時間:2023-07-14 17:35:58
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇歐姆定律的推理,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:物理定律是對物理規(guī)律的一種表達形式。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意些什么呢?
關(guān)鍵詞:物理定律;教學(xué)方法;多種多樣
關(guān)鍵詞:是對物理規(guī)律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(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,再通過實驗歸納出結(jié)論,或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理(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、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學(xué)生對力的作用效果的錯誤認識;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學(xué)時應(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驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學(xué)的出發(fā)點,不能把它當作第二定律的特例;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,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,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動狀態(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,但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(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驗方法歸納出物體在單個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: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)時還應(yīng)請注意: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,以及與運動學(xué)、動量、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。
(3)萬有引力定律教學(xué)時應(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恒量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進行科學(xué)方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點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誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。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)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。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。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,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)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。(5)動量守恒定律歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。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)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不過程物理量,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。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動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),動量守恒定律都是適用的。
(6)歐姆定律中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時應(yīng)注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導(dǎo)體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導(dǎo)體說的。②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點和關(guān)鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內(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這個關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義。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。
(7)楞次定律可以采用探究教學(xué)法,讓學(xué)生通過實驗得到的結(jié)論歸納出定律。教學(xué)時應(yīng)注意:①楞次定律是確定感生電流方向的規(guī)律,同時也確定感生電動勢的方向。如果是斷路,通常我們可以把它想象為閉合電路。②感生電流的磁場只能“阻礙”原磁通的變化,不能“阻止”它的變化。否則就不會繼續(xù)產(chǎn)生感生電流。“阻礙”或者說“反抗”原磁通的變化,實質(zhì)上是使其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的一種表現(xiàn),符合能量守恒定律。③要使學(xué)生熟練掌握應(yīng)用楞次定律判定感生電流方向的3個步驟。④明確右手定則可看作是楞次定律的特殊情況,并能根據(jù)具體情況選用定則或定律來判斷感生電流的方向。
多年來我一直從事物理教育工作,我認為讓學(xué)生學(xué)好物理并不是最終目的,讓學(xué)生喜歡上物理才是關(guān)鍵;高分不是關(guān)鍵,高能才是目的。這些年我一直致力于培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生,并努力探索培養(yǎng)物理優(yōu)秀學(xué)生的一些定性的規(guī)律性的東西。目前一些學(xué)生家長及學(xué)校老師認為要培養(yǎng)優(yōu)秀的學(xué)生,主要靠的是個別輔導(dǎo)及課外小組的研究活動,與課堂教學(xué)并無多大關(guān)系。我認為這種觀點是片面的。實際上一切的研究活動都是以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)的,所以對于課堂教學(xué)教師一定要盡心盡力做到最好。比如學(xué)生學(xué)習物理的時候,首先接觸到的就是物理定律,所以我們一定要首先搞好物理定律的教學(xué)。物理定律是我們以后做題、實驗、推理的主要依據(jù)。教學(xué)物理定律,不能只是簡單地依靠課本,課本上的知識往往比較注重結(jié)果,每一個物理定律的成立都有著一個復(fù)雜而漫長的過程。我們應(yīng)該多講解一些這個定律成立的路程,以及成立的依據(jù),這樣學(xué)生們會覺得這一個物理定律是活生生的,掌握和應(yīng)用起來都會更加得心應(yīng)手。學(xué)生掌握了這一物理定律就可以自如運用,能夠在實驗與試題中應(yīng)用以后,我們就要引導(dǎo)學(xué)生思索這一物理定律之所以成功的原因。它之所以能夠確立起來,其中一定有著恰當?shù)乃季S和推理方式,還有比較合理科學(xué)的探究方式,這種探究精神的學(xué)習才是最為重要的,才是物理學(xué)科教研活動中最重要的東西。這可以說是物理教學(xué)甚至是一切的學(xué)習活動中最根本的東西。
比如學(xué)生在學(xué)習電學(xué)當中最著名的歐姆定律這一物理定律時,預(yù)習以后會覺得歐姆定律非常簡單,僅僅認為就是研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系而已,沒有什么困難,不就是運用一定的實驗器材,電壓表電流表可變電阻器、電源、導(dǎo)線若干、連接一個恰當?shù)碾娐肪涂梢粤藛幔慨斎灰砸粋€現(xiàn)代的學(xué)生看一切都在情理之中,沒有非議。可是我給他們的講解是,在歐姆那個時代,不但沒有電流表、電壓表之類的儀器,而且連電壓、電流、電阻的定義和單位都沒有,歐姆在當時面臨的困難是我們無法想象的。他到底是通過什么樣的方式,經(jīng)過什么樣的思索獲得這一物理定律的呢?這個時候?qū)W生的興趣就被調(diào)動起來了。在學(xué)習歐姆定律誕生的過程時,我通過電腦多媒體教室等先進的教學(xué)設(shè)施,大量搜集演示各種可能的實驗過程。在最后階段我根據(jù)歐姆的實驗方式,簡單介紹了可以用圖線探究新規(guī)律的方式。其實物理定律的教學(xué)與學(xué)習并不是我們想象的那么簡單的,如果記住物理定律只是學(xué)會了皮毛而已,能夠運用也只不過是為了取得高分,我們一定要讓學(xué)生們學(xué)會思考、學(xué)會探究,這種學(xué)習精神是物理學(xué)習中最為寶貴的,有了這種探究精神就可以不斷探索大自然的奧秘。
我聽過這樣一個笑話:有一位老師在參觀一所美國的學(xué)校以后對校長說:能否給我們一套你們的教材,以便我進一步了解美國課程的情況。當時校長很為難,沒有馬上回答。那位老師覺得這校長挺小氣的,幾本教材還舍不得。可是過了兩個星期,那校長突然打來電話說:“教材給你搞到了,馬上送去。”結(jié)果來的是一個貨運卡車,一共10大箱教材———從出版社直接運來的。里面不僅有學(xué)生和教師用書,還有光盤和圖片等。這時,這位老師才知道為什么那位校長當時沒有馬上答應(yīng)。原來對于美國教師而言,一套教材意味著所有的教學(xué)用書和教學(xué)輔助資料。這是價值上千美元的財產(chǎn),沒準兒經(jīng)過學(xué)區(qū)董事會決議才能定。由此可以看出,我國的教育和美國的教育確實有很大區(qū)別,單單從觀念上來說也是有很大不同的。我們在備課的過程中,一定要把眼光放寬一些,深挖教學(xué)資源的潛力,運用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、參考補充。不能僅僅依靠一本教科書和教材,否則太狹隘、太片面。要想讓學(xué)生學(xué)好,我們一定要多參考多學(xué)習,一定要讓學(xué)生學(xué)好物理,學(xué)會探究性學(xué)習。
掌握了非常重要的物理定律之后,我們可以運用定律進行做題和實驗探究活動。我們還要注重例題教學(xué),開拓學(xué)生的思路,讓學(xué)生們多多思考,多想解題方法。我們在上例題課的時候,要在重點題型上多做分析,在學(xué)生悟不出、想不出的時候,要在物理模型物理原理上多做分析下工夫,教給學(xué)生針對研究的問題應(yīng)用物理模型和實驗解決。
學(xué)習一定的物理知識做題、應(yīng)考只是簡單片面地學(xué)習,盡管這是非常實用的,是學(xué)生們在求學(xué)路上重視的,但是教師一定不能這樣,不能把應(yīng)考作為目的,而要讓學(xué)生們愛上物理,具有探索物理教育的濃厚興趣,對探索過程掌握一定的思維方式與探究方法。這是一個充滿樂趣的學(xué)習過程,興趣是最好的老師,有了興趣,學(xué)生都會學(xué)好物理。
物理例題的學(xué)習是物理學(xué)習過程中的一個重要環(huán)節(jié),它不僅使學(xué)生鞏固了所學(xué)的基礎(chǔ)知識,同時也有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和自學(xué)能力。在教學(xué)過程中我們往往只是重視物理問題的解決,而忽略對問題的發(fā)現(xiàn)與探究過程。其實發(fā)現(xiàn)問題與解決問題是思維的兩個互逆的過程,兩者缺一不可。發(fā)現(xiàn)問題的過程是開發(fā)思維的過程,是學(xué)生知識構(gòu)建的過程。因此在這個意義上我們可以說培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力正是素質(zhì)教育,特別是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的重要途徑。
物理例題教學(xué)是思維方法的教學(xué),而不是知識的灌輸,通過例題教學(xué)教師要幫助學(xué)生把文字敘述轉(zhuǎn)化為物理情景,建立起物理模型,讓學(xué)生學(xué)會分析,學(xué)會抽象,學(xué)會概括,學(xué)會推理,讓學(xué)生把所學(xué)知識應(yīng)用到解決實際問題中去,從而提高分析解決問題的能力。學(xué)生在解題中容易形成思維習慣,思考問題時受到束縛,不能靈活的把物理規(guī)律應(yīng)用到問題中去。學(xué)生經(jīng)常會說,課聽得懂,就是題不會做,原因就是沒有養(yǎng)成物理思維的方法。下面我就人教版高中物理新教材中兩個例題和同行們做個交流。
一、舉一反三,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維
人教版選修3-1第二章第七節(jié)學(xué)過閉合電路歐姆定律之后,教材為了讓學(xué)生理解并應(yīng)用歐姆定律給出了例題1:在圖2.7-4中R1=14Ω,R2=9Ω。當開關(guān)處于位置1時,電流表讀數(shù)I1=0.2A;當開關(guān)處于位置2時,電流表讀數(shù)I2=0.3A.求電源的電動勢E和內(nèi)電阻r。
分析:根據(jù)閉合電路歐姆定律和題述的兩種情況,可以列出下面兩個方程
E=I1R1+I1r
E=I2R2+I2r
消去E,解出r=■
解:E=I1R1+I1r(1)
E=I2R2+I2r(2)
代入數(shù)值,得r=1ΩE=3V
這道例題是教材經(jīng)過精心設(shè)計編寫出來的,它不僅訓(xùn)練了學(xué)生對閉合電路歐姆定律的使用,同時提供給學(xué)生如何測量電源電動勢和內(nèi)阻的信息。這道題目蘊含著豐富的教育功能,對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著重要的教育意義。如果教師能夠因勢利導(dǎo),根據(jù)教材的編寫思想,把題目稍作變化,則更能發(fā)揮題目的作用,學(xué)生的思維也能夠得到放射性發(fā)散。例如,如下圖所示,題目中的電流表換成電壓表,還能測出電源的電動和內(nèi)阻是嗎?
