压与电流并没有什么关联,所以要改正学生所想的电阻随着电压改变的错误观点,要及时在学生的脑中建立正确的物理概念.
2.基本概念的应用问题
欧姆定律中的基础元件其实很简单就是导线中的电阻,欧姆定律中主要讨论的就是电压、电流与电阻三者之间的关系,要理解他们之间的关系,让学生理解电流随着电压与电阻的变化而变化,对于多个变量的问题要尽量将变量统一成为一个,这样方便学生对于事物的处理能力,在初中学习生活中要使学生尽量掌握这种方法帮助解决其他的物理问题,当学生掌握这些知识时,可以进一步地学习电学知识和简单的电力计算,这也是初中物理的重点知识.在基本元件使用时,学生要注意电阻在电路中是串联还是并联,在使用情况不同的场景下,电阻所起到的作用是一样的,但是电流与电压的关系却恰恰相反.在并联的情况下,每条支路的电流总和为从电源出来的电流,这条定律在现在大学的知识中依旧使用,只是变得更加高级———在一个节点流入和流出的电流之和为零;并联电路的电压都是相同的.在串联的情况下,回路中的电阻的电流都是相同的,电压根据电阻进行分压.在使用基础式子时,学生要理清串联与并联之间的关系,通过变量之间的关系才可以记住繁琐的知识点.在题目中我们经常看到通过改变支路的个数或者电阻的个数来讨论电流与电压的大小,经过这样的问题,我们要时刻保持警惕,清楚准确地了解并联与串联的关系导致电流电压的不同.
3.基本元件的使用问题
在初中物理知识中,主要使用的基本元件是电流表、电压表和变阻器,这些元件是最基本的,不仅仅要在题目中能分辨出它们,还要在现实生活中可以自在地使用这些元器件.这些内容是学生无法立即掌握的知识,要经过长时间的演示才可以让学生明白这些仪器的使用与操作.这项工作要直接将学习的内容建立在学生的头脑中,不要让学生对于这项实验有误解,不带有一丝疑问地学习下去,认真地做好演示.在研究方法上我们将选择在上述中说过的控制变量法,对于所拥有的三个变量进行限制:如固定电阻不改变,研究电流与电压的关系;固定电压不变,研究电流与电阻的关系,在这样的情况下我们才可以看清变量之间的实验关系.要直接在电源的正极开始,按照正极入、负极出的原则进行接线,要将线路连接起来形成一个闭合回路,电压表要并联在电阻上,这样不会使线路断路,不要忘掉电源和滑动变阻器在线路中的重要作用,可以根据真实的题目来进行连线.这时候电流表所显示出来的数为所接线路上的电流值,电压表所显现出来的数字为所并线路上的电压数值.
4.欧姆定律的变量问题
在初中物理的欧姆定律的讲解中,变化量的问题往往是难住学生与老师的一类的题型,难住学生使学生无法在知识中找到有效解决这类问题的方法,难住教师是因为教师因为这类题目过于繁琐,无法将这类知识有效地、系统地将学生教会,所以找出有效的方法教给学生是解决变量问题得分少的方法.本着从易到难的原则,先从一个电阻的问题讲起,再扩展到两个电阻、三个电阻的情况,在此基础上逐渐拓宽学生的思路,逐渐掌握所学知识,让学生找到学习的目标以及方法.当定值电阻接在电源两端后,电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少呢?很简单利用欧姆定律的概念就可以解出ΔU=ΔI•R,通过这个公式可以得到电阻的值.当难度增加时,由一个电阻变为两个电阻,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上将变化电阻上的电压与电流之比转化为定值电阻上电压与电流之间的关系就可以了,将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,明显地简化了许多变量问题的计算.当变量变为三个电阻时,难度进一步的增大,大部分学生认为这是一项不可能完成的任务,大部分学生放弃了这类题,在遇到这类问题时我们要将三个电阻尽量化为两个电阻的问题,在这个问题上学生可以恢复自信心,跨过思维障碍.通过电压表与电流表的位置,将电阻进行合并,这样不管有多少电阻都可以化简为两个电阻,这样学生会感觉题目简单多了.
5.实验中遇到的问题
在做实验的时候,我们在碰到复杂的电路时,很难将线路在实验台上理清或是自己设计实验电路是没有思路,不了解线路是怎样的,无法在原有的知识上将思维进行发散,让自己的思维投入到更深层次的知识学习中,在每做一步实验步骤时要仔细想一想,这一步会对实验线路有怎样的影响,不要只是照葫芦画瓢,只知其然不知其所以然.学生在实验时会遇到许多他们无法预测的问题,在遇到问题时不要惊慌,仔细分析,当解决一类问题时,学生的激情就会提升上来,会使学生解决问题的能力提升,所以改变这一问题的根本方法就是提升学生的自信心以及对待问题的好奇心和决心.对待问题要举一反三,进行逻辑思维,对于电路要进行不断的猜想,这样得到的结论才是有意义的,学生通过猜想与假设的阶段,即使不成功也会提供给自己不少的经验,在实验中找经验才可以提升自己的能力.学生之间也要有沟通和交流,让彼此的思想互相交流一下,有助于电路的优化,群策群力帮助学生得到更好的学习效果.
关键词: 初中物理教学 综合素质 物理教师
新时期国家之间的竞争是科技的竞争,科技的竞争是人才的竞争。目前,摆在教育工作者面前最紧迫的任务是如何转变教育观念,改进教学方法,为新世纪大面积培养具有较高思想素质和文化素质、健康身体素质和心理素质、较强的劳动技能的综合型人才及各种类型人才,下面谈谈物理教师的综合素质。
一、转变观念,树立正确的人才观和素质观
传统教育重知识的教学轻能力的培养,一直把学习成绩作为对人才的标准,限制了学生多方面能力的发展,扼杀了众多人才。今天,面向基础教育的教师应以全新的思想指导教学实践,首先要树立正确的人才观,从整体素质和社会需要评价、衡量人才。我们的社会不仅需要科学家、专家、学者,而且需要更多的普通专业技术人员和普通劳动者。学习成绩好的能考上大学的是人才,学习成绩不太好但有较强组织能力、活动能力、操作能力的同样是人才。只要有一技之长,能对社会作贡献的人就是人才。其次要树立正确的素质观。我国有十几亿人口,仅靠培养少数人为目标的天才教育或精英教育是无法使中华民族永远屹立于世界民族之林的。只有全面推进素质教育,提高全民族的素质,才能把人口的包袱转化为人才的优势,才能在当今的经济竞争和综合国力的竞争中以足够的人才优势稳操胜券。因此,教学必须面向全体学生,教会他们求知,教会他们做人。
二、在物理课教学中树立科学思维的意识
初中物理中的“欧姆定律”的教学,依据大纲和编者的意图,补充和调整教参上拟定的教学目标。调整后的目标是:(1)知道“分离变量法”是探索物理规律的一种基本方法,知道列表对比法是分析实验数据、归纳实验结论的基本方法之一;(2)理解欧姆定律的内容、公式及其变换式的物理意义,会用欧姆定律分析、解决简单电路的有关问题;(3)培养学生的实验操作能力、分析思考能力和总结概括能力。因为在教学过程中,指导学生亲自参与整个实验研究过程和数据分析过程,不仅能理解实验结论和定律的内容,而且知道结论和定律是如何得出的,在得出结论时用了什么方法和手段,在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的。归纳得出欧姆定律后,再引导学生反复讨论记录表格中的实验数据,把每一组U/I的值与导体的电阻值相比较,自然使学生明白变形公式R=U/I的物理意义。应用欧姆定律解答简单电路的有关问题不是本节内容的重点,只要引导学生讨论一两个例题即可。这样的教学才能揭示物理的研究方法和学法,才能让学生沿着科学家发现物理规律的足迹体会科学的思维方法。
三、科学使用教材,优化教学内容
教材是教学之本,是连接教与学、知识与方法、能力与发展的纽带。现有的初中物理教材有了较大的进步,虽增大了实验容量,但大部分是教师演示实验,学生分组实验较少。学生学到的知识不能适应高速发展的当今社会。这就要求教师不断学习现代教育教学理论,充分运用自己的聪明才智,丰富自己的知识积累,站在科学方法论的高度,研究教材、把握教材、使用教材,优化教学内容。
