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時(shí)間:2023-08-23 09:18:13
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中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2017)1-0019-3
人教版高中物理選修3-1第二章第七節(jié)《閉合電路的歐姆定律》是電學(xué)知識(shí)的核心內(nèi)容,其中包含了許多科學(xué)思想方法,是學(xué)生學(xué)習(xí)和體會(huì)科學(xué)思想方法的好素材。作為一節(jié)典型的規(guī)律探究課,本節(jié)內(nèi)容較抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí),對(duì)電源內(nèi)電路認(rèn)識(shí)模糊,難以理解電源有內(nèi)阻;對(duì)內(nèi)外電路的電壓與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系及路端電壓與負(fù)載關(guān)系感到疑惑,對(duì)其中蘊(yùn)含的科學(xué)方法未能深刻領(lǐng)會(huì)?!叭绾斡行黄七@些教學(xué)難點(diǎn)?”“如何設(shè)計(jì)好閉合電路歐姆定律的探究過程,有效實(shí)施三維目標(biāo)教學(xué)?”一直是廣大物理教師研究的重要課題,本文試圖通過對(duì)本節(jié)課的教材、教法的分析,探究形成學(xué)生認(rèn)知困難的主要原因以及在本節(jié)課中如何有效實(shí)施探究教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《閉合電路的歐姆定簟釩才旁詰繚礎(chǔ)⒌綞勢(shì)、歐姆定律、串并聯(lián)電路、焦耳定律和導(dǎo)體的電阻之后來學(xué)習(xí)的。很顯然,這種安排的意圖是在承接“從做功角度認(rèn)識(shí)電動(dòng)勢(shì)”的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生從功能關(guān)系角度來建立閉合電路的歐姆定律,體現(xiàn)了循序漸進(jìn)的教學(xué)原則。順應(yīng)這種構(gòu)想,教材對(duì)本節(jié)內(nèi)容以如下方式呈現(xiàn):先直接給出閉合電路的概念,然后從功能關(guān)系出發(fā), 根據(jù)能量守恒,理論推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律和U+U=E,再根據(jù)閉合電路的歐姆定律,理論分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。這種呈現(xiàn)方式的好處是:既充分體現(xiàn)了功和能的概念在物理學(xué)中的重要性,又有利于學(xué)生從理論角度理解閉合電路的歐姆定律。從教材體系來看這種呈現(xiàn)方式具有一定的合理性和科學(xué)性。
筆者曾多次參與“閉合電路的歐姆定律”的觀摩教學(xué),領(lǐng)略了執(zhí)教老師們的各種處理方法,比較有代表性的是以下兩種教法:
第一種教法是沿用原教材的思路,采用比較傳統(tǒng)的方式,注重理論探究,先從理論上推導(dǎo)得出閉合電路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,再應(yīng)用定律討論了路端電壓隨外電路電阻的變化規(guī)律,最后引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用規(guī)律解題,把立足點(diǎn)放在訓(xùn)練學(xué)生的解題能力上。
第二種教法注重突出實(shí)驗(yàn)的地位,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在探究教學(xué)中的作用。利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)懸念,引入課題,設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)歸納出內(nèi)外電壓之間的關(guān)系,再利用教材中的圖2.7-3實(shí)驗(yàn)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。
根據(jù)課后反饋發(fā)現(xiàn),沿用原教材思路設(shè)計(jì)的教學(xué),效果并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)者想象的結(jié)果,究其原因,主要有以下幾個(gè)方面:
1.教材中的閉合電路的歐姆定律是從理論角度得出的,注重于數(shù)學(xué)推理,比較抽象,缺乏令人信服的探究實(shí)驗(yàn),學(xué)生無直接經(jīng)驗(yàn)感知和相應(yīng)的認(rèn)知過程,難以形成深刻的理解。
2.教材對(duì)閉合電路,特別是內(nèi)電路的建構(gòu)過于直接,無感知過程,學(xué)生對(duì)教材中為了突出閉合電路而提供的閉合電路中電勢(shì)高低變化的模型圖難以理解,加之學(xué)生對(duì)部分電路的歐姆定律印象深刻,對(duì)電源內(nèi)部的電路無直觀印象,對(duì)電源也有內(nèi)阻心存疑慮,難以突破初中形成的“路端電壓不隨外電路變化”的思維定勢(shì)。
3.教材是利用純電阻電路中的能量守恒關(guān)系推導(dǎo)得到IR+Ir=E和U+U=E,這種處理方式,會(huì)讓學(xué)生對(duì)U+U=E的普適性產(chǎn)生懷疑:非純電阻電路還適用嗎?
4.作為一節(jié)規(guī)律探究課,本節(jié)課包含了許多科學(xué)思想方法,教材過于注重理論推導(dǎo),忽視了實(shí)驗(yàn)探究,淡化了猜想、類比、比較、分析等多種科學(xué)思想方法教育,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和體驗(yàn)研究物理問題的方法是不利的,也不利于提高課堂教學(xué)的有效性。
第二種“通過設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”的處理方法,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,學(xué)生能獲得更直觀的認(rèn)識(shí),有效地突破一些教學(xué)難點(diǎn),但由于本節(jié)知識(shí)點(diǎn)多,思維量大,設(shè)計(jì)過多的實(shí)驗(yàn)(特別是設(shè)計(jì)繁雜的分組實(shí)驗(yàn))勢(shì)必會(huì)分散學(xué)生的注意力,干擾學(xué)生的正常思考,擠壓學(xué)生思考和實(shí)踐應(yīng)用的時(shí)間,影響了學(xué)生主體作用的發(fā)揮,效果同樣不盡如人意。
2 教學(xué)建議
2.1 尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,科學(xué)設(shè)計(jì)探究過程
從物理學(xué)史來看,歐姆定律是基于實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的,并非演繹推理的結(jié)果,教材通過功能關(guān)系分析來建立閉合電路的歐姆定律。這種處理方法帶來的負(fù)面影響是學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí),沒有參與知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程中的情感體驗(yàn),難以形成深刻的理解,課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也不高。規(guī)避這種負(fù)面影響的方法就是在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)尊重學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律,科學(xué)地設(shè)計(jì)探究過程,讓學(xué)生在親身探究中理解定律,體驗(yàn)方法。基于這種指導(dǎo)思想,筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),先用兩節(jié)新電池和內(nèi)阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電,產(chǎn)生了與學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)相矛盾的現(xiàn)象來設(shè)置“懸念”――引入新課。然后,引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)“引入實(shí)驗(yàn)”中的現(xiàn)象展開探究,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中分析、思考、歸納,得出電源內(nèi)電壓和外電壓之間的關(guān)系。接著再引導(dǎo)學(xué)生利用功能關(guān)系,從理論角度來推導(dǎo)、探究,讓實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論在理論上獲得支撐。最后,引а生利用所學(xué)規(guī)律解決引入實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生活中的問題。這種在引入實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的“實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)相互結(jié)合的探究過程”的設(shè)計(jì),既避免了設(shè)計(jì)過多的實(shí)驗(yàn),又讓學(xué)生親身體驗(yàn)了探究的過程,加深了對(duì)知識(shí)的理解,深刻領(lǐng)會(huì)到物理學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性和流暢性,感受到物理的探究之美和應(yīng)用之美。同時(shí),又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使物理課堂教學(xué)產(chǎn)生無窮的樂趣,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的物理課堂教學(xué)。
2.2 合理創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑探究