題目改過之后難度并沒有明顯增加,通過學(xué)生的探究過程,激活了學(xué)生的思路,使學(xué)生不僅可以體驗知識的形成過程,體會物理學(xué)的研究方法,而且培養(yǎng)了學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新意識。當然題目還可以變化為:如下圖所示,把定值電阻換為滑動變阻器,用一個電壓表一個電流表能測出電源的電動勢和內(nèi)阻嗎?
隨著學(xué)生思維的發(fā)散,學(xué)生對閉合電路歐姆定律的應(yīng)用有了認知情感,并且能夠逐步總結(jié)出測量電源電動勢的方法:(1)可以用一個電流表和兩個定值電阻來測量(2)可以用一個電壓表和兩個定值電阻來測量(3)可以用一個電壓表和一個電流表測量。學(xué)生在解題的過程中,物理的研究方法得到了滲透,強烈的刺激了學(xué)生的探究欲望。
二、改頭換面,激發(fā)興趣,鞏固新知
人教版選修3-4第十三章第二節(jié)學(xué)過折射定律之后,教材給出了如下例題:如圖13.1-4所示,一個儲油桶的底面直徑與高均為d。當桶內(nèi)沒有油時,從某點A恰能看到桶底邊緣的某點B。當桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的點C,C、B兩點相距■。求油的折射率和光在油中的傳播速度。
甲 乙
分析:在圖乙中過直線AB與油面的交點O做油面的垂線,交桶底于N/點。此題是說,來自C點的光線沿CO到達油面后沿OA方向射入空氣。折射現(xiàn)象中光路是可逆的,因此如果光線沿AO方向由空氣射到油面,折射光線將沿OC進入油中。以AON作為入射角,以CON/作為折射角,由折射定律可以求出油的折射率n.
解:(1)光路如圖所示。
(2)由題意知,底面直徑與桶高相等,所以圖中角r=450,
角i可以計算出sin i=
所以油的折射率n=■=■≈1.6
1.鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點.
2.理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.
3.會用公式進行簡單計算.
能力目標
1.培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問題的方法.
2.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.
情感目標
激發(fā)學(xué)生興趣及嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度,加強思想品德教育.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題,從實驗得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點,用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點,協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結(jié)合的方式進行學(xué)習.
實驗法和理論推導(dǎo)法并舉,不僅可以使學(xué)生對串聯(lián)電路的總電阻的認識更充分一些,而且能使學(xué)生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些.
由于實驗法放在理論推導(dǎo)法之前,因此該實驗就屬于探索性實驗,是伏安法測電阻的繼續(xù).對于理論推導(dǎo)法,應(yīng)先明確兩點:一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點.二是對歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個導(dǎo)體擴展到幾個導(dǎo)體(或某段電路)計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時,常出現(xiàn)一個“總”字,對“總”字不能單純理解總和,而是“總代替”,即“等效”性,用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路.
--方案
1.引入課題
復(fù)習鞏固,要求學(xué)生思考,計算回答
如圖所示,已知,電流表的示數(shù)為1A,那么
電流表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表的示數(shù)是多少?
電壓表V的示數(shù)是多少?
通過這道題目,使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系
(1)串聯(lián)電路中各處的電流相等.
(2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和.
在實際電路中通常有幾個或多個導(dǎo)體組成電路,幾個導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少?與分電阻有什么關(guān)系?例如在修理某電子儀器時,需要一個10的電阻,但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻,而只有一些5的電阻,那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢?
電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題.
2.串聯(lián)電阻實驗
讓學(xué)生確認待測串聯(lián)的三個電阻的阻值,然后通過實驗加以驗證.指導(dǎo)學(xué)生實驗.按圖所示,連接電路,首先將電阻串聯(lián)入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)(如3V),電流表的讀數(shù)為0.6A,根據(jù)伏安法測出.
然后分別用代替,分別測出.
將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間,提示學(xué)生,把已串聯(lián)的電阻與當作一個整體(一個電阻)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時讀數(shù)為0.2A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.
再串入電阻,把已串聯(lián)的電阻當作一個整體,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)(如3V)電流表此時示數(shù)為0.1A,根據(jù)伏安法測出總電阻.
引導(dǎo)學(xué)生比較測量結(jié)果,得出總電阻與的關(guān)系:.
3.應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系:
作圖并從歐姆定律分別求得
在串聯(lián)電路中
所以
這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和.
4.運用公式進行簡單計算
例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上,求這串聯(lián)
電路中的電流
讓學(xué)生仔細讀題,根據(jù)題意畫出電路圖并標出已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法
(1)(2)(3)
經(jīng)比較得出第(3)種方法簡便,找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計算
解題過程
已知V,求I
解
根據(jù)得
答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.
強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應(yīng)同一段電路.
例二有一小燈泡,它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3,兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源,要使燈泡正常工作,需要串聯(lián)一個多大的電阻?
讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖,并標明已知量的符號及數(shù)值,未知量的符號.
引導(dǎo)學(xué)生分析得出
(1)這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V,而電源電壓是6V,那么串聯(lián)的電阻要分擔的電壓為
(2)的大小根據(jù)歐姆定律求出
(3)因為與串聯(lián),通過的電流與通過的電流相等.
(4)通過的電流根據(jù)求出.