优化教学内容,必须依据学生的身心特点和知识发展水平及未来社会的需要,做到:一是对教材中某些教学内容进行适当调整和补充,使之更适合学生学习和社会需要。如在伏安法测电阻的实验教学中,教师要引导学生选择实验器材、设计实验电路,完成课本规定的实验内容后,提出新的问题:在上述实验中若只允许你使用电压表,实验能否进行?需要补充什么辅助器材?教师作适当点拨,让学生充分思考、酝酿、讨论,设计实验方案,进一步进行实验,使伏安法测电阻的实验原理和思想在学生头脑中得到进一步理解和升华。同理,引导学优生对实验进行误差分析,并进行补偿讨论,培养尖子生的综合实验素质。另外,电学中影响电阻大小的因素、欧姆定律、电磁感应、影响电功大小的因素等演示实验,都可以大胆地作为学生实验、教师适当指导,让学生自己操作、观察、分析实验现象,自己归纳实验结论。这样不仅能掌握知识和规律的内容,还能知道知识的来龙去脉,学会研究方法。二是精选教学素材,真正把融于教材中的思想观点、方法内容、智力价值和精神素养挖掘出来,展示给学生。举例讲解更要贴近学生的生活实际,激发学生的情感,开发学生的智慧。如在牛顿第一定律、机械能的转化与守恒、电阻的教学中,都应渗透内因与外因的辩证关系。
四、物理教师要善于转化薄弱学科的学生
教师可以进行问卷调查,综合起来物理薄弱成绩差异主要体现在:
1.学生层面分析存在的问题。(1)学生学习兴趣不浓厚,始终认为物理学科不重要。(2)学生学习习惯差,上课听讲效率不高,不能当堂掌握所学知识,课下又不能训练巩固,致使知识的负积累越来越多。(3)没有养成良好的思维习惯,对物理的学习,其实就是一种思维习惯的培养。但学生课上不按老师的思路进行思考,慢慢地和教师的思维逐渐脱节,难以养成良好的思维习惯。(4)学生基础知识掌握不牢固,运用知识解决问题的能力较差。
2.教师层面分析存在的主要问题。(1)对学生不熟悉,只关注部分成绩好的学生和个别成绩差的学生,对中间学生的关注不够,致使有很多有潜力的学生没有被发现。(2)由于赶进度,课上提问力度不够。(3)课堂效率低,有的知识不能做到堂堂清,对学生扩展和兴趣方面的知识关注多,忽视最根本的基础知识和基本技能。课堂练习量小,能力提升靠课下作业。(4)学优生培养力度不够,且作业检查力度不到位。
总之,要通过各种形式加强物理学科的教与学,努力提高学生的学习成绩,增强学生学习物理的自信心。
一、滑动变阻器的变动对电流电压的影响
图1例1(2011年山东临沂)如图1所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,下列分析正确的是()
(A) 灯泡变亮,电流表的示数变大
(B) 灯泡变暗,电流表的示数变小
(C) 灯泡亮度不变,电流表的示数变大
(D) 灯泡亮度不变,电流表的示数变小
解析:滑片移动时可知滑动变阻器接入电阻的变化,则由欧姆定律可得出电路中电流的变化,由电流变化可知灯泡的亮度变化.当滑片向右移动时,接入电阻变小,故电路中总电阻减小,因电压不变,由欧姆定律I=U/R 可得,电流增大,故电流表示数变大,灯泡的实际功率变大,故亮度变大.(A)正确.
答案:(A)
点拨:本题属于电路的动态分析,此类题可先分析局部电阻的变化,再将滑动变阻器和定值电阻视为整体进行分析,得出总电阻的变化,最后由欧姆定律分析电流的变化.此类题目也属于欧姆定律的常规题目,体现了电学中整体法的应用.
图2例题延伸:如图2所示,电源电压保持不变,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向右滑动时,则()
(A)通过灯L的电流变小,变阻器两端的电压变小
(B) 通过灯L的电流变大,变阻器两端的电压变大
(C) 灯L两端的电压变小,通过变阻器的电流变小
(D) 灯L两端的电压变大,通过变阻器的电流变小
解析:滑动变阻器的滑片右移,变阻器接入电路中的电阻增大,电路中的总电阻增大,则电流减小,同时灯L分得的电压也减小,则变阻器分得的电压就变大.
答案: (C)
点拨:本题考查滑动变阻器的原理、电阻对电路中电流的影响以及串联电路的分压原理,考查学生分析问题的能力.
二、滑动变阻器与电表的测量目标问题
例2(2011年山东聊城)如图3所示,闭合开关S,使滑动变阻器的滑片向左移动,则( )
(A) 电流表示数变小(B) 电压表示数变大
(C) 电压表示数不变(D) 灯泡变亮
解析:从图中可以看出,这是一个串联电路,即滑动变阻器与小灯泡串联,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压.当滑片向左移动时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,故在电源电压不变的情况下,电流中的电流变大,通过小灯泡的电流变大,小灯泡变亮,(A)项错误,(D)项正确;由于滑动变阻器的阻值减小,故它分得的电压也减小,(B)、(C)两项错误.
答案:(D)
点拨:判断电路中的电表示数变化情况时,应首先明确电路的连接方式及电表的测量对象,然后根据欧姆定律及串并联电路的电流、电压特点进行分析.
图3图4例题延伸: 如图4所示电路,电源两端电压保持不变.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列判断正确的是 ( )
(A) 电压表V1示数变小,电压表V2示数变大,电流表示数变小
(B) 电压表V1示数变大,电压表V2示数变小,电流表示数变小
(C) 电压表V1示数变小,电压表V2示数变小,电流表示数变小
(D) 电压表V1示数变大,电压表V2示数变大,电流表示数变大
解析:从题图可知,电路为串联电路,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测定值电路R2两端的电压.闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,电路中电流变小,定值电阻R2两端的电压变小,即电压表V2的示数变小,根据串联电路的电压规律可知,变阻器两端的电压变大,即电压表V1的示数变大,答案为(B).
答案:(B)
点拨:本题考查串联电路和欧姆定律的知识,解此类题的关键是明确电压表所测的对象,弄清各用电器之间的关系,熟记串联电路的分压原理.
三、滑动变阻器与伏安法实验探究
例3(2011年浙江绍兴)小敏用如图5甲所示的电路图,研究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6 V.改变电阻R′的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的4次实验的电流和电阻值,描绘在乙图中.
图5 (1)实验过程中,移动变阻器滑片时,眼睛应注视(选填序号);
(A) 变阻器滑片(B) 电压表示数(C) 电流表示数
(2)在丙图中,用笔线代替导线,将电压表正确连入电路.
(3)实验中,他所选择的变阻器是(选填序号)
(A) 10 Ω,0.5 A(B) 20 Ω,1 A(C) 50 Ω,2 A
(4)乙图中阴影部分面积表示的科学量是.
(5)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6 V,电路发生的故障可能是.
解析:探究电压一定时,电流与电阻的关系时,在不断的改变定值电阻的同时,必须不断的移动滑动变阻器,使得电压表的示数是一个定值,故在移动滑片的同时,眼睛观察电压表的示数;通过电流与电阻的图像中可以看出保持电压表的示数是2 V,故电压表接入电路中时,所选的量程应该是0~3 V的,且并联在电阻两端;阴影部分为电压值;滑动变阻器型号的选择应该与定值电阻的阻值差不多,故所选型号为“10 Ω,0.5 A”的;如果电路中出现电流表的示数为零,说明在电路中出现了断路,电压表有示数说明是电阻R处出现了断路.
图6答案:(1)(B)
(2)如图6所示 (3)(C) (4)电压 (5)电阻R处有断路
点评:此题从实物图的连接、滑动变阻器型号的选择、故障的分析等方面较为综合的考查了学生,从中加强了学生综合能力的培养,是一道不错的电学中考题.
图7例4(2011年四川绵阳)如图7所示是测量小灯泡电阻和电功率的实验电路图,当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表、电压表的示数变化情况是( )
(A) 增大、增大 (B) 增大、减小
(C) 减小、增大 (D) 减小、减小
解析:当滑动变阻器的滑片向左移动时,电阻R的阻值减小,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律I=U/R可知电路中的电流增大,即电流表的示数增大.同样根据欧姆定律推导公式U=IR可得出灯泡两端的电压增大,即电压表的示数也增大,所以(B)(C)(D)均是错误的.
