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一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們在一段較短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問題時(shí),常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來解決問題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個(gè)定律不適用的問題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
五、動(dòng)量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來,主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動(dòng)量的問題,相互作用的物體的所有動(dòng)量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時(shí)最容易發(fā)生符號的錯(cuò)誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個(gè)式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動(dòng)量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過程始、末的動(dòng)量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實(shí)際問題時(shí),如果質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動(dòng)量守恒定律來處理。動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動(dòng)量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對不同導(dǎo)體說的。②I、U、R是同一電路的三個(gè)參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動(dòng)勢的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動(dòng)勢等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個(gè)關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
1.歐姆定律的理解問題
歐姆定律是電力計(jì)算的基礎(chǔ),在初中階段我們只是簡單地對歐姆定律做一些介紹,但是許多同學(xué)還是對于基本概念問題感到疑惑,如果學(xué)生在歐姆定律的基本概念上犯了錯(cuò)誤的話,將會對于今后的學(xué)習(xí)生活帶來更大的錯(cuò)誤.歐姆定律的內(nèi)容是,在同一段電路中,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與電阻成反比.隨著社會快速的發(fā)展,歐姆定律逐漸被人們看重,世人也逐漸明白歐姆定律的重要性.在初中物理中,老師主要建立學(xué)生對于歐姆定律的根本認(rèn)知,讓學(xué)生了解定律中的內(nèi)涵,在變換知識重點(diǎn)時(shí)也可以迎刃而解.歐姆定律只適用于最簡單的純電阻電路,但是這在初中范圍內(nèi)已經(jīng)十分實(shí)用了,不考慮在工作時(shí)的損耗,電能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.在解決歐姆定律的問題時(shí)要使用標(biāo)準(zhǔn)的國際單位制,單位使用伏(V)、安(A)、歐(Ω).例如在題目中對于歐姆定律的公式進(jìn)行進(jìn)一步的理解,在電流流過時(shí)改變長短、改變橫截面積、改變導(dǎo)線的材質(zhì)等方法,這些因素是否會改變導(dǎo)線的電流變成了學(xué)生和老師進(jìn)行探討的課題.根據(jù)公式,改變橫截面積與改變導(dǎo)線的材質(zhì)會使電流的大小改變.電阻的概念問題是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn),很多同學(xué)不知道電阻其實(shí)是導(dǎo)體本身的屬性,取決于導(dǎo)體本身的材質(zhì)與屬性,電阻值只是為了計(jì)算時(shí)方便使用的一種計(jì)量單位與外加的電壓與電流并沒有什么關(guān)聯(lián),所以要改正學(xué)生所想的電阻隨著電壓改變的錯(cuò)誤觀點(diǎn),要及時(shí)在學(xué)生的腦中建立正確的物理概念.
2.基本概念的應(yīng)用問題
歐姆定律中的基礎(chǔ)元件其實(shí)很簡單就是導(dǎo)線中的電阻,歐姆定律中主要討論的就是電壓、電流與電阻三者之間的關(guān)系,要理解他們之間的關(guān)系,讓學(xué)生理解電流隨著電壓與電阻的變化而變化,對于多個(gè)變量的問題要盡量將變量統(tǒng)一成為一個(gè),這樣方便學(xué)生對于事物的處理能力,在初中學(xué)習(xí)生活中要使學(xué)生盡量掌握這種方法幫助解決其他的物理問題,當(dāng)學(xué)生掌握這些知識時(shí),可以進(jìn)一步地學(xué)習(xí)電學(xué)知識和簡單的電力計(jì)算,這也是初中物理的重點(diǎn)知識.在基本元件使用時(shí),學(xué)生要注意電阻在電路中是串聯(lián)還是并聯(lián),在使用情況不同的場景下,電阻所起到的作用是一樣的,但是電流與電壓的關(guān)系卻恰恰相反.在并聯(lián)的情況下,每條支路的電流總和為從電源出來的電流,這條定律在現(xiàn)在大學(xué)的知識中依舊使用,只是變得更加高級———在一個(gè)節(jié)點(diǎn)流入和流出的電流之和為零;并聯(lián)電路的電壓都是相同的.在串聯(lián)的情況下,回路中的電阻的電流都是相同的,電壓根據(jù)電阻進(jìn)行分壓.在使用基礎(chǔ)式子時(shí),學(xué)生要理清串聯(lián)與并聯(lián)之間的關(guān)系,通過變量之間的關(guān)系才可以記住繁瑣的知識點(diǎn).在題目中我們經(jīng)常看到通過改變支路的個(gè)數(shù)或者電阻的個(gè)數(shù)來討論電流與電壓的大小,經(jīng)過這樣的問題,我們要時(shí)刻保持警惕,清楚準(zhǔn)確地了解并聯(lián)與串聯(lián)的關(guān)系導(dǎo)致電流電壓的不同.
3.基本元件的使用問題
在初中物理知識中,主要使用的基本元件是電流表、電壓表和變阻器,這些元件是最基本的,不僅僅要在題目中能分辨出它們,還要在現(xiàn)實(shí)生活中可以自在地使用這些元器件.這些內(nèi)容是學(xué)生無法立即掌握的知識,要經(jīng)過長時(shí)間的演示才可以讓學(xué)生明白這些儀器的使用與操作.這項(xiàng)工作要直接將學(xué)習(xí)的內(nèi)容建立在學(xué)生的頭腦中,不要讓學(xué)生對于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)有誤解,不帶有一絲疑問地學(xué)習(xí)下去,認(rèn)真地做好演示.在研究方法上我們將選擇在上述中說過的控制變量法,對于所擁有的三個(gè)變量進(jìn)行限制:如固定電阻不改變,研究電流與電壓的關(guān)系;固定電壓不變,研究電流與電阻的關(guān)系,在這樣的情況下我們才可以看清變量之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系.要直接在電源的正極開始,按照正極入、負(fù)極出的原則進(jìn)行接線,要將線路連接起來形成一個(gè)閉合回路,電壓表要并聯(lián)在電阻上,這樣不會使線路斷路,不要忘掉電源和滑動(dòng)變阻器在線路中的重要作用,可以根據(jù)真實(shí)的題目來進(jìn)行連線.這時(shí)候電流表所顯示出來的數(shù)為所接線路上的電流值,電壓表所顯現(xiàn)出來的數(shù)字為所并線路上的電壓數(shù)值.
4.歐姆定律的變量問題
在初中物理的歐姆定律的講解中,變化量的問題往往是難住學(xué)生與老師的一類的題型,難住學(xué)生使學(xué)生無法在知識中找到有效解決這類問題的方法,難住教師是因?yàn)榻處熞驗(yàn)檫@類題目過于繁瑣,無法將這類知識有效地、系統(tǒng)地將學(xué)生教會,所以找出有效的方法教給學(xué)生是解決變量問題得分少的方法.本著從易到難的原則,先從一個(gè)電阻的問題講起,再擴(kuò)展到兩個(gè)電阻、三個(gè)電阻的情況,在此基礎(chǔ)上逐漸拓寬學(xué)生的思路,逐漸掌握所學(xué)知識,讓學(xué)生找到學(xué)習(xí)的目標(biāo)以及方法.當(dāng)定值電阻接在電源兩端后,電壓由U1變?yōu)閁2,電路中的電流由I1增大到I2,這個(gè)定值電阻是多少呢?很簡單利用歐姆定律的概念就可以解出ΔU=ΔI•R,通過這個(gè)公式可以得到電阻的值.當(dāng)難度增加時(shí),由一個(gè)電阻變?yōu)閮蓚€(gè)電阻,定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1的變化量為ΔU1,電壓表V2的變化量為ΔU2,電流表的示數(shù)為ΔI,在這樣的問題上將變化電阻上的電壓與電流之比轉(zhuǎn)化為定值電阻上電壓與電流之間的關(guān)系就可以了,將變化的問題轉(zhuǎn)化為固定的關(guān)系之間的數(shù)值,明顯地簡化了許多變量問題的計(jì)算.當(dāng)變量變?yōu)槿齻€(gè)電阻時(shí),難度進(jìn)一步的增大,大部分學(xué)生認(rèn)為這是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù),大部分學(xué)生放棄了這類題,在遇到這類問題時(shí)我們要將三個(gè)電阻盡量化為兩個(gè)電阻的問題,在這個(gè)問題上學(xué)生可以恢復(fù)自信心,跨過思維障礙.通過電壓表與電流表的位置,將電阻進(jìn)行合并,這樣不管有多少電阻都可以化簡為兩個(gè)電阻,這樣學(xué)生會感覺題目簡單多了.