解題過程
已知,求
解電阻兩端電壓為
電路中的電流為
一、初中學(xué)生物理學(xué)習中的問題原因
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,可到了初中,特別是到了初二開始學(xué)習物理后,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)習了一段時間后,仍不見顯著進步,就干脆放棄了學(xué)習物理。更讓我們感到擔憂的是,在中考沖刺時,有些學(xué)生會因為在物理課程上喪失信心,影響到了其他課程的學(xué)習,甚至就放棄了學(xué)習備考。也就是說,因為物理學(xué)習中存在的問題,不僅僅是只影響到學(xué)生的物理學(xué)習,甚至影響到了學(xué)生的學(xué)習態(tài)度。學(xué)生在學(xué)習中遇到了困難沒有得到有效的解決,使得學(xué)生學(xué)習過程中存在的問題日積月累,一點一點被放大,學(xué)生僅有的一點學(xué)習熱情被一點一點消磨,使得學(xué)生把對學(xué)習興趣轉(zhuǎn)移到其他上面,甚至完全放棄了學(xué)習。這樣也就不難理解學(xué)生們在中考時,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?為什么到了初二因為物理學(xué)習的問題會對學(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)習教程的角度等多個方面來進行分析。本文主要是從學(xué)生學(xué)習過程的角度來分析學(xué)生在物理學(xué)習過程中存在的問題。
二、從實際生活中獲得的感性材料不足
初中的物理規(guī)律多數(shù)是從事實中分析、歸納總結(jié)出來的。初中學(xué)生抽象思維能力不強,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驗或?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)習上的困難。例如,在學(xué)習牛頓第一定律時,學(xué)生能夠從簡單的實驗分析、歸納總結(jié)出來,可以說是一個質(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、感性材料不足而造成的。
三、相關(guān)的準備知識欠缺
物理作為一門獨立的學(xué)科,它肯定有著嚴密的邏輯體系。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)習效果。否則將會給物理規(guī)律的學(xué)習帶來困難。例如,在學(xué)“歐姆定律”時,就要聯(lián)系和綜合運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)習遇到困難。
四、抽象邏輯思維能力不強
在物理規(guī)律的研究和運用中,有時要進行嚴格的邏輯推理和運用科學(xué)的想象等抽象思維活動。初中學(xué)生還缺乏邏輯思維能力、沒有形成邏輯思維的習慣。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)驗型的形象思維向理論型的抽象思維轉(zhuǎn)化,而這個轉(zhuǎn)化在初中階段一般來說還不能完成。在學(xué)習物理規(guī)律時不能順利的度過而感到困難。往往是因為從經(jīng)驗出發(fā),想當然的看待問題,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“就事論事”,不習慣于運用物理概念和規(guī)律進行分析、說理和表述。
五、生活中的錯誤觀念的干擾
學(xué)生在日常生活中積累了一定的生活經(jīng)驗,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”的錯誤觀念對學(xué)生正確地理解物理規(guī)律往往起著嚴重的干擾作用。例如,學(xué)生有“運動的物體才有慣性”,“物體運動得快,慣性越大”等這類錯誤觀念,這就給學(xué)生在學(xué)習慣性時帶來了很大的困難。
六、思維定勢帶來的負遷移
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。負遷移是指已有知識對新知識的學(xué)習產(chǎn)生的消極影響。例如,有的學(xué)生總是認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)部的壓強是隨著深度的增加而增大。產(chǎn)生這一錯誤的原因是把以前學(xué)過的液體內(nèi)部壓強公式P=ρgh與浮力公式F=ρgv混淆在一起,沒有弄清兩個公式的區(qū)別,這是負遷移造成的這種結(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、能否運用物理知識解決實際問題,具有關(guān)鍵作用。只要我們能認清學(xué)生在學(xué)習物理規(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)習物理規(guī)律,首先在教學(xué)開始階段,要創(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驗發(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。
在初中物理教學(xué)中,電學(xué)是教學(xué)中的重點,而電功與電功率部分更是重中之重。如何更好地解決電路方
面的計算題,關(guān)鍵在于電路連接的正確判斷。教學(xué)實踐表明,在解答電路習題中,采用同位點的方法對習
題的理解能夠較容易。應(yīng)用同位點判斷電路既簡單,又直接,容易讓學(xué)生接受。
一、初中物理電學(xué)
在初中物理教材中,電學(xué)部分占有很大的比重。在最新的初中物理教材中,一共有十七個章節(jié),而電學(xué)就
占用了四章。在初中物理電學(xué)中,電路的分析以及計算的方法貫穿了整個電學(xué),自身又是難點,對于初次
學(xué)習的學(xué)生來講感到困難是合理的。在電學(xué)中,電路計算的題目種類繁多,題型多樣,再加之初中物理中
歐姆定律以及串并聯(lián)電路不是很好理解,就達不到活學(xué)活用的水平,一遇到電路方面的計算題就會感到無
從下手;或是對歐姆定律理解的不清,在解題時,常常忽略歐姆定律的同一性與同時性而解答錯誤。雖然
電路計算習題的種類比較繁多,題型多樣,但只要認真總結(jié),無非就是那幾種類型。即單一用電器的最簡
便算法、兩個用電器組成的串聯(lián)或并聯(lián)電路的算法、滑動變阻器引發(fā)的電路變化以及多路開關(guān)引起的可變
電路的算法等。
二、初中物理電學(xué)規(guī)律
在初中物理電路計算題中,涉及許多電學(xué)電路方面的定律,這些定律在教材中都有所應(yīng)用,在解題中要善
于將這些定律進行總結(jié)歸類:
在串聯(lián)電路中,各處電流均相等;并聯(lián)電路的特點是干路電流等于支路電流的總和;串聯(lián)電路電壓的特點
是總電壓等于支路電壓的總和;并聯(lián)電路電壓的特點是總電壓與各處電壓相等;串聯(lián)電路電阻的特點是總
電阻等于個支路電阻之和;并聯(lián)電路電阻的特點是總電阻的倒數(shù)等于等支路電阻的倒數(shù)和等。這些只是電
路中一小部分定律的總結(jié),學(xué)生應(yīng)該對所用電學(xué)定律進行認真的歸納和總結(jié)。這樣,學(xué)生可以在習題中運
用自如,對解答電路的計算題以及選擇題有很大的幫助。
三、初中物理電路計算題的解法
初中物理電學(xué)中電路計算題在初中物理中是一個重點也是難點。學(xué)生不僅要對電路有著清楚的認識,還要
對電學(xué)定律有著深刻的掌握。如果能夠掌握電學(xué)論述計算題,對學(xué)生推算邏輯思維以及推理都會有很大的
提高,也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,對高中學(xué)習作好鋪墊。
在解答電路計算題時,有些學(xué)生常常會感到無從下手,不知應(yīng)該如何解答。其實,只要掌握扎實的電學(xué)知
識,對電學(xué)定律掌握熟練,就能夠?qū)α曨}的解答有著清楚的思路,解決相關(guān)的習題也不再是難點。
在解答電路計算題時,要先看電源的正負極,再看電流的流向。在解題時,要注意幾點:在電路圖中,電
流表與開關(guān)要看成導(dǎo)線,有電壓表時要看成是斷開的;要注意電路中電鍵的位置和所處的狀態(tài);電路中,
電路有分支,要分析好在什么地方開始分支又在什么地方匯總的。判斷電路連接的方式大體可分為串聯(lián)和
并聯(lián)兩種。但有些電路是混合式的串并聯(lián)電路。在連接中,若不是串聯(lián)式的,要分析清楚電路哪部分采用
了并聯(lián);如果是混合式的,要分析清楚是以并聯(lián)為主體還是以串聯(lián)為主體的連接。如果電路中含有電壓表
或是電流表時,要分析電壓表與電流表所測量的位置。找出已知量和未知量,要通過電學(xué)定律中,歐姆定
律、電路特點以及焦耳定律等,建立起物理量方面的聯(lián)系。再通過這些聯(lián)系與已知量構(gòu)建起解題的思路。
在解題過程中,不必把每一個物理量都解答出來,要根據(jù)已知條件,尋找簡單快捷的解題思路。只有熟練
掌握電學(xué)相關(guān)的知識以及定律,才能快速地分析出解題的思路。對電路計算題要認真審題,在審題的過程
中,就要在腦海中形成電路中的一般規(guī)律,電學(xué)定律的特點等相關(guān)的知識網(wǎng)絡(luò),尤其以上所說的幾點以及
相關(guān)的規(guī)律。只有對電功率、電流、電阻、電壓的基本計算方法以及推到公式應(yīng)用自如,才不會產(chǎn)生沒有
解題思路的問題。
學(xué)生要認真分析題目,找出題目中對相關(guān)電路的描述。若沒有提供電路圖,自己要將相應(yīng)的電路圖描畫出
來。根據(jù)開關(guān)的閉合與斷開時或滑動變阻器滑片滑動時,題目所提供的幾種狀態(tài),畫出相應(yīng)的電路圖。電
路圖對解題的影響很大。在繪制電路圖時,要從基本的入手。畫法要求橫平豎直,不能有任何的曲線。開
始繪制時要按照電流的流向從電源的正極開始繪畫,元件的四條邊框要均勻分布,可以從美觀的角度考慮
,元器件應(yīng)該畫成長方形。畫好后,再進行電路中電壓以及電流的分析。在分析中,要看電壓表斷開或連
接時的狀態(tài),以及電路中串并聯(lián)的情況,最后看電壓表與誰并聯(lián)就是測誰的電壓。
總之,初中物理學(xué)科有著不同于其他學(xué)科的思維方式和自己獨特的思維邏輯。要想學(xué)好初中物理,就要培
養(yǎng)這種思維邏輯。上述所講的是初中物理中電路計算題的解法,以及在實際應(yīng)用中總結(jié)出的一些小的規(guī)律
一、生活經(jīng)驗給初中物理教學(xué)帶來的負面影響。
1、錯誤生活經(jīng)驗的存在,造成學(xué)生在新知識的認知過程中產(chǎn)生負遷移。
錯誤生活經(jīng)驗是在日常生活和生產(chǎn)實踐活動中,通過個體與外界相互作用而形成的一種非科學(xué)的經(jīng)驗。這些經(jīng)驗在形成的過程中沒經(jīng)過科學(xué)的思維加工,只是根據(jù)事物表面現(xiàn)象作出的主觀判斷和總結(jié),結(jié)論一般是錯誤的或片面的。正是由于這些經(jīng)驗有這樣的缺陷,造成它對新知識的不良影響。
如:拔河是我們都很熟悉的一項體育運動,從這項運動中人們體會到的結(jié)論是繩子拉向哪一邊,哪一邊的力就大.由于有了這個錯誤的經(jīng)驗,我們在學(xué)力平衡的知識時,就出現(xiàn)了麻煩.例如,當起重機吊著一重物靜止、勻速上升、勻速下降時,起重機對重物的三次拉力的大小比較.老師在講解分析時,學(xué)生都能聽懂,但做作業(yè)時又經(jīng)常出錯.又如,在分析推放在水平地面上的物體而沒有推動的原因時,學(xué)生經(jīng)常會想當然地認為是推力小于摩擦力的緣故.這些都反映出平時經(jīng)驗的根深蒂固.其實,拔河時,兩邊的人所用的拉力是一對相互作用的力,是一樣大的,勝負的關(guān)鍵在于摩擦力的大小.假如,一個大力士腳穿溜冰鞋站在冰面上與站在地面上小學(xué)生進行拔河比賽,勝利屬于誰呢?