答案:(A)
点拨:本题考察的是综合运用欧姆定律的知识,这也是初中物理的重点和难点内容,也是同学们容易出错的地方,在套用公式时容易“张冠李戴”.
四、滑动变阻器与电阻的匹配问题
图8例5(2011年南京)小华用如图8所示的电路探究电流与电阻的关系.已知电源电压为6 V,滑动变阻器R2的最大电阻为20 Ω,电阻R1为10 Ω.实验过程中,将滑动变阻器滑片移到某一位置时,读出电阻R1两端电压为4 V,并读出了电流表此时的示数.紧接着小华想更换与电压表并联的电阻再做两次实验,可供选择的电阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一个,为了保证实验成功,小华应选择的电阻是 Ω和 Ω.
解析:为了探究电流与电阻的关系,应保持4 V电压,当所换电阻为45 Ω和60 Ω时,无论如何调节,所换电阻两端的电压都超过4 V,故45 Ω和60 Ω电阻不可以.
1 明确提问的目的
每个提问,都是有一定的教学目的,不同教学阶段,教师设计提问要达到的教学目的不同.怎样去实现教学目标呢?
1.1 导入提问
教师围绕课题,出示电路如图1(由教师操作,让学生观察电流表示数变化),用诱发式提出问题“电路中电流大小跟什么因素有关呢?”请大家大胆猜想…….设计提问的目的在于借助情境、面向全体诱发问题,同时又为新课电路设计铺路,激起学生求知欲望.
1.2 新课提问
猜想一:电阻一定时,电阻两端电压越大,通过的电流越大.
猜想二:电压一定时,电阻越大,通过该电阻的电流越小.
按予环环相扣,边演示边观察边记录,有机提出:如果没有变阻器将会怎样呢?为什么要进行三次实验?根据表格获得的数据,谁能归纳出结论呢?通过提出问题、建立假设、设计实验、检验假设、整合归纳为主线,揭示欧姆定律.新课提问的第一层是“一石激起千层浪”实现突出教材重点,培养探索能力的教学目标.
欧姆定律I=U/R又如何运用?
例 一电阻两端电压为6伏时,通过的电流为0.3安,这电阻为多少欧?当通过的电流为零时,该电阻又为多少欧?此时电阻两端电压为多少?当电阻两端电压为4伏时,通过的电流为多少?
目的是理清电流、电压、电阻的概念与三者关系,熟练变换公式的运用.
练习 如图2,I—U图像分别是电阻A、B两端电流与电压变化曲线,你能析图得出哪些结论?(本题要根据学生的理解能力而择定)
开放式练习,旨在让全体学生参与.
新课提问的第二层是理解知识,化解教材难点.
1.3 结题提问
结题是指课堂教学在结尾阶段的教学.教师通过总结性、延伸性的问题,在学生答问中获得反馈信息,了解学生的学习情况.学生也可以从中了解学习重点、难点,检查自己的学习成效及知识的深化和发展.如,什么是欧姆定律?
欧姆定律如何应用?在电路中(图3),R1为10欧,电压表示数为6伏,电流表示数为0.2安,请用欧姆定律及相关知识求出三个量(这是欧姆定律在串联电路中拓展).使学生懂得知识的延伸,也留给优秀生课外探索的空间,让学生带着问题走出课堂,达到“课虽结而趣无穷”的效果.
2 掌握提问策略
2.1 精心设计提问
教师要树立“问题意识”,以问题为纽带,设疑、启疑、答疑和学生的怀疑、质疑、解疑,实现教学过程中教师引导,学生主动参与,需要教师设计问题注意几点.
(1)紧扣文本、创设问题
文本是学生学习活动的资源,教师必须静心“品读”,领悟出其中的内涵和外延,创设相应有价值的问题,用于课堂教学,激活学生的思维、开发学生的智力.如,对欧姆定律的理解,我创设的例题是为了借助例题中问题组织“问题中品读,讨论中交流,点拨中领悟,分析中提高”等课堂教学活动时,发挥该文本应有作用.
(2)把握问题难度
人的认知结构可以划分“已知区”、“最近发展区”和“末知区”.教师要努力寻找学生“已知区”和“最近发展区”的结合点,在不知不觉中唤起学生学习的热情,然后逐渐提高问题难度.如导入部分,学生已知电压、电阻的作用,有待建立电流与电压、电阻的关系.
(3)关注问题角度
教师要从培养学生能力入手,处理好问题大小、多少的关系.同一问题,可以从不同侧面提出,提问角度不同,效果往往不一样.如,探索研究电流与电压、电阻关系的电路中“如果没有变阻器将会怎样?”与“变阻器有什么作用?”两种提问比较,前者问题自然,易打开学生思路;后者生硬,不易培养学生思维能力.
(4)力求问题开放.开放性问题能为培养学生的发散思维能力、发展学生个性提供广阔的空间.如何促进学生有效思维?教师可以使用追问、转化等策略引导学生正确地深入思考问题.如,练习中,追问B曲线为什么不遵从欧姆定律?
2.2 正确了解学生
课堂提问是以学生积极参与为前提的,为了激发学生答题的积极性,教师在精心设计提问的同时,还应全面了解提问的对象,知道所面对的学生的认知水平,找到与学生契合的思维衔接点.如电路、表格的设计,只能让基础较好的学生在老师启发下完成.课堂提问必须面向全体学生,兼顾优差生,使所有学生都有参与的机会.教师可针对不同层次的学生,采用不同提问方式,换位思考问题,让每位学生在课堂上都能找到自信.
2.3 科学引导理答
有效提问意味着教师所提出的问题能够引起学生的思考和回答,积极参与学习过程,这就要求教师科学合理地处理好以下三点:
(1)耐心等待
很多教师常常怕时间不够完不成预期教学任务,留给学生的等候时间太短,导致学生没有时间对问题进行细致深入思考,答不出或草率应答,这是违背“以学生发展为本”的教学理念.有效的策略是:控制时间,就是不浪费时间又给学生必要的思考时间,让学生感觉教师在等待.如在欧姆定律整合时,多给学生半分钟思考,学生表述会更清楚、更严密,教学效果显得更好.
(2)启发、追问
学生回答不出问题,其因是思维受阻,教师要加以稀释问题,补充相关信息,经启发、追问的方法,以便学生打通思维得出较完整的结论.如例题中第二问(作练习使用),答错学生有十之八九.如果教师出示一根导线追问:这根导线有电阻吗?电阻由什么条件决定?将起到化繁为简、化难为易的作用,有助学生思维畅通之目的.
(3)倾听、评价
关键词:课程改革;物理规律;规律教学
中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2008)5(S)-0032-3
物理规律教学在中学物理教学中占有重要地位,其教学成效直接影响到物理教学质量和学生科学素养的培养。提高物理规律教学效果的前提是了解物理规律内涵、本质和特征,并在此基础上结合学生的认知特点设计科学的教学策略。
1 物理规律的内涵
“规律就是相互联系着的事物、现象、分子、元素(因素、要素)或方面的本质之间的关系”。相应的,物理规律就是物理现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化的内在、必然的联系。
1.1 物理规律的类型
经过2000多年的建设,物理大厦恢宏庞大,其组成规律自然纷繁复杂。为了认识物理规律本身,我们有必要对物理规律进行必要的分类。从物理规律获得途径的角度来看,物理规律可分为实验规律和理论规律;从物理规律知识形式的角度来看,物理规律可分为定律、定理、原理等类型;从过程中不同质的运动角度来看,物理规律可分为力学规律、热学规律、电磁规律、光学规律等;从“定性―定量”维度来看,物理规律可分为定性规律、定量规律。
1.1.1 实验规律与理论规律
从物理规律建立基础和过程的不同,可以将物理规律划分为实验规律和理论规律两种。实验规律是在观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的,中学物理中的绝大多数规律都属于实验规律。如电磁感应定律、欧姆定律等即为实验规律。理论规律是由已知的物理规律经过理论推导,得出的新物理规律。动能定理、万有引力定律等即为理论规律。我们以万有引力定律为例来说明一下理论规律的建立过程。牛顿在伽利略的自由落体运动定律、牛顿自己的第三定律、开普勒的行星运动第三定律等前人工作的基础上,应用他超凡的数学才能,通过理论计算建立了万有引力定律。
1.1.2 定律、定理与原理
从物理规律知识形式的角度来看,可以将物理规律划分为物理定律、定理与原理三种类型。通过大量具体事实(包括实验和观察)归纳而成的结论称为物理定律,如牛顿第二定律、电磁感应定律、光的折射和反射定律等。通过一定的论据,经过逻辑推理而证明为真实的结论称为物理定理,如动量定理、动能定理等属于物理定理类。对大家公认的具有普遍性,而且可以作为其它规律基础的物理规律一般称为物理原理,如我们中学阶段比较熟悉的功能原理、叠加原理等即属于物理原理类。
1.1.3 定性规律与定量规律
从“定性―定量”维度来看,可以将物理规律划分为定性与定量两种类型。定性规律揭示的是各物理量间必然联系的存在和发展趋势;定量规律揭示的是必然联系中量的相互制约。例如牛顿第一定律就定性的描述了一切物体在不受外力作用或所受合外力为零的情况下的运动趋势,不反映外力与运动趋势之间的量化关系,属于定性规律。而定量规律则不同,如欧姆定律,除文字描述外,我们还可以用公式I=U/R来揭示各物理量之间的相互制约关系。
不同的物理规律分类之间并不是完全对立的,比如欧姆定律即属于物理定律,又是实验规律,同时也属于定量规律。
1.2 物理规律的特点
1.2.1 物理规律的实践性
物理学是一门以实验为基础的自然学科。中学物理的众多规律都是在实践、实验的基础上建立起来的。新课程标准倡导“从生活走向物理,从物理走向社会”,在教学中应重视引导学生运用物理规律解决生活实际问题,在使用中进一步加深学生对物理规律及其物理意义的理解,这对学生能力的发展、科学素养的提升,显得尤为重要!
