時間:2023-08-10 17:11:55
導語:在歐姆定律的實驗探究的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。

1.教材的地位和作用
“歐姆定律”是在學生學習了電流、電壓、電阻等概念以及使用電壓表、電流表、滑動變阻器之后的內容,這樣的安排既符合學生由易到難、由簡到繁的認知規律,又保持了知識的結構性、系統性。通過學習“歐姆定律”,主要使學生掌握在同一電路中電學三個基本物理量之間的關系,初步掌握運用歐姆定律解決簡單電學問題的思路和方法,同時也為下一步學習“電功率”以及“焦耳定律”等其他電學知識與電路分析和計算打下基礎,起到了承上啟下的作用。
2.教學目標
(1)知識與技能
通過實驗探究電流跟電壓、電阻的定量關系,分析歸納得到歐姆定律。理解歐姆定律,能運用歐姆定律分析解決簡單的電路問題。
(2)過程與方法
運用“控制變量法”探究電流跟電壓、電阻的關系,歸納得出歐姆定律。
(3)情感態度與價值觀
通過對歐姆定律的認識,體會物理規律的客觀性和普遍性,增強對科學和科學探究的興趣。
3.教學的重難點
重點:理解歐姆定律,能運用歐姆定律分析解決簡單的電路問題。
難點:對歐姆定律的理解和應用。
二、說教法
這節課可綜合應用目標導學、講授和討論等多種形式的教學方法,提高課堂效率,培養學生學習物理的興趣,激發學生的求知欲望。充分體現以教師為主導,以學生為主體的原則。
三、說學法
在物理教學中,應該對學生進行學法指導,應重視學情,突出自主學習,鍛煉實驗操作能力。在本節課的教學中,通過閱讀例題,讓學生在閱讀過程中進行分析、推理,培養學生的自學能力與分析推理能力。
四、說教學設計
在教學中公式的推導是建立在學生體驗的基礎上的,先由學生解題而后再去總結、引導,學生通過自主解決實際問題獲得感性認識。教師該講的還是要講,該放手的就盡管讓學生去完成,即便會有一些問題,也可以讓學生去發現問題的源頭出在哪里,讓學生對問題進行分析和討論,這樣既加深學生對歐姆定律的理
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞: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,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,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作功或所作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。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。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。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內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、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
歐姆定律是由喬治•西蒙•歐姆,只要是規范電流,電壓和電阻之間關系的定律。其主要公式為I=U/R
1.1歐姆定律并不適用于所有物體
很多人認為歐姆定律適用于所有導電的物體,這個想法是錯誤的。因為歐姆定律只適用于金屬導電和電解液,在氣體導電和半導體元件中歐姆定律是不適應的。
1.2導體的電阻不是一成不變的
金屬導體的電阻不是一成不變的,它會隨溫度的升高而增大。比如電燈泡算電阻的時候,剛開燈的時候和開很久的燈的電阻一定是完全不同的。
1.3串并聯電路歐姆定律的推廣式不同
我們在處理串聯電路時我們要記住電流是恒值,電壓是各部分電壓的總和。而在并聯電路中各支路電壓和電源電壓是相同的。電壓是衡量,而干路電流等于各支路電流之和。
2.如何對物理中的歐姆定律進行教學
2.1培養學生對學習物理的興趣
“興趣是最好的老師“。作為一名物理教師希望能帶動學生的積極主動性,讓學生配合老師教學工作,有時在課堂上老師教學會出現不理想的情況,如學生上課睡覺,或看小說等。這樣對我們教學工作造成困擾,特別是像物理這一門需要去計算、分析的課程。不像其他科目,它需要的不僅僅只是學生的理解,更重要的是實驗能力,以及實踐能力。一節課沒有吸收到課程的有效資訊就會導致其他章節也一并滯后。而杜絕一現象的發生,首先是要找出學生不聽課,不愛聽課的原因,我經過多年的教學經驗,總結兩點:第一點是。舉個例子,在我教學情況中遇到一個學生,他在平常上課的表現一直不理想。其他學生按時完成作業,而他總是最遲交或者不交。有一次早晨剛來到辦公室路過教室時看到他正拿著別的同學的作業本抄襲,當時我很生氣,進去找他談話。在談話過程中,我了解到這位學生之所以對物理部感興趣的原因是他找不到方法去學習。要幫助學生找適合他的學習方法也是教師在教學當中需要重視的。另一點則是老師的問題,老師講課太枯燥乏味,學生不愛聽,自然而然的就會去做其他的事情,這對教學任務的影響是巨大的。我們應該從物理的作用性和啟迪性的教育方式對學生對物理的愛好進行開發和挖掘。