2、先學(xué)的科學(xué)知識對后繼科學(xué)知識的理解和認知產(chǎn)生負遷移。
現(xiàn)代的遷移理論認為:學(xué)習的過程是新知識和原有認知結(jié)構(gòu)相互作用的矛盾運動過程。已有認知結(jié)構(gòu)和內(nèi)容能夠?qū)π轮R的學(xué)習產(chǎn)生消極影響,這也是錯誤經(jīng)驗消極作用的另一種表現(xiàn)。
如:由歐姆定律得出的導(dǎo)出公式R=U/I,對于這個公式有學(xué)生便得出結(jié)論:電路中電阻的阻值大小與它兩端的電壓成正比,與通過它的電流成反比。產(chǎn)生這種錯誤的原因是由于將先前所學(xué)的數(shù)學(xué)知識僵化地用到現(xiàn)在所學(xué)的物理量度公式的分析中,從而失去了物理量度公式的物理內(nèi)涵。事實上,電阻的大小是電阻本身的一種屬性,只與其材料等因素有關(guān)。可以用電阻兩端的電壓和通過它的電流的比求出它的電阻值大小,但它并不是電阻的定義式(定義式為R=ρL/S).在同一電路中當電阻兩端電壓增大幾倍時,通過它的電流也增大幾倍,顯然電阻值并不與電壓成正比,也不與電流成反比。類似的公式還有ρ=m/V,v=S/t等,都是有其物理內(nèi)涵的。
3、生活經(jīng)驗妨礙創(chuàng)造思維的發(fā)展。
學(xué)生過多的依賴于過去積累的經(jīng)驗,而忽視對題目殊關(guān)系的分析研究。對問題的解答滿足于已有的正確結(jié)論,而不善于從不同角度去尋求最佳解法,更不能有所創(chuàng)新。
如:如圖所示電源電壓U=3V , R1=15Ω。先閉合S1,再閉合S2,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)增大了0.1A .求電阻R2=?此時,學(xué)生會根據(jù)已有知識分步求解,當閉合S1時,只有R1接入電路,根據(jù)歐姆定律I1=U/R1求出流過R1的電流為0.2A。 當再閉合S2時,R1和R2并聯(lián)接入電路,電流表測干路電流為0.3 A , 此時流過R1電流仍不變,仍為0.2A 。(由歐姆定律可知)那么此時流過R2的電流為0.1A ,根據(jù)歐姆定律求出R2的電阻為30Ω。
實際上學(xué)生只要認真分析一下,運用發(fā)散思維就會發(fā)現(xiàn)電流表增大的值0.1A就是流過R2的電流,運用歐姆定律一步得出R2的電阻為30Ω。這就是學(xué)生不會用創(chuàng)新思維解決問題的例子。
二、消除生活經(jīng)驗負面影響的措施:
1、誘發(fā)產(chǎn)生正向遷移,遏止形成負向遷移。
為了促進正向遷移的產(chǎn)生,應(yīng)啟迪學(xué)生對問題要全面地、多角度地去分析,不要只看到問題的表面或只看問題的片面,就下結(jié)論。遷移是一種復(fù)雜的心理過程,它受學(xué)生本身的主觀條件制約,這就要創(chuàng)造條件,因人施教,誘導(dǎo)實現(xiàn)正向遷移。對問題要多假設(shè)、多提問,讓學(xué)生充分參與教學(xué)活動,細致分析問題,使學(xué)生形成科學(xué)嚴謹?shù)姆治鰡栴}方法,可避免負向遷移的產(chǎn)生和干擾。
2、深刻領(lǐng)會教材編寫者的意圖,講透概念、規(guī)律的屬性,以防止相互混淆。
為克服先學(xué)的科學(xué)知識對后繼科學(xué)知識的理解和認知產(chǎn)生負遷移,必須切實抓好基礎(chǔ)知識的教學(xué)。對于概念要講清它的內(nèi)涵,讓學(xué)生掌握本質(zhì)屬性;對于定理、定律,要剖析數(shù)量關(guān)系,賦予它們物理內(nèi)涵,揭示它們的精髓,為學(xué)生的創(chuàng)造思維提供堅實的基礎(chǔ)。
3、建構(gòu)合理的知識結(jié)構(gòu),增強知識信息地可提取性。
培根說過:"當你處世行事時,正確運用知識就意味著力量。"注重合理地知識結(jié)構(gòu)地建構(gòu),是克服生活經(jīng)驗消極影響地前提,生活經(jīng)驗的負效應(yīng)往往是由于無知和偏見造成的。大腦中有豐富的知識儲備,用時才可提取,這是不言而喻的,但大腦里信息量越多,到需要時不一定提取就越快,只有廣博而理解透徹的知識信息,組織得有條不紊、有系統(tǒng)的知識信息才具有隨時可提取的性質(zhì),才容易在需要時迅速檢索提取輸出,并發(fā)揮出舉一反三、觸類旁通的作用。
4、培養(yǎng)學(xué)生正確的解題習慣和掌握正確的解題方法。
【文章一:穩(wěn)恒電流】
穩(wěn)恒電流
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電流、產(chǎn)生持續(xù)電流的條件、電阻、電壓、電動勢、內(nèi)電阻、路端電壓、電功、電功率等基本概念,以及電阻串并聯(lián)的特點、歐姆定律、電阻定律、閉合電路的歐姆定律、焦耳定律、串聯(lián)電路的分壓作用、并聯(lián)電路的分流作用等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法有運用電路分析法畫出等效電路圖,掌握電路在不同連接方式下結(jié)構(gòu)特點,進而分析能量分配關(guān)系是最重要的方法;注意理想化模型與非理想化模型的區(qū)別與聯(lián)系;熟練運用邏輯推理方法,分析局部電路與整體電路的關(guān)系
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:不對電路進行分析就照搬舊的解題套路亂套公式;邏輯推理時沒有逐步展開,企圖走"捷徑";造成思維"短路";對含有電容器的問題忽略了動態(tài)變化過程的分析。
【文章二:動量守恒定律】
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括動量、沖量、反沖等基本概念和動量定理、動量守恒定律等基本規(guī)律。沖量是物體間相互作用一段時間的結(jié)果,動量是描述物體做機械運動時某一時刻的狀態(tài)量,物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果,將導(dǎo)致物體動量的變化。沖量和動量都是矢量,它們的加、減運算都遵守矢量的平行四邊形法則。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法主要是一維的矢量運算方法,其中包括動量定理的應(yīng)用和動量守定律的應(yīng)用,由于力和動量均為矢量。因此,在應(yīng)用動理定理和動量守恒定律時要首先選取正方向,正規(guī)定的正方向一致的力或動量取正值,反之取負值而不能只關(guān)注力或動量數(shù)值的大小;另外,理論上講,只有在系統(tǒng)所受合外力為零的情況下系統(tǒng)的動量才守恒,但對于某些具體的動量守恒定律應(yīng)用過程中,若系統(tǒng)所受的外力遠小于系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的內(nèi)力,則也可視為系統(tǒng)的動量守恒,這是一種近似處理問題的方法。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:只注意力或動量的數(shù)值大小,而忽視力和動量的方向性,造成應(yīng)用動量定理和動量守恒定律一列方程就出錯;對于動量守恒定律中各速度均為相對于地面的速度認識不清。對題目中所給出的速度值不加分析,盲目地套入公式,這也是一些學(xué)生常犯的錯誤。
【文章三:質(zhì)點的運動】
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括位移、路程、時間、時刻、平均速度、即時速度、線速度、角速度、加速度等基本概念,以及勻變速直線運動的規(guī)律、平拋運動的規(guī)律及圓周運動的規(guī)律。在學(xué)習中要注意準確理解位移、速度、加速度等基本概念,特別應(yīng)該理解位移與距離(路程)、速度與速率、時間與時刻、加速度與速度及速度變化量的不同。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法有:利用運動合成與分解的方法研究平拋運動的問題,這是將復(fù)雜的問題利用分解的方法將其劃分為若干個簡單問題的基本方法;利用物理量間的函數(shù)關(guān)系圖像研究物體的運動規(guī)律的方法,這也是形象、直觀的研究物理問題的一種基本方法。這些具體方法中所包含的思想,在整個物理學(xué)研究問題中都是經(jīng)常用到的。因此,在學(xué)習過程中要特別加以體會。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:對要領(lǐng)理解不深刻,如加速度的大小與速度大小、速度變化量的大小,加速度的方向與速度的方向之間常混淆不清;對位移、速度、加速度這些矢量運算過程中正、負號的使用出現(xiàn)混亂:在未對物體運動(特別是物體做減速運動)過程進行準確分析的情況下,盲目地套公式進行運算等。
【文章四:原子原子核】
原子原子核
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括α粒子散射、能級、天然放射性現(xiàn)象、α射線、β射線、γ射線、核子、中子、質(zhì)子、原子核、核能、質(zhì)量虧損、裂變、鏈式反應(yīng)、聚變等,以及原子核式結(jié)構(gòu)模、半衰期、核反應(yīng)方程、愛因斯坦的質(zhì)能方程等規(guī)律。
二、基本方法
本章所涉及的基本方法,由于知識點相對分散要加強物理現(xiàn)象的本質(zhì)的理解。運用邏輯推理的方法,根據(jù)已有的規(guī)律和事實、條件作出新的判斷。核能的計算對有效數(shù)字的要求很高。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:各個概念、現(xiàn)象混淆;對多種可能性的問題分析淺嘗則止;計算不過硬。
【文章五:電磁感應(yīng)】