5.實(shí)驗(yàn)中遇到的問題
在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,我們在碰到復(fù)雜的電路時(shí),很難將線路在實(shí)驗(yàn)臺上理清或是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路是沒有思路,不了解線路是怎樣的,無法在原有的知識上將思維進(jìn)行發(fā)散,讓自己的思維投入到更深層次的知識學(xué)習(xí)中,在每做一步實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)要仔細(xì)想一想,這一步會對實(shí)驗(yàn)線路有怎樣的影響,不要只是照葫蘆畫瓢,只知其然不知其所以然.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)會遇到許多他們無法預(yù)測的問題,在遇到問題時(shí)不要驚慌,仔細(xì)分析,當(dāng)解決一類問題時(shí),學(xué)生的激情就會提升上來,會使學(xué)生解決問題的能力提升,所以改變這一問題的根本方法就是提升學(xué)生的自信心以及對待問題的好奇心和決心.對待問題要舉一反三,進(jìn)行邏輯思維,對于電路要進(jìn)行不斷的猜想,這樣得到的結(jié)論才是有意義的,學(xué)生通過猜想與假設(shè)的階段,即使不成功也會提供給自己不少的經(jīng)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中找經(jīng)驗(yàn)才可以提升自己的能力.學(xué)生之間也要有溝通和交流,讓彼此的思想互相交流一下,有助于電路的優(yōu)化,群策群力幫助學(xué)生得到更好的學(xué)習(xí)效果.
關(guān)鍵詞: 新課標(biāo) 《歐姆定律》 探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)
《初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究納入了物理教學(xué)的內(nèi)容,旨在將學(xué)生學(xué)習(xí)的重心從過去的過于強(qiáng)調(diào)知識的傳承和積累向知識的探究過程轉(zhuǎn)化。
所謂“實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式”,是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,運(yùn)用已有的知識和技能,充當(dāng)新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色的學(xué)習(xí)模式。
筆者多年從事初三物理教學(xué),結(jié)合新課改要求,在《歐姆定律》探究教學(xué)中進(jìn)行了嘗試,現(xiàn)談?wù)勛约旱膶?shí)踐和體會。
一、在探究過程中,著重應(yīng)用控制變量法
控制變量法是指決定某一物理量的因素有很多。為了弄清這個(gè)量與這些因素之間的關(guān)系,往往先控制住其他幾個(gè)因素不變,集中研究其中一個(gè)因素變化所產(chǎn)生的影響,然后通過比較歸納出與這些量之間的關(guān)系。
歐姆定律揭示了電流、電壓、電阻三個(gè)物理量之間的關(guān)系,由于電流大小與電壓、電阻都有關(guān)系,因此探究步驟中的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生分為兩步設(shè)計(jì)。
1.保持電阻不變,研究電流跟電壓的關(guān)系。
要讓學(xué)生明確“研究電流跟電壓的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持電阻不變”,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路時(shí)應(yīng)考慮:①怎樣測量定值電阻兩端的電壓U和定值電阻中的電流I呢?②怎樣保持導(dǎo)體的電阻R不變呢?③通過什么方法改變定值電阻兩端的電壓U呢?
設(shè)計(jì)并連接電路利用滑動(dòng)變阻器改變定值電阻兩端的電壓,使它成整數(shù)倍地增加,并記錄所對應(yīng)的電流值,
2.保持電壓不變,研究電流跟電阻的關(guān)系。
要讓學(xué)生明確“研究電流跟電阻的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持電壓不變”,實(shí)驗(yàn)探究時(shí)應(yīng)考慮:①怎樣改變導(dǎo)體電阻R的大?。竣谠鯓颖3謱?dǎo)體兩端的電壓U不變呢?讓學(xué)生討論交流,使學(xué)生認(rèn)識到:當(dāng)定值電阻的大小發(fā)生變化時(shí),可通過滑動(dòng)變阻器控制其兩端的電壓U保持不變。
更換定值電阻,利用滑動(dòng)變阻器保持定值電阻兩端的電壓不變,記錄對應(yīng)的電流值,在具體的探究教學(xué)中可能會遇到這樣的問題:在電阻R阻值改變時(shí),電阻R兩端的電壓也發(fā)生變化,如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電阻R兩端的電壓恢復(fù)到原來的電壓值。這也是把控制變量法從理論升華到實(shí)際的一個(gè)方面。
二、在探究過程中,讓學(xué)生親身體驗(yàn),增強(qiáng)課堂教學(xué)效果
學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體,教師對思維活動(dòng)過程的展開,不能代替學(xué)生自己的思維活動(dòng)。因此,在設(shè)計(jì)本節(jié)探究活動(dòng)時(shí)筆者以學(xué)生為中心,進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。激發(fā)學(xué)生的求知欲和參與意識,使不同層次學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、個(gè)性品質(zhì)在參與中都得到發(fā)展。設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)程序如下:
(1)提出問題:電流與電壓,電流與電阻的關(guān)系?