作為一節(jié)規(guī)律探究課,本節(jié)課的重點(diǎn)是如何落實(shí)探究教學(xué),讓學(xué)生在探究中理解閉合電路的歐姆定律,感知科學(xué)探究的過程和方法。在探究教學(xué)中,問題是探究的起點(diǎn),沒有問題就不可能有探究,正是在問題的驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生才能積極思考,從而產(chǎn)生探究欲望。這就需要教師在深入挖掘規(guī)律形成過程的基礎(chǔ)上,精心創(chuàng)設(shè)問題情境,以問誘思,引導(dǎo)學(xué)生融入到探究學(xué)習(xí)的情境中去。例如:在構(gòu)建“閉合電路”概念時(shí),用兩節(jié)新電池和內(nèi)阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電后,可設(shè)置如下問題情境:“為什么燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為9 V的電池時(shí),亮度反而暗了?難道電池壞了?”“為什么電池與燈泡接通時(shí)兩端的電壓變小?減小的電壓哪兒去了?”“電池有內(nèi)阻?可能嗎?”“我們來看看電池(觸摸電池),電池變熱了,什么原因?qū)е鹿ぷ鞯碾姵貢?huì)變熱?”學(xué)生在問題的引領(lǐng)下觀察、實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn),由此認(rèn)識(shí)到“電源內(nèi)部也有電阻和電流”“電源內(nèi)部電流的通路,稱為內(nèi)電路”。這種以問題啟發(fā)學(xué)生思考,以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)來構(gòu)建閉合電路的方法,既彌補(bǔ)了教材對(duì)內(nèi)電路建構(gòu)的非直觀性,也讓學(xué)生經(jīng)歷了在質(zhì)疑中分析、探究的過程,學(xué)生對(duì)閉合電路的認(rèn)識(shí)潛移默化、水到渠成,遠(yuǎn)比直接灌輸效果好。
在引導(dǎo)學(xué)生從能量角度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果時(shí),設(shè)置如下問題情境:“剛才我們通過實(shí)驗(yàn)探究了閉合電路中的電流規(guī)律,這個(gè)結(jié)論可靠嗎?”“如果我們能從理論上找到依據(jù),是不是更可靠?如何從理論上來分析呢?”“從能量角度行嗎?”“內(nèi)、外電路在時(shí)間 t 內(nèi)消耗多少電能? ”“這些能量從何而來?”學(xué)生在上述問題的引導(dǎo)下,發(fā)現(xiàn)也可以從能量角度來推導(dǎo)得出與實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。
在引導(dǎo)學(xué)生探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系時(shí),設(shè)置以下問題情境:“實(shí)驗(yàn)表明,燈泡變暗是由于路端電壓變小的緣故,你們能說說路端電壓與什么有關(guān)嗎?”“它們之間具體的關(guān)系是什么?”“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來研究呢?”“從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中能得出什么結(jié)論?”“能從理論上分析為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化嗎?”“如果外電阻斷開,路端電壓為多少?外電阻短路,路端電壓又為多少?”“誰能說說路端電壓隨外電阻變化的根本原因是什么?”在這一個(gè)個(gè)問題的引領(lǐng)下,學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究到理論分析兩個(gè)方面找到了路端電壓與外電阻的關(guān)系,不僅體驗(yàn)了科學(xué)探究過程,提高了理論分析和實(shí)驗(yàn)探究的能力,也養(yǎng)成了樂于探索、勤于動(dòng)手的好習(xí)慣。
2.3 注重滲透科學(xué)方法教育,加深對(duì)規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識(shí)
作為一根主線,科學(xué)探究法貫穿在整個(gè)課堂教學(xué)過程中,教學(xué)中要注意尊重學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律,強(qiáng)化科學(xué)探究法的顯性教育:以引入實(shí)驗(yàn)為線索,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“觀察實(shí)驗(yàn)、提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析論證”等過程,領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究的方法。
“閉合回路中的電勢(shì)變化”抽象而難以理解,突破這一難點(diǎn)的最重要的方法就是“比法”。教材試圖以圖1的模型來形象地說明這個(gè)問題,但這種模型對(duì)學(xué)生來說還是比較抽象,難以理解。筆者用如圖2所示的“電梯加滑梯”模型和閉合電路加以類比,來說明閉合電路中的電勢(shì)高低變化情況。這樣的方法,既簡(jiǎn)單又源于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),學(xué)生容易接受,教學(xué)中應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)類比法的作用。
“演繹推理法”在“閉合電路歐姆定律的推導(dǎo)”和“路端電壓與負(fù)載的關(guān)系推導(dǎo)”中兩次用到,教學(xué)中要注意借助問題情境,把規(guī)律的探究以一個(gè)個(gè)問題的形式呈現(xiàn)出來,讓學(xué)生在問題的引領(lǐng)下經(jīng)歷演繹、推理過程,構(gòu)建對(duì)“閉合電路的歐姆定律”和“路端電壓與負(fù)載關(guān)系”的正確理解,體驗(yàn)演繹推理過程中獲得成功的愉悅。
另外,本節(jié)課中,要特別注意引導(dǎo)學(xué)生在了解路端電壓與負(fù)載電阻的關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過極限法分析和理解電路斷路時(shí)的路端電壓和短路電流的現(xiàn)實(shí)意義,體會(huì)極限法在物理學(xué)習(xí)中的作用和意義,有效地訓(xùn)練學(xué)生突破思維定勢(shì),培養(yǎng)創(chuàng)造性的思維能力。
2.4 注重理論聯(lián)系實(shí)際,物理與生活的聯(lián)系
研究和學(xué)習(xí)物理最重要的方法就是理論聯(lián)系實(shí)際,將理論和實(shí)際、物理與生活聯(lián)系起來,可以幫助學(xué)生更透徹地理解所學(xué)的物理知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和邏輯思維能力。歐姆定律與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切,教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意還原知識(shí)的產(chǎn)生背景,注重將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活。例如:新課引入可以從生活現(xiàn)象來提出問題,引發(fā)學(xué)生思考探究;在得出路端電壓與外電阻R的關(guān)系后,引導(dǎo)學(xué)生通過將R推向兩個(gè)極端情況的分析,來理解實(shí)際中“為什么電源開路時(shí)路端電壓就等于電源的電動(dòng)勢(shì)”及“為什么電源不能用導(dǎo)線直接相連”;在學(xué)完了本節(jié)知識(shí)后,可引導(dǎo)學(xué)生用本節(jié)課所學(xué)知識(shí)分析解決新課引入及生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題。讓學(xué)生充分地感知從生活走進(jìn)物理、從物理回到生活的過程,培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力,建構(gòu)對(duì)知識(shí)(尤其是難點(diǎn)知識(shí))的正確理解,從而真切地感受所學(xué)物理知識(shí)的實(shí)用性,充分理解物理學(xué)科對(duì)時(shí)展的深遠(yuǎn)意義。
絕大部分老師在進(jìn)行蘇科版歐姆定律實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)常常有這樣的一個(gè)困惑,定值電阻標(biāo)有10歐姆,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)定值電阻的阻值卻不準(zhǔn)確,給歐姆定律實(shí)驗(yàn)帶來了一些不必要的麻煩。我認(rèn)為定值電阻不準(zhǔn)確的原因是:定值電阻出廠時(shí)是很精確的,但是由于學(xué)校購置后存放在實(shí)驗(yàn)室的條件不好,另一方面定值電阻存放時(shí)間過長(zhǎng),現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中的定值電阻還是八十年代的產(chǎn)品。所以有些定值電阻的接線柱上面已氧化,電阻線也發(fā)生了化學(xué)變化,常見的10歐姆的電阻只有8歐姆左右。學(xué)校的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限,不可能每年都購買新的定值電阻。另外在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),要多次改變定值電阻的阻值,多次改變所連的電路,浪費(fèi)了許多實(shí)驗(yàn)時(shí)間。為此我嘗試用電阻箱來代替定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),效果顯著。一方面電阻箱電阻線在箱內(nèi),不易氧化。另一方面電阻箱內(nèi)電阻的精確度高,一般實(shí)驗(yàn)室用的J2362-1電阻箱的誤差為0.1歐姆,大大高于定值電阻的精確度。另外在進(jìn)行研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),要多次改變定值電阻的阻值,利用電阻箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就不必重復(fù)拆線連線,節(jié)省了許多實(shí)驗(yàn)時(shí)間,大大提高了課堂效率,讓學(xué)生在課堂上有更多的時(shí)間來提高自己的知識(shí)技能。
二、電源由干電池組改為學(xué)生電源
