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導語:在歐姆定律的規律的撰寫旅程中,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。

關鍵詞:歐姆定律 高中物理教學方法
一、教材分析
《歐姆定律》的內容,在初中階段已經學過,高中階段《物理》安排這節課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規律);學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了《歐姆定律》教學的教學目的和教學要求。教學不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
《歐姆定律》的內容在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定了基礎?!稓W姆定律》實驗中分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用。因此也可以說,《歐姆定律》是后續課程的知識準備階段。
通過《歐姆定律》的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用。《歐姆定律》內容的重點是進行演示實驗和對實驗數據進行分析。這是教學的核心,是教學成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎?!稓W姆定律》教學的難點是電阻的定義及其物理意義。盡管用比值法定義物理量在電場一章中已經接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達式,從數學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。有些學生常將兩種表達式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關于教法和學法
《歐姆定律》教學采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法。教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過《歐姆定律》的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和物理規律。同時要讓學生知道,物理規律必須經過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣。
三、對教學過程的構想
為了達成上述教學目標,充分發揮學生的主體作用,最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環節,有以下構想:
1.在引入新課提出課題后,啟發學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起了承上啟下作用。
2.對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答。這樣既鞏固了他們的實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與。
3.在進行演示實驗時可請兩位學生上臺協助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。
4.在用列表對比法對實驗數據進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識。到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲。
5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學生結論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥。此處節奏應放慢,可提問請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。