2.2加強學生的動手能力
因為物理學由實驗和理論兩部分組成。其中,物理理論來自于物理實驗,物理實驗是物理理論的基礎。用事實說話,用實驗證明,是物理教學是一大特色。同時,實驗也是增強趣味性、調動積極性的有效手段。透過以上三點,我讓自已的學生多參與到實踐課中。那一名我前面所提到男學生,他在我課上的態度在一次學習“壓強”的章節中得到了改變。課程里我布置學生自己制作物品,然后去進行試驗探究活動。而他在這一方面表現的極為積極,后來得知這男孩對機器零部件的組裝,特別是車子感興趣,我就抓住他這點喜好,在歐姆定律的這一環節中,讓同學們自己去試驗操作,導體材料,長度,橫切面等等,教學生用多種表分別測量電源兩端的電壓,觀察小燈泡的變化。使學生在實驗的過程中輕松的學會課程上的知識。而那位男學生也通過實驗課程的學習,態度發生了轉變。學習的積極性充分調動起來。
一、教學目標
1、知識與技能
(1)能說出歐姆定律的內容、公式及其涉及的單位;
(2)理解歐姆定律,能進行歐姆定律公式的變形,理解應用公式時要注意“同體性”和“同時性”,會在新的問題情境中,應用歐姆定律進行解釋、推斷和計算。
2、過程與方法
(1)經歷探究通過導體的電流與電壓、電阻的關系的實驗研究過程,從而能較熟練地運用圖像處理實驗數據,了解電流與電壓、電阻間的正比、反比關系。
(2)初步學會在實驗探究的基礎上交流討論,互相合作。
(3)學習用數學公式來表達物理規律的方法,體會這樣做的優勢。
3、情感態度與價值觀:
結合歐姆當年研究電流、電壓和電阻三者關系的簡史,培養學生刻苦鉆研、大膽探索的科學精神,同時讓學生在自我實現中增強成功體會。
二、教學重點:
歐姆定律所揭示的物理意義及其數學表達式;
三、教學難點:
歐姆定律的實驗設計及學生對實驗數據的分析、歸納以及結論的得出。
四、教學器材:
調光燈、小燈泡、電池組、滑動變阻器、電流表、電壓表、阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的電阻各一個、導線數根等。
五、教學過程
(一)設置物理情境進行討論,提出問題。
如圖的電路,你有哪些方法可以改變小燈泡的亮度?小組內討論,然后進行交流。
學生的方法:①改變電源的電壓,②改變定值電阻的阻值③串聯一個滑動變阻器等。
實驗驗證,學生觀察燈的亮度的變化
師:燈時亮時暗說明什么?
生:電路中的電流有大有小。
師:電路中電流的大小由哪些因素決定?
(二)大膽猜想,激活思維
鼓勵學生大膽猜測:你猜電流的大小究竟由哪些因素決定呢?
學生分組討論,教師適當提示。學生聯系已學內容以及剛才的實驗現象,猜想:電流與電壓的大小有關,因為電壓是形成電流的原因;電流與導體的電阻有關,因為電阻對電流有阻礙作用——教師針對學生的回答,給予肯定:最后,根據猜想師生共同得出結論:電路中的電流與電壓、電阻兩者有關:
過渡:到底有怎樣的關系呢?
“創設情景——提出問題——猜想”這兩步引起學生極大的興趣,學生注意力高度集中,急切盼望問題的解決,產生主動探索的動機,
(三)設計實驗
1、課件出示思考題
(1)根據研究電阻大小影響因素的方法,這個問題應采用什么方法研究?
(2)選擇使用哪些器材?
(3)該實驗應分幾步,具體步驟怎樣?
2、學生激烈討論,明確本問題的研究方法:必須設法控制其中一個量不變,才能研究另外兩個物理量之間的變化關系,即控制變量法。
學生討論,提出本實驗必須分兩步來完成:第一步,保持R不變(確定應該用定值電阻而不用燈泡),研究I與U的關系;第二步,保持U不變,研究I與R的關系。對于第一步,改變U(用電壓表測),觀察I(用電流表測量),且電壓的調節可通過:改變電池節數來實現(阻值為R的電阻直接接在電源兩端),或者通過電阻與滑動變阻器串聯,移動變阻器滑片來實現。
師生共同討論:通過改變滑動變阻器的滑片改變電阻兩端的電壓比通過改變電池節數方案要好。
(四)分組合作,深入探究
在此環節中,學生以小組為單位,像科學家那樣興趣盎然地開始按擬定的方案實驗,邊做邊想邊記。教師巡視,注意他們的設計是否合理,儀器使用是否得當,數據記錄是否正確,作個別輔導。
學生在教師的指導下,自覺、主動地和教師、教材、同學、教具相互作用,進行信息交流,自我調節,形成了一種和諧親密、積極參與的教學氣氛和一個思維活躍、鼓勵創新的環境。學生的思維在開放、發散中漲落,在求異、探索中又趨于有序,這培養了學生的獨立操作能力,發展了學生的思維能力、創造能力:
(五)綜合分析,歸納總結
例2、家庭中使用的是交流電,當人體通過交流電的電流達到50mA時,就會導致人體呼吸麻痹、心室顫動。假定某人身體的電阻為2kΩ,算一算,當通過50mA電流時的電壓是多大?