1.2.2 物理规律的联系性
物理规律都存在一定的联系,包括物理规律内在的概念、现象之间的联系;规律与规律之间的关系。
以牛顿运动定律为例,牛顿第一定律是说物体不受外力时做什么运动;牛顿第二定律公式F=ma揭示了物体的惯性质量、所受到的合外力与由此而产生的加速度之间的关系,是阐述物体受力时做什么运动,二者是从不同的角度回答了力与运动的关系。第一定律是第二定律的基础,没有第一定律,就不会有第二定律。虽然第一定律可以看成是第二定律的特例,但不能取消第一定律。
1.2.3 物理规律的对应性
物理规律中的各物理量都针对于某一研究对象。如果是状态量则对应于某一时刻、某一位置、某一状态。如果是过程量则对应于某一段时间、某一个过程、某一空间等,这就是物理规律的对应性。如,欧姆定律U=IR中各量均对应于同一导体、同一段电路在同一时刻的量值。
1.2.4 物理规律的因果性
因果性是物理规律的重要特点,任何物理规律都是在规律所表述的具体条件下才具有规律所阐述的结论。例如牛顿运动定律是在研究宏观低速运动物体的“前因”下,才有其结论的“正果”修成。
1.2.5 物理规律的发展性
物理规律是认识的结果,是在一定的事实基础上,归纳、推理得出的结论,具有历史局限性,只能部分地反映客观世界及其内在联系。规律会随着人的认识能力的提高和认识的深入不断发展。发展有时是温和的――是对已有规律的修正、丰富;有时是激进的――是对已有规律的否定、颠覆。换言之,物理规律不是绝对的真理,而是逐渐发展变化的,具有一定的相对性。如从经典力学到相对论、量子力学的发展变化过程。
2 物理规律教学的重要性
物理新课程改革强调改变过去过于注重知识传授的一维目标而向三维课程目标迈进。教学要以人为本,在学生获得知识的过程中,同样注重学生终身学习与发展所需的各种能力的培养。如何实现物理规律教学由传统向新课程理念的转变,应进一步明确物理规律教学在新课程实施过程中所发挥的重要作用。
2.1 物理规律教学,有助于学生对知识的理解
新课程改革倡导从三个维度对学生进行全面的培养,知识的理解历来是一个重要培养目标。依据布鲁纳的认知结构学习理论,我们教学的目的,就是引导学生建构一个理解物理知识的学科结构,从而运用知识解决具体问题。在最终建构的物理知识结构中,分散的各个点表示物理概念,联接各点的线就代表了物理规律,通过点和线及其之间的相互联系的讲解,引导学生在头脑中建构物理知识网络图。
2.2 物理规律教学,有助于学生思维能力的发展
作为智力核心的思维能力的培养对学生的发展是至关重要的。物理规律教学既是物理知识教学的核心内容,同时也是对学生思维能力培养的重要途径。
物理规律教学是在学生的感性认识(已有的对实验和事实认识)基础上,教师指导学生探索物理规律的过程。根据规律建立的思维过程和学生的认知特点,选择适当的途径方法,指导学生对感性材料进行思维加工,认识到物理规律中某些物理概念之间的内在联系,考虑到物理规律的近似性与局限性,从而概括出物理规律。作为近似反映物理对象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化的物理规律的建立,离不开观察、实验和数学推理,也离不开物理思维,是诸多因素相结合的产物,学生在理解具有这些特点的物理规律的同时,其思维能力就会得到培养。
2.3 物理规律教学,有助于学生科学方法的掌握
物理规律的教学过程,其实也是科学方法教育的过程。我们知道物理规律的获得,少不了一些科学方法的使用,在物理规律教学过程中,合理运用一些研究方法并适时适当地进行显性教育,使学生不仅学到了物理规律,同时也学到了科学方法,培养了能力,可谓一举多得。
例如,在牛顿第一定律的教学过程中,教师重点要向学生说明的,除了牛顿第一定律的内容外,就是讲解这个规律获得过程中所用到的一个重要的科学方法――理想实验法。在欧姆定律、牛顿第二定律等的实验探究过程中,可以重点要求学生设计实验方案,在这一过程中,使学生明确研究3个变量的关系时,通常采用“控制变量”的方法。
2.4 物理规律教学,有助于学生科学探究能力的形成
提倡对学生进行科学探究能力的培养,是新课程改革的一大亮点,在新教材的编写中贯穿了科学探究精神并安排了一些科学探究的内容。由于物理规律的实践性特点,便于在课堂教学中开展实验教学,创设问题情境,从而激发学生探究物理问题的兴趣,经历物理规律发现的过程,培养学生的科学探究能力,并能使学生更好地运用物理规律去解释生活中的物理现象、解决生活中遇到的物理问题。
2.5 物理规律教学,有助于学生情感、态度与价值观的培养
我们知道,情感、态度与价值观培养,是物理新课程改革所倡导的三维课程目标中的一个维度。在物理规律的教学过程中,无时无刻不渗透着对学生情感、态度与价值观的培养。我们在进行物理规律教学时,可以通过创造良好的物理学习氛围、对相关物理学史内容的选择性介绍、开展科技创作活动、采用科学探究的教学方式等等,对学生进行情感、态度与价值观的培养。
比如,在进行牛顿第一定律的教学过程中,就可以适当地给学生讲述一下它的发展历史,激发学生的学习兴趣,同时使学生在了解亚里士多德、伽利略、笛卡儿、牛顿等大科学家的观点的基础上,使其不畏权威、理性求真的科学态度与科学精神得到培养。而在进行万有引力定律教学的时候,可以联系神舟六号载人飞船的发射与回收过程进行讲解,把物理知识与科技发展、应用技术相结合,能使学生获得一个更为宽广的视野,有助于学生形成科学的价值观。
3 物理规律教学的基本策略
当明确了物理规律教学在新课程实施过程中所发挥的重要作用之后,为行之有效的进行物理规律教学,我们提出以下基本策略。
3.1 活化物理实验教学:为学生提供主动获得规律的机会
在物理学的产生、建立和发展过程中,物理实验是归纳物理规律、产生物理假说的实践基础,是验证理论预言和假说的主要依据;在物理规律教学中,物理实验是培养学生操作技能的主要途径,是发展学生非智力因素的一个重要环节。通过实验重现物理规律的发现历程,使学生在实验操作过程中体悟物理规律所反映的各物理量之间的相互关系,有助于更新学生头脑中的物理观念、提高物理规律的教学质量。
3.2 强化物理思想教学,使学生感受物理学的理性美
在进行物理规律教学时,为了让学生最有效地掌握好物理规律,达到课程标准所规定的能力要求,应该在规律教学的过程中渗透科学史、科学思想的教育,引起学生对物理思想在物理规律建立过程中所发挥作用的重视,使学生感受到物理学的理性美,同时给学生以更多的启示。
教师在采用此策略教学时,应明确两点:一是渗透物理思想的教学策略主要是指向学生展示物理规律建立的思想史;二是科学史的历史发展逻辑与课本上的知识逻辑并不相同,规律教学过程中要引导学生感悟到二者的异同,处理好二者之间的辨证关系,在了解真实历史发展过程的同时明了知识逻辑的呈现脉络。
3.3 重视规律应用教学,让学生体会物理学在社会发展中的作用
物理规律来源于生活实践,反过来应锻炼学生将物理规律运用于社会生活实际的能力。因此,在教学中应重视引导学生利用物理规律解决实际问题,让学生体会到物理学在社会发展中的重要地位,增强学习兴趣,进而在使用中进一步加深学生对物理规律及其物理意义的理解,这对学生能力的发展、科学素养的提升,显得尤为重要!