這個(gè)探究歐姆定律的實(shí)驗(yàn)在書本上用干電池組進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn),但是使用時(shí)由于干電池使用時(shí)間較長(zhǎng),干電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生化學(xué)變化,干電池的電阻會(huì)發(fā)生變化,對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作會(huì)產(chǎn)生影響。即使用了三節(jié)干電池,定值電阻兩端的電壓不一定達(dá)到3伏。另外從環(huán)保的角度分析,一學(xué)期電學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生至少要進(jìn)行三次電學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。如果大量使用干電池作為電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一個(gè)中等規(guī)模的初級(jí)中學(xué)會(huì)產(chǎn)生一千多個(gè)廢舊電池,一方面大量浪費(fèi)了學(xué)校有限的辦公經(jīng)費(fèi),另一方面學(xué)校對(duì)廢舊電池處理不當(dāng),對(duì)周圍環(huán)境會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。綜合上述考慮,我認(rèn)為用學(xué)生電源來替代干電池,學(xué)生電源干凈污染少,還可以避免干電池內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。當(dāng)然學(xué)生電源并不是沒有缺點(diǎn),學(xué)生電源如果使用不當(dāng)對(duì)人身安全有危險(xiǎn)。我認(rèn)為今后物理老師進(jìn)行電學(xué)物理實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能使用學(xué)生電源,只要安全措施恰當(dāng),學(xué)生電源是進(jìn)行歐姆定律和其他電學(xué)實(shí)驗(yàn)最好的電源選擇。
三、導(dǎo)線由接線端帶叉口的導(dǎo)線改為兩端是鱷魚夾的導(dǎo)線
學(xué)生在進(jìn)行歐姆定律實(shí)驗(yàn)時(shí)連七根線,學(xué)生在連接電路時(shí),經(jīng)常不能捏緊螺母,造成接觸不良,實(shí)驗(yàn)效果較差,為了提高學(xué)生做歐姆定律實(shí)驗(yàn)的效率,我校在進(jìn)行歐姆定律實(shí)驗(yàn)時(shí),用鱷魚夾來代替帶叉口的導(dǎo)線。可節(jié)省連接導(dǎo)線的時(shí)間,我做過調(diào)查,學(xué)生用鱷魚夾代替帶叉口的導(dǎo)線連接電路后,連接歐姆定律實(shí)驗(yàn)電路圖的時(shí)間大大的提高了。另一方面連接電路的成功率由原來的50%提高到80%左右,減少了一些不必要的檢修時(shí)間。節(jié)省了實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間,增加了學(xué)生進(jìn)行探究的時(shí)間。另外為了提高實(shí)驗(yàn)的精確度鱷魚夾最好用銅制,導(dǎo)線改用較粗的銅導(dǎo)線,在導(dǎo)線與鱷魚夾連接處應(yīng)用錫焊或銀焊,這樣導(dǎo)線與鱷魚夾不易脫落。焊接處應(yīng)加一根橡膠管加以保護(hù),這樣同學(xué)們?cè)谑褂脮r(shí)不易折斷,盡可能提高實(shí)驗(yàn)的成功率和精確度。有些老師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)存在誤差可以證明實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性,其實(shí)這種觀點(diǎn)是不科學(xué)的,在以前實(shí)驗(yàn)環(huán)境較差、實(shí)驗(yàn)器材精確度不高,在這種情況下誤差較大也是正常的。但是現(xiàn)在無錫地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好,各校都在進(jìn)行現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)改造或已經(jīng)完成現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)改造。如果此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差較大,這與物理老師的嚴(yán)謹(jǐn),對(duì)科學(xué)的一絲不茍的精神是不相符的。
關(guān)鍵詞:是對(duì)物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過大量的觀察、實(shí)驗(yàn)歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實(shí)驗(yàn)歸納出結(jié)論,或在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)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(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);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(jiǎn)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涵義,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)作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(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(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問題時(shí),常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈?dāng)好的慣性系。
(2)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)請(qǐng)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(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)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(cè)定萬有引力恒量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)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(jiǎn)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。
(4)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)力都不作功或所作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(jiǎn)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。
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中必修本(下冊(cè))安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識(shí);體會(huì)物理學(xué)的基本研究方法(即通過實(shí)驗(yàn)來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法――列表對(duì)比法和圖象法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求。這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法。
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識(shí)的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ)。本節(jié)課分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用。因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識(shí)準(zhǔn)備階段。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點(diǎn)是成功進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)。
本節(jié)課的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場(chǎng)一章中已經(jīng)接觸過,但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識(shí),對(duì)此還是比較生疏。從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識(shí)其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度。對(duì)于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對(duì)公式中哪個(gè)是常量哪個(gè)是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),本節(jié)課采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)。在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行大面積課堂提問,讓學(xué)生充分發(fā)表意見。這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)際操作,怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律。同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣。