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、感應(yīng)電動勢、磁通量的變化率等基本概念,以及法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法,要求能夠從空間想象的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定律。用畫圖的方法將題目中所敘述的電磁感應(yīng)現(xiàn)象表示出來。能夠?qū)㈦姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的實際問題抽象成直流電路的問題;能夠用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析解決電磁感應(yīng)問題;會用圖象表示電磁感應(yīng)的物理過程,也能夠識別電磁感應(yīng)問題的圖像。
自學(xué)能力是一個人獲得知識和更新知識的重要能力,也是一種基本素質(zhì)。教師不但要向?qū)W生傳授知識,而且更要教給學(xué)生學(xué)習的方法,以及研究問題和解決問題的方法,培養(yǎng)學(xué)生自我獲取知識的能力。下面就初中物理教學(xué)過程中自學(xué)能力的培養(yǎng)談兩點建議:
一、充分利用物理課本培養(yǎng)自學(xué)能力
初中物理教學(xué)大綱明確指出:“自學(xué)能力對每個人都是終身有用的,閱讀是提高自學(xué)能力的重要途徑。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,應(yīng)從指導(dǎo)閱讀教科書人手,使他們學(xué)會抓住課文中心,能提出問題并設(shè)法解決,還應(yīng)鼓勵學(xué)生進行課外閱讀。”具體說來,我們可以從以下幾個方面著手:
首先,通過演示實驗等為學(xué)生閱讀教材創(chuàng)造條件。學(xué)生自學(xué)必須要有時間作為保證,現(xiàn)在中學(xué)的科目繁多,各科作業(yè)也很繁重。這就要求我們教師必須改革教學(xué)方法,指導(dǎo)學(xué)生花時間深入探討,獨立思考,在分析習題的過程中探索其規(guī)律,使自己在解題的實踐中逐步地掌握其思路和方法。例如在上《歐姆定律》這課時,教師只通過演示實驗講清電流跟電壓的關(guān)系,至于電流跟電阻的關(guān)系以及歸納得出定律,盡可以放手讓學(xué)生自己通過實驗進行分析比較、歸納和閱讀課文后得出結(jié)論,然后加以小結(jié)。這樣,既可以在課堂上讓學(xué)生有時間閱讀課本,又可使學(xué)生自己動手實驗、思考、討論和研究問題,更可促使學(xué)生去認真鉆研教材。
其次,根據(jù)物理教材的特點,加強閱讀指導(dǎo)。物理課本在表述方面既有文學(xué)“語言”,又有數(shù)學(xué)“語言”(公式、圖像),還有實驗“語言”(插圖、照片)。看這樣的書,既要懂得文字表述的意思,又要理解數(shù)學(xué)的計算及其含義,有時,還得 畫圖等等。例如:物理公式是用數(shù)學(xué)“語言”來描述物理規(guī)律的一種數(shù)學(xué)表達式。初中學(xué)生不易看懂,也往往把它當做代數(shù)來看待。這就需要教師一開始就要把公式做些處理以幫助學(xué)生去弄清含義,如將歐姆定律I=U/R公式“譯”寫成“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比”等等。然后,學(xué)生還要了解掌握公式的物理意義、適用條件、各物理量的單位以及單位公式的變形等。另外,課本中還常有一些晦澀的物理術(shù)語比較難懂,學(xué)生剛開始接觸時是有一定困難的,教師必須用心地加以引導(dǎo),通過這樣的訓(xùn)練就能逐步地提高他們的自學(xué)能力。
最后,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習的習慣,逐步培養(yǎng)自學(xué)能力。初二開始上物理啟蒙課時,教師就應(yīng)該向?qū)W生提出“以課本為主,課前要預(yù)習,要學(xué)會讀書”的要求,并結(jié)合教學(xué)提出具體要求。例如:①看完一節(jié)(或一段)課文后要了解這節(jié)(段)課文講了什么物理現(xiàn)象?某個實驗是怎樣進行的,說明什么問題?②這一節(jié)(段)講了什么物理概念和規(guī)律?這些概念和規(guī)律是什么意思?在日常生活、生產(chǎn)實際中有哪些實例?③在閱讀課本的過程中,還要經(jīng)常提些“為什么”?并要設(shè)法解決。④看完了課文后,有什么不懂、不理解的問題?并把不懂的、有疑問的問題記在筆記本上,以便上課時認真聽講,或向老師提問。此外,在每上完一個單元后,還要引導(dǎo)學(xué)生自覺認真地進行復(fù)習,要求他們再進行一次全面閱讀,在閱讀過程中指導(dǎo)他們前后聯(lián)系,縱橫對比,將知識系統(tǒng)化、條理化,形成完整的知識結(jié)構(gòu),并進一步理解概念的內(nèi)涵和外延,明確公式和定律的成立條件和適用范圍,使之做到理解知識,并融會貫通。總之,培養(yǎng)自學(xué)能力是物理教學(xué)的戰(zhàn)略任務(wù)之一,而提高閱讀能力是培養(yǎng)自學(xué)能力的起點。因此,在平時的物理教學(xué)中要充分調(diào)動學(xué)生閱讀課本的積極主動性,加強指導(dǎo)他們閱讀課本,讓學(xué)生在自己的閱讀中獨立地感知、理解教材。通過經(jīng)常性訓(xùn)練,學(xué)生逐步地學(xué)會自我學(xué)習的方法、研究問題和解決問題的方法,以及在訓(xùn)練中不斷提高自我獲取知識的能力。
二、在自學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生積極主動思考,從而培養(yǎng)他們的理解能力、分析綜合能力、推理判斷能力等
可以說,自學(xué)能力的培養(yǎng)過程就是學(xué)生理解能力、分析綜合能力和推理判斷能力培養(yǎng)的過程。關(guān)鍵是要使學(xué)生有正確的學(xué)習態(tài)度、良好的學(xué)習習慣、踏實的學(xué)習作風。老師要重視物理概念和物理規(guī)律的指導(dǎo),使學(xué)生學(xué)會運用物理知識解釋物理現(xiàn)象、尋找物理模型,進行獨立分析和解決實際問題。
我在這方面的一點體會就是倡導(dǎo)學(xué)生在自學(xué)的過程中培養(yǎng)積極化思維。所謂積極化思維,就是在學(xué)習過程中學(xué)生認真理解概念和規(guī)律,通過可以獲得的具體“動作”進一步把概念變成自己的東西,以便再見到該概念和規(guī)律時能夠形成反應(yīng),我們把這一過程叫做概念和規(guī)律的積極化,把概念和規(guī)律等不斷進行積極化稱為積極化思維。例如,理解慣性概念時,教師應(yīng)要求學(xué)生尋找物理模型,如摩托車撞墻時,司機為什么會飛出去?人跑步時為什么不能馬上止步?通過多種模型構(gòu)造,便可以較完整地理解概念,這就是積極化思維。一般來說,學(xué)生總是把所學(xué)的概念、規(guī)律和應(yīng)用脫節(jié),所學(xué)的概念和規(guī)律不能夠應(yīng)用到實驗和解題中去。這在其他的學(xué)科中也可以看到(例如,學(xué)生能較容易記住一個英語單詞的拼寫,但在閱讀時卻注意不到這個詞的意思,在寫作時卻想不起用這個詞以及怎么寫)。出現(xiàn)這種情況的根本原因就是學(xué)生對概念和規(guī)律等沒有真正掌握。正因為這樣,我們在教學(xué)過程中應(yīng)該要求學(xué)生利用課余時間對所學(xué)概念和規(guī)律進行積極化思維,對概念和規(guī)律的來龍去脈進行了解,構(gòu)建一些模型進行推敲,在反復(fù)的探索中培養(yǎng)積極化思維能力,也就是培養(yǎng)了理解能力、分析綜合能力、判斷推理能力。
總之,在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,不僅有利于學(xué)生對知識的消化,更重要的是有利于學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習,學(xué)會探索,有利于科學(xué)素養(yǎng)的形成。
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關(guān)鍵詞:研究性學(xué)習模式課題教學(xué)改革
研究性學(xué)習的含義,可以有廣義和狹義兩種理解。從廣義理解,它泛指學(xué)生探究問題的學(xué)習,可以貫穿在各科、各類學(xué)習中。從狹義理解,它是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下,從自生生活及社會生活中選擇和確定研究專題,以類似于科研的方式獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題。我們所指的“研究性學(xué)習”是廣義的,是依附于高中教材知識體系進行的探究性學(xué)習活動。
杭二中從99年開始招收省創(chuàng)新教育實驗班,本著培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的,在教學(xué)中,我們大膽突破原有教學(xué)模式,在課堂教學(xué)中采用研究性學(xué)習的方法,取得了較好的效果。
一、為什么要進行研究性學(xué)習
實施以創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育,重要的著眼點是改變學(xué)生的學(xué)習方式
學(xué)生知識的獲得、能力的提高、行為習慣的養(yǎng)成,歸根到底是學(xué)生學(xué)習的結(jié)果。所以,學(xué)校教育需要關(guān)注的重要問題是要讓我們的學(xué)生形成怎樣的學(xué)習方式。
在原有教育、教學(xué)條件下,許多學(xué)生的學(xué)習偏重于機械記憶、淺層理解和簡單應(yīng)用,僅僅立足于被動地接受教師的知識傳授。這種學(xué)習方式十分不利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。針對這一狀況,當前教學(xué)改革的一個重點是通過教學(xué)目標、內(nèi)容和途徑方法的調(diào)整,幫助學(xué)生改變原有的單純接受式的學(xué)習方式,在開展有效的接受學(xué)習的同時,形成一種對知識進行主動探求,并重視實際問題解決的主動積極的學(xué)習方式。