(2)作出假設(shè):①不成比例。②成正比。③成反比。
(3)設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn):①設(shè)計(jì)電路圖。②設(shè)計(jì)步驟。③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(4)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。
這樣做有以下好處:第一,可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。對于初中學(xué)生來說,他們已不再局限于看老師演示實(shí)驗(yàn),都喜歡自己動(dòng)手操作,通過自己的實(shí)踐解決問題。第二,可以清楚地發(fā)現(xiàn)并指出學(xué)生的操作中的錯(cuò)誤,物理實(shí)驗(yàn)中一些儀器的使用,要求學(xué)生掌握,培養(yǎng)學(xué)生正確而良好的操作技能。但是,在實(shí)踐過程中,筆者認(rèn)為學(xué)生的練習(xí)機(jī)會實(shí)在太少,有些儀器的使用方法盡管學(xué)生課上聽懂了,但真正操作起來并不如想象的那樣簡單順手。就像本節(jié)中的電流表、電壓表的使用,學(xué)生往往會把電表的串并連搞錯(cuò),把正負(fù)接線柱接錯(cuò)等,滑動(dòng)變阻器的使用也不夠到位。第三,可以鞏固學(xué)生對相應(yīng)知識的掌握情況。對于人的記憶方式來說,自己動(dòng)手操作過的情景記憶起來要比單純的聆聽接受記憶要牢固得多。
三、在探究過程中,引導(dǎo)學(xué)生反思應(yīng)用遷移
這一方法要求把已知遷移到未知、把此一類知識遷移到另一類知識中,使學(xué)生受到相互滲透、影響和轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)的教育。例如,啟發(fā)學(xué)生把已有的知識遷移到歐姆定律的探究中,把歐姆定律的知識遷移到其他知識的學(xué)習(xí)中。這樣就使學(xué)生不僅提高了知識學(xué)習(xí)的效率,而且逐漸樹立普遍聯(lián)系、轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)。
例如:在總結(jié)歐姆定律的公式(I=U/R)時(shí),可以壓強(qiáng)的公式為母本,壓強(qiáng)的公式是P=F/S,它的理解可以是:當(dāng)受力面積一定時(shí),壓強(qiáng)與壓力成正比;當(dāng)壓力一定時(shí),壓強(qiáng)與受力面積成反比。而歐姆定律是:通過導(dǎo)體的電流,與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比。兩者是可以相互遷移的,所以很順利地得出歐姆定律的公式I=U/R。這對于知識和思維不是很完善的初中學(xué)生來說,可以很容易地掌握知識,得出結(jié)論。
當(dāng)然在歐姆定律的探究教學(xué)中還有很多地方可以運(yùn)用知識遷移,例如:在運(yùn)用探究的基本過程解決電流、電壓、電阻三者關(guān)系時(shí),可以反思以往用探究的方法解決過的問題,如液體壓強(qiáng)、深度、液體密度三者的關(guān)系,用以往的經(jīng)驗(yàn)為本次探究的順利完成做鋪墊。
四、在探究過程中,利用教材對學(xué)生進(jìn)行德育教育
德育是五育之首,新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注人的發(fā)展,把德育放在十分重要的地位。作為基礎(chǔ)學(xué)科的物理理所當(dāng)然承擔(dān)著重要的德育任務(wù)。
在《歐姆定律》探究教學(xué)中,筆者首先做了大量的準(zhǔn)備工作,這樣學(xué)生不僅學(xué)得很愉快,而且在心里會產(chǎn)生一種對教師的敬佩之情,并從老師身上體會到一種責(zé)任感,這對以后的學(xué)習(xí)工作都有巨大的幫助作用。其次,在教學(xué)過程中,利用分組實(shí)驗(yàn)的合作性學(xué)習(xí)潛移默化地對學(xué)生進(jìn)行德育教育,培養(yǎng)他們團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。最后,利用歐姆的事跡和成果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,樹立崇高理想,榜樣的力量是無窮的,它對學(xué)生具有強(qiáng)大的感染力和說服力。
教育部頒布的《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》首先提出科學(xué)探究,其次才是科學(xué)內(nèi)容,它把科學(xué)探究作為很重要很有價(jià)值的學(xué)習(xí)方法和教學(xué)方法提出來,說明越來越多的教育者注意到探究教學(xué)在教改中的重要地位?!稓W姆定律》一課的探究教學(xué)不僅要求教師有較高自身的修養(yǎng)素質(zhì),還要做好在探究教學(xué)中與學(xué)生一起雙向地、互動(dòng)地建構(gòu)學(xué)科知識、促進(jìn)能力發(fā)展。因此,在初中物理新課標(biāo)下如何更好地開展探究教學(xué),值得我們探討。
參考文獻(xiàn):
張君甜
【摘 要】隨著高中新課程改革的深入發(fā)展,教育教學(xué)大環(huán)境也隨之悄然發(fā)生著。人們的教育理念發(fā)生了很大的變化,不僅改變了“老師教學(xué)生學(xué),教師為主導(dǎo)”的片面教學(xué)觀,還開始注重應(yīng)用更好的引導(dǎo)方式來引導(dǎo)學(xué)生,倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多元化。哲學(xué)家狄德羅說過:“有了真正的方法,還是不夠的;還要懂得運(yùn)用它。至于如何去運(yùn)用,這要我們不斷從學(xué)習(xí)和反思中獲取方法,做高效型教師,打造高效課堂。為此,根據(jù)我校實(shí)施“271”課程改革的大環(huán)境結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),推出了這種高中物理“合作討論探究式小組學(xué)習(xí)法”,旨在轉(zhuǎn)變教學(xué)過程中教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。
關(guān)鍵詞 高效課堂;高中物理的“有效教學(xué)”;物理教學(xué);小組合作討論探究式學(xué)習(xí)
在高中物理教學(xué)的課堂上,教師教得辛苦,學(xué)生學(xué)得痛苦。高耗低效,缺乏策略,成為教與學(xué)的阻礙。因此,教師應(yīng)當(dāng)充分利用好每一堂,特別是在新授內(nèi)容的公式和規(guī)律的推導(dǎo),教師要不斷的有層次的向?qū)W生提出引導(dǎo)問題,有目的的引導(dǎo)學(xué)生去一層一層破解物理實(shí)質(zhì),讓學(xué)生通過與小組成員合作討論對新授進(jìn)行的發(fā)散探究,學(xué)生因?yàn)樽约悍e極參與了問題討論,對問題的認(rèn)識自然也就更深一個(gè)層次了這也就達(dá)到了深化知識目標(biāo)目的。一堂好的物理課必然是一堂高效率的課堂教學(xué),如何抓住課堂,開展高中物理的“有效教學(xué)”探索實(shí)踐活動(dòng),這正是本文所要研究的內(nèi)容。下面我們就于《閉合電路的歐姆定律》課題為例題探討“271”討論探究式學(xué)習(xí)高中物理的主要過程。
第一,教師課前要向?qū)W生詳細(xì)解讀教學(xué)目標(biāo):教學(xué)目標(biāo)要明了,目標(biāo)性強(qiáng),教學(xué)前一定要讓學(xué)生明確知道我們這節(jié)課的目標(biāo),學(xué)習(xí)起來才不會盲目,不會被動(dòng),也便于學(xué)生對學(xué)習(xí)的自我評價(jià)。
《閉合電路的歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)(部分展示):(1)經(jīng)歷閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過程,體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用,從而理解電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和。(2)熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達(dá)式及其適用條件。
第二,預(yù)習(xí)自學(xué)、自主探究:這個(gè)環(huán)節(jié)最具挑戰(zhàn)性的,必須保證學(xué)生有足夠的興趣,全身心地投入進(jìn)去,所以預(yù)習(xí)案和探究案要精心設(shè)計(jì),按照學(xué)生學(xué)習(xí)的最初狀態(tài),讓興趣和創(chuàng)造的欲望引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生以預(yù)習(xí)案和探究案為學(xué)習(xí)“路線圖”,預(yù)習(xí)自學(xué),解決了傳統(tǒng)課堂學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)、盲目學(xué)習(xí)的問題。
《閉合電路歐姆定律》預(yù)習(xí)案(部分展示):分為①知識點(diǎn)預(yù)習(xí)②知識點(diǎn)應(yīng)用預(yù)練
①知識點(diǎn)預(yù)習(xí)(部分展示):
閉合電路是由哪幾部分組成的_______,電動(dòng)勢E、外電壓U外與內(nèi)電壓U內(nèi)三者之間的關(guān)系________。電動(dòng)勢等于電源_______時(shí)兩極間的電壓。用電壓表接在電源兩極間測得的電壓U外_______E。
第三,提出質(zhì)疑,探究案二次探究:在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上,學(xué)生通過完成探究案上的訓(xùn)練題目,檢驗(yàn)自學(xué)效果,提出質(zhì)疑。質(zhì)疑的過程,實(shí)際上是一個(gè)積極思維的過程,是發(fā)現(xiàn)問題,提出問題的過程,質(zhì)疑是創(chuàng)新的開始,也是創(chuàng)新的動(dòng)力,創(chuàng)新來自質(zhì)疑。該過程教師當(dāng)適時(shí)的發(fā)揮引導(dǎo)作用,引領(lǐng)學(xué)生朝著目標(biāo)研究、比較、創(chuàng)新。學(xué)生在探究案的引領(lǐng)下進(jìn)行二次探究,對教材和知識的把握也提升到一個(gè)新的層次,很好地解決了傳統(tǒng)課堂學(xué)生缺乏獨(dú)立思考、深入探究的問題。
通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑?①疑惑點(diǎn):________ ②疑惑內(nèi)容:________
《閉合電路歐姆定律》探究案(部分展示):
探究:閉合電路的能量轉(zhuǎn)化
某閉合電路,外電路有一電阻R,電源是一節(jié)電池,電動(dòng)勢為E,內(nèi)電阻r,當(dāng)電鍵閉合后,電路電流為I。①整個(gè)電路中在t時(shí)間內(nèi)電能轉(zhuǎn)化為什么能?各是多少?