3.4 提升教师科学素养,为实施新课程背景下的物理规律教学奠定良好基础
我们将其作为一项策略提出,重在强调教师对新课程理念与目标的钻研、对物理规律的理解、对物理规律教学的整体认识与把握等。同时该策略也是关系到物理规律教学实施效果的重要因素,教师应努力提升自己的科学素养,进而才会有足够的信心调控物理规律教学,为学生的全面发展创造最好的先决条件,从而取得最佳教学质量。
参考文献:
每年的中考物理试题中,有关欧姆定律和焦耳定律这两个知识点的题目都占有较大的比重,而且近两年的中考物理试题在这两个知识点上的难度有增加的趋势,欧姆定律反映了导体中电流、电压和电阻之间的关系,焦耳定律则说明了电流流过导体所产生的效果。
新课程下的中考的另一个特点,就是重视对实验探究能力的考查,促使同学们用新视角重新思考实验的过程,得到新的发现或收获,设计有关“过程与方法”的试题,考查同学们提出问题、做出猜想和假设、设计研究计划、分析处理数据、得出结论、学会评价的能力。
二、试题讲析
例1 如图l所示,电阻R1为12Ω,将它与R2串联后接到8V的电源上,已知R2两端的电压是2V,请求出电路的总电阻。
讲析 这是一道应用欧姆定律的基础题,解题的方法有两种:一种是从欧姆定律出发的分析法;一种是从电路的基本性质出发的综合法。即:求总电阻可以将R2的值求出来再求R1和R2的和;也可以用总电压除以总电流得总电阻;或根据电路的性质建立相应的关系式求解。
解法一:因为R1、R2串联,U1=U-U2=8V-2V=6V,I1=U1/R1=6V/12Ω=0.5A,I2=I1=0.5A,R2=U2/I2=2V/0.5A=4Ω,R总=R1+R2=12Ω+4Ω=16Ω.
解法二:因为R1、R2串联,I=I1=I2,则U/R1+R2=U-U2/R1,8V/R=8V-2V/12Ω,R总=16Ω.
解法三:因为R1、R2串联I1=I2,则U1/R1=U2/R2变形得R1/R2=U1/U2,R/R1+R2=U-U2/U1+U2,U/R1+R2=U-U2/R1,R总=16Ω.
例2 如图2所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电表示数的变化情况是( ).
A.电流表、电压表示数均变大
B.电流表、电压表示数均变小
C.电压表示数变大,电流表示数变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
讲析 这是一道欧姆定律应用题,要判断电表的示数如何变化,关键是要知道电路中的电表示数变化的实质,当开关s闭合后,电路的状态由两个电阻的串联变为只有一个电阻R2的电路;原来电流表测的是R1和R2串联时的电流,现在R1和电流表被短路,电流表的示数为0,示数变小;电压表原来测的是R2上的电压,它是电源的一部分电压,而现在的电路中只有R2,则U2=U源,示数变大,本题选C.
本题的问题是有些同学看不懂电路状态变化的实质,死抠欧姆定律,电流或电压的变化是与电路的变化有关,但知道了现在的电路的变化特征就简单多了,识别电路是我们解电学题的前提,如果电路的状态不清,则应用的电路性质也就会出错,这种能力要加强。
例3 在如图3所示的电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,电阻R1=4Ω,变阻器R2的最大阻值为15Ω,电流袁的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,为了保护电表,变阻器接入电路的阻值范围不能超出( ).
A.3.5Ω~8Ω
B.2Ω~3.5Ω
C.0~8Ω D.0~3.5Ω
讲析 本题是欧姆定律的又一种应用形式,是状态电路中的变阻器的取值范围问题,解这类题目的关键是从电路的状态出发,找出符合电路要求的电学关系式,题目中的两个电表同时要满足不超过量程的要求,即:串联电路中的电流不大于0.6A,电阻R2两端的电压不少于3V,所以我们可以用欧姆定律,写出符合电路要求的数学不等式组然后求解。
依题意,由欧姆定律可得
由①②两式解得3.5Ω≤R2≤8Ω,所以应选A.
本题与物理上其他题目一样,关键是理清电路的特征,能写出符合电路特点和要求的数学关系式,然后通过数学的手段解出结果,所以仅有基本知识是不够的,更要练就解相关问题的技能。
例4 小明利用如图4所示的装置探究电流产生的热量与哪些因素有关?在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各放置一根电阻丝,且R甲大于R乙,通电一段时间后,甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,该现象能够说明电流产生的热量与下列哪个因素有关( )。
A.电荷量 B.电流 C.电阻 D.通电时间
讲析 题目的表象是:甲瓶玻璃管中的煤油上升得比乙高,这与哪些因素有关?煤油是因为受热膨胀,液面上升的;相同条件下,甲中的液面升得高,说明甲瓶中的电阻产生的热量多R甲和R乙是串联在电路中的,则电流、通电时间以及电荷量(电流和通电时间的乘积)相等,A、B、D选项都不是影响因素;根据焦耳定律甲的电阻大,甲放出的热量多,则电流产生的热量与电阻的大小有关,应选C.
本题实际上探究的是焦耳定律的影响因素,使同学们能进一步了解其内容、理解它的应用同时本题中也渗透了“控制变量法”的探究思想。
例5 一个电热水壶,铭牌部分参数如下:额定电压220V,额定功率模糊不清,热效率为90%,正常工作情况下烧开满壶水需要5min,水吸收的热量为118800J,此时热水壶消耗的电能为_______J,其额定功率为_______W,电阻是_________Ω.若实际电压为198V,通过电热水壶的电流是_________A,1min内
电热水壶产生的热量是________J.(假设电阻不随温度改变)
讲析水所吸收的热量已知,电热的利用率知道,则消耗电能可以由热量的利用率求出;用电时间已知,消耗的电能已求,则由电功率的定义求电功率,电水壶的电阻由R2=U2额/P额求出,在实际电压下的电流I=U/R,实际电压下的电热水壶所产生的热量Q=IRt.
答案:132000 440 110 1.8 21384
本题是欧姆定律和焦耳定律应用的基础题,也是通过练习使同学们掌握基本知识的重要途径,简单的是这样的填空题,复杂的可以演变成综合应用题;这些题目也是中考中同学们易失分的地方。
例6 CFXB型“220V 1100W”电饭煲的原理图如图5所示,它有高温烧煮和焖饭、保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电热丝,当开关S接高温烧煮挡时,电路的功率为1100W,当开关S接焖饭、保温挡时,电路的总功率为22W。
(1)电饭煲在高温烧煮档时,开关S应与哪个触点连接?
(2)电热丝R0的阻值多大?
(3)当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大?焖饭、保温10rain,电热丝R0产生的热量为多少?
讲析 电饭煲在高温烧煮挡时,电路中的功率是最大,在电压一定时,要得到最大功率电路中的电阻应最小,由图5可知,当R被短路时,电路中的电阻最小,电路中只有R0工作,则S应合到2位置,高温挡时的功率已知,电压为额定电压,R0由R=U2/P等求得,当电饭煲在正常焖饭、保温时,电饭煲的热功率最小,电路中的电阻最大,则R0和R串联,可求出此时的电流,再由Q=I2Rt求出R0产生的热量,
答:(1)与触点2连接。
(2)P=U2/R0,R0=U2/P=(220V)2/1100W=44Ω.