6.在得出實驗結論的基礎上,進一步提出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華。要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行,以鍛煉學生的語言表達能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。要隨即強調歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。
7.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的。然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數規則進行介紹。
2.注意正確規范地進行演示操作,數據不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度??深A先制作電路板,演示時注意位置要加高。有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學生都能清晰地看見。
4.定義電阻及歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節奏混亂??砂央娮璧母拍罴岸x在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后。這樣學生就不易將二者混淆。
5.所編反饋練習題應重點放在概念辨析和方法訓練上,不能把套公式計算作為重點。
6.注意調控課堂節奏,避免單調枯燥。
參考文獻:
一、 課堂教學知識量大,學生難以吸收
初中物理“閉合電路歐姆定律”這一節教學內容有過多次變動,實驗教材里的內容主要有兩點:一是閉合電路歐姆定律;二是路端電壓和負載的關系;此外還外加了路端電壓和電流的關系。因為知識點較多,課堂教學量很大,所以課堂上時間緊,學生思考和參與實踐都比較少,課堂上沒有充分發揮學生的主體作用。從課后反饋的情況來看,學生掌握的情況并不是太好。
因此,針對這種情況,在該課的教學中,教師可以將這一節課的內容分成兩節課來講。第一節課講閉合電路歐姆定律,在復習電動勢、內阻等概念和規律的基礎上,通過閉合電路歐姆定律的推導,引出閉合電路歐姆定律。然后對照比較簡單的電路圖,闡述能量轉化的關系以及定律的使用范圍等。緊接著通過例題的講解和課堂訓練,使學生對歐姆定律有個全面的認識。在引導學生理解電流和外電阻的關系時,教師演示實驗,讓學生有個直觀的感受,然后再加上理論分析,讓學生對物理知識的認知由感性到理性。第二節課講路端電壓和負載的關系,路端電壓和電流的關系,在上一節歐姆定律的基礎上,導出路端電壓和負載的關系U=E1+rR,仍然是先進行演示實驗,后進行理論分析,讓學生對路端電壓和負載的關系有一個從感性到理性的認識。最后講路端電壓和電流的關系U=E―IR,先觀察實驗,通過改變滑動變阻器的阻值,使電路中電流表和電壓表的示數同時發生變化,學生會觀察到電流變大時,路端電壓變小,反之電流變小,路端電壓變大,再利用公式進行分析,這樣可給學生留下比較深的印象。
二、演示實驗,可視性較差
在演示路端電壓和負載(或電流)的關系時,學生要觀察電流表、電壓表指針的偏轉情況,由于表盤小,顏色暗,放在桌面上又有些低,所以站在后面的同學看不清楚,影響了實驗效果。針對這種情況,教師可以做如下改進。
在實驗課堂上做演示實驗時,一方面教師可以把儀器放在一個升降臺上,把臺子升起來,使全班學生都能看清楚;另一方面對有些演示實驗,用投影儀把實驗情況投影到大屏幕上,便于學生觀察;此外,如果課堂人數較少,教師還可以將演示實驗改為6組學生實驗,真實性、可視性都會更好。這樣不僅能夠達到演示實驗的預期效果,也能提高學生的動手能力和學習興趣。
三、 學生活動少,主體作用沒有很好體現
在“閉合電路歐姆定律”教學中,一方面是教學內容安排得比較多,為了在規定的時間內完成任務,必須按照設定好的節奏進行,課堂上并沒有給學生留下較多思考和發散的時間;另一方面,教師思想保守,教學不夠大膽,認為學生物理基礎較差,害怕學生不發言,出現冷場情況,或者學生課堂發言不入主題而不好收場。針對這種情況,教師可以做如下改進。
對教學內容做了相應的調整以后,就可以給學生留有更多的思考時間和發表見解的機會,如果學生在課堂上不敢發言,教師可以鼓勵、引導學生融入課堂教學活動,學生說錯了正好可以糾正其錯誤,只要學生積極思考,積極參與,勇于發言,就要給予鼓勵,這是培養學生良好思維習慣的大好時機。因為,在課堂教學中,任何層次的學生都可以與他互動起來,就看教師怎樣引導,如何讓學生互動。當然,在實驗教學中,很多實驗具有安全性和特殊操作性,對于這類實驗教師要規范學生的實驗行為。加強學生動手實驗的目的就是為了充分發掘學生的好動性、探知性,讓學生從自己的角度去思考問題,讓學生在張揚個性的同時,拓展創新能力。
