時間:2023-07-18 17:25:57
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇歐姆定律的比例,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
在物理教學中物理定律的概念很多,物理定律是對物理規律的一種表達形式,通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論,反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(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),且要弄清相關的物理定律之間的關系,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。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,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,是研究整個力學的出發點,不能把它當做第二定律的特例;慣性不是狀態量,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和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學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,所以……”教師還應該明確,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研究力學問題時,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。在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。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,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律。教學時應注意:①要充分利用牛頓總結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、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學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,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不做功或所做的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(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(只有系統內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出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。
(6)歐姆定律。中學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。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。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難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。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教師應明確,普通物理學中的歐姆定律公式多數是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義。中學物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學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。可以采用探究教學法,讓學生通過實驗得到的結論歸納出定律。教學時應注意:①楞次定律是確定感生電流方向的規律,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。否則就不會繼續產生感生電流?!白璧K”或者說“反抗”原磁通的變化,實質上是使其他形式能量轉化為電能的一種表現,符合能量守恒定律。③要使學生熟練掌握應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,并能根據具體情況選用定則或定律來判斷感生電流的方向。
(作者單位:河南省鞏義市芝田鎮第一初級中學)
例1如圖1所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器的滑片在某兩點間滑動時,電壓表的示數在7.2V~10V范圍內變化,電流表的示數在0.2A~0.48A范圍內變化,求電源電壓U和定值電阻R1的值。
分析電路在兩種狀態下,電流表、電壓表示數的對應關系不能搞錯。當電流小時,R1兩端電壓小,R2兩端電壓大,此時R2阻值也大。因此,當電壓表示數是10V時,電流表示數是0.2A。
一、解題方法比較
大多數同學習慣從整體上用歐姆定律公式解題,即將三個基本量合用于一個式子。
(一)列方程組法
在此題目中,無法找到“同一狀態”下,與所求量U或R1在同一段電路中對應的另兩個量的具本數值,由此想到用列方程組的方法解之。
建立方程組就是利用一定的關系,在不同狀態下將所求量與對應的已知量組織在一起。下面是幾種列方程組的方法。
1.表示電路中不變的量。
不管滑片如何滑動,引起怎樣的變化,在電路中總存在著不變的量(往往就是所求的量),可用變化的量表示這些不變的量。
(1)電阻器R1的阻值不變
(2)電源電壓U不變
②U=0.2R1+10U=0.48R1+7.2
2.利用電路中不變的關系。
不變的關系就是電路三個基本物理量間的關系,根據電路的特點和方程中應包括所求量的要求,建立方程組有以下三種方法。
(1)電阻關系。
在串聯電路中電阻的關系是:R=R1+R2,為了簡化方程組,可先計算出變阻器在兩種狀態下的阻值(用電壓表和電流表對應的示數計算,分別是50Ω和15Ω)。
(2)電流關系。
在串聯電路中電流處相等,即I=I1=I2。但在本題中只需用與所求量有關的部分,即I=I1。R2的阻值可先求出。
(3)電壓關系。
在串聯電路中電壓的關系是:U=U1+U2,建立的方程組與方程組②相同。
3.表示已知量。
用所求量表示已知量的數值,可將它們組織在一起,從而建立方程組。
(1)表示電流
(2)表示電壓
⑥7.2=U-0.48R110=U-0.2R1
由上可知,列方程組的方法很多,列出的方程組形式各異,但每個方程組都可通過數學變形而相通。但解方程組②和⑥要簡單一些,因其與另外幾個方程組相比,可省去去分母的麻煩。
(二)比例法。
克服思維定勢的影響,若將歐姆定律分而用之,即分別利用其中的兩個比例關系,反而能更好地體現定律的實質,使解題過程更簡潔。
1.電壓相同時,電流與電阻成反比。
利用這一反比例關系,一定要注意其前提條件是“電壓相同”。分析題意知,電路中只有電源電壓(即總電壓)不變,因而電流應與總電阻成反比??上扔脤妷?、電流值求出R2的阻值。
2.電阻相同時,電流與電壓成正比。
同樣,利用這一正比例關系,也要注意其前提條件:電阻相同。由題意知,電路中只有定值電阻R1的阻值不變,因而可用“R1中電流與R1兩端電壓成正比”例方程。
(三)比差法。
在比例法的基礎上,能不能再次“由分到合”是很多同學思考的問題。能否由歐姆定律整體使用而求解呢?
仔細推敲歐姆定律內容:當電阻不變時,電流與電壓成正比。當電壓發生變化時,電流發生相同比例的變化。即電壓的差值與電流差值的比值(導體的電阻)是不變的,以下面推導佐證之。
因此,可以用比差法――電壓差值和電流差值的比,求出定值電阻,繼而求出其他相關量。實際的電路問題,基本上是通過改變開關的狀態,或滑動變阻器滑片的位置來改變電阻,從而改變某部分電路的電壓和電流,故此方法適用性較強。
本題中電路僅分成兩部分,一部分電壓增大值就是另一部分電壓的減少值,即ΔU1=ΔU2。
縱觀三類方法的解題過程,一般來說,比差法較為簡潔,為首選方法,其次是比例法,再次是列方程組法。
但它們的理解難度則依次降低,運用比差法則還需經過簡單的推導。但我們應不惜“多費一些功夫”,努力理解和使用簡單方法,因為我們都懂得“磨刀不誤砍柴功”的道理。
二、巧用條件,善用“比”的形式解題
運用“比”的方法解題,可省去很多解方程組的繁瑣步驟,提高解題速度。只要巧妙利用問題中的條件,大多數這類問題中構造“比”式是比較容易的。
例2如圖2所示,電源電壓保持不變,當滑動變阻器的滑片P滑至a端時,電流表的示數是0.6A,當滑片P滑至b端時,電壓表的示數是6V,R2的最大阻值是30Ω,求電源電壓U和定值電阻R1的值。
分析只要著意從“比”式入手,便可知曉題中條件的應用方法。
1.比例法。
需先計算出滑片P滑至b端時的電流值:
以下可用兩種比例關系解題:
2.比差法。
需計算出通過定值電阻R1的電流變化值及兩端電壓變化值。
ΔI=I-I′=0.6A-0.2A=0.4A。
ΔU=U-(U-U2)=U2=6V。