初次應用歐姆定律進行計算的計算題,規范解題的要求。
(七)課堂教學小結與延展:
(1)讓學生回顧本課的探究過程:發現問題——進行猜想——探索研究——得出結論——指導實踐,指明這是研究物理的基本思路;物理教學中應注意滲透科學研究方法,同時也進行學法指導和辯證唯物主義教育。
分析其根源:初中電學抽象難懂,面對縱橫交錯的電路圖,學生們往往感到無從下手,錯綜繁雜的電學概念、定律及計算公式常常使學生不知所措,然而電學綜合題歷來又是中考物理的壓軸熱點,并且綜合性強、障礙設置多。通過師生共同分析根源,我覺得在學習電學的過程中注重以下策略,可以有效提高學習效率:
一、人人“三會” 電路-------會連接、會畫、會分析
《課程標準》指出:“實驗是物理課程改革的重要環節”要求學生能動腦動手地“學”科學,改變過去以書本為主、實驗為輔的教與學的方式,把實驗地位空前提升。要解決學好抽象的電學這個問題,以實驗課堂為主陣地,通過用電器工作過程中的具體情境學習抽象的電學。
利用課外活動時間讓學生走進實驗室操作,并且利用多媒體、實物講解操作過程:什么是串聯?什么是并聯?什么是首尾相連?什么是兩端分別連在一起?還有如何判斷電路是串聯還是并聯?講解連接電路時要注意的事項。對于特別害羞的女同學,她們不敢動手,要善于開導,訓練她們的膽量,提高她們的動手實踐能力,讓她們通過實驗體會接線柱接反了的現象,比你講解多次效果明顯。這樣,人人會連接、分析電路,就能做好電路圖和實物圖之間的互相轉化。
二、培養探究意識,做好探究性教學實驗
在實施素質教育的過程中,物理教學主要是以探究性學習為主,注意對整個物理概念和結論的過程的探究,通過提出疑問、設計方案、動手操作、思考解決、得出結論等具體步驟,讓學生自主地參與教學的整個過程。電學學習更是如此。
為此,要精心設計實驗,激發學生探究的主體性,做好探究性實驗,充分發揮探究式邊學邊實驗的教育功能,實現教與學的雙贏。而不是簡單的把書中的演示實驗做一遍,然后直接把結論告訴學生。
如“探究電阻上電流跟兩端電壓關系”時,可以創設這樣的情境:先把一個2.5V的小燈泡接在一節干電池上,看看小燈泡的發光情況,再把電源換成兩節干電池上,看看此時小燈泡的發光情況。
三、理解歐姆定律并突破定律
歐姆定律一章,是在學習了電流、電壓、電阻三個重要物理量的基礎上來學習這三個物理量之間的關系。它是貫穿整個電學的重要規律,奠定了整個電學的基礎,是學習下一章電功率的前提,因此,本章內容處于重要地位,起著承上啟下的作用。因此,歐姆定律是學好電學的關鍵。
歐姆定律最難理解的知識點是:
當導體兩端電壓一定時,導體的電流與導體中的電流成反比?
當導體電阻一定時,導體兩端電壓與導體中的電流成正比?
學生初學歐姆定律時最難理解知識點,所以在實驗時應注意探究的方法、結合圖像得出電流與電壓、電阻的關系。首先鞏固練習電路分析,然后理解串并聯電路的特點,利用變化的量表示不變量或抓住其中相等的量列出關系式(電源電壓一般不變、串聯電流相等、并聯電壓相等……),若能熟能生巧,在做計算題時,這些隱含的條件便會在學生看到題的同時馬上就跳出來,再結合歐姆定律,你就能輕易地解出此題。
定律中的電流、電壓和電阻都必須是同一個導體或同一段電路上對應的物理量。不同的導體之間的電流、電壓和電阻間不存在U=IR關系。因此在運用歐姆定律公式時,必須將同一個導體或同一段電路的電流、電壓和電阻三者一一對應,再帶入計算。對于歐姆定律及導出公式,前者既有物理意義又有數學意義,后面兩個只有數學意義,所以就不成比例關系變形公式并非歐姆定律的內容,切勿混淆。把上述問題弄明白了,電學難題就迎刃而解了。
四、加強學生說題訓練,升華學生思維
新課程倡導自主、合作、探究的學習方式,讓課堂激揚,充滿生命活力,讓學生成為學習的主人。但相當多學生來自農村,許多學生生性膽怯,不善言談,我們要用激勵方式,讓他們敢于開口,表達自己的想法。因此我以"說題"(把題目的已知條件和所求的內容用自己組織的物理語言敘述出來,)為突破口,消除知識點在審題過程中的錯誤,是做題更高一層的升華,以此來提高學生學習物理的能力。
利用“說題”來強化所學知識內容,通過“說題”為學生學習而設計活動,為學生發展而開展活動,提高課堂效率,就能使我們的課堂變得生機勃勃、充滿智慧的歡樂與發展創造的快意。
五、加強變式訓練,總結中考重要考點
對于初中物理知識中最大的一塊知識“電學”, 題型雜亂,變幻莫測,學生如果抓不住解題規律,就題做題,進步不會很大。為了讓學生更好的解決這部分的問題,深入理解基本內容,培養分析問題和解決問題的能力,針對電學的一些考點,我進行了以下幾種變式處理練習,簡化學習難度:
(一)經典中考試題,變換已知量的數據進行未知量的求解;把已知量和未知量求解交換進行的;達到舉一反三的目的,觸類旁通。
(二)同類的題型歸類,找出題目中存在的異同
滑動變阻器在電學實驗中的作用:
相同點:保護電路;
不同點:探究電流與電阻:保持電阻兩端電壓不變:
探究電流與電壓關系實驗中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,多次測量,從而找出規律。
伏安法測電阻中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,實現多次測量,從而減小實驗誤差。
伏安法測小燈泡電功率中的作用:改變小燈泡兩端電壓,使之分別小于、等于、大于燈泡的額定電壓,以便測出不同電壓時的實際功率。
滑動變阻器在測電阻實驗中還可做定值電阻用
(三)固定的套路,變換求解
電學綜合題有何規律可循呢?分析歷屆中考物理的電學計算題,我們也稱之為電學綜合題,此題看似簡單,其實暗藏玄機?細分析做此題也有固定的套路:
1.由實物圖轉化為電路圖,建立物理模型
2.做出每種情況的等效電路,注意同一性、同時性
3.抓住物理量那些變化,那些未變,用變化量表示不變量;利用電路特點,根據各狀態之間的聯系建立等式關系
4.解未知量
在進行變式練習時,認真鉆研教材,精選例題;精講例題,以點代面,突出重點;一題多變,等幾個方面進行。應注意練習的層次,層層推進,使學生在解題時達到異中求同、同中存異、多題同解,溝通相關知識的聯系,培養其聯想思維、縱向思維能力化題型,通過解題的比較,體會解題思想,善于用概念、規律去揭示問題的本質特征,培養知識遷移運用的能力。
實踐證明,通過師生共同努力,在教學過程中吸引學生主動參與學習,注重以上“策略”,初中生完全可以學好物理電學。
參考文獻:
1、《初中物理教學中的問題與對策》東北師范大學出版社
關鍵詞:實驗探究;課堂教學;行動研究;價值實現
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2012)4(S)-0066-3
如何有效提高物理探究教學的質量,是物理教學的永恒話題。下面以“歐姆定律”實驗教學為例,談談我的一些實踐探索與思考。
1 實驗探究教學中的幾番“頓挫”
“歐姆定律”是初中物理教學的一個重要內容,它揭示了電路中電流用遵循的基本“交通規則”,處于電學的核心位置,是電學中的最重要的規律之一,也是學生進一步學習電學知識和分析電路的基礎。
1.1 首次教學:建立猜想,探究規律
首先,引導學生對“電流、電壓、電阻三個物理量之問的定量關系”展開猜想,進而根據猜想來設計實驗方案,然后讓學生自主展開實驗探究:
(1)導體電阻一定,導體中的電流與導體兩端電壓之間的關系;
(2)導體兩端電壓一定,導體中的電流與導體電阻之間的關系。
最后分析實驗數據,歸納、概括規律:導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比。
1.2 二次教學:調整器材,簡化操作
盡管上述教學方案能達成預期教學目的,但在實際實驗操作中發現:在探究“導體兩端電壓一定,導體中的電流與導體電阻之間的關系”實驗中,由于需要多次改變電阻,并且每次更換都需要斷開開關、拆除原電阻與電壓表、接人新電阻與電壓表、閉合開關四個動作,操作比較麻煩。事實上,由于操作頻繁,不僅容易造成電路接觸不良,而且客觀上也影響了學生對實驗現象的全面觀察,從而影響到實驗探究效果。
基于此,筆者調整了實驗器材:用旋鈕式電阻箱代替需要更換的幾個電阻,原先每次更換電阻的四個規定動作就簡化為一次旋鈕。這樣在保證實驗效果的同時,不僅提高了實驗效率,同時也為學生全面觀察和數據分析預留了充分的時間。
1.3 三次教學:優化方案,厘清關系
然而,事情并非預期的那樣樂觀。學生在分析數據形成結論時,常常出現如下兩種邏輯錯誤:導體電阻一定,導體兩端電壓與導體中的電流成正比;導體兩端電壓一定,導體電阻與導體中的電流成反比。就第一種邏輯錯誤而言,究其成因,問題不在學生本身,而恰恰在于教學之中。一是在先前認識滑動變阻器時,學生對“使用滑動變阻器改變燈泡電流”有較深的認識。二是在當前探究電流與電壓關系時,是靠移動滑片來改變變阻器阻值,學生誤認為是研究電流與變阻器阻值的關系。在操作中學生通過移動滑片來改變電流,產生了是由于電流的變化才引起了電壓變化的認識,背離了“電壓是形成電流的原因”。