參考文獻
[1]雷光錦.《閉合電路歐姆定律》教學設計[J].昭通師范高等??茖W校學報,2011,1(25):111.
[2]謝建華.淺談“閉合電路歐姆定律”的教學[J].內蒙古民族大學學報,2011,3(15):124-125.
論文關鍵詞:解題思路,物理規律,物理概念
解物理題一般來說是根據題目敘述的物理情景和已知條件,運用某個物理規律或幾個規律去求出待求量的答案。因此解題思路應該從物理規律中去尋找。從物理規律本身的分析中引出解題思路,是形成解題思路的基本方法。物理規律通常用一個數學公式表述,這個數學公式表述了有關物理量之間的數值關系,稱之為某某定律、定理。從定律、定理中找解題思路,就要求分析定律中涉及的每一個物理量的意義和各物理量之間的相互關系。這不但有利于加深對物理概念、物理規律的理解,也有利于抽象思維能力的提高。
現舉例說明上述觀點。
牛頓第二定律是質點動力學的核心規律,動量定律、動能定理均可從牛頓第二定律導出。所以牛頓第二定律及其導出規律在解質點動力學問題中占有極其重要的地位。當各量都取國際單位制時,牛頓第二定律的數學表達式為F合=ma,公式中F合這一項涉及具體的性質力的規律,如萬有引力定律,庫侖定律等,涉及力的合成分解,以及矢量運算遵循的平行四邊形法則。a這一項涉及勻變速直線運動和勻速圓周運動等運動學方面的有關規律。所以全面掌握牛頓第二定律就掌握了力學中涉及的大多數規律和法則。
牛頓第二定律反映的是物體在力的作用下如何運動的問題,所以應用牛頓第二定律時,首先必須明確研究對象,即確定研究主體,并將其從周圍環境中隔離出來(所謂隔離體法)。隔離體法在處理連結體問題時,在大多數情境中是必不可少的,如果取連結體的整體,則仍然是一個確定研究主體的問題。研究主題確定了,公式中的m這一項就定了;第二步即對研究主體進行受力分析,是F合這一項的要求,只有對物體進行正確的受力分析,才能確定其所受的合力;第三步,分析研究主體運動狀態的變化,從而由運動學規律確定a;第四步,建立牛頓定律的方程,隨后就是解方程和討論結果了。
綜上所述,應用牛頓第二定律解題的四個步驟,不是人為的強加于學生的模式,而是應用牛頓第二定律公式F合=ma本身的需要,這就是由物理規律本身去找解題思路的道理。
再舉一個電學的例子。、
歐姆定律I=是電學中一個最基本的公式,使用中要注意式中各量的值確屬同一電路或電阻,也就是確屬同一研究對象,即U是研究對象兩端的電壓,R是研究對象的阻值,I是流過研究對象的電流,防止張冠李戴。
我們舉一個實例:如圖,已知E=2V,r=0.5Ω,R1=2Ω,R2=3Ω,求A、B之間和A、C之間的電壓。
分析:對整個閉合電路,由閉合電路歐姆定律,得:
I= (1)
隔離A、B之間的外電路,由部分電路歐姆定律,有
UAB=IRAB=I[] (2)
隔離R3,有
I3= (3)
對節點A,有 I=I1+I3 (4)
隔離R1,有 UAC=I1R1 (5)
由(1)--(5)式,代入數據,得出
UAB=1.5V
UAC=0.5V
由此可以看出,在電路問題中,所謂整體,是指具有共同的干路電流的整個電路;所謂隔離,是指對電路的某一部分或某一元件進行研究,聯系各部分電路或元件的是連接處的電壓和電流,它們之間的關系由串并聯的電流、電壓的基本關系確定;歐姆定律既適用于電路整體,也適用于某一部分電路,即電學問題也存在研究對象問題。在研究對象確定好以后,再對確定對象進行有關的物理量分析,從而代入恰當的物理方程進行計算和討論。
可見,解題思路是在分析物理規律中找出的,解題步驟是應用物理規律的客觀需要。嚴格按照由物理規律本身得出的解題步驟,即用有序思路去解決每一個具體的物理問題,正是為了訓練正確的思維方式,提高分析問題的能力,這無疑有助于克服解物理問題時無從下手的困難,有助于克服解題時思維混亂的無序狀態。
因此,為了有效地提高學生的思維素質和多方面的能力,應當從最基本之處著手,也就是讓學生實實在在地準確地理解和掌握物理概念和物理規律的內涵、意義、相互關系、適用條件以及應用中應注意的問題等,并引導學生去思考、討論、分析、比較、歸納、總結所學的物理知識,從而逐漸領會和掌握物理學的思想、觀點和方法。果能如此,學生就不會被動地在茫茫題海中苦苦追求,而能看清物理知識的經緯,有目的主動巡游。其實這種從規律中引出方法的觀點,不但對解決問題、應試有用,對未來大學的學習,甚至在大學以后的工作、生活中也有普遍的意義。