在研究性學(xué)習的過程中,教師起了組織、指導(dǎo)作用,在時間安排上更多的是學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習活動。這樣的教學(xué)活動顯然與被動接受教師知識傳輸?shù)膶W(xué)習方式不同,對于學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)也較為有利。
二、研究性學(xué)習的目標
研究性學(xué)習的目標,總的來說是以下五個:
1、綜合應(yīng)用所學(xué)物理知識
在研究性學(xué)習的整個階段,培養(yǎng)學(xué)生充分和恰當?shù)剡\用所掌握和理解有關(guān)物理知識和原理的能力。
2、培養(yǎng)信息收集和處理能力
從認知心理學(xué)信息加工理論的角度看,學(xué)生開展學(xué)習的過程,實質(zhì)上是信息處理過程。研究性學(xué)習過程中能有效地獲取和利用各種科學(xué)信息,并能分析研究過程中的思想、
方法和結(jié)果,用確切的科學(xué)語言加以完整和系統(tǒng)的表述。
3、掌握科學(xué)探索的方法,培養(yǎng)創(chuàng)新精神
研究性學(xué)習,能培養(yǎng)學(xué)生用較熟練地運用一整套科學(xué)研究方法進行探索,并把整個過程中各種有價值的想法結(jié)合起來,體現(xiàn)對科學(xué)方法的應(yīng)用。
另外,研究性學(xué)習強調(diào)通過讓學(xué)生自主參與、積極參與類似等科學(xué)家探索的活動,獲得體驗,逐步形成一種在日常學(xué)習與生活中喜愛質(zhì)疑,努力求知的心理傾向。
4、使學(xué)生學(xué)會溝通和合作
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,都是人們合作探索的結(jié)果,結(jié)合的人文精神弘揚也把樂于合作、善于合作作為重要的基石。學(xué)生在研究性學(xué)習中,總是在合作討論中進行,這樣可使學(xué)生在親自體驗中認識合作的重要性,也可使學(xué)生懂得尊重別人。
5、掌握科學(xué)的技能
如自己設(shè)計和有條理地實施一個有效和簡單的研究課題,研究中進行細致和有目的的觀測,并能對這種觀測結(jié)果做出有科學(xué)分析的評估。
三、研究性學(xué)習的內(nèi)容
目前,很多學(xué)校實施了教學(xué)內(nèi)容主要以課外活動為主的研究性學(xué)習課程,獲得了很大的成功。我們在實施研究性學(xué)習過程中,教學(xué)內(nèi)容沒有脫離課堂知識的教學(xué),教學(xué)內(nèi)容以書本知識為基礎(chǔ)。也就是說,我們學(xué)生的探究活動依附的知識體系是以高中物理教材中的內(nèi)容為主。
四、教學(xué)模式
教學(xué)模式的流程如下:
特別需要強調(diào)的是,在我們的教學(xué)模式中,提出問題(課題)是由學(xué)生教師共同來進行的,因為我們認為,發(fā)現(xiàn)問題、提出問題是創(chuàng)造性思維的開始,是一種很重要的能力,要十分重視這種能力的培養(yǎng)。
五、研究性學(xué)習的課型實例
1、問題探究型
這類課型是非專題型的,是由學(xué)生在自學(xué)教材過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,通過組織學(xué)生對問題的探究討論,完成研究性學(xué)習。
比如在學(xué)生自學(xué)完牛頓定律、動量及動量守恒定理后,讓學(xué)生提出問題,沈?qū)W挺同學(xué)提出:動能與動量有什么區(qū)別?為什么動量用mv而不用(mv)3表示?張宗杰同學(xué)提出:動量守恒定律是否在任何狀態(tài)下適用?我認為并非任何狀態(tài)下適用如:一對正電與負電子,作為一個系統(tǒng),都有動量,但碰撞后湮滅,質(zhì)量為0,動量也為0,動量不守恒,這如何解釋?葉陶冶同學(xué)提出:是由動量守恒定理推出牛頓定律,還是牛頓定律推出動量守恒定律等等問題。
從這些問題中我們可以看到:在提出問題前,學(xué)生對課本知識有一個比較深入的了解,在自學(xué)過程中,學(xué)生也看過一些參考書(不是指習題集之類的參考書),對整個知識體系有了一個較完整的認識,經(jīng)過考慮,提出了一些問題:比如張宗杰同學(xué)提出的電子湮滅事實,他知道電子有質(zhì)量有動量,一對正負電子動量可以不為零,生成光子后,他了解到光子無質(zhì)量,由此推出光子無動量,并由此推出動量不守恒,但是有的參考書上指出動量守恒定律在任何時候都是守恒的,他感到很矛盾。這一問題一提出,學(xué)生們就開始討論,最后,學(xué)生們認為:只有光子有動量和能量情況下,才能在這一過程中,動量動能都守恒。最后,我告訴他們:光子有動量,也有能量。最后,教師可以向?qū)W生推薦一些有關(guān)書籍,讓他們有一個深入學(xué)習的機會。
再看葉陶冶同學(xué)的問題:是由牛頓第二定律推出動量守恒定律,還是動量守恒定律推出牛頓第二定律?可以看出,她在問這一問題前,已經(jīng)對整個力學(xué)知識體系有一個較清楚的認識。她問的這問題,歸根到底是力、質(zhì)量重要還是動量更重要?她對此有疑問。這一問題其實涉及整個物理學(xué)的基本概念問題,在經(jīng)典物理中,以物體質(zhì)量、力來展開物理學(xué)知識體系,而從現(xiàn)代物理的角度看,在描述物質(zhì)運動與相互作用時,動量、能量的概念要比力的概念基本得多。這時,可以向?qū)W生介紹一些現(xiàn)代物理知識,介紹一些現(xiàn)代物理知識書籍給學(xué)生去鉆研。同時,以動量、能量為基本概念來展開整個力學(xué)知識體系,并向?qū)W生介紹有關(guān)內(nèi)容。這樣一討論,一方面可從現(xiàn)代物理學(xué)角度來看經(jīng)典物理學(xué),又為經(jīng)典物理開了一個窗口到現(xiàn)代物理學(xué),有利于學(xué)生提高學(xué)習興趣,提高他們的認識水平。
類似問題還有很多。通過對這樣一些問題的討論,一方面提高了學(xué)生自學(xué)能力,另一方面也可以提高學(xué)生對物理學(xué)知識的認識水平。
從實施的例子中,讀者可看出實施的過程是:①布置自學(xué)②學(xué)生提問③課堂討論④形成結(jié)論及評價。
這里涉及學(xué)習成果的評價標準,我們認為可以這樣評價:①看學(xué)生問題的水平。比如:動量與沖量的區(qū)別是什么?這種常識性的問題就是低水平的。前面所講:是牛頓定律推出動量守恒還是動量守恒推出牛頓定律?這應(yīng)得到較高評價,因為這涉及到物理學(xué)基本量的問題。②看學(xué)生的認識有無提高,知識面有無擴展。
2、規(guī)律發(fā)現(xiàn)型
物理定律是物理學(xué)中的重要組成部分。如果將物理學(xué)比作一幢莊嚴雄偉的大廈,那么物理定律就是這幢大廈中的一根根柱子。
物理定律是人們通過對自然現(xiàn)象的研究,采用歸納、分析、綜合、類比、理想化、推理、演繹驗證.圖線探索等多種科學(xué)方法進行加工、提煉得到的對自然規(guī)律的描述。
每一個定律的得到,經(jīng)歷了許多艱苦曲折的過程,而中學(xué)教材中對定理教學(xué)處理過于簡單,使學(xué)生認為定律得出很容易。這樣的定律教學(xué),使學(xué)生得不到科學(xué)思想、科學(xué)方法的教育.我們在教學(xué)中采用“溯源法”,在當年科學(xué)技術(shù)水平上,來學(xué)習和探討某個定律是如何建立的,使學(xué)生在學(xué)習物理定律過程中,懂得如何用科學(xué)方法去探索無窮的新奧秘。
下面就是我們在教學(xué)中的兩個教學(xué)實例。
(1)歐姆定律的教學(xué)
我們先把歐姆當年發(fā)明的電流扭力稱的資料介紹給學(xué)生看,過一段時間,在他們看懂了的基礎(chǔ)上,拿出歐姆當年的實驗數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)附后)給學(xué)生研究(即使此時學(xué)生已學(xué)過歐姆定律,給他們講要研究歐姆定律,他們一般也不會想到要得出的就是,他們會認為另有規(guī)律可找)。讓學(xué)生在一定的時間里去研究這些數(shù)據(jù)的規(guī)律.一般的學(xué)生都能在給予足夠長的時間里給出數(shù)據(jù)的規(guī)律。這時候,再讓學(xué)生總結(jié)一些處理數(shù)據(jù)的方法:(1)畫物理量之間的(x,y)圖,根據(jù)圖線規(guī)律,猜測y—x關(guān)系,(2)把估計的關(guān)系式化成線性關(guān)系,y=kx+b,根據(jù)代換后的變量數(shù)據(jù)作出y-x圖,如得一直線,則就得出物理量之間的關(guān)系(如不是直線則再試),(3)最后再求出斜率和截距,就可以得出y和x的確切關(guān)系。
(2)開普勒第三定律的教學(xué)
首先讓學(xué)生從資料中查找出太陽系九大行星的軌道半徑和繞日周期等數(shù)據(jù),再讓學(xué)生找出它們的規(guī)律。有了歐姆定律的學(xué)習,學(xué)生在查到有關(guān)數(shù)據(jù)后,很容易得出了RT2/3
a1/R2(前者是開普勤第三定律,后者為萬有引力平方反比關(guān)系)。
通過這兩個定律的教學(xué),學(xué)生自然就明白了通常數(shù)據(jù)處理方法.以后碰到一大堆實驗數(shù)據(jù)也就不會感到無從下手了,他們會很自信地去處理這些數(shù)據(jù),并最終找到關(guān)系。
這種教學(xué)方法比單純地從書本中得出物理定律,一方面學(xué)生會感到有趣得多,另一方面,學(xué)生在處理數(shù)據(jù)后會有一種成就感,從而進一步激發(fā)他門的學(xué)習興趣.