善于用“比”的形式解題,但不是說每一個問題都一定要用這個方法,因為我們需要通過一定的過程來構造“比”式。若能根據一定關系,直接利用已知條件,列出簡單的方程組(如例1中②和⑥方程組),也不失為好方法。
人教版新教材《物理》選修3-1第二章第六節中電阻定律的編排確實是無違初衷。為了讓學生能容易理解和掌握電阻定律,教材編置了兩個探究實驗:1. 探究導體電阻與其影響因素的定量關系;2. 探究導體電阻與材料的關系。兩個探究以第一個為主要,它得出的數據正確并準確時,定律的架構就已經在學生的頭腦中搭建并確立起來;再通過探究實驗2的測量比較得出表達式中的比例常數,從而導出電阻定律及表達式。
由于配課實驗欠缺科學性,誤導了任課教師,致使新課材使用以來,該節課時上課的效果欠佳。究其原因應為:探究實驗1的定位欠缺科學依據,也就是說單純用電壓表不可能直測導體電阻;用比較的方法也不可能比出電阻與其影響因素的定量關系。因此,課堂上想用配課實驗提供的裝置,按照實驗的定位完成電阻與影響其因素的定量關系是不可能的;只能用直測電壓比較量值來引導學生從定性方面認識和掌握導體電阻與長度及截面的比例關系。或者,從另一角度來看,能按示圖裝置多個電阻線串聯的大規模裝置,設定按歐姆定律定量解釋――整個串聯外電路的電流強度相等,由于電源的不穩定性等系統原因,也不可能得到電阻與影響其因素的定量關系。再者,按《教師用書》中提供的方案,讓學生參與,達到探究的目標,由于儀表內阻的因素及其他人為的原因,也不能實現定量分析(以下是相關實驗過程及實測數值)。
實驗(1),按下圖,以電阻定律演示器(T2359),演示電表(T0401)1臺,低壓電源(T1201或1201-1)1臺,滑動變阻器(T2354-1.50Ω,1A)一個,連接電路(說明: A、B、C為同規格的鎳鉻絲,D為同規格的鐵絲),完成演示實驗。
1. 導體的電阻和長度的關系。
(1)測量取值:電源是直流2伏檔,調節滑動變阻器,使A~D的兩端接近2伏,改變鎳鉻絲的長度,取值。
(2)列表
(3)作圖
從圖像出現的偏差可以看出:測量過程中,電壓出現波動不可預知,也不可能調整使其始終保持一定量值不變,所以出現測量值的誤差。
2. 導體的電阻與截面的關系。
用連接片把其中兩條鎳鉻絲并接起來,保持原來的串聯電路。此時,長度同樣1m,截面面積是原來的兩倍。再進行測量,結果由于儀表內阻標準的問題,加上表頭的最小量值為1伏,表針滿度偏轉,得不到測量數據。
結論:只能理論解釋。
幾年來,由于教材是新課程配備的教本,其權威效應可想而知;每到課期,任課教師都要求按照教材提供規格準備實驗裝置,并期望以定量方式來完成電阻定律的授課過程,結果總是事與愿違。
本人認為,該節課時的配課實驗的定位存在一定的問題,可以不予以采用??梢粤磉x用《高中物理實驗大全》推介的間接測量法――“伏安法測電阻”來完成引導教學過程。其效果眾所周知,并且此演示實驗真正實現定量確立定律的不同物理量之間的關系,既簡潔又明了,也不乏學生參與探究的環節。
實驗(2),器材:電阻定律演示器(T2359),演示電表(J0401)2臺,低壓電源(J120或J1201-1)1臺,滑動變阻器(J2354-4,50Ω,3A)1個,單刀開關等。
方法:
1. 導體電阻跟長度的關系(鎳鉻絲),始終保持電壓為2伏不變,改變長度,測得:
明確立論:證明R與L成正比。
作圖(如下圖)
2. 跟截面面積的關系。
用連接片把鎳鉻絲并聯起來接入電路,長為1m,截面面積為原來的兩倍,保持電壓2伏不變。
測得:
比較并明確立論:R與S成反比。
3. 金屬導體的電阻跟材料的關系。
方法同上(注意:銅線的良導性能),A用0~5A,電壓要求小于0.45V。測出量值,列表如下:
明確立論:長度及截面面積均相同的金屬導體,因材料不同,其電阻也不相同。
如何激發學生的學習興趣培養學生的角色意識?筆者主要從電工電子教學實踐中常用的教學方法:啟發討論法、理論實際互換法來闡述如何激發學生學習興趣,聚焦課堂教學。
一、展現個性教學,激發學生興趣
引言是引起學生注意、激發學習興趣、形成學習動機、明確學習目標和建立知識間聯系的教學活動方式。引言運用得恰當是上好一堂課的重要因素之一。
(一)提問——復習法
《電工基礎》是一門理論性強、抽象、不易被學生接受的課程。恰當提問,通過復習的方式便可達到“溫故而知新”的目的,逐步啟發學生,順其自然地引入新課。筆者講授“諧振電路”一課時,有針對性地提出如下一系列問題:RLC串聯電路的電流及電流與電壓之間的相位差的計算方法;電感性負載與電容并聯的電路的總電流及總電流與電壓之間的相位差的計算方法;這兩個電路中的電抗值的變化對電路計算的影響。這樣既復習了已學知識,又為新課打下堅實的基礎。
(二)演示——議論法
職高學生學習能力差、基礎薄弱、形象思維強、抽象思維弱,他們對生動、形象、具體的事物易記住。一邊進行演示實驗,一邊發問,師生通過觀察現象、相互議論引入新課題。這樣可以直觀地激發學生思維,使其得到初步的感性認識。再通過教師講解,能使學生的感性認識和理性認識融為一體。筆者講授《電子技術基礎》的“PN結的單向導電性”、“晶閘管的可控單向導電性”等課時筆者均采用此法。
(三)習題——延伸法
先通過對已掌握的知識點習題的練習,再將知識延伸,把新課的習題布置給學生作為懸念。這樣可將學生的思維引導到新課上來,自然會集中他們的注意力,使得新課的教學很好的開展。筆者在講授《電子技術基礎》課程的“加法、減法運算電路”一節課時,先讓學生們計算“反相、同相比例運算電路”的習題,再通過電路變換要求學生們給出結果,這顯然無法回答。但是對教師提出的問題卻產生了很大的興趣,對新課內容產生了極強的求知欲。
二、運用啟發討論 激活學生思維
“啟發討論法”不同于傳統的“講述法”。它的基本做法是圍繞教材的中心要求,設計一系列互相聯系而又不斷深化的問題,激活學生的思維,組織學生進行分析和討論,引導他們得出正確的結論。并在此基礎上進一步組織學生繼續探討,不斷鞏固和擴大學生的認識,把整個教學過程變成培養他們的分析問題和處理問題的能力的過程。
筆者在講授《電工基礎》課程的“閉合電路的歐姆定律”一節課時,提出“為什么在實際電路中測得的電源電壓值略小于它的電動勢?”一石激起千層浪,激發了學生的興趣和調動他們的積極性。接著抓住要害,深入討論。提出“什么是全電路?”“電荷為什么會沿著回路循環流動?”“在閉合電路中電源內部和外部發生了哪些化學的和物理的過程?”等等一系列的問題,為論證閉合電路的歐姆定律創造條件。最后畫龍點睛,引出結論??上驳脑谔岢觥皬哪芰渴睾愕慕嵌瓤矗庆o電力做功所形成的E和電場力所形成的電勢降落U之間,應該有什么樣的關系”學生即可答出:E=U外部 +U內部,再考慮部分電路的歐姆定律,得到E=IR+Ir。接著繼續深入,提高認識。提出“比較部分電路的歐姆定律和全電路歐姆定律的區別和聯系?”等等,使定律運用到實際生活的問題上來。最后似盡非盡,留有余味。提出“什么是損耗功率?什么是消耗功率?”等等問題,把學生引向另一個新的天地,為新的學習埋下伏筆。
通過運用“啟發討論式”教學方法,有利于學生思維能力的鍛煉和培養,有利于學生牢固的掌握基礎知識,以提高課堂教學的效率。
采用此法教學時要注意幾個問題:①注意對個別學生的輔導;②留出足夠的時間給學生自己歸納小結;③教師要對本課的內容做出適當的總結。
三、互換理論實際 鍛煉學生能力
(一)理論到實際
電子電工專業學科中的許多教學內容是我們日常生活中經常遇到的,只不過學生們沒有正確運用電子電工基礎知識去理解它。因此,在講這些內容時,盡可能與實際生活中的實例聯系起來,讓學生易于理解,學得輕松。在《電工基礎》中講授“電源的端電壓與負載電阻之間的關系”一課時,筆者就結合家中的電燈有時在白天和晚上不一樣亮這一生活實例告訴同學們,負載使用越多,總電流就越大,內阻上消耗的內壓降也會增大。所以,電源的端電壓就會減小,電燈也就會變暗。從而,學生們就能很好地理解電源端電壓與負載之間的關系了。
(二)實際到理論
對日常生活中已經存在的產品進行理論研究,從而可達到既了解社會相關行業的動態又能使自己的理論知識更加鞏固與靈活運用。當然這需要學生要有一定的理論基礎,同時對產品的科技含量要有一個先低后高、對產品的組成要有先簡后繁認識的過程。比如:拿“音樂彩燈控制器”為例,通過演示操作、觀察現象、電路分析等過程,既可把《電子技術基礎》課程已學的“可控硅”章節做一全面的知識總結和滲透,又加深學生的創造欲望,使學生的創造能力得到培養。
電學部分的計算在中考中的比重與力學部分相當,只要能夠充分理解并熟練運用相關公式及其原理就可以解決.不過,對于電學中的基本計算,同學們還應該認真對待、仔細體會,因為它不僅是中考直接考查的內容之一,也是解決復雜電學計算題的基礎.
復雜的電學計算題很令人頭痛,一般情況下,都需要首先分析電路,弄清電路連接的實質,然后再設法依據各種等量關系,列出相應的算式或方程式,最終解出要求的物理量.
(一) 有關歐姆定律的綜合計算
例5 一個電阻為20Ω的用電器正常工作時,兩端的電壓是12V,如果要使用電器在18V的電源上仍能正常工作,則:
(1)應在電路中串聯一個電阻,還是并聯一個電阻?畫出電路圖;
(2)這個電阻的阻值是多少?
解析:(1)應串聯一個電阻R2分壓,其電路如圖4所示;
點撥:歐姆定律是電學的基本定律和核心內容,在歷年中考試卷中所占比例都很大,是中考考查的重中之重.掌握歐姆定律及其公式和熟練運用歐姆定律分析解決簡單的串、并聯電路問題是中考命題的重點.伏安法測電阻實驗是這部分的一個主要基礎實驗,也是歷年中考的重要考查點.
(二)有關電能、電功率、電熱的綜合計算
例6電飯鍋的原理如圖5所示,煮飯時按下溫控開關S,使之與a、b接觸,紅色指示燈亮;飯熟后,溫控開關S自動斷開;當飯的溫度低于68℃時,開關S自動上升與觸點c接觸,電飯鍋處于低溫加熱狀態,黃色指示燈亮;溫度升至68℃時,溫控開關S自動斷開,如此反復.(紅、黃指示燈的電阻很小,計算時可忽略不計)
(1)試分析R1、R2各起什么作用.