三、對(duì)教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性,對(duì)一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對(duì)學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過渡到演示實(shí)驗(yàn)起承上啟下作用。2.對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答。這樣使他們既鞏固了實(shí)驗(yàn)知識(shí),也調(diào)動(dòng)他們盡早投入積極參與。3.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請(qǐng)兩位同學(xué)上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來參與,積極進(jìn)行觀察和思考。4.在用列表對(duì)比法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對(duì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識(shí)。到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲。5.在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥。此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請(qǐng)學(xué)生回答或展開討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對(duì)電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實(shí)際上是認(rèn)識(shí)上的又一次升華。要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力。教師重申時(shí)語氣要加重,不能輕描淡寫。隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。7.為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的。然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時(shí)不宜過長(zhǎng),以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對(duì)儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹。
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊。
3.注意演示實(shí)驗(yàn)的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時(shí)注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見。
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(shí)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(duì)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(huì)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?jī)蓚€(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(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)做了適當(dāng)?shù)母淖?。讓學(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:?jiǎn)栴}出在哪呢?我接著反問:你們?cè)趺粗蓝ㄖ惦娮鑳啥说碾妷菏窃诔杀稊?shù)的變化呢?學(xué)生馬上回答,因?yàn)殡姵厥浅杀兜脑黾影。艺f,那你們用電壓表測(cè)測(cè)看,一測(cè)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)。現(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(shì)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(huì)豁然開朗,會(huì)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(cè)量出R兩端的電壓和其中的電流,但該電路只能測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(shí)。既培養(yǎng)了思維能力,又培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,進(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):
1.1 貼近生活。各種家用電器的大量使用,為物理教學(xué)提供了豐富的感性材料。如電壓、電流、電磁爐等,學(xué)生在日常生活中,觀察和接觸的電現(xiàn)象和應(yīng)用電的知識(shí)的事例,恰當(dāng)?shù)乩脤W(xué)生已有的感性認(rèn)識(shí)及生活經(jīng)驗(yàn),通過舉例引導(dǎo)學(xué)生提取儲(chǔ)存在頭腦中的印象。教師在課堂上應(yīng)密切聯(lián)系生活實(shí)際,注意身邊的科學(xué),如學(xué)生普遍對(duì)現(xiàn)代電子信息技術(shù)比較感興趣,教師可以針對(duì)這一問題,有意識(shí)地講述物理知識(shí)在電子信息技術(shù)中的重要作用等。以日常生活中的電學(xué)概念教學(xué),可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
1.2 注重實(shí)驗(yàn)。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科,物理規(guī)律和理論是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)并驗(yàn)正的。在物理學(xué)里,某些性質(zhì)不同的物理現(xiàn)象都是要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的,運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生親自做實(shí)驗(yàn)來獲得感性認(rèn)識(shí),容易更好的集中學(xué)生的注意力,培養(yǎng)學(xué)生的觀察力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新穎的實(shí)驗(yàn)往往更能吸引學(xué)生注意,恰當(dāng)?shù)貙⒔滩闹械膶?shí)驗(yàn)加以發(fā)展、變化,可以增加學(xué)生的好奇心和求知欲。采用演示教學(xué)法,在整個(gè)教學(xué)過程中,教師邊演示、邊提問、邊解答,學(xué)生邊觀察,邊考慮問題,把抽象的理論變得具體、生動(dòng)。使學(xué)生在愉悅的教學(xué)環(huán)境中,深深感受到學(xué)習(xí)的趣味性和有用性。
1.3 利用多媒體課件模擬演示。物理概念和原理是比較抽象的,有些現(xiàn)象在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中也是無法展示的,所以僅靠形象、表象和想象對(duì)初學(xué)者來說是不容易理解和掌握的。但是,利用多媒體課件可以較好地解決這一難點(diǎn)。例如“電流”概念比較抽象,可以利用多媒體模擬電路中電流的流動(dòng),看到正電荷從正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng),這樣將電流轉(zhuǎn)換成電荷的流動(dòng),讓本來看不見的電流變成動(dòng)態(tài)的畫面,將課本中不動(dòng)的圖形變?yōu)殡姾刹粩嗔鲃?dòng)的動(dòng)畫。遵循學(xué)生的思維由淺入深、由表及里,從具體到抽象,由現(xiàn)象到本質(zhì)的循序漸進(jìn)的思維過程,可以比較容易地解決這一教學(xué)難點(diǎn)。加深學(xué)生對(duì)電流的感觀認(rèn)識(shí),從而為建立電流概念打下基礎(chǔ)。
1.4 在公式分析。講解公式時(shí),注重公式推理、得出過程,注重公式的使用條件,主要學(xué)習(xí)公式的如何使用。這是物理式正確使用的前提,前期學(xué)不好,后期無法正確應(yīng)用。中職學(xué)生在初中物理中已學(xué)過的部分電路歐姆定律,它只適用于電路中某個(gè)導(dǎo)體或某一部分電路的電壓、電流和電阻三者之間的關(guān)系?!峨姽せA(chǔ)》中引入了全電路歐姆定律新知識(shí),進(jìn)一步完善電路中內(nèi)、外電路的電流、電壓(電動(dòng)勢(shì))和電阻間的關(guān)系,使知識(shí)由“部分電路”向“全電路”深化和發(fā)展。教學(xué)中可以充分利用部分電路歐姆定律的概念和相關(guān)知識(shí),引入全電路歐姆定律的概念。如在課本電路中,將全電路分解為外電路和內(nèi)電路兩部分,在外電路中,根據(jù)部分電路歐姆定律可知負(fù)載R兩端的電壓降為:U=IR.在內(nèi)電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E與內(nèi)阻r的電壓降Ur和電源端電壓的關(guān)系是:U=E-Ir。在全電路中,負(fù)載兩端電壓U與電源端電壓U相等,且內(nèi)外電路電流相等,則可得:I=E/R+r即為全電路歐姆定律。通過實(shí)例的講解,注意強(qiáng)調(diào)部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩種概念的共同點(diǎn)、不同點(diǎn)以及相互聯(lián)系,使學(xué)生對(duì)新知識(shí)能進(jìn)一步理解和掌握。
2 提高基礎(chǔ)學(xué)力,促進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展
學(xué)力,是指通過學(xué)習(xí)獲得的能力。物理教育在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí),還要提高學(xué)生的學(xué)力水平,并使更多的學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生興趣。學(xué)力是教育的內(nèi)核,是學(xué)校課程設(shè)計(jì)的前提。任何一門學(xué)科教學(xué)的目標(biāo)大體有四個(gè)組成部分:①知識(shí)、理解;②技能;③思考力、判斷力;④關(guān)系、動(dòng)機(jī)、態(tài)度。前兩部分為顯性學(xué)力,后兩部分為隱形學(xué)力。就猶如浮在水面上的冰山,浮出水面的僅僅只是冰山一角,而更多的、隱匿在水面下的才是支撐浮出水面部分的基礎(chǔ),四部分做為一個(gè)整體反映了一種學(xué)力觀。