(外電路中電流做功產(chǎn)生的熱為:E外=I2Rt;內(nèi)電路中電流做功產(chǎn)生的熱為:E內(nèi)=I2rt)
②電路中電能是什么能轉(zhuǎn)化來的?在電源內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的?(是有化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來的,依靠非靜電力做功實(shí)現(xiàn)的。電池化學(xué)反應(yīng)層非靜電力做的功:W=Eq=EIt)
根據(jù)能量守恒定律可以得到怎樣的一個(gè)等式:
(1)W=E外+E內(nèi)(2)EIt=I2Rt+I2rt
(3)E=IR+Ir=U內(nèi)+U外 或者(4)I=E/(R+r)
第四,①分組合作,討論解疑:這個(gè)環(huán)節(jié)是高效課堂的重要組成部分,是課堂走向自主的基礎(chǔ)。運(yùn)用分組合作學(xué)習(xí),在小組中學(xué)生能主動(dòng)操作、觀察、思考、討論,學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會增多;分組合作學(xué)習(xí)有助于學(xué)生提高口頭表達(dá)能力。在學(xué)習(xí)小組中學(xué)生相互啟發(fā)、相互幫助、共同解決問題。這樣更能能培養(yǎng)學(xué)生之間團(tuán)結(jié)、協(xié)調(diào)的合作意識,提高學(xué)生的人際交往能力。②展示點(diǎn)評、拓展提升:這個(gè)過程可以讓學(xué)生充分發(fā)揮初生牛犢不怕虎的精神,在黑板上展示疑難,展示困惑,展示方法,提高學(xué)生的思維水平和表達(dá)能力。
分小組討論,展示點(diǎn)評:
(1)(2)兩式反映了閉合電路中的什么規(guī)律?(能量守恒)
(3)式反映了閉合電路中的什么規(guī)律?(因消耗其他形式的能量而產(chǎn)生的電勢升高E,通過外電路R和內(nèi)電路r而降落。外電路電勢降低,內(nèi)電路電勢升中有降)
(4)式反應(yīng)了閉合電路中的什么規(guī)律?(電流與那些因素有關(guān),這就是閉合電路的歐姆定律)
①內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比,這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。②公式:I=E/(R+r)③適用條件:外電路是純電阻的電路。④根據(jù)歐姆定律,外電路兩端的電勢降落為U外=IR,習(xí)慣上成為路端電壓,內(nèi)電路的電勢降落為U內(nèi)=Ir,代入E=IR+Ir得E=U內(nèi)+U外該式表明,電動(dòng)勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。
通過這樣一次自主探究一次小組合作探究過程,學(xué)生通過功能關(guān)系的分析建立閉合電路歐姆定律學(xué)生應(yīng)該感到熟悉并且容易理解,已經(jīng)可能夠嫻熟地從做功的角度認(rèn)識并理解電動(dòng)勢的概念了。
第五,清理過關(guān),當(dāng)堂檢測:學(xué)生經(jīng)過激烈的討論,思維比較活躍,這時(shí)需要靜心總結(jié)歸納,反思學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況,清理過關(guān)。最后一項(xiàng)是當(dāng)堂內(nèi)容檢測,當(dāng)堂檢測可以分段講授、講練結(jié)合也可口筆結(jié)合、當(dāng)堂訓(xùn)練等形式,讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)成就感。檢測環(huán)節(jié),教師也可以對例題進(jìn)行開拓變形,將題目的已知條件作些變更,使一題變?yōu)槎囝},可使學(xué)生的思維得到充分發(fā)揮,也能較好地發(fā)揮例題的潛在功能,有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性和流暢性。
歐姆定律有效性反思電路設(shè)計(jì)滑動(dòng)變阻器教材安排是通過實(shí)驗(yàn)探究來研究電流與電壓電阻關(guān)系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實(shí)際學(xué)生動(dòng)手參與率不高,學(xué)生的科學(xué)探究有效性不高,有點(diǎn)照本宣科,對歐姆定律不能真正實(shí)現(xiàn)探究的思想,如何改變你?
歐姆定律(初中學(xué)習(xí)的是部分電路歐姆定律)作為一個(gè)重要的物理規(guī)律,反映了電流、電壓、電阻這三個(gè)重要的電學(xué)量之間的關(guān)系,是電學(xué)中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。
歐姆定律這節(jié)課的特點(diǎn)是,十分重視科學(xué)方法教育,重視科學(xué)研究的過程。讓學(xué)生在認(rèn)知過程中體驗(yàn)方法、學(xué)習(xí)方法,了解得出歐姆定律的過程。了解運(yùn)用“控制變量法”研究多個(gè)變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法,同時(shí)也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識打下了基礎(chǔ)。
教材安排是通過實(shí)驗(yàn)探究來研究電流與電壓電阻關(guān)系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實(shí)際學(xué)生動(dòng)手參與率不高,學(xué)生的科學(xué)探究有效性不高,有點(diǎn)照本宣科,對歐姆定律不能真正實(shí)現(xiàn)探究的思想。究其原因有三點(diǎn):
1.本實(shí)驗(yàn)是用歐姆定律來研究歐姆定律由于學(xué)生還沒學(xué)習(xí)歐姆定律很難理解為什么調(diào)節(jié)滑片的位置就能改變或保持這段電路兩端的電壓。
2.學(xué)生很難正確區(qū)分一段電路和整個(gè)電路兩個(gè)概念及它們之間的關(guān)系,在本實(shí)驗(yàn)中研究AB這段電路中的電流與電壓和電阻的關(guān)系時(shí)不容易將這段從整個(gè)電路中分離出來,更不會分析探究它們之間的關(guān)系。
3.在一個(gè)電路圖中卻要分次研究兩個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律先研究電流與電壓的關(guān)系,后又更換電阻,研究電流與電阻的關(guān)系,學(xué)生很難理解,更別說自己設(shè)計(jì)這個(gè)電路來探究其中規(guī)律了。
以上是學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)電路的障礙,如何來解決呢?