(2)若煮飯時發熱板的功率為484W,而低溫加熱時發熱板的功率為4.84W,求R2的阻值.
解析:此題通過溫控開關的上下移動來改變電路的連接情況,以達到加熱、保溫的目的.可分別畫出等效電路圖,然后分別在各圖中進行分析、求解.電飯鍋的工作原理圖略顯復雜,解題時可根據電路情況適當簡化,使之方便解題.
(1)當S與a、b接通時,等效電路如圖6所示,R1跟紅燈串聯,然后與發熱板并聯,紅燈所在的支路不影響發熱板的功率.紅燈起煮飯狀態的指示作用,本身電阻很小,必須串聯一個較大的電阻R1,所以R1起分壓限流保護紅燈的作用.
當S與c接觸時,等效電路如圖7所示.R2、黃燈、發熱板串聯,R2分去一部分電壓,使發熱板的功率減小,電飯鍋處于低溫加熱狀態,所以R2起分壓降低發熱板功率的作用.
點撥:這是一道典型的應用類計算題.應用類計算題信息量大,內容豐富,給出信息的形式多種多樣,既可以是文字,也可以是圖表、圖像等.題中的物理過程、已知條件以及要解決的問題往往具有隱蔽性,因此,要解決這類問題首先要認真讀題,理解題意,了解問題的背景,挖掘隱含條件,抓住問題的實質,然后再運用學過的物理知識去解決問題.
三、熱學部分
中考中熱學計算的比例較之力學、電學部分要小一些,但是,同樣不可忽視.熱學計算主要依據的公式有:
(1)燃料燃燒放熱:Q=qm(q表示熱值)
(2)物質升溫吸熱: Q吸=cm(t-t0)=cmt升
(3)物質降溫放熱: Q放=cm(t-t0)=cmt降
(4)熱平衡方程: Q吸=Q放
例7 賣火柴的小女孩在嚴寒中只能靠點燃火柴取暖.一根火柴的質量約為0.065g,火柴的熱值平均為1.2×107J/kg,求一根火柴完全燃燒能使1m3的空氣溫度升高多少攝氏度?〔已知空氣的密度為1.3kg/m3,比熱容為1×103J/(kg?℃)〕
解析:設火柴完全燃燒釋放的熱量全部被空氣吸收,由Q吸=Q放得:
Q放=qm2
=1.2×107J/kg×6.5×10-5 kg
=7.8×102J
完全燃燒一根火柴能使1m3的空氣升高的溫度:
根據Q吸=cm(t-t0),Q吸=Q放得
點撥:本題把燃料燃燒的放熱公式、熱量的計算公式與密度知識結合起來,具有一定的綜合性.應用公式時要注意其適用條件和范圍.
四、綜合計算
例8圖8是一種測量小汽車油量裝置的原理圖.壓力傳感器R的電阻會隨所受壓力大小發生變化,油量表(由電流表改裝而成)指針能指示出油箱里油的多少.已知:壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關系如表3所示.
若壓力傳感器R的上表面面積為5cm2,汽油熱值為4.6×107J/kg,汽油密度為0.71×103kg/m3,電源電壓為6V,g=10N/kg.請回答:
(1)當油與油箱總重為600N時,壓力傳感器R受到的壓強多大?
(2)若油箱內的油為10kg時,汽油完全燃燒放出的熱量是多少?
(3)如果空油箱的質量為5.8kg,油量表指針指向2×10-2m3時,電路中電流是多少?
解析:(1)(2)兩問較簡單,(1)p=1.2×106Pa;(2)Q=4.6×108J.
(3)油量表指針指向2×10-2m3時,箱內汽油質量為:m油=ρV=0.71×103kg/m3×2×10-2m3=14.2kg,
油和箱的總質量:m=m油+m箱=14.2kg+5.8kg=20kg,
總壓力F=20kg×10N/kg=200N.
近幾年來,中考物理計算題的形式越來越多,但是任何形式的題都不能脫離相關的基礎知識,因此,希望同學們能夠腳踏實地地學好基礎知識,并盡可能地把基礎知識運用于現實生活中,實現知識的飛躍.最后祝同學們在中考中取得理想的成績.
關鍵詞:初中物理;物理教學;問題;措施
【中圖分類號】G633.7
引言
在物理教學中筆者發現,大多數的學生對于物理知識物理規律都是死記硬背,沒有做到融會貫通,一旦遇到綜合性問題就束手無策,這也就是為什么很多學生覺得自己學會了,卻不會做題的原因。物理相較于其他學科具有很強的空間性和實踐性,對于培養學生的創新能力與實踐能力具有重要意義,因此,一定要重視初中的物理教學。
一、初中物理教學中存在的一些問題
1.教學內容過于抽象
物理是以現實生活中的某些現象為研究對象,不同于語文的記憶式學習也不同于數學的公式推導式學習,而是通過數學的方法來研究物理現象的變化規律。初中階段,學生剛剛開始接觸物理,學習的內容也比較簡單,大多是一些生活現象的理想化模型的研究。例如八年級下冊《牛頓第一定律》的學習,主要學習的知識就是力不是維持物體運動的原因而是改變物體運動的原因,而現實生活學生所看到的現象是你推一下小車就會運動,不推則原地不動,這對于剛剛接觸物理知識的初中生的思維理解起來會比較困難。牛頓第一定律既不能像數學公式一樣去推導也不適合死記硬背,學生學習起來比較困難,做起題目就更無法靈活運用了。
2.實驗教學比例較小
實驗就是物理的靈魂,實驗教學對于初中生基本概念和物理規律的理解具有重要意義,同時在實驗中通過切身的實踐還可以有效培養初中生的動手能力與創新能力。但是,如今的初中物理教學中過度強調了理論知識的教學,忽視了實踐教學,不能發揮實驗課應有的作用。例如九年級《歐姆定律》的學習中,教材直接給出了電壓、電流、電阻之間的關系,老師在教學中也就對課本進行講解,學生很難接受電阻是電器元件固有屬性這一結論,也很難掌握電壓、電流、電阻之間的關系,更談不上靈活運用。如果進行實驗,讓學生自己動手去測量電阻兩端電流和電壓的多組數據,尋找三者之間的關系,不僅能夠很好的培養學生對于物理學習的興趣,還能夠讓他們對歐姆定律有一個全面的了解,對于知識更容易接受。同時在自己做實驗、搜集數據、發現規律的過程中給他們有一種自己發現了物理規律的感覺,提高了他們的學習熱情樹立了自信心。物理學習不同于其他學科的學習,無論是死記硬背還是題海戰術都沒有效果,只有真正理解了物理公式的含義才能做好舉一反三活學活用。
3.課堂練習題目廣而不精,缺乏實踐題、開放題
課堂練習是物理教學的重要組成部分,由于課堂時間較緊,題量不能安排過多,因此要格外注重題目的質量,要選擇本節課知識點相關的有代表性的題目呈現給學生。另外還要加強開放性問題的練習,培養學生的擴散性思維與自主學習能力,如在八年級第二章《聲現象》中,有課后習題:假設北京到上海的距離是1000km,如果聲音能夠在空氣中傳播那么遠,計算所需要的時間。類似于這一類的問題,讓學生自己動手查資料,尋找出火車、飛機等生活中的交通工具從北京到上海需要的時間,與聲音傳播相比較,對于聲音的傳播速度有一個更深刻的了解。但是,實際的教學過程中老師往往對這一類的問題視而不見,認為是浪費時間,這樣的觀念與新課標是不相符的。
二、改善初中物理教學的措施
1.將抽象的概念具體化
很多初中物理知識對于初中生來說都太抽象了,影響學生對于知識的理解與掌握,但是教材中知識點的抽象可以通過老師的教學方法來彌補。老師可以通過一定的方法將抽象的知識具體化,讓學生對物理規律有一個直觀的了解,更容易接受和掌握。如在學習八年級上冊密度的相關知識時,由于密度是看不見也不能感受到的概念,直接講解相關知識學生不容易理解,可以將密度與質量、體積等學生比較熟練的概念結合起來?!巴瑯芋w積的一桶水與一筒油哪個質量更大?”“為什么同樣體積的鐵比棉花質量大很多?”通過這樣的問題來引出密度的概念,學生對于鐵、棉花、水、油等生活中的物品都有一定的了解,也都知道同樣體積的鐵比棉花質量重這一生活常識,學生也就更容易理解密度的概念,接受質量、密度、體積之間的關系。
2.強化初中物理實驗教學
物理是以實驗為基礎的學科,實驗是學習物理的基本方法,因此必須要強化初中物理的實驗教學。通過實驗教學能夠培養學生的觀察能力、分析能力、動手能力、創新能力以及邏輯思維能力,對于初中生物理的學習以及綜合素質的培養都有重要作用。同時實驗又有直觀性,讓學生對物理規律有一個直觀的感受和認識,通過生動的表象自己推理出物理規律。例如在牛頓第一定律的學習中,老師可以通過將摩擦力直觀地展現出來,讓學生對牛頓第一定律有一個直觀的認識。在一個固定斜面上,讓小車自由滑下,用不同的材質做小車的運動表面,如毛巾、瓷磚、木板、玻璃等。同一個小車同樣高度同樣傾斜角的自由滑落在不同的運動表面上下滑的距離是不一樣的,通過這樣直觀的實驗觀察,再對書本上的理論知識進行講解,學生就不難理解牛頓第一定律了。
3.加強課堂練習開放性習題的訓練
物理在初中的學科中是最鍛煉學生的思維與想象力的,因為很多物理規律本身就是從具象的生活現象中抽象出來的。因此,在平時的習題訓練中也要加強學生思維的訓練,培養他們的擴散性思維。老師選擇的題目要具有針對性、靈活性,尤其是要針對重點、難點和考點加強訓練。要充分利用教材中的習題資源,人教版初中物理教材中有“動手動腦學物理”這一板塊,里面有很多開放性、實踐性的問題,如九年級第十八章《電功率》中讓學生咨詢老師、家長,估算出一年的用電量,并尋找節約用電的有效方法。這一類的問題雖然很可能得不到答案,但是學生在查找資料、咨詢、學習的過程中不僅對所查的內容有了進一步的了解和掌握,還提升了他們搜集信息、處理信息的能力,培養了他們自主學習的意識,為他們以后的學習打下了良好的基礎。
新課改要求初中物理教學要注重能力的培養、方法的教授、價值觀的樹立,培養學生的創新精神與實踐能力。物理作為一門基礎學科要全面貫徹新課改的思想,增加實驗教學與實驗演示教學,變抽象為具象,提高教學效率,促進學生的全面發展。
參考文獻
串聯電路(以兩個電阻為例):I=I1=I2,U=U1+U2,R=R1+R2,U1∶U2=R1∶R2
歐姆定律:I= U R
電功率:P=UI= U2 R=I2R.