物理學(xué)主要是研究基本的、普遍的規(guī)律,因此它的一些基本定律和概念就成為了研究很多自然科學(xué)的基礎(chǔ)。初中物理學(xué)作為一門初中時(shí)期的必修課是學(xué)生真正接觸物理學(xué)的開始,這對(duì)學(xué)生高中物理乃至更深層的物理學(xué)習(xí)奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。物理學(xué)科相較于其他學(xué)科具有很強(qiáng)的空間性和實(shí)驗(yàn)性,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力和動(dòng)手能力具有重要意義。
一、初中物理教學(xué)存在的問題
1.內(nèi)容過于抽象
物理的學(xué)習(xí)方法有別于語文或者數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)方法,不是像語文那樣進(jìn)行記憶,也不是像數(shù)學(xué)那樣來源于公式的推導(dǎo),物理是以現(xiàn)實(shí)生活中某些現(xiàn)象為研究對(duì)象,通過數(shù)學(xué)工具來研究某些現(xiàn)象的變化規(guī)律。但是由于初中物理的學(xué)習(xí)比較簡(jiǎn)單,往往是現(xiàn)實(shí)生活中某些現(xiàn)象的理想化模型的研究。例如,牛頓第一定律告訴我們,力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。這對(duì)于剛剛學(xué)習(xí)物理的初中生來說是很難理解的。對(duì)于牛頓第一定律的教學(xué)既不可以采用語文學(xué)習(xí)的方法來進(jìn)行死記,同時(shí)更無法采用數(shù)學(xué)的公式推導(dǎo)得到牛頓第一定律,因此必須采用物理學(xué)習(xí)的方法來進(jìn)行學(xué)習(xí)。如,對(duì)于歐姆定律理解,通過學(xué)習(xí)僅僅知道歐姆定律描述的是電流、電壓、以及電阻之間的關(guān)系,而根據(jù)歐姆定律推導(dǎo)得到的R=U/I,從數(shù)學(xué)角度分析就會(huì)得出電阻隨著電壓和電流的變化而變化,但是這樣的理解是完全錯(cuò)誤的。因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體特有的屬性,不會(huì)隨著電壓和電流的改變而改變。因此筆者認(rèn)為初中物理教學(xué)存在的主要問題之一就是教學(xué)內(nèi)容過于抽象,學(xué)生對(duì)于物理的學(xué)習(xí)缺乏興趣。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過少
物理教學(xué)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于初中生理解基本的物理概念和規(guī)律具有重要的意義,同時(shí)對(duì)于提高初中生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力也具有非常重要的意義。初中物理體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合,但是現(xiàn)實(shí)是初中物理教學(xué)更多的只是注重基本概念的教學(xué),而忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。例如,對(duì)于歐姆定律的學(xué)習(xí),課本上直接給出了電流、電壓、以及電阻之間的關(guān)系,但是對(duì)于剛剛接觸電學(xué)知識(shí)的初中生來說是很難理解的,同時(shí)也很難理解電阻是電器元件的固有屬性這樣的一個(gè)結(jié)論。采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以提高初中生學(xué)習(xí)物理的興趣,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn),測(cè)量出電阻兩端電流和電壓的多組數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)分析得到歐姆定律也比較合理,這樣的結(jié)論也容易被初中生所接受。許多的學(xué)校對(duì)于初中物理的教學(xué)忽略了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要作用,要么采用語文式的教學(xué)模式,讓學(xué)生死記這些結(jié)論,要么采用數(shù)學(xué)式的教學(xué)模式,通過大量的題海去理解公式。其實(shí)這些對(duì)于初中生真正的理解公式的物理意義,提高初中生的創(chuàng)新能力均是不利的,所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)過少是初中物理教學(xué)存在的重要問題。
二、初中物理教學(xué)存在問題的對(duì)策
1.抽象概念具體化
初中物理中的許多概念規(guī)律對(duì)于初中生來說都比較抽象,例如電阻的概念,密度的概念等。許多物理概念規(guī)律來源于現(xiàn)實(shí)生活,因此將抽象的概念規(guī)律具體化對(duì)于初中生學(xué)習(xí)物理是非常重要的。例如,對(duì)于平面鏡成像特點(diǎn),可以用這樣的方法進(jìn)行講解,“學(xué)生拿一面鏡子來自己看看自己,你們發(fā)現(xiàn)鏡中的自己和現(xiàn)實(shí)中的自己有什么關(guān)系呢?”例如,對(duì)于密度的學(xué)習(xí),教師可以采用這樣的方式進(jìn)行講解。“學(xué)生,你們說一杯水和一桶水誰的質(zhì)量大?”,“同樣體積的水和油,誰的質(zhì)量大?”對(duì)于這樣的問題,初中生都可以回答:對(duì)于同樣的物質(zhì),體積越大,質(zhì)量越大;對(duì)于同樣體積的水和油,水的質(zhì)量大于油的質(zhì)量。那么接下來學(xué)生就會(huì)很容易接受質(zhì)量、密度以及體積之間的關(guān)系,并且對(duì)于理解密度是物質(zhì)固有的屬性這樣一個(gè)概念也是容易接受的。
2.完善實(shí)驗(yàn)設(shè)施,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)
物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),因此對(duì)于初中物理的教學(xué)必須完善實(shí)驗(yàn)設(shè)施,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)方法的一種基本構(gòu)成因素,是學(xué)習(xí)物理的基本方法,通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、綜合分析能力、抽象概括能力、歸納演變能力、邏輯思維能力等,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究的科學(xué)素質(zhì);同時(shí)實(shí)驗(yàn)又具有直觀性,通過各種形式的感知,豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí),使學(xué)生獲得生動(dòng)的表象,從而比較全面、客觀地掌握知識(shí),提高認(rèn)識(shí)能力。隨著新課程的改革,物理實(shí)驗(yàn)考查已作為一項(xiàng)不可缺少的內(nèi)容,使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)又具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。特別是初中階段有些問題的結(jié)論不能通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)直接得到,這時(shí)實(shí)驗(yàn)推理就顯得更為重要。例如,牛頓第一定律它的條件是物體在不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況,這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能做到的,但是教師如果能在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中將小車運(yùn)動(dòng)的表面多換幾個(gè),如粗糙毛巾、棉布、木板、玻璃等,通過觀察記錄和比較小車從斜面同一高度下滑時(shí)在不同表面上運(yùn)動(dòng)的距離遠(yuǎn)近,并通過合理的推理就不難概括得出牛頓第一定律,這使得學(xué)生更加深刻的理解某些物理概念和定律,同時(shí)也學(xué)到科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。
參考文獻(xiàn):
[1]樊建安。初中物理課堂教學(xué)存在的問題及解決對(duì)策[J]。新課程研究一基礎(chǔ)教育,2010,1
在學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí),首先接觸的就是定律.對(duì)于怎樣能學(xué)好定律很多學(xué)生都會(huì)很茫然,也是每個(gè)物理教師首要考慮的問題.
在進(jìn)行一項(xiàng)定律教學(xué)時(shí),教師都會(huì)有意識(shí)的補(bǔ)充大量與這一定律有關(guān)的內(nèi)容,這就是所謂的“溯源”教學(xué).任何一個(gè)重要物理定律的建立,都會(huì)經(jīng)過一個(gè)漫長(zhǎng)的過程,在探索一個(gè)成功的定律,最后這個(gè)定律一定能夠得到確立,其中一定離開不科學(xué)的研究和正確的思維推理,這是人類一筆寶貴的知識(shí)財(cái)富,也是我們物理教學(xué)不可缺少的寶貴財(cái)富.
例如,牛頓萬有引力定律時(shí),我們從第谷對(duì)行星進(jìn)行幾十年的觀測(cè)積累的大量第一手資料講起,然后是開普勒在擁有這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過大量計(jì)算總結(jié)出描寫天體運(yùn)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律(開普勒三定律),最后才是牛頓用定量的動(dòng)力學(xué)原理對(duì)這些規(guī)律予以解釋,終于發(fā)現(xiàn)了對(duì)天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律.在學(xué)習(xí)牛頓萬有引力定律的過程中,我們還著重向?qū)W生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗(yàn)證”三種科學(xué)研究的重要方法.