在教學(xué)中筆者對實(shí)驗(yàn)教學(xué)做了適當(dāng)?shù)母淖儭W寣W(xué)生自己分兩步實(shí)驗(yàn)來設(shè)計(jì)電路探究規(guī)律:先激疑,后激智,引出正確的電路設(shè)計(jì),再完成正確的實(shí)驗(yàn)操作。
第一步,研究電流與電壓的關(guān)系,他們的設(shè)計(jì)是:保持電阻不變,用改變電池節(jié)數(shù)來改變電池兩端的電壓。(因?yàn)閷W(xué)生很容易想到串聯(lián)電池越多電壓越大),于是我說,那你們就按你們的思路去探究,結(jié)果是能得出:電阻一定時(shí),電壓越大,電流越大,卻得不出:電阻一定時(shí),電流與電壓成正比的關(guān)系。此時(shí),他們反問:問題出在哪呢?我接著反問:你們怎么知道定值電阻兩端的電壓是在成倍數(shù)的變化呢?學(xué)生馬上回答,因?yàn)殡姵厥浅杀兜脑黾影?,我說,那你們用電壓表測測看,一測發(fā)現(xiàn)電壓并沒隨電池節(jié)數(shù)的成倍增加而成倍增大,學(xué)生反問:那怎么辦?有學(xué)生很快想到上節(jié)課學(xué)到滑動(dòng)變阻器可以調(diào)節(jié)電壓,立即就串聯(lián)了滑動(dòng)變阻器上去,結(jié)果,水到渠成,完成了該實(shí)驗(yàn),而且不用改變電池節(jié)數(shù)?,F(xiàn)在再反問學(xué)生這兩種電路設(shè)計(jì)的區(qū)別在哪,問題在哪,優(yōu)勢在哪,這時(shí)老師點(diǎn)撥一下:因?yàn)閷?dǎo)線也有電阻,學(xué)生就會豁然開朗,會心一笑,經(jīng)過一次挫折他們重新設(shè)計(jì)出探究電流與電壓關(guān)系的電路,同時(shí)也自行將這段電路從整個(gè)電路中分離出來,研究出這段電路中電流與電壓的關(guān)系:電阻一定時(shí),電流與電壓成正比的關(guān)系。
第二步,研究電流與電阻的關(guān)系,起初他們的設(shè)計(jì)是:保持電池節(jié)數(shù)不變,再改變電阻。(因?yàn)閷W(xué)生很容易想到串聯(lián)電池節(jié)數(shù)不變,電壓也不變),很快,有些學(xué)生就想到在第一步中出現(xiàn)的問題,于是想到可以用滑動(dòng)變阻器控制電壓不變,只要在原來的電路圖上改變電阻就行了,并想到如用電阻箱來改變就更好了,因?yàn)椴粌H改變方便,能多次成倍數(shù)改變電阻,并且能知道電阻的值,這樣也更方便找到電流與電阻的更具體的關(guān)系。
這樣分兩個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖分別設(shè)計(jì),分別實(shí)驗(yàn),避免了照搬照抄,死記硬背的教學(xué)模式,實(shí)驗(yàn)從開始設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)障礙,再到改進(jìn)實(shí)驗(yàn),總結(jié)規(guī)律,都是學(xué)生親身實(shí)踐,學(xué)生真正理解了:
1.兩步實(shí)驗(yàn)中為何要用滑動(dòng)變阻器,如何用滑動(dòng)變阻器?
在研究電流與電壓的關(guān)系時(shí),如果不用滑動(dòng)變阻器,雖然能夠測量出R兩端的電壓和其中的電流,但該電路只能測量出一組電壓和電流的值,而從一組電流和電壓的數(shù)據(jù)是無法找出二者之間的關(guān)系的,應(yīng)該再測幾組電壓和電流,因此就需要改變R兩端的電壓,用滑動(dòng)變阻器可以成倍地改變R兩端的電壓,簡單方便,當(dāng)然也可以采用改變電池節(jié)數(shù)的方法,但因?yàn)閷?dǎo)線有電阻,很難成倍地改變R兩端的電壓,比較下來,當(dāng)然是用滑動(dòng)變阻器更方便快捷。同時(shí),滑動(dòng)變阻器還可以起到保護(hù)電路的作用。
2.用控制變量法探究電流I與電阻R之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)該如何操作?探究電流I與電壓U之間關(guān)系時(shí),應(yīng)該如何操作?
探究電流I與電阻R之間的關(guān)系時(shí),如何保持電壓U不變?即改變定值電阻的阻值的同時(shí),該電阻兩端的電壓就發(fā)生了變化,因此,要及時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器以保持電壓不變,觀察并記錄電流表的示數(shù)隨電阻的變化關(guān)系。
探究電流I與電壓U之間關(guān)系時(shí),要不斷的改變電壓,即保持定值電阻的阻值不變的同時(shí),要改變電阻兩端的電壓,因此,要及時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓成倍地變化,觀察并記錄電流表的示數(shù)隨電壓的變化關(guān)系。
總之,這樣改進(jìn)充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)的作用,降低了教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生遇到問題的難度,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,更深入地理解和掌握了知識。既培養(yǎng)了思維能力,又培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓM(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體、思維為核心、能力為目標(biāo)的教學(xué)理念,開闊了學(xué)生思路,有效地提高物理教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]教育部.初中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿).
課題:閉合電路的歐姆定律(第一課時(shí))
課型:復(fù)習(xí)課
【教學(xué)目標(biāo)】
一、 知識目標(biāo)
1. 理解閉合電路的歐姆定律,并用它進(jìn)行有關(guān)電路問題的分析和計(jì)算.
2. 理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系.
二、 能力目標(biāo)
1. 通過對U-I圖線的分析培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力.
2. 利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實(shí)際問題,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力.
三、 情感目標(biāo)
通過本節(jié)課教學(xué),加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力.
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1. 閉合電路的歐姆定律
2. 路端電壓與電流(外電阻)關(guān)系的公式表示法及圖線表示法.
【考點(diǎn)再現(xiàn) 設(shè)疑激思】
一、 電動(dòng)勢
1. 電源是通過非靜電力做功把 的能轉(zhuǎn)化成 的裝置.
2. 電動(dòng)勢:非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)的電荷電量的比值,E= ,
單位:V .
3.電動(dòng)勢的物理含義:電動(dòng)勢表示電源 本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓.
電動(dòng)勢與電壓有什么區(qū)別?
(1、其它形式、電能 2、 Wq 3、將其它形式的轉(zhuǎn)化為電能)
(電動(dòng)勢反映其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),電壓形成電場,促使電流做功.)
二、閉合電路歐姆定律
1.定律內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源電動(dòng)勢成 , 跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 .
2.定律表達(dá)式為I=
3.適用條件
4.閉合電路歐姆定律的兩種常用關(guān)系式:
(1)E=
(2)E=
你認(rèn)為電源的內(nèi)阻是恒定的還是不斷變化?定律表達(dá)式怎樣推導(dǎo)出來的?
電路中電流一定從高電勢流向低電勢,對嗎?
(1、正比、反比;2、I=ER+r; 3.純電阻電路;4.E=U內(nèi)+U外、E=U外+Ir)
(電源內(nèi)阻短時(shí)間可認(rèn)為不變、定律從能量守恒推導(dǎo)、不對,內(nèi)電路電流方向從低電勢流向高電勢)
三、路端電壓U與外電阻R的關(guān)系
根據(jù)U= 知,當(dāng)外電路電阻R增大時(shí),電路的總電流I ,電源內(nèi)電壓U內(nèi) ,路端電壓U外 .
(E-Ir 、減小、減小、增大)
四、U-I關(guān)系圖
由U= 可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而內(nèi)電壓 ;
1.當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱坐標(biāo)的截距為 .
2.當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫坐標(biāo)的截距為 .
3.圖線的斜率的絕對值為電源的 .
注意點(diǎn):縱軸起點(diǎn)是否為零.
電源的U-I關(guān)系圖與電阻的U-I關(guān)系圖有什么不同?