此外還有:W=I2Rt,W1∶W2=R1∶R2,
P1∶P2=R1∶R2.
并聯電路(以兩個電阻為例):U=U1=U2,I =I1+I2,
1 R = 1 R1+ 1 R2,
I1∶I2=R2∶R1.
W1∶W2=R2∶R1,
P1∶P2=R2∶R1.
在一般情況下,在進行電路分析與計算時,只要題目中出現“串聯”等關鍵詞語時首先聯想到“電流相等”,抓住通過各段導體的電流相等這一條件,是解題的關鍵;題目中出現“并聯”等關鍵詞語時首先聯想到“電壓相等”,抓住各并聯電路電壓相等這一條件,是解題的一條捷徑.請看幾則中考實例.
例1 (2013年四川省巴中市)
把n個阻值相等的定值電阻串聯時,總阻值為R1;如果把它們并聯時,總阻值為R2.則R1∶R2等于( )
(A) n2 (B) n (C) 1/n (D)1 n2
解析 :設每一個電阻的阻值為R,n個阻值相同的電阻串聯,總電阻R1=nR;
n個阻值相同的電阻并聯,總電阻R2= R n;
R1∶R2=nR∶ R n=n2
∶1.
故選(A).
例2 (2013年遼寧省沈陽市)
如圖1所示,已知電阻R1=10 Ω、R2=5 Ω,當開關閉合后,下列說法正確的是( )
(A) 通過R1與R2的電流之比為2∶1
(B) R1與R2的總電阻為15 Ω
(C) R1與R2兩端的電壓之比為1∶1
(D) R1與R2消耗的電功率之比為1∶1
解析 :由電路圖可知,兩電阻串聯,串聯電路中各處的電流相等,則通過R1與R2的電流之比為1∶1,故(A)不正確.
串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,
則R1與R2的總電阻R=R1+R2=10 Ω+5 Ω=15 Ω,故(B)正確.
由I=U/R得,R1與R2兩端的電壓之比:
U1 U2=
IR1 IR2=
R1 R2=
10 Ω 5 Ω=2∶1,故(C)不正確.
由P=I2R得,R1與R2消耗的電功率之比:
P1 P2=
I2R1
I2R2=
R1 R2= 10 Ω 5 Ω=2∶1,故(D)不正確.
故選(D).
點評 :本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用,關鍵是公式及其變形式的靈活應用.
例3 (2013年四川省雅安市)
如圖2所示的電路中,電源電壓不變,R1為定值電阻,開關S閉合后,滑動變阻器滑片P向右移動時,下列說法正確的是( )
(A) 電流表示數變大,電壓表與電流表示數之比變大
(B) 電流表示數變小,電壓表與電流表示數之比不變
(C) 電流表示數變大,電壓表與電流表示數之比不變
(D) 電壓表示數變大,電壓表與電流表示數之比變大
解析 :由電路圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯,電壓表測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流,當滑片向右移動時,接入電路的電阻變大,電路的總電阻變大,據I=U/R知,電路中的電流變小,即電流表的示數變??;據U=IR可知,R1兩端的電壓變小,即電壓表的示數變??;據R1=U1/I可知,電壓表與電流表示數之比不變.故答案選(B).
點評 :本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用,確定出滑片移動時電路的變化,并把電壓表、電流表示數的變化轉化為定值電阻阻值是解本題關鍵.
例4 (2013年福建省福州市)
如圖3所示電路,電源電壓保持不變.只閉合開關S,電流表的示數為0.2 A,再閉合開關S1,電流表的示數變化了0.3A.那么閉合S、S1后,R1與R2的電功率之比是()
(A) 2∶3 (B) 3∶2 (C) 5∶2
(D) 1∶2
解析 :只閉合開關S,電流表的示數為0.2 A,電路中只有
R1
工作,I1=0.2 A;
當再閉合開關S1,電阻R1、R2并聯在電源兩端,電流表測干路電流,通過R1的電流不變,電流表的示數變化了0.3 A,通過R2的電流就等于電流表的變化量,即I2=0.3 A;
由并聯電路中的分流特點得:
I1/I2=R2/R1=0.2 A/0.3 A=2/3,
根據P=I2R可知:
P1/P2=R2/R1=2/3.
故正確答案選(A).
例5 (2013年廣東省茂名市)
電能表是測量 的工具.如圖4所示是探究電流熱效應跟什么因素有關的實驗裝置,電阻絲R1的阻值是電阻絲R2的阻值的兩倍,接通電源后,R1、R2產生熱量之比為;若將兩瓶的電阻絲并聯后接入同一電路中,R1、R2產生熱量之比為.
解析 :(1)電能表是測量電路消耗電能多少的工具.
(2)兩個電阻串聯時,兩個電阻的電流相同,通電時間相同,根據Q=I2Rt得,電流產生熱量跟電阻成正比,所以接通電源后,R1、R2產生熱量之比等于電阻之比,即2∶1.
(3)兩個電阻并聯時,兩個電阻的電壓相同,通電時間相同,根據Q=
U2 R t得,電流產生熱量跟電阻成反比,所以接通電源后,R1、R2產生熱量之比等于電阻倒數比,即1∶2.