基于此,為幫助學生形成電流與電壓、電流與電阻之間正確的邏輯關系,筆者優化了實驗方案,重新設計電路:通過改變電池的節數替代由變阻器來改變電阻兩端的電壓;將幾個不同阻值的電阻并聯接在電源兩端,分別由開關控制。這樣既保證了實驗效果,同時消解了變阻器帶來的負面影響,使電流與電壓、電流與電阻之間的邏輯關系更直觀地顯現出來。待學生學習串聯總電阻與分壓知識之后,可以安排學生按教材中的實驗方案再探究,學生在體驗操作順暢的同時,理解更為準確、深刻。
1.4 四次教學:超越物質,回歸人本
通過前三次的教學改進,實驗器材和實驗方案逐步優化,探究活動效果得到了整體上的明顯提高。然而,一個不容回避的教學事實是:盡管使用了同樣的實驗器材與實驗方案,但不同的學生在實驗中卻有不盡相同的活動收獲。如:在探究電流與電阻的關系時。有的學生發現更換電阻時,電阻變大(或變小)后,電壓表示數也增大(或減小),但有的學生對此物理現象卻視而不見。由此,筆者認識到物理實驗教學應當“超越物質,回歸人本”。即教學中不能僅僅關注“物”的因素,更要關注活動的“人”,注重培養學生的良好觀察習慣和大膽猜想、敢于懷疑的科學精神。就培養良好觀察習慣而言,一方面不僅要教給學生具體的觀察方法,而且要在活動前提出明確的觀察要求;另一方面要有預見性地提出明確的活動觀察點。同時在活動記錄單上增設“我在實驗中還發現什么”專欄,切實引導學生全面、細致、深入地觀察。
2 實踐中的幾點思考
2.1 物理探究活動目標:“有中心”,但不能“唯中心”
物理實驗探究教學活動,是在教師的啟發引導下,讓學生經歷與科學工作者進行科學探究時的相似過程,這一過程是科學發現過程的精華濃縮,而不是科學發現歷史過程的真實重演。但畢竟時間有限,倘若面面俱到,勢必會沖淡課堂探究活動的中心,直接影響教學效果。在“歐姆定律”教學活動中,探究發現導體中電流與電壓和電阻之問的定量關系無疑是教學活動的中心。但教學活動要“有中心”,但不能“唯中心”。借用一句廣告詞:生命是一場旅程,在匆匆趕路的時候,更重要的是不要忘記欣賞路邊的風景。在“歐姆定律”實驗探究過程中實驗細節的觀察、數據誤差的考量等都應當關注,盡管這些問題的分析與解決并非是本次活動的中心,僅僅是活動中的“衍生物”,但同樣是活動中的“一種收獲”,而恰恰是這些常常被遺忘的“路邊的風景”,或成為后期知識生長的重要因子,或成為引導學生主動參與探究的導火線。
2.2 物理探究活動方案的設計:“教師決定”走向“師生協商”
探究活動方案的設計是物理探究活動的重要環節。在當前的物理教學中,一些教師基于對學生的實驗方案設計的能力缺乏信心,或出于節省教學活動時間,把預先設計好的實驗方案直接給予學生。讓學生執行指令性的實驗操作;有的教師出于培養學生實驗方案設計能力,讓學生自行設計實驗方案,但當遭遇學生設計的方案不合理或錯誤時,往往又習慣性地回歸到教師指令路徑。探究活動方案的設計從“教師決定”走向“師生協商”。
在探究“導體中電流與電阻的定量關系”時,學生提出猜想后。一位學生設計了這樣的實驗方案:如圖1所示,將幾段阻值不同的電阻分別接入電路M、N之間,讀出電流,然后根據記錄的電流與電阻的相關數據進行分析,進而得出電流與電阻的定量關系。顯然,這種方案不合理。因為接入幾段阻值不同的電阻后,MN兩點間的電壓不同,未能控制MN間的電壓,雖然能獲得電流與電阻的相關數據,但無法得出兩者之間正確的定量關系。對此,如果教師利用自己的權威,簡單否定學生的實驗方案,無疑會損傷學生的設計熱情。那么,教師能否曉之以理使學生信服地自我否定呢?從物理學的角度看,解釋MN兩點間的電壓不同,需要運用串聯分壓的知識,而后者是基于歐姆定理推演出來的,所以教學實踐中教師無法以“理”服人。否其所為是不民主的,任其所為是不明智的。在教學實踐中,筆者允許學生按設計方案進行操作,提
供其一個電壓表,將電壓表并聯在MN兩點間,要求其觀察不同的電阻接入后電壓表的示數,這樣學生直觀看到電阻變化后MN兩點間的電壓也發生了變化,學生自然意識到這種方案不符合控制變量法的思想,進而自我否定。在某種意義上,這樣的教學處理做到了“民主”與“明智”兼得。
探究活動方案的設計從“教師決定”走向“師生協商”,是尊重、保護學生的表現,是鼓勵學生創新的做法,也是基于學生原有的知識水平和符合認知規律的真真實實地讓學生經歷科學探究中的“設計實驗方案”這一環節,這既能培養和保持學生自主探究能力和興趣,也彰顯了以學生發展為本的理念。
2.3 科學探究活動對象的關注:唯“物”走向“人——物”