(E-Ir、減小 1.E 2.I短 3.r)
(電源的U-I關(guān)系圖反映路端電壓與電流關(guān)系、電阻的U-I關(guān)系圖反映電阻兩端電壓與通過它的電流關(guān)系)
五、電源的功率
1.電源的總功率P總= .
2.電源的輸出功率P出=.
(1.EI 2.UI)
考點(diǎn)說明: 閉合電路歐姆定律是二級要求,常在選擇題中出現(xiàn)動(dòng)態(tài)電路分析,實(shí)驗(yàn)中??疾閁-I圖線的有關(guān)知識點(diǎn).
復(fù)習(xí)考點(diǎn)還須引導(dǎo)學(xué)生多閱讀教材,多思考,多歸納總結(jié),多聯(lián)系實(shí)際.
【典型例題剖析 學(xué)會歸納總結(jié)】
題型1閉合電路歐姆定律的動(dòng)態(tài)分析
例1 如圖所示,電源電動(dòng)勢E=12 V,內(nèi)阻r=1 Ω,R1=5 Ω,R2=12 Ω,R3的最大阻值為6 Ω.
(1)求:流過電流表的最小電流?
(2)若R3的阻值減小,其它元件均不變,判斷電路中電壓表、電流表的示數(shù)如何變化?
答案:(1)0.8A;(2)V1、V2減小A增大
方法點(diǎn)撥:支路-干路-支路
學(xué)生的疑點(diǎn):1.總電阻的變化不清;
2.內(nèi)電壓變化忘了分析;
3.路、支路,電壓、電流變換搞昏了頭.
【當(dāng)堂鞏固1】
如圖所示,電源電動(dòng)勢E=8 V,內(nèi)阻不為零,電燈A標(biāo)有“10 V,10 W”字樣,電燈B標(biāo)有“8 V 20 W”字樣,滑動(dòng)變阻器的總電阻為6 Ω.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)觸頭P由a端向b端滑動(dòng)的過程中(不考慮電燈電阻的變化) ( A )
A.電流表的示數(shù)一直增大,電壓表的示數(shù)一直減小
B.電流表的示數(shù)一直減小,電壓表的示數(shù)一直增大
C.電流表的示數(shù)先增大后減小,電壓表的示數(shù)先減小后增大
D.電流表的示數(shù)先減小后增大,電壓表的示數(shù)先增大后減小
探究:P移動(dòng)電路總電阻怎樣變化?
題型2探究含電容電路的判斷與計(jì)算
例2 如圖所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω, C=100 F,當(dāng)S斷開時(shí),電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).求:
(1)S閉合后,帶電粒子加速度的大小和方向.
(2)S閉合后流過R3的總電荷量.
答案:(1)10 m/s2向上;(2)400 C
方法點(diǎn)撥 電容器兩極電壓與R2兩端電壓關(guān)系?R3在電路中有什么作用?
學(xué)生疑點(diǎn):1.電容兩端電壓變化沒搞清;
2.與電容串聯(lián)的電阻作用不明;
3.電路結(jié)構(gòu)認(rèn)識不清.
【當(dāng)堂鞏固2】
如圖電路中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),則 ( D )
A.電源的總功率變小
B.電容器貯存的電荷量變大
C.燈L1變暗
D.燈L2變亮
題型3 探究 U-I圖象的應(yīng)用
例3 如圖所示,直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖象,直線B是電阻R的兩端電壓與通過其電流I的關(guān)系圖象,用該電源與電阻R組成閉合電路,則電源的總功率為 W,電源的輸出功率為 W電源的效率為
.
答案:6 W 4 W 23
探究:圖線的交點(diǎn)有什么物理意義?(工作點(diǎn))
【當(dāng)堂鞏固3】
如圖所示,為一個(gè)電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線.由圖可知,兩者不成線性關(guān)系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線探究下列問題(不計(jì)電流表的內(nèi)阻).
(1) 若把一個(gè)這樣的電燈串聯(lián),接到電動(dòng)勢為6 V,內(nèi)阻為10 Ω的電源上,如圖甲所示求流過燈泡的電流和燈泡的電阻?
(2) 若將兩個(gè)這樣的電燈并聯(lián)后接在這個(gè)電源上,如圖乙所示,則通過電流表的電流值和每個(gè)燈泡的電阻?
方法點(diǎn)撥:寫出U=E-Ir其中I為通過電源的電流,并作圖找交點(diǎn).
答案:(1)0.35 A 7.1Ω (2)0.24 A 17.5Ω(提示寫出U=E-2Ir其中2I為通過電源的電流,并作圖找交點(diǎn))
學(xué)生難點(diǎn):
1.圖像特別是曲線,不會找具體信息;
2.對電阻與電源的U-I圖象的區(qū)別不清楚;
關(guān)鍵詞:概念和規(guī)律;必然性;創(chuàng)設(shè)情境;適用范圍
物理知識中最重要最基本的內(nèi)容是物理概念和規(guī)律,它們是整個(gè)物理知識的基本組成元素,學(xué)好物理概念和規(guī)律,并使學(xué)生的認(rèn)識能力在形成概念和掌握規(guī)律的過程中得到發(fā)展,是物理教學(xué)的首要任務(wù)。物理概念和規(guī)律是人類在探索物理世界過程中,在大量觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用邏輯思維的方法,把物理現(xiàn)象,物理過程的本質(zhì)屬性加以抽象、概括形成的。任何概念和規(guī)律的形成并非一蹴而就,都需要一個(gè)發(fā)展的過程,其發(fā)展、完善的過程不乏有過程的科學(xué)分析,研究方法的確立以及人文價(jià)值的體現(xiàn),這都是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念中的內(nèi)容。
物理概念和規(guī)律的教學(xué),一般要經(jīng)過四個(gè)環(huán)節(jié):引入概念和規(guī)律的必然性,建立概念和規(guī)律的過程,討論概念和規(guī)律的適用性, 應(yīng)用概念和規(guī)律解決問題的思路。
一、引入概念和規(guī)律的必然性
每一個(gè)概念和規(guī)律的引入都有它的必然性,當(dāng)我們研究問題時(shí)用以前的概念和規(guī)律無法解釋時(shí),這就為概念和規(guī)律的引入創(chuàng)造了必然性,例如:在引入速度時(shí),根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),體育課100米賽跑,班里誰最快?汽車與騎自行車同時(shí)開始,哪個(gè)快?學(xué)生用時(shí)間或路程比較物體運(yùn)動(dòng)快慢,當(dāng)甲同學(xué)跑150米用30秒, 乙同學(xué)270米用50秒,甲乙誰快?此時(shí)用時(shí)間或路程比物體運(yùn)動(dòng)快慢就不可行,就需要建立速度的概念來說明問題。
引入概念和規(guī)律的核心方法是創(chuàng)設(shè)物理情境,提供感性平臺,概念和規(guī)律的基礎(chǔ)是以感性現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn),通過對具體的物理現(xiàn)象及其特性進(jìn)行概括、提煉、歸納、匯總,才能形成概念,對于物理現(xiàn)象變化規(guī)律及概念之間的本質(zhì)聯(lián)系進(jìn)行概括、歸納,就形成了物理規(guī)律,因此,教師要給學(xué)生提供豐富的感性素材??梢赃\(yùn)用實(shí)驗(yàn)來展示感性素材的物理現(xiàn)象和過程,利用直觀教具,利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn),以及學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識來展示感性素材,讓學(xué)生從這些不同的運(yùn)動(dòng)過程中,找出共性,從而概括定義。為形成概念、規(guī)律而選用的事例,必須是包括主要類型的,本質(zhì)聯(lián)系明顯的。
二、建立概念和規(guī)律的過程