在深化教育改革、全面推進素質教育的今天,各學科都在實施新課改,目的是培養高素質的人才。新課改促使我們教育工作者的教育思想發生革命性轉變,從應試教育向素質教育轉軌,這是中國教育發展的必然趨勢。初中物理作為培養學生科學素質的一門重要課程,其教學現狀與素質教育的要求有一定的差距。相當一部分學生對物理知識的學習及分析問題和解決問題的能力也還存在一定的問題,這也是當前物理教學中開展素質教育的一個障礙。新課程標準下的物理教學,作為教師應樹立一切為學生的發展的教育思想。在教學中要關注每一個學生,注重學生的全面發展,提倡學習方式的多樣化。在教學中教師要充分調動學生學生的積極性、主動性和創造性,激勵學生最大限度地參與到教學中去,全面提高學生的素質。
二:班級基本情況分析
本學期的幾個班通過上學期期末考試看,每個班的學生成績 差距大,好成績的學生少,學空生較多,上課時學生的積極性不高,不夠靈活,有極個別學生上課不聽課,課后不做作業,沒有形成良好的生活和學習習慣。這就需要在以后的教學中進一步改進教學方法,優化課堂教學,激發學生學習興趣,創新學生的思維,圓滿完成教學任務。
三:教學內容分析
本學期教學時間共計二十二周,除去節假日,實際授課二十一周,教學時間緊張,教學任務繁重。本學期的教學內容從第十三章到第十八章共計六章,前兩章為熱學內容,后四為電學內容,這些內容比較抽象,特別是電路圖分析對學生更是困難。
第十三章和第十四章內容有:分子熱運動、內能、比熱容、熱機、熱機的效率、能量守恒定律。這些內容是在學習了機械能的基礎上,把能量的研究擴展到內能。教材首先介紹物質是由分子組成的,通過擴散現象引出熱運動的概念,在分子動理論的基礎上說明內能是所有分子熱運動動能和勢能的總和,通過實驗說明熱傳遞和做功都可以改變物體內能,并引出熱量和比熱容的概念。通過實驗探究活動加深對比熱容是物質的一種特性的理解,教材列出比熱容表,讓同學們知道水的比熱容最大在實際生活中的應用,要求同學們能進行簡單的熱量計算。內能的利用教材中重點講了熱機的例子介紹熱機的結構和工作原理。最后給出了能量守恒定律,這一節是對本章及以前所有的物理知識從能量觀點進行的一次綜合。
第十五章的教學內容是學習電學概念和規律的基礎,生活中又經常用到,所以在講解知識技能的同時,特別應該強調過程與方法的學習。教材盡可能多的聯系是實際,提倡多動手,由學生經歷與科學工作者進行科學探究相似的過程,體驗科學探究的樂趣,領悟科學思想和精神?!半娏骱碗娐贰钡幕靖拍詈退鼈冊陔娐分械幕疽幝墒潜菊碌暮诵?。
第十六章主要學習電壓和電阻。“電壓、電阻”是初中電學的重要內容,是學習電學基本規律的必備知識。本章是在學習“電流和電路”知識的基礎上對電學知識學習的深入,是進一步落實課標標準,培養學生科學素質的必然要求。電壓是電學三大基本概念之一,是學習歐姆定律的前提和基礎,電壓表的使用和變阻器的使用又是學生探究電學基本規律,進行后續電學知識學習的保障。
第十七章主要學習歐姆定律。歐姆定律是初中電學知識的基礎和重點,處于電學的核心地位。歐姆定律是電流、電壓和電阻之間關系的體現,也是學習下一章“電功率”的基礎,同時也是學習高中物理中的閉合電路歐姆定律、電磁感應定律、交流電等內容的基礎。本章通過探究電阻上電流跟電壓的關系,明確電流、電壓、電阻的關系,在探究結果的基礎上得出歐姆定律。并利用歐姆定律對串、并聯電阻的規律進行定性的分析。通過測量小燈泡的電阻的方法,探究測量導體的方法,這是歐姆定律在解決實際問題中很好的應用。通過這些探究活動,讓學生領悟探究的全過程,特別是對實驗的評估和對實驗數據的分析,進一步學習利用控制變量法。
第十八章主要學習電功率。本章是在學習歐姆定律的基礎上,把電學的研究擴展到電能和電功率,是對電學基本規律學習的深入,是電學規律的大綜合,是初中電學知識的終極目標和核心。本章包括“電能”和“電功率”這兩個重要的物理規律。同時介紹了電熱的作用和有關安全用電方面的知識。從課程標準要求上看,這些內容都是初中電學的重要內容,同時電功率也是初中電學中最復雜的內容,是電學中的重點、難點。
四:教學措施
1:加強師生情感的交流,建立和諧平等的師生關系?!敖獭钡哪康氖菫榱藢W生能夠主動,積極地“學”。只有教師熱愛學生,才會主動了解、關心學生。而學生又會從內心感激老師的幫助和指導,這樣激發了學生奮發學習的精神,讓學生主動地學,高興地學,愉快的學。
2:運用多樣化的教學方法,增加學生的學習興趣。新課程物理教學方法多樣化是時代的需要,在物理教學中可采用實驗探究法,問題討論法,調查事實法等。尤其實驗教學應突出實驗、觀察與操作的趣味性,進而轉化為學生的積極求知欲。