中職物理教材系統性很強,知識容量大。教材中涉及的知識部分,無論是概念還是基礎理論,都離不開思維能力和抽象過程,就是說這門課程對學生的認知水平和思維能力有較高的要求。
大部分理工科類的中職學校男女比例差別很大,男女比達到4:1,甚至更高。而男女生在學習能力、學習方式方面是不盡相同的,女生在學習物理學科時面臨的困難更大,而因其人數之少極易被忽視。中職女生物理學習的積極性、有效性亟待解決。
一、男女生物理學習能力差異
男女同學在物理學習中存在著顯著差異,究其原因,主要是由于生理差異、社會期望差異等造成男女學生的智力和非智力因素的差異。作為學生,若能認識各自的心理特征,有利于自己針對性地克服本身的心理缺陷,達到生理、心理均衡發展,優化心理結構,提高學習效率之目的。
(一)感知覺方面。
女生的感受性較高,觸覺、嗅覺較敏感,聽覺能力較強。男生則視覺能力較強,在接受外來信息時,男生發達的視覺通道大大彌補了其它通道之不足。由于具有較強的視覺空間能力,男生分析物體運動等空間表象能力優于女生。
(二)記憶力方面。
因為男性在聽別人說話時,只激活大腦的一側,女性則激活大腦的兩側。男女大腦中的記憶區域不同,女性情感區域活躍,與情感有關的細節容易被記住,例如各種紀念日、生活瑣事。而男性的記憶區域在接受視覺刺激后會變得越發活躍,而且男性更善于關注大局,如道路布局等,因此,他們對大局的記憶更深刻。女性短時記憶水平佳,男性則擅長長時記憶。
(三)注意力方面。
女生的注意力多定向于人,對人際關系很敏感,并在這種關系發生變化時很快地適應,所以她們聽課時容易受到教師的影響,主動與教師配合。男生的注意力多定向于物,并且喜歡探究物體內部構造的奧秘,但注意力的穩定性稍差,上課時易分心。
(四)思維品質方面。
兩者的差異最明顯,女生由于有較強的形象記憶和機械記憶,因而偏向于形象思維,主要依靠表象間的類比和聯想,富于想象力,但思維的靈活性不夠,理解力較差。男生偏向于抽象思維,主要依靠概念進行判斷和推理,有較強的演繹、歸納能力,思維的靈活性較好,理解力較強。
(五)操作技能方面。
由于男生傾向于“物體定向”,有較強的動手能力,樂于自己設計實驗進行探索,有較高的創造力。女生由于傾向于“人物定向”,所以女生的動手能力較差,不愿意做試驗。在物理實驗中,女生較適應規定了步驟的驗證性實驗,由于女生有較強的感受性,她們在實驗中觀察較仔細認真,數據記錄較準確。
除了上述先天的因素外,男女生受后天社會因素影響巨大。社會對男女生興趣、人格特質等方面都產生了重要影響,這里我們不展開講。總之,女生在守紀律、勤奮、認真、聽覺、形象思維、方面優于男生,而在堅持性、頑強性、自制力、情緒穩定性、自信心、視覺、抽象思維等方面不如男生。
二、提高女生學習有效性的措施
目前情況下,職業學校大多都是在就業導向下進行人才培訓的,即學生通過幾年的學習能夠掌握一技之長,掌握一門專業的技術可以應用在現實生活中,可以找到工作。這是職業學校培養計劃的基本和核心目標。提高物理學習的有效性也是為了更好地掌握各專業課的基礎知識,從而更好掌握技能的學習,服務于就業。男女生在諸多能力方面存在差異,就必須因應不同的策略和方案就行培養,做到揚長避短。
(一)明確認識。
發現問題,意識到問題是解決問題的首要條件。目前中職學校物理學科教學有效性普遍偏低,教師難教授,學生難理解,尤其是女生在面臨一些抽象的邏輯問題、實踐操作問題時往往更是云里霧里,而因為其內向不善發問、不敢發問,很容易就被跳過。比如初中物理部分電路歐姆定律的學習影響了中職物理中全電路歐姆定律的學習,而后者又嚴重影響了電工基礎中基爾霍夫定律的教學,一些知識的略過,會給后面的學習造成更大的困難。所以,教師和學生都應該明確認識,意識到女生在物理學習上的特點和困難,然后再因地制宜采取措施。
(二)強化短板。
一個木桶上最短的那塊木板決定了木桶的容量,要想提高綜合的能力和水平,必須強化自身的短板。女生在空間能力、長時記憶、抽象思維能力、操作技能等方面和男生有一定差距,應該自身有意識的去強化這些能力。那做實驗來說,女生一般不太喜歡實驗,或者是僅僅做一些驗證性的實驗。為了能力的均衡發展就要多做實驗、針對性的進行一系列的探究性試驗。經過特殊強化和教師的指導,女生的實驗操作能力一定可以提升,同時自己親手進行操作也會提升了自己的形象思維內容,在大腦中更直觀的了解了該實驗的內涵和意義。于此同時,自身物理的綜合水平伴著短板的提升而有顯著提升。
(三)發揮優勢。
總體而言,女生在物理學習中的確存在劣勢。但是,我們也要辯證的看到其長處和優勢所在。中職生是直接面向企業的,而企業的需求不盡相同,女生只要善用自身優勢、揚長避短,在與男生的競爭中一定可以占得先機,提升物理學習的有效性。
有人可能認為培養優秀學生主要靠課外小組和個別輔導,與課堂教學關系不大,這種看法是片面的,實際上課堂教學也是至關重要的.本文著重從高中物理課堂教學這一側面來總結取得這些成果的經驗.
我們十多年來的課堂教學經驗可以總結成三句話:追根尋源真一點,實驗研究多一點,能力要求高一點,簡稱“三點”教學法,因此我們稱自己的教材為“三點”法教材.
我們的“三點”法教學完全是根據國家教委頒布的高中物理教學大綱編寫的.因為我們面對的是全班學生,不可能而且也不應該把課堂教學變成物理競賽輔導,我們確確實實通過課堂教學明顯提高了學生的素質和能力,為學生在高考和物理競賽中取得優異成績打下了扎實的基礎.
一、追根尋源真一點
一個學生學習物理,首先接觸到的就是物理定律.因此,怎樣搞好物理定律教學,必然是每個物理教師首先要考慮的問題.
在進行某一物理定律教學時,我們有意識補充了大量的與這一定律的建立過程有關的內容,這就是所謂的“溯源”教學.任何一個重要物理定律的建立,都有一個艱辛而漫長的過程.探索定律的工作只所以能成功,這個定律最后只所以能夠確立起來,其中一定有很多科學的研究方法和正確的推理思維方式,這些內容毫無疑問是屬于物理學科中最重要的東西,是人類一筆寶貴的知識財富,也是我們物理教學的寶貴財富.
在講授牛頓萬有引力定律時,我們從第谷對行星進行幾十年的觀測積累的大量第一手資料講起,然后是開普勒在擁有這些數據的基礎上,通過大量計算總結出描寫天體運動的經驗規律(開普勒三定律),最后才是牛頓用定量的動力學原理對這些規律予以解釋,終于發現了對天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律.在學習牛頓萬有引力定律的過程中,我們還著重向學生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗證”三種科學研究的重要方法.
在學習庫侖定律的過程中,我們糾正了學生由于大多數教科書敘述籠統而形成的錯誤觀念,使他們明白:1.庫侖當年只用扭秤做了兩個同種電荷互相排斥的實驗,而未做兩個異種電荷互相吸引的實驗,因為在后一實驗中的平衡有可能是不穩定的.庫侖是用電擺來完成后一實驗的;2.無論是扭秤還是電擺,精確度都是很有限的,根本無法確定兩電荷之間的作用力與距離的平方成反比,更不是和距離的1.98次方或2.02次方成反比.當年的庫侖(實際上還有更早的卡文迪許),以及后來的麥克斯韋、普林普頓等人都是用另一種實驗方法將指數的精度逐漸提高,直至今天的2±3×10-16,終于使庫侖定律成為當今物理學中最精確的定律之一.結合庫侖定律的建立過程,我們還向學生介紹了“類比”和“演繹驗證”的方法.
在學習歐姆定律的過程中,學生一開始都以為研究通過導體的電流和導體兩端的電壓之間的關系是不困難的,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.可是我告訴他們,在歐姆那個年代,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,歐姆所面臨的困難之大是可想而知的.他到底是怎樣得到這個電學中最重要的定律的呢?學生頓時產生了濃厚的興趣.在學習歐姆定律誕生過程的同時,我們還結合歐姆的實踐,介紹了用圖線探究新規律的方法.
此外,我們還結合牛頓運動定律介紹了“理想實驗”、“推理”、“實驗研究”等方法,結合氣體定律介紹了“分析法”,結合能量的轉化和守恒定律介紹了“綜合法”.使學生比較系統地掌握了一些重要的科學研究方法.有的同學深有體會地說:物理定律是寶貴的,但研究物理定律的科學方法更寶貴.誰掌握了這些方法,誰就能不斷地去探索大自然層出不窮的奧秘.
在物理定律的教學中,我們在課堂上經常采用設問的方法,不是直接告訴學生某個定律是怎樣建立起來的,而是不斷地提出問題讓學生去思考,擺出困難讓學生去克服,提出任務讓學生去完成,制定目標讓學生去實現.這樣可以有效地發展學生的創造性思維和解決問題的能力.
我們要求學生在課外進行大量自學.早在公元前4世紀,古希臘蘇格拉底明確強調過:“好的、正確的教學不是傳遞,而是對學生的自學輔導”.我一貫強調學生要學會自學、討論、研究.我教的優秀學生,學得的物理知識,最多只有一半是在課堂上聽我講的,其它一概由他們自學.到一定階段,我開始指定幾個學得比較好的學生輪流給其他學生上課.每次課分兩部分,前半部分由主講同學講,后半部分由全體同學提問、討論.像王泰然和任宇翔在高二階段就給其他同學作過二十幾次講座,楊亮、謝小林、陳匯鋼等同學也不例外.