3、實驗課題研究型
實驗課題研究對培養(yǎng)學(xué)生以創(chuàng)新能力的巨大作用,因為它本身就是一個從已知到未知的探知過程。
作為一種新的教學(xué)和評價方式,實驗課題研究具有以下幾方面的意義:
①鞏固和加深對所學(xué)物理知識的理解與掌握。
②全面培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,從實際中抽象出模型,并用一整套科學(xué)方法加以解決的能力。
③全面培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地收集、處理、分析和表述有用信息的能力以及相互交流協(xié)作的態(tài)度。
④培養(yǎng)學(xué)生對未知和不知事物和現(xiàn)象的好奇心和探求心,在解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生克服困難,鍥而不舍的精神,并從中獲得一種意志、個性上的自我完善的滿足感和愉悅感。
我們在創(chuàng)新班的教學(xué)中,也采用了這種教學(xué)方式。下面,就舉一個例子,從中可以了解整個課程實施的過程。
首先,讓學(xué)生自己討論提出課題,在學(xué)生提出的課題中,教師可以提供一些參考意見,經(jīng)過學(xué)生討論,最后,確定研究課題。學(xué)生所選的一個題目是《在紙上劃出的鉛筆劃線導(dǎo)電性能的研究》。單從課題來看,就是測劃線的電阻,但是這個電阻是多少,如何研究導(dǎo)電性能的方案卻不太好確定。我們先把課題布置給學(xué)生,讓學(xué)生利用課余時間去討論,以便確定實驗方案。
過了幾天,把學(xué)生的實驗方案收上來。我們仔細研究了學(xué)生的實驗方案后,發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實驗方案各組不盡相同,有的是研究鉛筆筆芯劃痕電阻與劃痕長寬厚的關(guān)系,有的是研究其電阻的熱穩(wěn)定性,又有的是研究鉛筆劃線的電阻率與鉛筆芯含碳量的關(guān)系,又有的是找出鉛筆劃線的平均厚度與鉛筆劃線電阻率的關(guān)系等。接著學(xué)生根據(jù)自己的實驗?zāi)康模岢鰧嶒炘恚鶕?jù)實驗原理找出所需實驗儀器,并設(shè)計出實驗方案。從學(xué)生的方案來看,學(xué)生是經(jīng)過較長時間考慮的。接下來,讓學(xué)生把每組同學(xué)的方案在班上進行討論,接著再進一步完善。下面就兩組學(xué)生的實驗過程作一個分析。
甲組同學(xué)的方案及實驗過程:他們?nèi)∧骋恍吞栥U筆,先假設(shè)劃線電阻及鉛筆芯的電阻率與碳相同,然后估計劃線的電阻,但他們在估計電阻時,發(fā)現(xiàn)很難確定劃線厚度。所以,他們首先采用取一小段鉛筆,測出這一小段鉛筆芯體積,在一張紙上把這一段筆芯全部涂上,并認為劃線密度與鉛筆芯的密度相同,則估算出劃線厚度為10-7m左右。這樣他們就估計出了劃線電阻。根據(jù)劃線電阻,他們選擇所需儀器.如電源、電壓表及電流表等。接著他們采用控制變量法,分別改變電壓、劃線寬度、厚度、長度和鉛筆芯硬度來進行多次測量。得出各次測量電阻率在10-3——10-4國際單位左右,他們認為,他們已得出結(jié)論:對于鉛筆劃線,電阻定律也適用。
乙組同學(xué)的方案及實驗過程
他們與甲組同學(xué)一樣,先估計出劃線電阻,再選擇實驗儀器。但他們與甲組同學(xué)不同的是:他們認為劃線電阻太大,而造成電流表很難選擇,而選用伏安法則難以避免系統(tǒng)誤差,故他們選用電橋法,剛開始,他們對器件要求過高,但我告訴他們學(xué)校所具備的儀器,他們最終選擇了惠斯通電橋法。接著估算劃線厚度,他們假設(shè)劃線電阻率與石墨相同,再測劃線電阻及長度、寬度,再估算厚度,發(fā)現(xiàn)厚度只有10-8米左右,也就是只有不到100層左右原子厚度,這看來是不可思議的。接著他們經(jīng)過調(diào)查,鉛筆并不全由石墨構(gòu)成,鉛筆芯中還混有黏土,所以他們認為石墨與鉛筆芯電阻率不同,因此他再次測鉛筆芯電阻率,發(fā)現(xiàn)兩者確實不同,故他們用測得的鉛筆芯電阻率估算出了劃線厚度。但他們還不放心:他們懷疑筆芯與劃線電阻率不同。所以他們采用甲組同學(xué)方法測劃線厚度。他們發(fā)現(xiàn)后來兩次測得的劃線厚度不一致,也就是筆芯與劃線電阻率不同,而且劃線電阻率比筆芯要大許多。他們采用不同型號鉛筆重做以上的試驗,劃線電阻率總是比鉛筆筆芯的電阻率大許多(1個數(shù)量級)。他們認為采用硬度大的鉛筆,劃線密度與鉛筆筆芯的密度有差異,也就是電阻率有差異,這個結(jié)論可以理解,但采用比如6B鉛筆筆芯,劃線致密性與筆芯的密度相差不多,筆芯電阻率也應(yīng)與劃線相差不多,因此,他們想到導(dǎo)線與劃線的電連接問題。所以,他們對實驗數(shù)據(jù)進行分析后認為,電連接處有電阻存在,如果考慮這一因素,電阻定律就能更準確得到驗證。所以他們查閱有關(guān)電工學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)兩種材料在電連接時確有接觸電阻存在,故此,他們恍然大悟,筆芯電阻率比劃線的電阻率小是由于接觸電阻的原因。接下來一切都順理成章了,他們根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)估計出接觸電阻為104歐姆數(shù)量級
從上面過程分析可以看出,實驗課題研究的步驟如下:
①提出課題并對所需解決的課題進行初步分析。
②收集有關(guān)資料、信息。
③設(shè)計實驗研究步驟。
④選取必要的裝置器材。
⑤實施實驗研究方案,保持觀察記錄,記下每個階段的分析、思考,必要時對原方案進行修改。
⑥對實驗結(jié)果進行最終的分析評價。
最后,這里還涉及一個評價問題:從學(xué)生的實驗過程來看,他們都取得了一定的成功,他們通過這一課題研究,對整個實驗研究過程有了一個切身體會,對如何設(shè)計實驗,如何調(diào)整實驗方案等,有了一個很清楚的認識。這與原來的實驗教學(xué)相比,無疑學(xué)生從中學(xué)到了更多的東西,對他們以后進行科學(xué)研究等實際工作有巨大的引導(dǎo)作用。當然,這兩組實驗也有不同之處,第一組只是驗證了電阻定律,而第二組同學(xué)在驗證電阻定律的基礎(chǔ)上,還發(fā)現(xiàn)了接觸電阻,并測出了它的大小。這本身就是一個科學(xué)發(fā)現(xiàn),因此,這一組應(yīng)得到較高評價。
4、概念建構(gòu)型
概念建構(gòu)型學(xué)習方法主要通過理論性課題研究來建構(gòu)概念。理論課題研究是我們最先開展的研究性學(xué)習方法。作為研究性學(xué)習,不僅僅是從實驗中得出一些東西,也不僅僅是從課本中學(xué)到一些東西。理論課題研究,可以提高一些比較優(yōu)秀的學(xué)生,嚴密的理論研究能力(包括邏輯推理能力,聯(lián)想能力,查閱資料能力等),另一方面也可以使培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力。
我們做的第一個理論課題研究的題目是《摩擦力的本質(zhì)》。有關(guān)摩擦力的本質(zhì),大多數(shù)課本包括大學(xué)課本都未涉及,所以大多數(shù)學(xué)生只知道摩擦力與電磁力有關(guān),而確切的原因并不清楚。
這個研究課題布置后,教師先給學(xué)生幾天時間,學(xué)生充分利用圖書館,電腦網(wǎng)絡(luò),新華書店等他們可以利用的資料來源,展開調(diào)查;另一方面,他們利用查到的有用資料,對摩擦力的本質(zhì)進行思考推測想象。
在這期間,教師可以不定期向?qū)W生了解研究進展,如果有的學(xué)生找不到資料,教師可以對他們進行指導(dǎo),并推薦資料給學(xué)生看。