物理概念和規(guī)律是人腦對物理現(xiàn)象和過程等感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象的產(chǎn)物,在獲得感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上,提出問題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、綜合、概括,排除次要因素,抓住主要矛盾,找出一系列現(xiàn)象的共性、本質(zhì)屬性,才能使學(xué)生正確形成概念。如功的概念的建立,是通過大量的生活情景,引導(dǎo)學(xué)生找出這些過程的共性,即不論哪個(gè)過程,都要有一個(gè)力,且物體都沿著這個(gè)力的方向移動(dòng)一段距離。從而提煉出“功”的定義,在對共性進(jìn)行概括和提煉時(shí),教師要有意識引導(dǎo)學(xué)生突出本質(zhì),摒棄非本質(zhì),才能建立起正確的概念與規(guī)律。
三、討論物理概念和規(guī)律的適用范圍
教學(xué)實(shí)踐證明,只有學(xué)生真正理解了的東西,才能牢固地掌握。因此,在物理概念和規(guī)律建立以后,還必須引導(dǎo)學(xué)生對概念和規(guī)律進(jìn)行討論,以深化認(rèn)識。一般要從以下三個(gè)方面進(jìn)行討論:一是討論其物理意義,二是討論其適用范圍和條件,三是討論有關(guān)概念和規(guī)律間的關(guān)系。例如對于歐姆定律的討論,首先應(yīng)該讓學(xué)生知道歐姆定律研究的是電流與電壓、電阻的關(guān)系。而非電壓與電流、電阻的關(guān)系,或是電阻與電壓、電流的關(guān)系。其次要強(qiáng)調(diào)應(yīng)用歐姆定律的對應(yīng)性,這是學(xué)生特別容易出錯(cuò)的地方,另外還要從電壓、電阻的作用入手說明電流與電壓成正比,與電阻成反比的內(nèi)在聯(lián)系,只有把這三個(gè)方面的問題交代清楚了,學(xué)生在理解和掌握歐姆定律時(shí)才會少出錯(cuò)誤。
四、運(yùn)用物理概念和規(guī)律解決實(shí)際問題
學(xué)習(xí)物理知識的目的在于運(yùn)用,在這一環(huán)節(jié)中,一方面要用典型的問題,通過教師的示范和師生共同討論,深化活化對所學(xué)的概念和規(guī)律的理解,逐步領(lǐng)會分析、處理和解決物理問題的思路和方法;另一方面,更主要的是組織學(xué)生進(jìn)行運(yùn)用知識的練習(xí),要幫助和引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)的基礎(chǔ)上,逐步總結(jié)出在解決問題時(shí)的一些帶有規(guī)律性的思路和方法。其次,物理知識來源于自然,它又要服務(wù)于自然,使科學(xué)技術(shù)真正成為生產(chǎn)力。
一、電學(xué)計(jì)算題教學(xué)
【例1】 把電源(電壓一定)、開關(guān)、兩個(gè)未知阻值的定值電阻R1和R2、滑動(dòng)變阻器R、一個(gè)電流表和兩個(gè)電壓表、導(dǎo)線連成了如圖1所示的電路。閉合開關(guān)后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P,發(fā)現(xiàn)V1、V2、A表的示數(shù)都在改變,把電流表A的示數(shù)和對應(yīng)的電壓表V1、V2的示數(shù)記在下表中。(設(shè)電阻不隨溫度變化而改變)
(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)求出定值電阻R2的阻值。
(2)求出電源電壓U和定值電阻R1的阻值。
(3)求整個(gè)電路消耗的最大電功率。
解:(1)從表格數(shù)據(jù)可知I=0.2A時(shí),R2兩端的電壓U2=0.8V,由I=UR 得R2=U2I=0.8V0.2A=4Ω 。(2)設(shè)電源電壓為U,由表中數(shù)據(jù)知,當(dāng)電路電流I=0.2A時(shí),R2和滑動(dòng)變阻器R兩端總電壓U2=2.8V。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律有:U=0.2R1+2.8;
當(dāng)電路電流I2=0.3A時(shí),R2和滑動(dòng)變阻器R兩端總電壓為U3=2.7V,根據(jù)上面推導(dǎo)有:U=0.3R1+2.7,聯(lián)解得U=3V,R1=1Ω。
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零時(shí),電路消耗的功率最大則有:I最大=UR1+R2=3V1Ω+4Ω=0.6A ,
P最大=UI最大=3V×0.6A=1.8W。
這道物理計(jì)算題主要考查學(xué)生審讀電路圖的能力和運(yùn)用串聯(lián)電路的特點(diǎn),歐姆定律等的知識,學(xué)生就要對串聯(lián)電路及其特點(diǎn)、歐姆定律有確切的理解,因此在教學(xué)中教師就要引導(dǎo)學(xué)生從串聯(lián)電路及特點(diǎn)、歐姆定律入手考慮。解答這道題首先要知道電路是串聯(lián)電路,再根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn),當(dāng)然也要求學(xué)生理解好歐姆定律,才能準(zhǔn)確地解答出答案。若學(xué)生對這些知識沒有掌握好,電路連接方式判斷錯(cuò)誤或者歐姆定律的運(yùn)用錯(cuò)誤,就會導(dǎo)致本題的大失分。
二、力學(xué)計(jì)算題教學(xué)
在初中物理的力學(xué)中,浮力計(jì)算既是重點(diǎn)又是難點(diǎn),很多學(xué)生對這類題束手無策,其主要原因是學(xué)生不熟悉掌握浮力的求法及其受力分析能力差,教師在講解浮力計(jì)算題時(shí)應(yīng)加強(qiáng)解題方法的指導(dǎo)。
圖2
【例2】 如圖2甲所示,把邊長為0.1m的正方體木塊放入水中,靜止時(shí)有2/5的體積露出水面,然后在其上表面放一塊底面積為2.0×10-3m2的小柱體,如圖2乙所示,靜止時(shí)方木塊剛好能全部浸入水中。(g=10N/kg)求:
(1)甲圖中木塊受到的浮力。(2)木塊的密度。
(3)小柱體放在木塊上面時(shí)對木塊上面的壓強(qiáng)。
解:(1)甲圖中木塊漂浮在水中,木塊受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3×35 =6N。
(2)甲圖中木塊漂浮在水中,F(xiàn)?。紾木,ρ水g×35 V木=ρ木gV木,ρ木=35 ×10×103kg/m3=0.6×103kg/m3。
(3)方法一:小柱體放在木塊上面時(shí),F(xiàn)浮1=G柱+G木,
G柱=F浮1-G木=ρ水gV木-G木=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3-6N=4N,
小柱體放在木塊上面時(shí)對木塊的壓強(qiáng)為:
p=FS =G柱S =4N2.0×10-3m2 =2×103Pa。
方法二:小柱體放在木塊上面時(shí)對木塊的壓力等于小柱體的重力,從圖甲到圖乙增加的浮力就等于小柱體的重力,即:
G木=F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1)3m3×25 =4N,
小柱體放在木塊上面時(shí)對木塊的壓強(qiáng)為:
一、初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)中的問題原因