我們這種自學討論式教學還延續到學生畢業以后.獲金牌或學有所成的學生進了大學甚至出國留學后,有機會還回來給小同學談自己的體會.例如1994年暑假任宇翔從美國回國探親一個月,來學校給95、96屆學生講了10次課.他向小學友介紹物理學中一些新進展、中美物理教學中的差異以及他們當年學習過程中曾激烈爭論過的問題,使聽課的學生大受裨益.1996年暑假,謝小林和陳匯鋼兩位金牌獲得者又為97、98屆同學講了十多天課.他們既講物理知識,又講國家集訓隊隊員奮發學習的感人事跡,使小同學們大開眼界.
這樣的訓練方法也得到了權威人士的肯定.1992年10月,在上海召開的全國物理特級教師會議上,原中國物理學會副理事長、現全國中學物理競賽委員會主任、北京大學沈克琦教授在他的題為“國際物理奧林匹克競賽與中學物理教學”的報告中說:“我聽到兩名得金牌的上海學生講他們的老師如何培養他們的情況,我認為這個經驗倒很值得推廣.他們說他們的老師不是采取灌輸的辦法,而是啟發引導,要求他們給同學講課,這對他們搞清概念原理和科學地進行表達都非常有幫助.我想這可能是提高優秀學生能力的有效方法之一.”
那么自學為什么會對提高學生的能力起這么大的作用呢?從心理學角度來看,自學與聽課可能有以下兩點不同:
(1)人類的思維活動表現為分析、綜合、比較、抽象、概括等過程.一個學生在自學某一個新的物理內容時,少不了理解、思考、建立正確的物理模型等工作,這里面充滿了分析、綜合、比較等過程.因此相對聽課而言,自學對學生的思維活動提出了更高的要求,從而使他們得到更大的鍛煉.
(2)人們的注意可分為無意注意、有意注意和有意后注意三種.事先沒有預定的目標,也不需要作意志努力的注意叫做無意注意;有預定的目標,在必要時還需作一定的意志努力的注意叫做有意注意.一個學生在自學的時候,他的目的一定是十分明確的,而且需要一定的意志努力(否則難以堅持),因此學生在自學時,可保證在絕大多時間內都處于有意注意的狀態,這一點對提高學習效率和學習能力都是很有好處的.有的學生在自學中往往會十分投入,進入一種旁若無人的境地,而相對來說,這種情況在聽課時就比較少.一個學生堅持自學一段時間之后,便能漸漸地從有意注意轉化到有意后注意,即不需要意志努力也能夠將自己的注意力長期保持在這項工作上.有意后注意是一種高級類型的注意,它既有明確的目的,又不需要用意志努力來維持,是人類從事創造性活動的必需條件.學生一旦進入這種狀態,他們的物理學習效率就會大大提高,學習成績就會有明顯進步.
二、實驗研究多一點
物理學是一門實驗科學,物理學中的每一個概念、規律的發現和確立主要依賴于實驗.因此,在高中物理教學中加強學生實驗方面的訓練,無疑是提高物理教學質量的一條必由之路.
目前中學物理教學大綱中安排了相對數量的學生實驗和演示實驗,不難發現,這些實驗存在著某些不足,主要表現在下面幾個方面:
第一,教材中幾乎所有實驗是為配合所學內容而安排的,目的是幫助學生加深對所學內容的理解,因此學生不易通過這些實驗掌握一些重要的實驗方法.
第二,課本中每個實驗的實驗原理及操作步驟都講得十分清楚,學生只需按部就班地完成實驗操作即可.這樣的實驗只能增加學生的感性認識,鍛煉學生的動手操作能力,而對學生創造性思維的訓練是不夠的,也無法培養學生解決問題的能力.
第三,目前課本中的實驗大多是驗證性實驗,學生只要學懂了書上的定律,一般都能輕而易舉地完成實驗.這種安排違反了教育應該走在學生智力發展前面的原則,對培養學生的能力是不利的.
針對以上不足,我們對實驗教學內容和教學方法進行了改革,使實驗教學為發展學生的智力,提高學生的素質服務.在實驗內容的改革方面,我們主要采取了以下三條措施:
(1)增加實驗數量.
不論是在課堂演示實驗,還是在學生實驗或小實驗方面,平均增加了60%的實驗.其中有一部分新實驗,學校沒有現成的儀器,安排學生自己制作,對學生有較高的要求.
(2)重視實驗誤差討論.
物理實驗離不開測量,測量是實驗科學最本質的東西.從某種意義上講,結果準確的實驗就是成功的實驗,反之就是不成功的實驗.因此在培養優秀學生的過程中,應該讓他們掌握一些必要的實驗誤差的基本知識.在設計實驗方案時,要求學生們盡量消除實驗的系統誤差;在選擇實驗器材時要考慮它的精確程度;在處理實驗數據時,要采用盡量科學的方法.
(3)加強重要實驗方法教學.
在實驗領域中有一些重要的方法,比如減小實驗系統誤差的方法、減小實驗偶然誤差的方法、實驗探究規律的方法、迂回測量的方法等,這些方法不是在個別實驗中,而是在許多實驗中都有應用,因此具有一定的普遍意義,這些方法一定要讓學生很好地掌握.在必要時,我們甚至根據實驗方法來安排實驗內容,集中安排幾個某種方法體現比較典型的實驗,這樣便于學生深刻領會和熟練掌握某一種實驗方法.
在實驗教學方法改革方面,我們做了以下嘗試:
(1)在課堂上創設一些實驗問題讓學生研究.
在高中階段,每周至少有4節物理課,充分利用物理課中碰到的各種各樣問題,可設計一些供學生討論的實驗題目,并引導他們一步一步地探索、解決.
我在講功率一節時,設計了這樣一個實驗題目:要求測定一個人騎自行車的功率.在自行車由靜止啟動的過程中,人做的功除了增加人和車的動能之外,還要克服空氣阻力和地面的摩擦力,其中哪些因素是主要的,哪些因素是次要的?學生根據自己騎自行車的經驗,認為空氣阻力是很明顯的,不能忽略,而地面和車輪之間的滾動摩擦一般比較小,可以忽略.接下來的問題是怎樣測量人克服空氣阻力做的功?學生都有這樣的體會:頂風騎車時,騎得越快風的阻力越大,因此可以設風的阻力和車的速度成正比.車的速度怎樣測?風的阻力和車速成正比的比例因數是多少?問題一個接著一個地出現,被大家一個又一個地解決,終于找到了一個大家都比較滿意的實驗方案.接著全班同學興高采烈地到操場上去做實驗,最后再回到教室里,師生一起處理實驗數據,作出圖象,得出實驗結果.在整個實驗過程中,除了實驗題目是由老師提出的外,實驗方案和解決問題的途徑都是由學生討論研究出來的,因此他們都覺得很有意思,收獲很大.
(2)對課本中一些重要實驗進行深入研究.
物理課本中有大量現成的實驗,有時可以對這些實驗進行一些討論和改進.
在做直流電路的實驗時,我們讓學生對伏安法測量導體的電阻這個實驗進行了深入的研究.用簡單的伏安法電路,不論是采用電流表內接還是電流表外接,都有系統誤差.結合這個問題,我給學生介紹了補償的思想,然后由學生自己設計了電流補償和電壓補償兩種線路.補償法解決了由于實驗電路不完善帶來的系統誤差,但這個矛盾解決了,電流表和電壓表不夠準確的問題上升為主要矛盾.怎么辦?經過進一步研究改進,大家認為可以用準確度高得多的電阻箱來取代電壓表和電流表,再輔以靈敏度很高的電流表,便可以明顯提高實驗結果的準確度,這就是常用的惠斯通電橋.接下來學生分別用簡單伏安法、補償伏安法和惠斯通電橋測量了同一個標準電阻,比較測量結果,可以證實先前的想法.在歷史上,從伏安法到惠斯通電橋是有一個很長的過程的,而在我們這堂實驗課中,學生經歷了這么一個碰到問題、分析問題、解決問題的完整過程.這樣的實驗課對增強學生的能力是很有幫助的.
(1)和(2)實際上都是不斷地給學生提出新的目標,誘導他們提高實驗水平,我們有時稱之為“目的誘導法”.
(3)給特優學生安排一些特殊實驗.
我校有一批進口物理儀器,性能比較好,涉及的實驗內容面也比較廣.這批儀器的說明書是英文或日文的,我指定一名學生準備某一個實驗,要求他先翻譯好說明書,準備好器材,然后帶領其他同學做實驗.這個主講的學生還要準備好一些討論題,在實驗后供同學們討論.學生對這樣的實驗非常感興趣.此類實驗雖然有時和高考、競賽沒有直接的關系,但是這種帶有研究性的實驗對優秀學生很有好處.
三、能力要求高一點
物理習題教學是物理教學的重要組成部分.不論是教師還是學生,都在解習題上花費了大量的時間,因此,習題教學的改革是一個很重要的問題.