當過去一段時間后,可以把學(xué)生分成幾個組,讓他們在組內(nèi)進行討論,并在一個組內(nèi)形成一個較為統(tǒng)一的看法,每一個組再派一位同學(xué)為代表,在課堂上做專題發(fā)言。每一個同學(xué)發(fā)言后,其余同學(xué)可以提問,也可以提出不同意見。等每一組同學(xué)介紹并討論完后,教師可以作一個總結(jié),而后布置學(xué)生寫有關(guān)摩擦力的小論文。(附學(xué)生論文二篇)
從研究性課題實施以后,取得了較好的教學(xué)效果,這可以從學(xué)生的小論文中可以看出來:他們對摩擦力的本質(zhì)有了一個較為深入的認識。在較高層次形成了摩擦力的概念,同時,學(xué)生也體驗了理論研究的過程。
以后,我們又多次布置理論課題給學(xué)生做,他們都表現(xiàn)出強烈的興趣,在一定的時間內(nèi)都能完成。這極大地拓展了學(xué)生的視野,提高了他們的知識水平。
六、關(guān)研究性學(xué)習的兩點思考
1關(guān)于研究性學(xué)習的課題安排
課型實例中除第一種課型外,其它三種均帶有專題性,是課題型的學(xué)習。把課題研究型學(xué)習融入一般的課堂教學(xué)中,是當前實施研究性學(xué)習的一個難點。我們用結(jié)合知識的發(fā)展進程、采點選擇研究課題的方法,突破了這一個難點。從我們實踐的結(jié)果來看,依附于教材知識系統(tǒng)進行研究性學(xué)習是完全可以實行的。
一、產(chǎn)生臺階的原因
首先,初、高中學(xué)生在心理及認知上存在著巨大的差異。初中學(xué)生的思維正處于由具體形象思維轉(zhuǎn)向抽象邏輯思維的發(fā)展階段。隨著年齡的增長,抽象邏輯思維逐漸占主導(dǎo)地位。因此,初中學(xué)生在學(xué)習知識、概念、規(guī)律時,往往以記憶為主,并且需要具體形象來支持,需要教師舉例子、打比方。而高中學(xué)生的抽象邏輯思維已得到較好的發(fā)展,他們能對比較復(fù)雜的問題從理論上加以分析和概括,并能主動把所學(xué)知識應(yīng)用于實踐,因此高中學(xué)生的思維具有較高的抽象性和邏輯性。
其次,初、高中物理教材在編寫方式及內(nèi)容要求上存在著巨大的差異。初中物理注重學(xué)生的感性認識,重記憶、重靜態(tài)的描述,內(nèi)容淺顯直觀,以定性分析為主,并且圖文并茂。由于先入為主,給學(xué)生造成了一定的思維定勢,這為以后的高中教學(xué)帶來了一些障礙。高中物理注重學(xué)生的理性認識,重理解、重動態(tài)的描述,并以定量計算為主,物理概念相對抽象、嚴密,在對數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用上也有很大幅度的提高,并且對邏輯思維能力要求較高,這樣一來就形成了強烈的反差。
最后,許多學(xué)生在升入高中之前,就已經(jīng)通過不同渠道了解到高中物理難學(xué),升入高中之后,自然在心理上形成了一種恐懼感,特別是對于部分女同學(xué),由于受錯誤觀點的影響,認為女同學(xué)天生不會學(xué)物理,所以干脆放棄。
二、消除臺階的措施
首先,把握好初中物理與高中物理知識的銜接點,形成知識的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)行教材的知識編排是根據(jù)學(xué)生的認知水平逐漸上升的。初中教師應(yīng)明確初中的許多物理概念是不嚴密的甚至是錯誤的,應(yīng)該正確看待這些概念,高瞻遠矚,弄清知識的來龍去脈,避免照本宣科或講解不當。例如:在初中物理教材中,速度的定義為物體在單位時間內(nèi)通過的路程。這時,教師應(yīng)講清楚這個定義是對于物體作勻速直線運動而言的,由于物體在各個時刻運動的快慢和方向是相同的,因此任意時刻的速度都等于整段時間內(nèi)的平均速度。對于物體作變速運動,物體在各個時刻運動的快慢和方向是不同的,這樣定義出來的速度只能是平均速度。這樣一來,為高中物理學(xué)習瞬時速度、平均速度打下了良好的基礎(chǔ)。
還有,在初中物理學(xué)習過程中,由于種種原因,學(xué)生往往在認識上會形成許多誤區(qū)。例如:許多學(xué)生認為摩擦力總是阻力,總與物體運動方向相反。這時,教師應(yīng)該給學(xué)生講清楚摩擦力的方向總是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢,不一定和運動方向相反。例如:人在走路時,就是依靠地面給人向前的靜摩擦力。
同時,重視物理規(guī)律的內(nèi)涵和外延,將高中所學(xué)知識與初中所學(xué)知識有機銜接起來。例如:歐姆定律的內(nèi)涵是:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,即部分電路歐姆定律。外延是:電路中的電流與電源電動勢成正比,與整個電路的總電阻成反比,即全電路歐姆定律。
其次,重視培養(yǎng)學(xué)生思維能力的銜接。初中物理教材在編排上注重聯(lián)系實際、貼近生活、并且圖文并茂,但教材中也不乏有抽象思維能力的訓(xùn)練。例如:重心(重力的等效作用點)、力(物體對物體的作用)等抽象概念的教學(xué)。因此,要在實驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析、概括等過程,實現(xiàn)由具體形象思維到抽象邏輯思維的過渡。這樣一來,才能真正實現(xiàn)從“實物”到“質(zhì)點”的跨越。
還有,教師要把科學(xué)方法的教學(xué)放到比知識的教學(xué)更為重要的位置,“授人以魚不如授人以漁”。這就要求初中教師在教學(xué)過程中,應(yīng)積極采用探究式教學(xué),把科學(xué)家從事科學(xué)研究的一些基本做法反映到教學(xué)中來,讓學(xué)生體驗科學(xué)的結(jié)論都有其科學(xué)的產(chǎn)生過程,即“問題―假設(shè)―求證―結(jié)論”的探究路徑。注重對結(jié)論的產(chǎn)生過程的教學(xué),將對培養(yǎng)學(xué)生的抽象邏輯思維能力起到積極的作用。
同時,重視對學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)。在初中物理教學(xué)中,通過培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和獨立操作能力,對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力也能起到意想不到的作用。例如:在每次做實驗時,教師要指導(dǎo)學(xué)生弄清實驗原理,正確選用實驗器材,以及讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理的基本方法,并且鼓勵學(xué)生設(shè)計實驗方案,引導(dǎo)學(xué)生通過分析、推理得出正確的結(jié)論。
再其次,高中物理對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具的能力要求較高。由于種種原因,對于剛升入高中的學(xué)生,還沒有學(xué)過“正弦定理”、“余弦定理”、“斜率”、“極限”等數(shù)學(xué)知識,這對物理教學(xué)會造成一定的困難。因此,作為高中物理教師,在教學(xué)中如果能及時補充一些數(shù)學(xué)知識,對于學(xué)生學(xué)好物理肯定會起到很大的幫助作用。同時,有意識的引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來解決物理問題,也會提高學(xué)生對數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用能力。