(3)P=IU,I=P/U=22W/22V=O.1A,Q0=I2R0t=(0.1A)2×44Ω×600s=264J.
本题是欧姆定律和焦耳定律应用的综合题,同学们要能综合考虑影响电路发热的因素,也就是理解焦耳定律定义公式(Q=I2Rt)和各种变形公式(Q=U2/R(t)、Q=UIt)的应用,其中也涉及到欧姆定律的灵活应用。
三、巩固练习
1.如图6所示电路中,R1=10Ω.当开关S闭合时,电流表示数为0.2A,电压表示数为4V.求:(1)电源电压;(2)R2的阻值。
2.如图7所示电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S后,滑动变阻器滑片P自b向a移动的过程中(
)。
A.电流表A的示数变大,电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小
B.电流表A的示数变大,电压表V2的示数与电流表A的示数之比变大
c.电压表V1的示数不变,电路消耗的总功率变大
D.电压表V2的示数变小,电路消耗的总功率变小
3.一只电炉的电阻为48.4Ω,接在电压为220V的电路中工作,它的功率是w,电炉丝工作时热得发红,而连接电炉丝的导线却不怎么发热,其原因是
4.在一次科技小组的活动中,同学们按照如图8所示的电路在AB之间接入一根细铜丝,闭合开关S后,调节滑动变阻器,使电流表的读数保持3A不变,过了一会儿,细铜丝熔断,在AB之间换接一根同长度的较粗的铜丝,再调节滑动变阻器到某一固定值,经较长时间粗铜丝没有熔断,在此过程中,电流表的读数保持3A不变小明同学针对所观察到的现象提出了一个问题:造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么?(设电源电压保持不变)
(1)你认为造成细铜丝熔断而粗铜丝没有熔断的原因是什么?(请简述理由)
(2)若粗铜丝电阻为0.01Ω,求:在5s内粗铜丝共产生的热量。
(3)如果你家准备安装一台“220V 1500W”的电热水器,你应用选用(较粗/较细)的铜导线用作连接线比较安全。
5.如图9所示电路,电源两端电压保持不变,当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P移到B端时,灯L的电功率为PL,电流表的示数为I1;当开关S1断开、S2闭合时,灯L的电功率为R1',电流表的示数为,I2,已知PL:P'L=9:25.
(1)求电流表的示数I1与I2的比值;
(2)当开关S1、S2又都断开,滑动变阻器的滑片P在c点时,变阻器接入电路的电阻为Rc电压表V1的示数为u1,电压表V2的示数为U2,已知U1:U2=3:2,Rc的电功率为10W,这时灯L正常发光,通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P,会形成不同的电路,在这些不同的电路中,电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3:1.求灯L的额定功率。
6.小明在研究性学习活动中,查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表,并将该型号的热敏电阻应用于如图10所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中。
“控制电路”由热敏电阻R1、电磁铁(线圈阻值R0=50Ω)、电源U1、开关等组成,当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合,右边工作电路则断开;
“工作电路”由工作电源U2(U2=10V)、发热电阻R2(R2=50Ω)、导线等组成,问:
(1)工作电路工作时的电流为多大?电阻R2的发热功率为多大?
(2)若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量,则工作电路要工作多长时间(不计热量的损失)?
(3)若恒温箱的温度最高不得超过50℃,则控制电路的电源电压U1最小值为多大?
关键词:实验探究;课堂教学;行动研究;价值实现
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2012)4(S)-0066-3
如何有效提高物理探究教学的质量,是物理教学的永恒话题。下面以“欧姆定律”实验教学为例,谈谈我的一些实践探索与思考。
1 实验探究教学中的几番“顿挫”
“欧姆定律”是初中物理教学的一个重要内容,它揭示了电路中电流用遵循的基本“交通规则”,处于电学的核心位置,是电学中的最重要的规律之一,也是学生进一步学习电学知识和分析电路的基础。
1.1 首次教学:建立猜想,探究规律
首先,引导学生对“电流、电压、电阻三个物理量之问的定量关系”展开猜想,进而根据猜想来设计实验方案,然后让学生自主展开实验探究:
(1)导体电阻一定,导体中的电流与导体两端电压之间的关系;
(2)导体两端电压一定,导体中的电流与导体电阻之间的关系。
最后分析实验数据,归纳、概括规律:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
1.2 二次教学:调整器材,简化操作
尽管上述教学方案能达成预期教学目的,但在实际实验操作中发现:在探究“导体两端电压一定,导体中的电流与导体电阻之间的关系”实验中,由于需要多次改变电阻,并且每次更换都需要断开开关、拆除原电阻与电压表、接人新电阻与电压表、闭合开关四个动作,操作比较麻烦。事实上,由于操作频繁,不仅容易造成电路接触不良,而且客观上也影响了学生对实验现象的全面观察,从而影响到实验探究效果。
基于此,笔者调整了实验器材:用旋钮式电阻箱代替需要更换的几个电阻,原先每次更换电阻的四个规定动作就简化为一次旋钮。这样在保证实验效果的同时,不仅提高了实验效率,同时也为学生全面观察和数据分析预留了充分的时间。
1.3 三次教学:优化方案,厘清关系
然而,事情并非预期的那样乐观。学生在分析数据形成结论时,常常出现如下两种逻辑错误:导体电阻一定,导体两端电压与导体中的电流成正比;导体两端电压一定,导体电阻与导体中的电流成反比。就第一种逻辑错误而言,究其成因,问题不在学生本身,而恰恰在于教学之中。一是在先前认识滑动变阻器时,学生对“使用滑动变阻器改变灯泡电流”有较深的认识。二是在当前探究电流与电压关系时,是靠移动滑片来改变变阻器阻值,学生误认为是研究电流与变阻器阻值的关系。在操作中学生通过移动滑片来改变电流,产生了是由于电流的变化才引起了电压变化的认识,背离了“电压是形成电流的原因”。
基于此,为帮助学生形成电流与电压、电流与电阻之间正确的逻辑关系,笔者优化了实验方案,重新设计电路:通过改变电池的节数替代由变阻器来改变电阻两端的电压;将几个不同阻值的电阻并联接在电源两端,分别由开关控制。这样既保证了实验效果,同时消解了变阻器带来的负面影响,使电流与电压、电流与电阻之间的逻辑关系更直观地显现出来。待学生学习串联总电阻与分压知识之后,可以安排学生按教材中的实验方案再探究,学生在体验操作顺畅的同时,理解更为准确、深刻。
1.4 四次教学:超越物质,回归人本
通过前三次的教学改进,实验器材和实验方案逐步优化,探究活动效果得到了整体上的明显提高。然而,一个不容回避的教学事实是:尽管使用了同样的实验器材与实验方案,但不同的学生在实验中却有不尽相同的活动收获。如:在探究电流与电阻的关系时。有的学生发现更换电阻时,电阻变大(或变小)后,电压表示数也增大(或减小),但有的学生对此物理现象却视而不见。由此,笔者认识到物理实验教学应当“超越物质,回归人本”。即教学中不能仅仅关注“物”的因素,更要关注活动的“人”,注重培养学生的良好观察习惯和大胆猜想、敢于怀疑的科学精神。就培养良好观察习惯而言,一方面不仅要教给学生具体的观察方法,而且要在活动前提出明确的观察要求;另一方面要有预见性地提出明确的活动观察点。同时在活动记录单上增设“我在实验中还发现什么”专栏,切实引导学生全面、细致、深入地观察。