就本質來說,物理習題是人們編制的一些假想物理場景.毫無疑問,物理學家是不會去做物理習題的,而他們是在研究那些真實的、尚未發現的物理規律.同樣,發明家也是不會去做物理習題的,他們是在力圖應用已有的物理規律去解決一系列實際問題,那么我們為什么要讓學生做那么多人為假想的物理習題?目的無非是要培養學生的理解、分析、推理等能力.所以物理習題教學應該圍繞這個目標來進行.
我們常用以下兩種方法來進行習題教學:
(1)按照解題方法組織習題教學
一般的習題都是按力、熱、電、光的順序來講授的,但我們比較傾向于按照解題方法來講解物理習題.例如理想化法、整體法和隔離法、等效替代法、小量分析法、疊加法、對稱法、圖象法等,這樣比較有利于學生掌握一些重要的解題方法.到學習的某一階段,集中將一批用解決方法相同的習題安排給學生練習,使他們由不會用到會用這種方法.在以后的學習中,每隔一定階段讓這種方法再出現一次,以加深這種解題方法在大腦中的印象,達到牢固掌握,應用自如的目的.
一、解問答題的一般思路
1.認真審題弄清題目給出的物理現象和過程,找出已知條件和要回答的物理問題。
例1船從河里航行到海里的時候,船是下沉一些還是上浮一些?為什么?
解答方法 題中表述的物理現象和過程是船從河里航行到海里。經分析,找出的已知條件是同一物體,漂浮在兩種不同密度的液體中。要明確回答的問題是船下沉一些還是上浮一些。
2.找出理論根據就是抓住已知條件與要回答的問題之間存在的物理原理或物理規律的聯系,確定解答的依據。在上例中,可清楚地知道,物體漂浮在液面的條件是F浮 =G,二力平衡。
3.做推理表述根據物理現象和過程,從已知條件出發,充分揭示理論根據與所要回答問題之間的邏輯聯系,用精煉的語言,清晰的條理進行推理表述。由于船在行駛中自重不變,又由于它是漂浮在液面上,根據物體漂浮在液面上的條件F浮 =G,二力平衡,可得ρ 河 gV 排 1 =G=ρ 海 gV 排 2 ,即ρ 河 V 排 1 =ρ 海 V 排 2 ,因為ρ 河 <ρ 海 ,所以V 排 1 >V 排 2 。所以,當船從河里駛向海里的時候,要上浮一些。
4.復查答案解答完畢后再復查自己的推理表達是否正確,有無片面之處,語言是否做到精煉,條理清晰,這樣做能夠促使學生掌握解答規律的規范化和技巧性,提高答題的正確率。
二、常見的問答題型及解法
1.概念問答題指某些需要直接回答“是什么”的問題,目的是考查學生對物理基本概念的理解和記憶。
例2歐姆定律的內容是什么?
解答方法這類題比較簡單,采用直接敘述法。 轉貼于 2.因果關系題針對題目中表述的物理現象,正確選擇一個物理觀點,直接把這個問題敘述出來。
例3水壺里裝滿冷水,在爐子上加熱,水會從壺里溢出來,為什么?
解答方法采用由因導果法。因為水受熱會膨脹,使水的體積增大,當水的體積大于壺的容積時,水就會從壺里溢出來。
3.過程說明題指對一些裝置儀器組成的物理線路或對實驗操作步驟進行闡述。
例4根據防汛的報警器的原理線路圖,試說明它的工作過程(圖略)。
解答方法采用程序歸納法。說明工作過程必須知道物理原理,工作過程服從什么物理規律。水面上漲,浮子隨著升至開關觸點控制電路接通電磁繼電器工作銜鐵被吸下使工作電路通路紅燈亮(報警)。
4.現象解釋題把生活中發生的一些物理現象,運用物理知識進行分析、解釋。
例5白熾燈絲斷了再搭接上,通電時更亮,怎樣解釋這個現象?
解答方法采用公式分析法。先要找出與題中物理現象有關的公式,然后根據題給條件分析公式中各物理量的內在聯系,從而使問題得到解釋。根據P=U 2 /R,當U一定時,P與R成反比,由于燈絲重新搭接,使燈絲變短,電阻變小,燈泡的電功率變大,所以會更亮。
5.辨析說理題區分相近而又不同的物理現象,考查學生對不同物理概念的理解。像蒸發現象與沸騰現象,重力與壓力的概念,效率與功率的物理意義等。
例6兩個阻值不等的導體,把它們接在同一電路中,當電流通過電阻大的導體時,產生的熱量一定多,對嗎?
解答方法采用比較分析法。遇到這類問題,思考要周密,找出不同條件下遵從的物理規律,進而辨析說明。當兩個阻值不同的導體串聯在電路中時,因為電流相等,電阻大的導體,在單位時間內電流通過的產生的熱量多;如果把它們并聯接入電路,因為它們兩端的電壓保持相等,電阻大的導體通過的電流小,單位時間內電流產生的熱量少。所以,原題說法不對。
6.現象原理題這種題型有一個明顯的特點,就是要回答某種物理過程產生的原因,需要說清“為什么”。
例7燒鍋爐時,用鏟子送煤,鏟子往往并不進入爐內,而是停在爐前,煤就順著鏟子運動的方向進入爐內,這是為什么?
1物理概念教學
1.1創設生活情境,激發思維動力
物理概念學習時,為更好引入對相關內容的學習中,要利用生活經驗和原有認識創設情境,啟迪學生思維,幫助學生建立概念.例如,“能量”這一概念學習時,如果只是簡單的說“一個物體能做功,這個物體就有能”,難以給學生留下深刻印象.而如果引入爬山、吹氣球、除塵器吸除塵等現象,讓教學內容變得直觀形象,密切與生活的聯系,激發思維動力,就可以提高物理概念的學習效率.
1.2引入教學實驗,提升思想認識
為了讓概念學習變得直觀形象,任課老師要盡量設置典型實驗,讓學生親自動手操作,獲得更為深刻的認識,弄清物理概念的本質特征,深化對所學內容的理解.整個實驗過程中任課老師要加強指導與觀察,讓學生更為有效地發掘問題,勤于思考,提高分析、綜合、類比思維能力,將實驗現象上升為物理概念,深化對所學內容的理解.
1.3應用思維方法,上升理性思維
學生獲取材料后要進行綜合、比較、歸納和分析,利用科學思維找出共性和本質屬性,形成概念.盡量用簡潔的語言文字表達定義,明確概念的適用范圍.例如,學習摩擦、慣性、密度等概念時,可以從學生日常生活入手,列舉典型事例喚起學生的感性認識,讓學生對這些材料加工和分析,在深化對感性材料認識的基礎上形成理性認識,提高學習效率.
1.4注重學以致用,鞏固所學內容
要善于應用物理概念解決實際生活遇到的問題.這樣既能加深對相關概念的理解和認識,還能激發學生的學習興趣和熱情,促進學生創新意識和知識應用技能提高.例如,“慣性”相關內容學習完成后,有學生會提問:在勻速行駛的火車上,坐在車廂里的人豎直向上拋出一物體,物體下落后會落回原來的拋出點嗎?針對這樣的問題,不同學生會有不同理解,甚至引起爭論,調動學生討論的熱情.而探討和爭論的過程也是抽象概念與具體問題結合的過程,有利于鞏固、活化所學概念,并應用這些概念解決實際問題,提高知識應用技能.
2物理規律教學
2.1創設情境,培養形象思維
學習初中物理知識時,不能只看表面現象,而應該對物理現象有感性的認識,這是培養學生思維能力的基礎.任課老師要不失時機的為學生創設情境,演示實驗現象,讓學生更為有效地[HJ1.6mm]探究和思考.學生的學習過程也是不斷思考、歸納、整理、分析和思維能力培養的過程.例如,學習“焦耳定律”時,為了讓學生對該部分內容有更為深刻的認識,可引導學生陳述并分析電熨斗、電暖器使用時所發生的現象.利用與學生日常生活聯系緊密的現象創設問題情境,激發學生探究熱情,讓學生對焦耳定律有更為形象直觀的了解,逐步提高學生探究意識和形象思維能力.
2.2注重探究,培養綜合思維
注重對初中物理知識的探究,加深學生對所學內容的了解,培養歸納、分析和綜合思維能力.重視實驗的應用,對物理規律進行有效探究.例如,利用控制變量方式探究物理規律.學習歐姆定律時,可通過控制電流、電壓、電阻三個變量對該定律的學習有更為深刻的認識.學習蒸發快慢、光的反射定律時,可由生活經驗或實驗現象得出結論.光的反射定律可以對大量實驗數據歸納和總結,然后得出結論.還可以先從具體實例或實驗結果得出定性結論,再通過實驗得出定量結論.如液體壓強研究過程中,先通過演示讓學生知道其跟深度、密度有關,然后進一步研究得出二者呈正比例的定量關系.