在學(xué)習(xí)歐姆定律時(shí),很多學(xué)生開始時(shí)都以為研究導(dǎo)體電流和導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系是不困難,只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可.可是在歐姆那個(gè)年代,非但沒有電流表、電壓表等儀器,連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒有,歐姆面臨的困難之大是可想而知的.他到底是怎樣得到這個(gè)電學(xué)中最重的定律的呢?頓時(shí)讓學(xué)生對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興,在學(xué)習(xí)歐姆定律如何誕生的過程時(shí),我們還結(jié)合歐姆的實(shí)踐,介紹了用圖線探新規(guī)律的方法.
通過一系列系統(tǒng)的學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握一些重要的科學(xué)研究方法,有些學(xué)生在得到深刻體會(huì)時(shí)說到:學(xué)好物理定律是寶貴的,但搞懂研究物理定律的科學(xué)方法更寶貴,掌握了這些科學(xué)的研究方法,就能探索出大自然層出不窮的奧秘.
物理本就是一門自然學(xué)科,它的規(guī)律都是通過對(duì)生活中的一些現(xiàn)象觀察和在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,認(rèn)真思考總結(jié)得出來的.
二、習(xí)題研究教學(xué)法
不論是教師還是學(xué)生,在習(xí)題練習(xí)上都花費(fèi)了大量的時(shí)間,物理習(xí)題教學(xué)也是物理課堂教學(xué)的重要組成部分之一.因此,習(xí)題教學(xué)的改革是一個(gè)非常重要的問題.想要培養(yǎng)學(xué)生具有良好的理解、分析、推理等能力,在做我們要求學(xué)生物理習(xí)題時(shí)就應(yīng)該有目的性的習(xí)題來進(jìn)行練習(xí).
1.圍繞解題方法做習(xí)題
課本上一般都是按照力、熱、電、光等系統(tǒng)性的順序來講解,但是當(dāng)我們講解習(xí)題時(shí),應(yīng)該圍繞解題方法分類來講解物理練習(xí)題.例如,對(duì)稱法、圖象法等等,這樣有系統(tǒng)的劃分和分類集中把一些重要的解題方法,在學(xué)習(xí)到某個(gè)階段的時(shí)候,集中將一批解題方法相同的習(xí)題安排給學(xué)生練習(xí),使他們深刻的記牢這個(gè)解題方法.在以后的學(xué)習(xí)中遇到這種題類,能夠應(yīng)用自如.
2.階梯練習(xí)法
階梯練習(xí)主要是幫助學(xué)生掌握一些難度高的題類比較有效.例如,在學(xué)生遇到一道難題不會(huì)做時(shí),老師不應(yīng)該直接告訴他們應(yīng)該怎么去做,這時(shí)應(yīng)該通過課堂講解一些題型相同,但難度較小的讓他們做做.或者講解一道內(nèi)容完全不同,但解題方法相似的題給他們?nèi)ダ斫?,直到學(xué)生領(lǐng)悟出這道難題應(yīng)該怎樣解為止.這樣讓學(xué)生一步一步自己往上爬,通過自己的努力提高學(xué)習(xí)的水平,比被動(dòng)地聽老師講解效果要好得多.
1.引言
國(guó)家高考物理科考試大綱明確提出考生應(yīng)具備的第四種能力“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力:能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式,進(jìn)行推導(dǎo)和求解,并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論,能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析”,這里所要考查的就是要有靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的能力。所謂數(shù)學(xué)方法,就是在科學(xué)技術(shù)工作中,把客觀事物的狀態(tài)關(guān)系和過程用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來,進(jìn)行推導(dǎo)、演算和分析,以形成對(duì)問題的判斷、解釋和預(yù)言的方法。下面就以電磁學(xué)為例談?wù)剮追N數(shù)學(xué)方法在高中物理電磁學(xué)中的應(yīng)用。
2.函數(shù)法
在電磁學(xué)問題中,經(jīng)常需要確定兩個(gè)物理量間的變化所對(duì)應(yīng)關(guān)系(包括極值問題),這就需要利用函數(shù)思想來完成,同時(shí)函數(shù)也是進(jìn)行物理推導(dǎo)判斷的重要數(shù)學(xué)工具。在高中物理電磁學(xué)中主要用到的是一次函數(shù)、一元二次函數(shù)和三角函數(shù)。
2.1一次函數(shù)的應(yīng)用
在電磁學(xué)問題中用到的一次函數(shù)有形如y=ax或y=ax/(ax+b)a≠0,b≠0形式。一次函數(shù)y=ax描述的是y與x之間呈線性關(guān)系,比如在靜電場(chǎng)中討論F與E、U與d、Q與U等兩個(gè)量間的關(guān)系用的就是這種函數(shù)。
觀察函數(shù)y=ax/(ax+b(a≠0,b≠0))不難發(fā)現(xiàn),分子分母都有未知量x(自變量),如果x增加(減小),則分子、分母都同時(shí)增加(減?。@樣無法確定因變量y的變化情況。但是如果把分子、分母都同時(shí)除以x,函數(shù)就變?yōu)閥=a/(a+b/x)關(guān)系就非常明朗了,y隨x的增大而增大,y隨x的減小而減小。這種一次函數(shù)在討論閉合電路中路端電壓隨外電阻變化等類似問題中經(jīng)常有用到。
例1:設(shè)一個(gè)閉合電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,外電路為純電阻電路電阻為R,路端電壓為U外,試討論當(dāng)R發(fā)生變化時(shí),U外如何變化?