感悟“歐姆定律”,我們應當虔誠地撥開歷史塵埃,了解那一段令人難忘的科學鉤沉。歐姆當年研究條件極其困難,電流很不穩定,自己設計實驗器材,花費十年心血,研究電流定律,失敗了上千次才獲得成功。歐姆定律發表后,遭到德國很多權威人士特別是科學界的反對甚至是詆毀。德國物理學家鮑爾曾發難:“以虔誠眼光看待世界的人不要去讀這本書,因為它是不可置信的欺騙,它的唯一目的是要褻瀆自然的尊嚴。”經歷14年的懷疑、批判、確認的洗禮與磨礪,歐姆定律的真理性才越發顯現出來,得到學術界的公認。歐姆定律具有穿越時空的永恒光輝。
重溫這段歷史,筆者深深體會到科學探究活動中的“物”僅是一個必要條件,真正起決定作用的是“人”本身,物理教學應從單一“物”的關照走向“人與物”的全面關照,也就是說不僅要重視實驗器材的完備、實驗方案的優化,更要重視實驗活動中學生觀察能力和思維能力的發展。主動探索、勇于堅持、懷疑精神的熏陶。
在當下物理教學活動中,盡管教師普遍意識到培養學生觀察能力和懷疑精神的重要性,但往往缺少行之有效的培養方法或策略,常常只有口頭上的要求,難以真正落實到實驗探究活動之中,從而導致教學活動價值的流失。為此,筆者進行了一些嘗試與探究:在活動記錄單上,除實驗數據記錄的欄目外,還增設兩個欄目:一是“我在實驗中還發現什么”,這一欄目的設置可以方便觀察細致的同學及時記錄,其記錄內容是寶貴的生成性資源,其記錄行為對其他同學也是一種示范與促進;二是“我有哪些困惑或疑問”,這一欄目的設置可以方便學生及時記錄實驗困惑與疑問,這本身不僅是學生行思結合的見證,也是理性精神的具體體現,同時也有利于教師及時把握實驗動態,更好地調控實驗探究活動。
總之,物理教學應努力從學生的發展需要出發,以研究者的態度審視自己,不斷反思,尋求更好的方法和策略,不斷建構并豐富自己的實踐性知識,提升物理教學專業素養。在自覺的行動研究中,我們可以獲得“教師職業的內在歡樂與尊嚴,在日常進行的、創造性育人過程中實現,而不是只有在所教的學生取得社會成就才得以實現”。
參考文獻:
教學策略作為教學設計的中心環節,其設計科學與否直接關系到教學的效率,甚至教學的成敗。建構主義理論針對教學策略設計這一環節強調指出:“我們不是僅僅為了選擇教學策略,而是要創設學習者積極學習的現實環境。”為此,建構主義理論主張在教學設計中應注意擴展學生對自己學習的責任感,包括允許學生決定自己想學什么,讓學生能管理自己的學習活動,讓學生在學習時能得到互相幫助,創設非威脅性的學習氣氛,幫助學生發展元認知意識,使得學習富有意義,包括最大程度地利用現有知識,在現實情境中使教學有固著點,提供學習內容的多種方式,促進積極的知識建構,包括利用活動促進高層次思維,鼓勵審視不同的觀點,鼓勵創造性,靈活地解決實際問題,提供學生呈現學習過程與結果的機制。那么,如何在初中物理教學中進行新課程課堂教學策略設計呢?筆者結合案例進行分析:
一、物理教學策略設計案例
我們來分析針對《歐姆定律》一節課分別用歸納教學策略和探究教學策略設計的兩則案例:
【案例1】 運用歸納教學策略設計的教案
1.導入:講述歐姆為探索真理,十年嘔心瀝血,堅持不懈地研究,最終得出歐姆定律的感人經歷,激勵學生的學習欲望。
2.演示實驗
步驟1:研究導體中的電流與導體兩端電壓的關系,記錄有關數據。
步聚2:研究導體中的電流與導體電阻的關系,記錄有關數據。
以上步驟由教師與學生共同活動完成。
3.對實驗結果進行歸納推理:當導體的電阻不變時,增大導體兩端的電壓,電壓越高,通過導體的電流越大,電壓增大幾倍,電流強度就隨之增大幾倍;當加在導體兩端的電壓不變時,隨著電阻的增大,流過電阻的電流強度就減小,電阻增大到原來的幾倍,電流強度就減小為原來的幾分之一。通過以上推理得出:導體的電阻一定時,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比例關系;電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比例關系。
4.驗證推理:設計兩組實驗數據表,每一組中留有適量的空白,請學生根據推理的結果在空白處填上適當的數據,教師通過演示實驗同學生一道驗證所得結論的正確性。
5.歸納得出結論:導體中的電流強度與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,這個結論叫做歐姆定律。
【案例2】 運用探究策略設計的教案
1.提出問題:教師指出,我們曾通過實驗發現,燈泡兩端的電壓越高,燈就越亮,流過燈的電流就越大。電流與電壓、電阻之間究竟有什么關系呢?