2 实践中的几点思考
2.1 物理探究活动目标:“有中心”,但不能“唯中心”
物理实验探究教学活动,是在教师的启发引导下,让学生经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,这一过程是科学发现过程的精华浓缩,而不是科学发现历史过程的真实重演。但毕竟时间有限,倘若面面俱到,势必会冲淡课堂探究活动的中心,直接影响教学效果。在“欧姆定律”教学活动中,探究发现导体中电流与电压和电阻之问的定量关系无疑是教学活动的中心。但教学活动要“有中心”,但不能“唯中心”。借用一句广告词:生命是一场旅程,在匆匆赶路的时候,更重要的是不要忘记欣赏路边的风景。在“欧姆定律”实验探究过程中实验细节的观察、数据误差的考量等都应当关注,尽管这些问题的分析与解决并非是本次活动的中心,仅仅是活动中的“衍生物”,但同样是活动中的“一种收获”,而恰恰是这些常常被遗忘的“路边的风景”,或成为后期知识生长的重要因子,或成为引导学生主动参与探究的导火线。
2.2 物理探究活动方案的设计:“教师决定”走向“师生协商”
探究活动方案的设计是物理探究活动的重要环节。在当前的物理教学中,一些教师基于对学生的实验方案设计的能力缺乏信心,或出于节省教学活动时间,把预先设计好的实验方案直接给予学生。让学生执行指令性的实验操作;有的教师出于培养学生实验方案设计能力,让学生自行设计实验方案,但当遭遇学生设计的方案不合理或错误时,往往又习惯性地回归到教师指令路径。探究活动方案的设计从“教师决定”走向“师生协商”。
在探究“导体中电流与电阻的定量关系”时,学生提出猜想后。一位学生设计了这样的实验方案:如图1所示,将几段阻值不同的电阻分别接入电路M、N之间,读出电流,然后根据记录的电流与电阻的相关数据进行分析,进而得出电流与电阻的定量关系。显然,这种方案不合理。因为接入几段阻值不同的电阻后,MN两点间的电压不同,未能控制MN间的电压,虽然能获得电流与电阻的相关数据,但无法得出两者之间正确的定量关系。对此,如果教师利用自己的权威,简单否定学生的实验方案,无疑会损伤学生的设计热情。那么,教师能否晓之以理使学生信服地自我否定呢?从物理学的角度看,解释MN两点间的电压不同,需要运用串联分压的知识,而后者是基于欧姆定理推演出来的,所以教学实践中教师无法以“理”服人。否其所为是不民主的,任其所为是不明智的。在教学实践中,笔者允许学生按设计方案进行操作,提
供其一个电压表,将电压表并联在MN两点间,要求其观察不同的电阻接入后电压表的示数,这样学生直观看到电阻变化后MN两点间的电压也发生了变化,学生自然意识到这种方案不符合控制变量法的思想,进而自我否定。在某种意义上,这样的教学处理做到了“民主”与“明智”兼得。
探究活动方案的设计从“教师决定”走向“师生协商”,是尊重、保护学生的表现,是鼓励学生创新的做法,也是基于学生原有的知识水平和符合认知规律的真真实实地让学生经历科学探究中的“设计实验方案”这一环节,这既能培养和保持学生自主探究能力和兴趣,也彰显了以学生发展为本的理念。
2.3 科学探究活动对象的关注:唯“物”走向“人——物”
感悟“欧姆定律”,我们应当虔诚地拨开历史尘埃,了解那一段令人难忘的科学钩沉。欧姆当年研究条件极其困难,电流很不稳定,自己设计实验器材,花费十年心血,研究电流定律,失败了上千次才获得成功。欧姆定律发表后,遭到德国很多权威人士特别是科学界的反对甚至是诋毁。德国物理学家鲍尔曾发难:“以虔诚眼光看待世界的人不要去读这本书,因为它是不可置信的欺骗,它的唯一目的是要亵渎自然的尊严。”经历14年的怀疑、批判、确认的洗礼与磨砺,欧姆定律的真理性才越发显现出来,得到学术界的公认。欧姆定律具有穿越时空的永恒光辉。
重温这段历史,笔者深深体会到科学探究活动中的“物”仅是一个必要条件,真正起决定作用的是“人”本身,物理教学应从单一“物”的关照走向“人与物”的全面关照,也就是说不仅要重视实验器材的完备、实验方案的优化,更要重视实验活动中学生观察能力和思维能力的发展。主动探索、勇于坚持、怀疑精神的熏陶。
在当下物理教学活动中,尽管教师普遍意识到培养学生观察能力和怀疑精神的重要性,但往往缺少行之有效的培养方法或策略,常常只有口头上的要求,难以真正落实到实验探究活动之中,从而导致教学活动价值的流失。为此,笔者进行了一些尝试与探究:在活动记录单上,除实验数据记录的栏目外,还增设两个栏目:一是“我在实验中还发现什么”,这一栏目的设置可以方便观察细致的同学及时记录,其记录内容是宝贵的生成性资源,其记录行为对其他同学也是一种示范与促进;二是“我有哪些困惑或疑问”,这一栏目的设置可以方便学生及时记录实验困惑与疑问,这本身不仅是学生行思结合的见证,也是理性精神的具体体现,同时也有利于教师及时把握实验动态,更好地调控实验探究活动。
总之,物理教学应努力从学生的发展需要出发,以研究者的态度审视自己,不断反思,寻求更好的方法和策略,不断建构并丰富自己的实践性知识,提升物理教学专业素养。在自觉的行动研究中,我们可以获得“教师职业的内在欢乐与尊严,在日常进行的、创造性育人过程中实现,而不是只有在所教的学生取得社会成就才得以实现”。
参考文献:
一、产生台阶的原因
首先,初、高中学生在心理及认知上存在着巨大的差异。初中学生的思维正处于由具体形象思维转向抽象逻辑思维的发展阶段。随着年龄的增长,抽象逻辑思维逐渐占主导地位。因此,在学习知识、概念、规律时,往往以记忆为主,并且需要具体形象来支持,需要教师举例子、打比方。而高中学生的抽象逻辑思维已得到较好地发展,他们能对比较复杂的问题从理论上加以分析和概括,并能主动把所学知识用于实践。因此,高中学生的思维具有较高的抽象性和逻辑性。
其次,初、高中物理教材在编写方式及内容要求上存在着巨大的差异。初中物理注重学生的感性认识,重记忆、重静态的描述,内容浅显直观,以定性分析为主,并且图文并茂。为了开阔眼界、激发学生的学习兴趣,在阅读材料中提供轶闻趣事,为初中物理教学提供了积极的作用。但是,由于先入为主,给学生造成了一定的思维定势,这为以后的高中教学带来了一些障碍。高中物理注重学生的理性认识,重理解、重动态的描述,并以定量计算为主,物理概念相对抽象、严密,在数学工具应用的要求上也有很大幅度的提高,并且对逻辑思维能力要求较高,这样一来就形成了强烈的反差。这对于刚升入高中的学生来说会产生台阶。
最后,许多学生在升入高中之前,就已经通过不同渠道了解到高中物理难学,升入高中之后,自然在心理上形成了一种恐惧感,特别是对于部分女同学,由于受错误观点的影响,认为女同学天生不会学物理,所以干脆放弃。
二、消除台阶的措施
首先,把握好初中物理与高中物理知识的衔接点,形成知识的可持续发展。现行教材的知识编排是根据学生的认知水平逐渐上升的。初中教师应明确初中的许多物理概念是不严密的,甚至是错误的,应该正确看待这些概念,高瞻远瞩,弄清知识的来龙去脉,避免照本宣科或讲解不当。例如:在初中物理教材中,速度的定义为物体在单位时间内通过的路程。这时,教师应讲清楚这个定义是对于物体作匀速直线运动而言的,由于物体在各个时刻运动的快慢和方向是相同的,因此任意时刻的速度都等于整段时间内的平均速度。对于物体做变速运动,物体在各个时刻运动的快慢和方向是不同的,这样定义出来的速度只能是平均速度。这样一来,为高中物理学习瞬时速度、平均速度打下了良好的基础。
还有,在初中物理学习过程中,由于种种原因,学生往往在认识上会形成许多误区。例如:许多学生认为摩擦力总是阻力,总与物体运动方向相反。这时,教师应该给学生讲清楚摩擦力的方向总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,并不一定和物体运动方向相反。例如:人在走路时,就是依靠人和地面间的静摩擦力,这时静摩擦力方向和人的运动方向相同。
同时,重视物理规律的内涵和外延,将新知识与原有的知识有机衔接起来。例如:欧姆定律的内涵是导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,即部分电路欧姆定律。欧姆定律的外延是,电路中的电流与电源电动势成正比,与整个电路的总电阻成反比,即全电路欧姆定律。