分析與解:這類問題既可用閉合電路歐姆定律E=U外+Ir(間接法,較易,本文不做討論)求解,也可用部分電路歐姆定律(直接法)求解。如果用直接法如何討論呢?根據(jù)部分電路歐姆定律有U外=IR①,又由閉合電路歐姆定律有I=E/(R+r)②,把②代入①有U外=ER/(R+r),這就轉(zhuǎn)化成了形如一次函數(shù)y=ax/(ax+b),故U外=ER/(r+R)=E/(1+r/R)可見U外隨R的增大而增大,隨R的減小而減小。因此當(dāng)外電路斷開即R∞時(shí),有U外=E,此為直接測(cè)量法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的依據(jù);當(dāng)外電路短路時(shí)即R0,故。U外=0。
2.2一元二次函數(shù)的應(yīng)用
在處理外電路為純電阻電路中電源輸出功率隨外電路電阻變化規(guī)律以及討論滑動(dòng)變阻器分壓接法電路中■或■示數(shù)變化情況等類似問題,可以把電阻這個(gè)動(dòng)態(tài)變化物理量轉(zhuǎn)化成二次函數(shù)y=ax2+bx+c形式,將這個(gè)函數(shù)進(jìn)行配方整理有:y=a(x+b/2a)2-(4ac-b2)/4a,可見當(dāng)x=-b/2a時(shí),y有最值(4ac-b2)/4a。當(dāng)a>0時(shí),y有最小值,當(dāng)a
例2:如圖1所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻為r=1?萃,滑動(dòng)變阻器R的總阻值為11?萃,固定電阻R0=3?萃,求當(dāng)滑動(dòng)變阻器從a到b過程中,■的讀數(shù)范圍。
分析與解:令■讀數(shù)I,并設(shè)ap部分電阻為x,則pb部分電阻為11-x,根據(jù)閉合電路歐姆定律及并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系:I=6/(R并+11-x+r)×3/(x+3)=18/(-(x-6)2+72)
可見當(dāng)x=0時(shí),Imax=0.5A,x=6?萃時(shí),Imax=0.25A,故■示數(shù)范圍為從0.25A到0.5A連續(xù)變化
3.不等式法
不等式可用在半定量討論、推斷及求解極值問題,如在討論等量同種電荷中垂線上場(chǎng)強(qiáng)大小變化、某些并聯(lián)電路中■或■示數(shù)變化以及在兩大小材料均相同的同種電荷接觸后放回原處過程中庫侖力大小變化問題中,如果條件滿足均可以運(yùn)用重要不等式a+b≥2■(a、b均為正數(shù))或a+b+c≥33■討論最值:當(dāng)和有定值,則積有最大值;反之當(dāng)積有定值,則和有最小值。
例3.如圖3所示,已知R1=2?萃,R2=3?萃,滑動(dòng)變阻器的最大值R3=5?萃,則當(dāng)滑動(dòng)片P從a滑到b過程中,電流表示數(shù)的最小值為多少?
分析與解:由閉合電路歐姆定律可知電流表示數(shù)有最小值時(shí),外電路電阻有最大值,設(shè)ap部分電阻為x,則bp部分為5-x,1/R并=1/(2+x)+1/(3+(5-x)),化簡(jiǎn)可得R并=(2+x)(8-x)10,令a=2+x,b=8-x,而a+b=10,故當(dāng)且僅當(dāng)a=b即2+x=8-x亦即x=3?萃時(shí)ab≤(a+b)/4,故有(2+x)(8-x)≤(102/4)?萃=25?萃,所以■示數(shù)最小值Imin.=2A。
4.幾何法
在處理靜電場(chǎng)中某帶電體受到庫侖力、重力、拉力等三個(gè)共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡問題時(shí),如果直接運(yùn)用平衡條件結(jié)合力的分解(正交分解)處理該類問題,過程非常繁瑣,這里可充分運(yùn)用帶電體(質(zhì)點(diǎn))所受力的矢量三角形與對(duì)應(yīng)另一個(gè)由長(zhǎng)度組成的純標(biāo)量三角形相似,這就是應(yīng)用了平衡條件中相似三角形法,然后根據(jù)題目條件可在短時(shí)間內(nèi)快速準(zhǔn)確解決要討論的問題。
例5:一根絕緣細(xì)線下拴一帶電小球A,細(xì)線上的上端固定在天花板上,在懸點(diǎn)正下方某適當(dāng)位置,固定另一帶同種電荷小球B,A靜止時(shí),懸線與豎直方向成θ角,如圖6所示。現(xiàn)緩慢增加B的帶電量使θ角逐漸增大,則有關(guān)A球所受力的變化,下列說法正確的是( )
A.懸線的拉力大小不變 B.懸線拉力逐漸增大
C.庫侖力逐漸增大 D.庫侖力大小可能不變
分析與解:設(shè)懸線長(zhǎng)為L(zhǎng),如圖7所示,掛在細(xì)線下端的小球在重力、細(xì)線拉力和電荷之間的庫侖斥力這三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)。由平衡條件的相似三角形可知:OAB~ACD,即L/G=L/F=AB/F,可見細(xì)線的拉力T=G不變,而庫侖力隨著AB的增大而增大。故本題正確答案為AC。
6.結(jié)論
數(shù)學(xué)方法在高中物理電磁學(xué)中應(yīng)用廣泛而且巧妙,本文主要描述了函數(shù)法、不等式法、圖象法及幾何法,但有時(shí)在解決某些復(fù)雜電磁學(xué)問題時(shí)可能要用到上述這些方法中的兩種或兩種以上,甚至還可能用到其它方法如極限法。因此,在解題時(shí)可通過聯(lián)想、數(shù)理結(jié)合、數(shù)形結(jié)合來靈活地選擇合適的數(shù)學(xué)方法來解決電磁學(xué)問題,這將對(duì)提高解決電磁學(xué)問題的能力大有裨益。
【參考文獻(xiàn)】
[1]鄭表岳.《中學(xué)物理解題方法》.上??萍冀逃霭嫔?,1992年9月
歸納推理與演繹推理不同,演繹推理是由一般到個(gè)別,即從一般性的結(jié)論判斷出發(fā),推之于個(gè)別也具一般事物的那種特性;歸納推理是由個(gè)別到一般,由觀察實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)找到個(gè)別事物有某種特性,而這個(gè)別事物的同類,也具有那種特性,那么這同類事物就具有那種特性了。而對(duì)比(比較)是確定現(xiàn)實(shí)對(duì)象及其現(xiàn)象異同的一種思維過程;概括是把比較中抽取出來的本質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行綜合。
物理教學(xué)中要善于從形式和本質(zhì)兩方面引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知物理現(xiàn)象或物理知識(shí)的相似點(diǎn)與差異點(diǎn),以培養(yǎng)對(duì)比、概括能力。我們?cè)谶M(jìn)行物理概念教學(xué)時(shí),就常用異中求同法。如通過火車在軌道上行駛,飛機(jī)在高空飛行,蟲子在地上爬行,人在路上行走等各種運(yùn)動(dòng)形式中,找出其共同點(diǎn):一個(gè)物體相對(duì)另一物體的位置發(fā)生了變化,從而概括出“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”的概念。亦可在學(xué)了有關(guān)時(shí)間與時(shí)刻,路程與位移,電壓、路端電壓、電勢(shì)、平衡力、作用力與反作用力,動(dòng)通定理、動(dòng)量定律,機(jī)械守恒定律、動(dòng)量守恒定律以后,用圖表進(jìn)行對(duì)比。
二、聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)分析綜合能力
分析和綜合是思維的基本過程。分析是把整體分解為部分,把復(fù)雜的事物分解為最簡(jiǎn)單的要素,然后分別加以研究的一種思維方法。綜合則是把對(duì)象的各個(gè)部分、各個(gè)方面和各種因索聯(lián)系起來的一種思維方法。例如在力學(xué)中,研究物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和所受的外力(即與其他物體的相互作用)的關(guān)系時(shí),問題就比較復(fù)雜,學(xué)生普遍感到很不易掌握。但如果用“隔離法”進(jìn)行分解教學(xué),首先把要研究的對(duì)象和其對(duì)象(物體)“隔離”開來,而后逐一分析,從各個(gè)側(cè)面去分析該物體收到其他物體的作用力的性質(zhì)(重力、彈力、摩擦力等),求出合力;再研究物體的質(zhì)量和所受的合力與外力的關(guān)系,從而得到“一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的速度的變化率和外力成正比”的結(jié)論。這便是力學(xué)研究中常用的分析法。