2.形成假設:學生通過討論認為有可能電流與電壓成正比,與電阻成反比(學生通過學過的有關電壓與電阻的知識能夠比較順利的提出假設)
3.制訂方案:固定電阻、改變電壓、研究電流與導體兩端電壓的關系,換用不同的電阻,保持電壓不變,重復上述步驟,研究電流與電阻的關系,教師與學生共同研討,確定最佳方案。
4.實施方案:學生分組進行實驗,并將實驗結果填入自己設計的表格中。
5.分析與論證:分析實驗結果,驗證與假設是否相符,得出結論。
6.評價:檢驗實驗過程的操作是否規范,實驗結果是否可靠。
7.交流:各小組形成實驗報告,交流實驗結果,形成最終結論(有關作業與反饋,保持與遷移等環節在兩案例中略)。
二、物理教學策略設計案例分析
運用歸納策略設計的案例中,教師通過演示實驗向學生展示了歐姆定律的形成過程,并經過歸納推理得出歐姆定律,通過師生雙方的互動,學生不但對定律的來龍去脈有了清晰的了解,能夠系統地理解和掌握知識,同時也得到了科學方法的訓練,發展了他們的觀察能力和邏輯思維的能力。相對于探究策略而言,歸納策略是比較省時的,而運用探究策略設計的案例中,則是學生通過自己的探究活動得出結論的,由于學生親自參與了科學探究的全過程,因此,不但發展了他們發現問題,解決問題等多種能力,而且通過對探究樂趣的體驗,激發他們的創新意識與欲望。同時,由于探究過程是以組為單位進行的,并且需要對結論進行交流與評價,因此,對培養學生的合作精神及反思和評價能力也是十分有利的。物理教學策略是在一定情況下達到特定目標的最有效的策略,只有當教師對于教學內容的類型、學生的現狀、現有的條件等各方面因素,都能做到心中有數,才能考慮為達到某個特定目標的“最好”的教學策略。
一、考查直流電路的動態分析
例1 在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器.當R2的滑動觸點在a端時合上開關S,此時三個電表A1、A2和V的示數分別為I1、I2和U,現將R2的滑動觸點向b端移動,則三個電表示數的變化情況是( )
A.I1增大,I2不變,U增大
B.I1減小,I2增大,U減小
C.I1增大,I2減小,U增大
D.I1減小,I2不變,U減小
解析:將R2的滑動觸點向b端移動,R2接入電路的電阻變小,R1和R2并聯部分的電阻變小,并聯部分的電壓變小,I1減小。由于R1和R2并聯部分的電阻變小,使全電路總電阻變小,總電流I增大,I2=I-I1,故I2增大。由于R1和R2并聯部分的電阻變小,使外電路總電阻變小,據外電壓、內電壓的分壓關系,U減小。選項B正確。
答案:B
點評:本題考查電路的動態分析,電路的動態分析要針對不同的電路,選擇歐姆定律、分流關系、分壓關系來分析,分析思路是“局部一整體一局部”,掌握變阻器或電路結構變化是分析這類問題的前提。動態直流電路的分析方法:①確定電路的外電阻,外電阻R總如何變化。當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小);②根據閉合電路歐姆定律I=■,確定電路的總電流如何變化;③由U內=Ir,確定電源的內電壓如何變化;由U外=E-U內,確定電源的外電壓如何變化;④由部分電路歐姆定律,確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化,確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化。
二、考查閉合電路歐姆定律的應用
例2 汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗,如圖所示,在打開車燈的情況下,電動機未啟動時電流表讀數為10A,電動機啟動時電流表讀數為58A,若電源電動勢為12.5V、內阻為0.05V,電流表內阻不計,則因電動機啟動,車燈的電功率降低了()
答案:B
點評:本題考查了應用閉合電路歐姆定律求解路端電壓及功率問題,要求學生處理問題時,能自主探究,排除次要因數影響(燈絲電阻不變)。為考查學生的審題能力,本題設置了“陷阱”選項D,題中求電功率“降低了”,而D項為“降低到”。《物理課程新標準》在課程性質中指出:“高中物理課程有助于學生繼續學習基本的物理知識與技能,增強創新意識和實踐能力,發展探索自然、理解自然的興趣與熱情”,近年高考中出現了許多考查自主學習能力的探究性試題,這類習題的解題關鍵是準確地提取有效信息,多角度分析,全方位聯想,注意物理知識的綜合應用。