其次,重视培养学生思维能力的衔接。由于初中生在思维上主要以具体形象思维为主,所以初中物理教材在编排上注重联系实际、贴近生活、并且图文并茂,加强了形象思维能力的培养,但教材中也不乏有抽象思维能力的训练。例如:重心(物体所受重力的等效作用点)、力(物体对物体的作用)等抽象概念的教学。因此,要在实验的基础上,经过分析、概括等过程,实现由具体形象思维到抽象逻辑思维的过渡。这样一来,才能真正实现从“实物”到“质点”的跨越。
还有,教师要把科学方法的教学放到比知识的教学更为重要的位置,“授人以鱼,不如授人以渔”。这就要求初中物理教师在教学过程中,应积极采用探究式教学法,把科学家从事科学研究的一些基本做法反映到教学中来,让学生体验科学的结论都有其科学的产生过程,即“问题假设求证结论”的探究路径。注重对结论的产生过程的教学,将对培养学生的抽象逻辑思维能力起到积极的作用。
同时,重视对学生实验技能的培养。在初中物理教学中,通过培养学生的实验技能和独立操作能力,对于培养学生的逻辑思维能力也能起到意想不到的作用。例如:在每次做实验时,教师要指导学生弄清实验原理,正确选用实验器材,以及读数和数据处理的基本方法,并且鼓励学生设计实验方案,引导学生通过分析、推理得出正确的结论。
再次,高中物理对学生应用数学工具的能力要求较高。然而,由于种种原因,对于刚升入高中的学生,还没有学过“正弦定理”、“余弦定理”、“斜率”、“极限”等数学知识,这对物理教学会造成一定的困难。因此,作为高中物理教师,在教学中如果能及时补充一些数学知识,对于学生学好物理肯定会起到很大的帮助作用。同时,有意识地引导学生应用数学知识来解决物理问题,也会提高学生对数学工具的应用能力。
一、创设情境,激发体验
学生在此前没有接触过有关控制变量的内容。在正式讲解用控制变量法掌握欧姆定律之前,教师可以在教学的开始阶段开展比较浅显的探究活动,通过调动学生们的积极性,成功引入这种新的思想。这样的方法,可以给学生提前创设出应用的氛围,提前感知,在大脑中形成浅显的印象,激发学生体验。
在引入欧姆定律的时候,我训练学生运用控制变量法,通过教师的简单引导,让学生们自己设计,培养学生探究科学方法的意识。在课堂上,我首先展示了一个简单的发光小灯泡电路,让学生去改变电路中的某个条件让灯泡变暗。有学生们说减少电池的数量,这样通过改变小灯泡的电压U进而让灯泡变暗。我问学生们在这种情况下,电路中还有什么发生了变化,学生回答:电压U变小了,在电路中电阻R不变的情况下就会让电流I变小。也就是说,在其他条件不变的情况下,改变小灯泡两端的电压U就会影响灯泡两端的电流I,进而改变灯泡的亮度。我让学生们再想想其他的方法,有学生说在电路中加一个滑动变阻器,这样通过改变电路中的总电阻R,从而改变电流。学生说的这两种方法都是正确的,教师就应该让学生在课堂上多发言,提高他们在课堂的主体地位。学生其实已经有控制变量法的思想了,只是还没有进行系统的认识,不懂得在其他方面应用。教师先提供给学生新的探究情景,让学生开动脑筋,既能训练他们的思维,还能激发他们对之后探究的热情。
学生通过探究电阻R和电压U对电流I的影响,逐渐的萌生出控制变量的思想。在此种情景中,虽然只是简单的认识,但是已经提高了学生的思维活跃性,让学生认识到物理实验的有趣,产生参与的想法。学生从熟悉的电路入手,积极地参与到课堂教学中,有利于活跃课堂气氛。
二、演绎探究,形成认知
学生了解了控制变量法的使用情况,教师就可以在实际操作中引导学生运用控制变量法,去研究各项因素是怎样影响物理量的。教师通过在课堂上设计探究实验,让学生体验控制变量法,进一步深入了解这个科学方法。
在探究欧姆定律的时候,我进一步问学生:“小灯泡的电阻会改变吗?”学生回答:“小灯泡是白炽灯,它的电阻R会随着温度的变化而变化。”这是我让学生提前阅读教材的结果。这样做能够让学生在听讲的时候变轻松。所以我让学生选用定值电阻,来探究定值电阻I和导体两端电压U之间的关系。为了不老是换电池,有学生提出在电路中加一个滑动变阻器,这样既可以保护电路还能改变定值电阻两端的电压U。学生自己动手实验,及时记录电流表和电压表的数据I1,U1,教师在旁边指导。学生每改变一次滑动变阻器的阻值,都可以得到一组新的数据。学生记录完数据之后,根据刚才的实验,我让他们用图像法来研究,画出I-U的图像,得到了当电阻不变时,电流I和导体两端的电压U是成正比的结论。在整个探究的过程中,首先要让学生考虑影响整个实验的其他因素,排出了这些因素,然后进行研究,再通过记录数据进行分析,最终通过图像等辅助工具来得出结论。
欧姆定律是电学的一个基本规律,学生在探究的时候正确地运用了滑动变阻器,大大降低了实验的难度。学生和老师一起合作完成实验设计,学生既动手又动脑,课堂变得生动活泼,教学的效率大大提高。
三、建立概念,引导归纳
在学习了控制变量法之后,为了能让学生进一步的深化理解、建立控制变量法的概念,教师可以让学生使用这种方法去验证其他的公式。我突破教材的限制,增加了一个补充实验:让学生探究电阻的计算公式R= ,来加深他们对这种方法的印象。
这次我让学生自己去设计实验,学生你一言我一语的积极发言,基本把实验的步骤说全了。之后我让学生用实验来检测,学生借助之前研究欧姆定律的电路图,这次通过更换定值电阻的电阻丝,得到几组电压表和电流表的示数IX、UX。我给学生提供了相同电阻率,不同横截面积的电阻丝,通过在课堂上随机剪断电阻丝来改变长度L。有的学生研究的是保持电阻的长度不变探究横截面积和电阻之间的关系,有的学生研究的是保持电阻的横截面积相同探究电阻的长度和电阻之前的关系。在学生将得到的数据IX、UX进行整理,算出电阻丝的电阻R之后,再去做R-S和R-L的图像,就可以去检测公式R=的正确性。学生运用控制变量法,发现电阻丝的电阻R和长度L成正比,和横截面积S成反比。通过检测,验证了控制变量法的必要性,学生就可以通过这两个实验去体会控制变量法在探究实验中的应用,将这个方法融入到自己的思想中去。
最后我告诉同学们,要在实验中正确地找到自变量和因变量,就必须理清哪个量的改变是由于谁的变化而变化的。只要学生们掌握了这样的逻辑关系,分清自变量和因变量,就能很好地运用控制变量法了。
四、开放试题,学以致用
物理知识不是只靠教师的讲解就能让学生掌握的,要想让学生将这些知识真正地内化,做题是唯一的途径。在做题的过程中,学生才能发现自己的问题,在听讲的过程中并不一定能够发现这些问题,通过练习才可以提高运用知识的能力。
控制变量法的考查多设置在实验题中,我以“密度”为载体,让学生进行练习。物体的密度公式为p=―,不难发现:同种物质组成的物体,质量与体积成正比;不同种物质组成的不同物体,质量一定时,密度与体积是成反比的。就通过这一结论来做题。首先题目中给出了四个物块,铝块1的质量为54g,体积为20cm3,密度为2.7g/cm3,铝块2的质量为108g,体积为40cm3,松木1的质量为108g,体积为216 cm3,密度未知,松木2的质量为10g,体积为20 cm3,密度为0.5 g/cm3。松木的密度很容易就能求得,为0.5 g/cm3。通过比较两个铝块,可以发现质量和体积有什么关系?不难发现,两个物块的密度是相同的,根据公式m=pV,可知两者是呈正比关系的。通过比较铝块2和松木1,质量相同的不同物质,密度和体积是什么关系?显然体积是不同的,因为密度不同,在质量相等的情况下,密度越大,体积越小。通过比较铝块和松木,可以得出什么结论?这两种物体的质量、体积、密度都不一定相同,完全可以写“同种物质的密度是一样的”“不同物质的密度一般是不一样的”。就这道题来说,就是运用了控制变量法,铝块1、铝块2的密度是相同的,当质量增大一倍,体积也会相应的增大一倍。而对于铝块2和松木1,两者的质量是相同的,根据对应关系m=pV,就可知松木的密度会小。这道题虽然简单,学生通过观察数据,已经慢慢地在接触这种研究方法。在之后练习到难的问题时,就会有坚实的基础,比如探究压强、液体?炔康难骨康奈侍猓?学生必须分析不同的数据,然后进行整合,才能解决问题。