中職年齡階段,是學(xué)生的世界觀、人生觀逐漸形成時(shí)期。而在物理學(xué)科中所蘊(yùn)藏的大量德育因素,作為物理教師,除了使學(xué)生掌握物理知識(shí)和提高能力之外,還應(yīng)該通過物理學(xué)科特點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行德育滲透,逐漸形成辯證唯物主義的科學(xué)世界觀,掌握認(rèn)識(shí)世界的科學(xué)方法,形成良好的品德。
一、將動(dòng)人的物理學(xué)家艱苦奮斗事跡融入課堂,激勵(lì)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí)
物理學(xué)家那實(shí)事求是的態(tài)度、百折不撓的堅(jiān)強(qiáng)意志、刻苦鉆研和探索的精神、只講奉獻(xiàn)不圖索取的美德等無數(shù)事例和軼事,都是向?qū)W生進(jìn)行教育的好教材。歐姆定律是電學(xué)中的重要規(guī)律,在講解歐姆定律時(shí),首先向?qū)W生介紹德國(guó)的物理學(xué)家歐姆,得到這個(gè)結(jié)論是不容易的,經(jīng)歷了10多年的辛勤勞動(dòng),做了大量實(shí)驗(yàn),才總結(jié)出這個(gè)定律。同時(shí),介紹學(xué)生課后閱讀文章后的“歐姆堅(jiān)持不懈的精神”,對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育和激勵(lì)。講到電磁感應(yīng)定律時(shí),介紹法拉第刻苦自學(xué),經(jīng)過十年的反復(fù)實(shí)驗(yàn),終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。英國(guó)科學(xué)家焦耳花費(fèi)近40年時(shí)間,以400多次實(shí)驗(yàn)為代價(jià),才得出熱功當(dāng)量的物理理論。等等。
教師把這些動(dòng)人的故事有機(jī)地融入物理教學(xué)中,這些物理學(xué)家艱苦奮斗事跡對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、進(jìn)取、創(chuàng)新、正直、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度,逐步培養(yǎng)學(xué)生勤學(xué)善思和積極上進(jìn)的品德。這樣才能塑造學(xué)生良好的品質(zhì),使他們?cè)诿鎸?duì)困難和挫折時(shí)具有堅(jiān)強(qiáng)的意志和積極樂觀的態(tài)度。
二、課堂中適時(shí)介紹相關(guān)物理發(fā)展史,激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情
在物理教學(xué)中適時(shí)滲透愛國(guó)主義教育,介紹我國(guó)古代對(duì)科學(xué)技術(shù)的卓越貢獻(xiàn)和現(xiàn)代科技的偉大成就。
在古代,比如戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,《墨經(jīng)》里面有大量的物理知識(shí),包括“杠桿原理”和“浮力理論”;還有聲學(xué)和光學(xué)的知識(shí),等等。再有《夢(mèng)溪筆談》,記載指南針的發(fā)明與應(yīng)用,不僅在我國(guó)古代軍事、生產(chǎn)、日常生活中起過重要作用,且對(duì)促進(jìn)東西方文化的交流和世界的發(fā)展都有功績(jī)。還有《齊民要術(shù)》、《考工記》、《天工開物》等等著作中有關(guān)科學(xué)技術(shù)的論述,在當(dāng)時(shí)都處于遙遙領(lǐng)先的地位。我國(guó)古代的發(fā)明創(chuàng)造更是舉不勝舉,如回音壁,地動(dòng)儀,小孔成像、色散等的論述,無不閃耀著我國(guó)勞動(dòng)人民智慧的火花。這些充分體現(xiàn)了我們祖先的聰明和才智,值得每一位炎黃子孫感到驕傲和自豪。
我國(guó)近代著名“中國(guó)的導(dǎo)彈之父”錢學(xué)森,他所涉及的學(xué)術(shù)領(lǐng)域十分廣泛,尤其是對(duì)我國(guó)火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的迅速發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。在近十年來,2003年、2005、2008年我國(guó)先后成功發(fā)射“神州5號(hào)”、“神州6號(hào)”和“神州7號(hào)”,標(biāo)志我國(guó)航天技術(shù)進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)水平。2009年國(guó)慶大閱兵,展現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事、航天、科技都取得了輝煌的成就……等等這些令每一位華人振奮。
通過對(duì)我國(guó)歷史上有關(guān)科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造和我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的偉大成就的事實(shí),培養(yǎng)了學(xué)生的民族自信心、自豪感、責(zé)任感,樹立了為民富國(guó)強(qiáng)而艱苦奮斗精神,激發(fā)了學(xué)生的愛國(guó)熱情,激勵(lì)學(xué)生為祖國(guó)刻苦學(xué)習(xí)的雄心壯志。
三、培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度和良好的品德
將科學(xué)態(tài)度和品德教育滲透到教學(xué)活動(dòng)中,注重點(diǎn)滴培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和良好的品質(zhì),要把德育教育滲透到每一節(jié)課當(dāng)中。例如:在力學(xué)部分的一系列分組實(shí)驗(yàn)中,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)肅、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和愛護(hù)儀器到愛護(hù)公物的良好品德。在自由落體、牛頓定律、奧斯特實(shí)驗(yàn)、安培分子電流假說、法拉第電磁感應(yīng)定律等課的教學(xué)中,講述科學(xué)家的故事,培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、勇于進(jìn)取、鍥而不舍、刻苦學(xué)習(xí)的精神。在萬有引力一課的教學(xué)過程中講解萬有引力定律的揭示過程及其重大意義,培養(yǎng)學(xué)生相信科學(xué)、熱愛科學(xué),為認(rèn)識(shí)自然、發(fā)展自然而獻(xiàn)身的精神。
四、鉆研教材,充分挖掘物理教材中的德育因素
物理教學(xué)大綱中明確指出,在教學(xué)中要注意培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣;要重視科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的教育;要鼓勵(lì)獨(dú)立思考和創(chuàng)造精神。教師要認(rèn)真鉆研教材,挖掘出教材中德育的內(nèi)在因素,還應(yīng)廣泛學(xué)習(xí),博覽群書,以掌握進(jìn)行德育教育的豐富素材和大量知識(shí),以便把它轉(zhuǎn)化為課堂教育的實(shí)踐。在教材中有些是明顯的德育內(nèi)容,更要充分的加以利用。例如:在課文中、插圖中、習(xí)題中、閱讀材料中都提到了哪些我國(guó)古代和現(xiàn)代的科技發(fā)明、成就?哪些物理學(xué)家的名字?哪些不朽的物理著作?哪些可進(jìn)行辯證唯物主義教育?哪些可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法?哪些可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?等等。通過物理教學(xué),學(xué)生在學(xué)習(xí)有關(guān)物質(zhì)最普遍的運(yùn)動(dòng)形式和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的知識(shí)中,受到觀察、實(shí)驗(yàn)、物理思維等等優(yōu)良品質(zhì)的熏陶。及時(shí)抓住時(shí)機(jī),適時(shí)進(jìn)行德育滲透。
五、介紹物理知識(shí)與生產(chǎn)生活的密切關(guān)系,激勵(lì)學(xué)生學(xué)好知識(shí)、服務(wù)社會(huì)的決心