在日常生活中,不斷有家長反映:自己的孩子在小學(xué)成績一直都很不錯(cuò),可到了初中,特別是到了初二開始學(xué)習(xí)物理后,成績一下子就滑了下來,總覺得物理難以學(xué)懂。我們在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn),有一些學(xué)生吃力地學(xué)習(xí)了一段時(shí)間后,仍不見顯著進(jìn)步,就干脆放棄了學(xué)習(xí)物理。更讓我們感到擔(dān)憂的是,在中考沖刺時(shí),有些學(xué)生會因?yàn)樵谖锢碚n程上喪失信心,影響到了其他課程的學(xué)習(xí),甚至就放棄了學(xué)習(xí)備考。也就是說,因?yàn)槲锢韺W(xué)習(xí)中存在的問題,不僅僅是只影響到學(xué)生的物理學(xué)習(xí),甚至影響到了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到了困難沒有得到有效的解決,使得學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題日積月累,一點(diǎn)一點(diǎn)被放大,學(xué)生僅有的一點(diǎn)學(xué)習(xí)熱情被一點(diǎn)一點(diǎn)消磨,使得學(xué)生把對學(xué)習(xí)興趣轉(zhuǎn)移到其他上面,甚至完全放棄了學(xué)習(xí)。這樣也就不難理解學(xué)生們在中考時(shí),連最基礎(chǔ)最簡單的題目也不會做了。作為教育工作者,這樣的現(xiàn)象不僅讓我反思:初中物理真的有那么難學(xué)嗎?為什么到了初二因?yàn)槲锢韺W(xué)習(xí)的問題會對學(xué)生產(chǎn)生這么大的影響呢?怎樣才能學(xué)好初中物理呢?筆者影響學(xué)生物理學(xué)習(xí)的原因是很多的,可以從學(xué)生的生理和心理的角度、物理知識結(jié)構(gòu)的角度、教師的教學(xué)過程的角度、學(xué)生的學(xué)習(xí)教程的角度等多個(gè)方面來進(jìn)行分析。本文主要是從學(xué)生學(xué)習(xí)過程的角度來分析學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中存在的問題。
二、從實(shí)際生活中獲得的感性材料不足
初中的物理規(guī)律多數(shù)是從事實(shí)中分析、歸納總結(jié)出來的。初中學(xué)生抽象思維能力不強(qiáng),感性不足。如果沒有足夠的能夠把有關(guān)現(xiàn)象與現(xiàn)象之間的聯(lián)系鮮明的展示出來的實(shí)驗(yàn)或?qū)W生日常生活中所熟悉的、曾親身感受過的事例作基礎(chǔ),勢必造成學(xué)生學(xué)習(xí)上的困難。例如,在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí),學(xué)生能夠從簡單的實(shí)驗(yàn)分析、歸納總結(jié)出來,可以說是一個(gè)質(zhì)的飛躍。但許多學(xué)生對牛頓第一定律的文字表述比較陌生,常不能很好的理解定律的含義,這是由于抽象思維不強(qiáng)、感性材料不足而造成的。
三、相關(guān)的準(zhǔn)備知識欠缺
物理作為一門獨(dú)立的學(xué)科,它肯定有著嚴(yán)密的邏輯體系。掌握物理規(guī)律,往往需將以前學(xué)的知識作為基礎(chǔ),方能取得良好的學(xué)習(xí)效果。否則將會給物理規(guī)律的學(xué)習(xí)帶來困難。例如,在學(xué)“歐姆定律”時(shí),就要聯(lián)系和綜合運(yùn)用前面的知識作為基礎(chǔ)。如電路、電流、電壓、電阻等,如果學(xué)生在其中某一環(huán)節(jié)上準(zhǔn)備不足,沒有很好的理解和掌握,將會使這一規(guī)律的學(xué)習(xí)遇到困難。
四、抽象邏輯思維能力不強(qiáng)
在物理規(guī)律的研究和運(yùn)用中,有時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的邏輯推理和運(yùn)用科學(xué)的想象等抽象思維活動(dòng)。初中學(xué)生還缺乏邏輯思維能力、沒有形成邏輯思維的習(xí)慣。其原因是它們心理發(fā)展正處于思維發(fā)展的轉(zhuǎn)折期,開始由經(jīng)驗(yàn)型的形象思維向理論型的抽象思維轉(zhuǎn)化,而這個(gè)轉(zhuǎn)化在初中階段一般來說還不能完成。在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時(shí)不能順利的度過而感到困難。往往是因?yàn)閺慕?jīng)驗(yàn)出發(fā),想當(dāng)然的看待問題,用事物的現(xiàn)象代替本質(zhì),用外部聯(lián)系代替內(nèi)在聯(lián)系,在解釋物理現(xiàn)象時(shí)“就事論事”,不習(xí)慣于運(yùn)用物理概念和規(guī)律進(jìn)行分析、說理和表述。
五、生活中的錯(cuò)誤觀念的干擾
學(xué)生在日常生活中積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn),對一些問題形成了某些觀念,在這些觀念中,有的雖比較正確,但往往有一定的表面性和片面性。這些“先入為主”的錯(cuò)誤觀念對學(xué)生正確地理解物理規(guī)律往往起著嚴(yán)重的干擾作用。例如,學(xué)生有“運(yùn)動(dòng)的物體才有慣性”,“物體運(yùn)動(dòng)得快,慣性越大”等這類錯(cuò)誤觀念,這就給學(xué)生在學(xué)習(xí)慣性時(shí)帶來了很大的困難。
六、思維定勢帶來的負(fù)遷移
遷移原理是教學(xué)中的一條重要原理,正向遷移有利于學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上掌握新知識。但思維定勢所起的負(fù)遷移卻干擾著學(xué)生對物理規(guī)律的理解的掌握,給物理的教學(xué)帶來困難。負(fù)遷移是指已有知識對新知識的學(xué)習(xí)產(chǎn)生的消極影響。例如,有的學(xué)生總是認(rèn)為浸在液體中的物體所受的浮力隨著深度的增大而增大,理由是由于液體內(nèi)部的壓強(qiáng)是隨著深度的增加而增大。產(chǎn)生這一錯(cuò)誤的原因是把以前學(xué)過的液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式P=ρgh與浮力公式F=ρgv混淆在一起,沒有弄清兩個(gè)公式的區(qū)別,這是負(fù)遷移造成的這種結(jié)果。
在中學(xué)物理知識的結(jié)構(gòu)中有一些占主干地位的基本規(guī)律,這些重點(diǎn)規(guī)律教學(xué)的成敗,對于學(xué)生能否學(xué)好物理知識、能否運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題,具有關(guān)鍵作用。只要我們能認(rèn)清學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律中常見的問題,對癥下藥,引導(dǎo)學(xué)生掌握物理規(guī)律也不會成為一件難事。
七、解決問題的對策
1.創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題、探索規(guī)律的物理情境。教師要帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律,首先在教學(xué)開始階段,要?jiǎng)?chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題的物理環(huán)境。初中階段,主要是通過觀察和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題,也可以從分析學(xué)生生活中熟知的典型事例中發(fā)現(xiàn)問題,有時(shí)也可以從對學(xué)生已有知識的展開中發(fā)現(xiàn)問題。創(chuàng)設(shè)的物理情境要有利于引導(dǎo)學(xué)生探索規(guī)律。創(chuàng)設(shè)的物理情境還應(yīng)有助于激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。例如,在探究滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)后我教學(xué)生討論拔河比賽中要取勝應(yīng)注意那些問題。學(xué)生們踴躍發(fā)言,討論得出用力握緊繩子是增大壓力來增大摩擦,穿有釘?shù)男邮窃龃蠼佑|面的粗糙程度來增大摩擦等。從而更好地掌握了這條規(guī)律。