三、考查電-力轉化中的綜合應用
例3 壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態的裝置,其工作原理如圖甲所示,將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上,中間放置一個絕緣重球,小車向右做直線運動過程中,電流表示數如圖乙所示,下列判斷正確的是()
A.從t1到t2時間內,小車做勻速直線運動
B.從t1到t2時間內,小車做勻加速直線運動
C.從t2到t3時間內,小車做勻速直線運動
D.從t2到t3時間內,小車做勻加速直線運動
解析:在0~t1內,I恒定,壓敏電阻的阻值不變,由小球的受力不變可知,小車可能做勻速或勻加速直線運動.在t1~t2內,I變大,阻值變小,壓力變大,小車做變加速直線運動,A、B均錯。在t2~t3內,I恒定,壓力恒定,并且比0~t1時的壓力大,小車只能做勻加速運動,不可能做勻速運動,C錯,D對。
答案:D
《普通高中·物理課程標準(實驗)》對科學探究提出了7個要素,即提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作,并對這個7個要素提出了相應的基本要求。物理探究教學可以借鑒這7個要求建立教學組織結構。一般而言,探究教學要經歷四個基本步驟:① 根據已有的知識和經驗提出科學問題;② 提出假設或猜想;③ 收集證據;④ 論證并得出科學結論。運用信息技術,針對這四個基本步驟的教學設計如圖1所示。
二、基于信息技術的物理探究教學案例
閉合電路歐姆定律的傳統教學是:利用電池借助兩個電壓表,分別測量內外電路電壓,然后相加看其總和是否不變。學生可能會想:為什么會想到測量內、外電路電壓并求其和?此外,這個實驗由于電極勢壘造成實驗誤差不好解釋。為此,可以借助信息技術設計探究教學方式。
用視頻展臺投影圖2的實物線路圖,并記錄電壓表示數,2.9V。然后將電路改為按圖3連接。事先調節滑動變阻器到適當電阻值,然后再閉合開關S,測量電源兩端的電壓,電壓表示數為1.8V。此到學生產生了疑惑:兩次測量“電源”兩端為何不等?
教師引導學生猜想可能的原因,多數學生認為是由于實驗誤差引起的。教學過程中先不要判斷學生猜想的正誤,先讓學生觀察圖4電路中電表示數變化情況,結果發現電壓表示數變化,電流示數變小,反之,電壓表示數變小,電流示數變小,學生無法用用歐姆定律I = U/R來解釋,產生認知矛盾。這顯然不是實驗誤差引起的?問題出在何處?
對此現象,教學過程中不要硬性要求學生進行猜想與假設,要另設教學環境,因為對這個現象的假設是比較困難的(除非學生已經知道電池有內電阻)。
教學過程中指出:平常我們做實驗需要測量數據,然后對數據進行分析處理,并得出相應的結論。那么針對圖4所示的實驗我們可以做些什么呢?
測量幾組I、U數據后,可分析產生上述現象的原因。
接著測量圖4電路,得到如上表所示的幾組數據。將表中數據利用Excel處理作出圖像,如圖5所示。(本文寫作時已經將Excel圖改畫為bmp圖)
引導探究:I-U圖線是一條傾斜直線說明了什么? (學生:說明電壓表示數隨電流表示數增大而均勻減小)
問題:該圖像與我們學過的哪些圖像相似。
學生:勻減速直線運動的速度圖像,v = v0 + at(a < 0)。
問題:圖5的圖線能否用同樣的方式表示。
學生:可以寫成U = U0- kI形式,其中k為常數,本實驗中U = 3.0- 4.0I(注:單位為SI制)。
問題:通過電腦動畫將圖5的圖線向兩邊延長(圖5中虛線部),提出交點(0,3.0 )、(0.75,0),分別表示什么意義?
學生:3.0V表示電路斷開時電壓表讀數(學生還未思考圖2示數為2.9V,教學中可以暫時不點破),0.75A表示電源被短路時的電流。
問題:電源被短路,還有電流?不是無窮大嗎?
學生猜想:電源內部可能有電阻。
教師:為什么?
學生分析:由U = U0- kI可知在U = 0時,電流為I0,則k = U0/I0,則k單位應是V/A,即歐姆,故猜測電源內部有電阻,本實驗中電源內電阻為4.0Ω。
學生在處理實驗數據過程中,通過聯想與類比,認識到電源存在內阻,實現了認識的飛躍。
教學設計:既然同學們認為k是電源內電阻,不妨用r 表示電源內電阻,上述表達式可寫成U = U0- Ir,由此再來思考該式具體物理意義。