2.3應用規律,培養推理思維
當學生通過探究得出規律之后,要及時對所學內容鞏固和活化,讓學生掌握其來龍去脈,達到真正鞏固所學內容的目的,并能熟練應用所學規律解決實際問題.教學中,讓學生從已知物理現象或理論出發,對某種現象進行歸納和推理,進一步探尋函數之間的關系,或者得出新結論,對物理現象和規律有更為深入的認識.同時還要善于利用物理現象或規律解決遇到的問題,通過演繹、歸納、推理、判斷等方式,提高物理知識的應用技能,促進學生思維能力的提高.
3物理實驗教學
3.1應用演示實驗,培養思維能力
開展演示實驗的同時,不僅要讓學生觀察實驗現象,更為關鍵的是重視對實驗現象進行觀察分析.從所觀察到的現象分析其中的問題,然后逐漸把握規律,對實驗現象有本質認識,逐漸培養學生觀察和分析問題的能力.例如,應用“奶瓶吞雞蛋”、“開水下面的小魚”等新奇實驗,將學生引入新課學習活動之中,加深對實驗現象的了解,推動學生思維能力縱深發展,取得更好的教學效果.
3.2應用探究實驗,培養思維能力
思維能力的培養,離不開對概念、規律的了解和探究,要把握其中的來龍去脈,加深對物理現象和物理規律的了解,從感性認識上升至理性認識.任課老師可以為學生創設情境,給出探究性的問題,讓學生思考,設計探究方案,進行實驗操作并分析論證,把握來龍去脈,得出結論.這樣不僅能加深對物理現象的理解,還能促進學生思維能力的提升.
4物理習題教學
習題能檢驗學生對物理知識的掌握程度,提高學生的物
1保護電路
相對常見的用電器而言,滑動變阻器的阻值較大,把滑動變阻器接入電路時,在閉合開關之前,把滑片放在滑動變阻器的阻值最大位置就能夠防止電流過大而燒壞電路元件,起到保護電路的作用.例如,學習了滑動變阻器以后,小明同學制作了一個簡易調光燈,裝置如圖1所示,他把滑動端的金屬夾首先夾在了鉛筆芯的B端,他這樣做的目的就是“使接入電路的電阻最大,電流最小,對電路起到保護作用.”
2改變電阻
滑動變阻器最主要的作用是改變電阻.當把滑動變阻器串聯連入電路時,要判斷電阻如何變化,應首先明確電阻絲的哪一部分接入了電路,移動滑片的位置,判斷接入電路的電阻絲的長度如何變化,就可以判斷出電阻的變化.
例如圖2所示,把滑動變阻器的A、C接線柱連入電路時,當滑片P向右移動時,變阻器連入電路的電阻值將
A.變大B.不變
C.變小D.無法判斷
解析當滑動變阻器的A、C接線柱連入電路時,電阻絲的AP段連入了電路,當滑片P向右移動時,AP段變長,電阻變大,選擇答案A.
拓展本題中若把A、D接線柱連入電路,當滑片P向右移動時,變阻器連入電路的電阻值也將變大.因此,當滑動變阻器起改變電阻的作用時,對電阻變化起決定作用的是下面的兩個接線柱(電阻絲兩端的接線柱).
3導線作用
滑動變阻器上有4個接線柱,在特殊情況下或在電路故障分析時往往把金屬桿兩端的接線柱連入電路,能起到導線的作用.
例如圖3所示,滑動變阻器有4個接線柱,使用時只需接入其中2個,因此有幾種接法,在這些接法中,不能改變電阻大小并且可能損壞儀器的接法是
A.接A和DB.接B和C
C.接A和BD.接C和D
解析把滑動變阻器接入電路時,不能改變電阻的連接方法有兩種:接入AB或CD,根據題意“可能損害儀器”,說明電流很大,即電阻很小,應把CD接入電路,起到導線作用,應選擇D.
4定值電阻
滑動變阻器的核心組成部分是表面涂有絕緣漆的電阻絲,當把該電阻絲全部連入電路時,移動滑動變阻器的滑片,也不能改變電阻,起定值電阻的作用.例如,在做模擬調光燈的實驗中,一位同學發現無論怎樣移動滑片P,燈的亮度都不發生變化,而且一直很暗,這可能是什么原因?
解析當滑動變阻器和燈泡串聯時,不能改變燈的亮度,說明電路中的電流沒有改變,而且燈泡一直很暗,只能是滑動變阻器同時接了兩個下接線柱,即把電阻絲兩端接入電路,電阻很大,起到定值電阻的作用.
5改變電流
在電學習題中,電源電壓可以認為恒定不變,因此,當滑動變阻器接入電路的電阻變化時,根據歐姆定律就可以判斷出電路中電流的變化進而判斷出小燈泡亮度的變化.
例在利用如圖4所示的電路做“用滑動變阻器改變電流”的實驗,當滑片P向左移動時,電流表的示數將(選填“變大”、“不變”或“變小”),小燈泡的亮度(選填“變亮”、“不變”或“變暗”)
解析由圖4可知,小燈泡和滑動變阻器串聯,滑片P的左邊部分連入電路,當滑動變阻器的滑片P向左移動時,連入電路中的電阻變小,燈泡的電阻不變,串聯電路的總電阻減小,電源電壓不變,則電路中的電流變大,即電路中的電流表的示數“變大”,小燈泡的亮度“變亮”.
6改變電壓
因為電源電壓保持不變,在利用滑動變阻器改變電阻時,電路中的電流自然會發生變化,那么定值電阻兩端的電壓也會發生變化,所以,滑動變阻器有改變電壓的作用.
例如圖5所示,在探究“通過導體的電流與導體兩端的電壓的關系”時,保持電阻R1不變,需要改變電阻R1兩端的電壓,觀察電流表的示數如何變化,其中滑動變阻器的作用是什么?
解析探究“通過導體的電流與導體兩端的電壓的關系”,必須改變定值電阻R1兩端的電壓,可以調節滑動變阻器R2,使定值電阻R1兩端的電壓成整數倍變化,觀察電流表的示數隨之變化情況,就可以分析得出電流與電壓的關系,這時滑動變阻器的作用就是通過改變電阻R2的阻值來“改變定值電阻R1兩端的電壓”.
7控制電壓
對于滑動變阻器的作用,在一般情況下,都是通過改變滑動變阻器的電阻來改變電路中的電流或用電器兩端的電壓,但是有時候,卻需要控制用電器兩端的電壓不變.例如,在探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”時,如圖6所示,更換不同的電阻器(電阻值成整數倍增加)時,電壓表的示數會改變,要想控制不同的電阻器兩端的電壓不變,就要調節滑動變阻器,在這些類似的實驗中,滑動變阻器的作用就是“控制不同電阻R兩端電壓保持不變”.
8減小誤差
在定值物理量的測量中,由于測量方法、測量工具或人為因素等的影響,一次測量往往具有偶然性,誤差較大.要想減小誤差,比較方便易行的方法之一是多次測量取平均值.在電學實驗中,要想實現多次測量,最方便的方法往往用到滑動變阻器.例如,用“伏安法”測量定值電阻的阻值,如圖7所示,要想多次測量Rx兩端的電壓和通過Rx的電流,求出Rx的阻值的平均值來減小誤差,就要調節滑動變阻器,所以,滑動變阻器的作用是:改變待測電阻Rx兩端的電壓和電流,多次測量取平均值,減小測量誤差.
9保護電流表
電流表是比較精密的電學儀表,在使用時必須遵循使用規則,其中“被測電流不能超過電流表的量程”就是重要的規則之一,這就要求滑動變阻器接入電路的阻值要有一定的范圍,才能保護電流表.
例如圖8所示,電源電壓為18 V,電阻R=20 Ω,滑動變阻器的最大阻值為100 Ω,若電流表的量程為0~0.6 A,求滑動變阻器的調節范圍.
解析要保護電流表,電路中的最大電流為0.6 A,電源電壓為18 V不變,利用歐姆定律可以求出電路的最小總電阻為30 Ω,減去定值電阻R的阻值20 Ω,即可算出變阻器的最小電阻為 10 Ω. 變阻器的最大電阻為100 Ω,所以,滑動變阻器的調節范圍是10 Ω~100 Ω.
10保護電壓表
同電流表一樣,電壓表的使用也要遵循必要的使用規范,被測電壓也不能超過電壓表的量程,否則,會損害電壓表,這就要求滑動變阻器接入的阻值有一定的范圍才能保護電壓表.
例在如圖9所示的電路中,電源電壓為15 V,電阻R1=20 Ω,滑動變阻器的最大阻值為100 Ω,若電壓表的量程為0~3 V,求滑動變阻器的調節范圍.