3:開展多樣化的課外活動,鞏固課堂學習內容。教學的空間不要只局限于課堂,教學模式也不再是那種上課由老師灌,課下圍著習題轉的傳統的教學模式。中學生有一定的自主性,他們樂意按照自己的思維行事,解決問題。教師應盡量滿足他們的要求如建立航模組、板報組、無線電小組、小制作組等讓物理走進生活。使學生在實踐中受到鍛煉,增長才干,讓物理愛好者充分發揮特長。
4:對學困生給予特別的照顧和關心,努力做好后進生轉化工作。在教學中努力與中差生多相互交流如提問時容易回答的問題讓他們回答,及時表揚,鼓勵。為中差生多創造一些與好生參與學習的機會。
五:附教學進度表
周次 起訖時間教學內容課時備注
19.1---9.713.1分子熱運動
13.2內能1
實驗
29.8---9.1413.3比熱容
復習及測試2
1中秋節
39.15---9.2114.1熱機
14.2熱機的效率1
49.22—9.2814.3能量的轉化和守恒
復習第十四章及測試1
59.29---10.5國慶長假
610.6--- 10.1215.1兩種電荷
15.2電流和電路
710.13---10.1915.3串聯和并聯
15.4電流的測量1
1月考
810.20-10.2615.5串、并電路中電流的規律
復習第十五章測試1
1+1
910.27—11.216.1電壓
16.2串、并電路中電壓的規律1
1011.3—11.916.3電阻X 16.4變阻器1
1111.10-11.16復習第十六章測試1+1
1211.17-11.2317.1電流與電壓和電阻關系
17.2歐姆定律1
1311.24---
11.3017.3電阻的測量
17.4歐姆定律應用1
2月考
1412.1—12.7復習第十七章測試1+1
1512.8-12.1418.1電能、電功
18.2電功率 1
1612.15—
12.2118.3測量小燈泡的電功率
18.4焦耳定律
1712.22-12.28復習第十八章測試1+1
1812.29—1.4復習熱學內容 元旦
191.5—1.11復習電學內容
目前一些學生家長及學校老師認為要培養優秀的學生,主要靠的是個別輔導及課外小組的研究活動,與課堂教學并無多大關系。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為基礎的,所以對于課堂教學教師一定要盡心盡力做到最好。比如學生學習物理的時候,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。物理定律是我們以后做題、實驗、推理的主要依據。教學物理定律,不能只是簡單地依靠課本,課本上的知識往往比較注重結果,每一個物理定律的成立都有著一個復雜而漫長的過程。我們應該多講解一些這個定律成立的路程,以及成立的依據,這樣學生們會覺得這一個物理定律是活生生的,掌握和應用起來都會更加得心應手。學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用以后,我們就要引導學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,其中一定有著恰當的思維和推理方式,還有比較合理科學的探究方式,這種探究精神的學習才是最為重要的,才是物理學科教研活動中最重要的東西。這可以說是物理教學甚至是一切的學習活動中最根本的東西。
比如學生在學習電學當中最著名的歐姆定律這一物理定律時,預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體的電流與導體兩端的電壓之間的關系而已,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、導線若干、連接一個恰當的電路就可以了嗎?當然以一個現代的學生看一切都在情理之中,沒有非議??墒俏医o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,經過什么樣的思索獲得這一物理定律的呢?這個時候學生的興趣就被調動起來了。在學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設施,大量搜集演示各種可能的實驗過程。在最后階段我根據歐姆的實驗方式,簡單介紹了可以用圖線探究新規律的方式。其實物理定律的教學與學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,我們一定要讓學生們學會思考、學會探究,這種學習精神是物理學習中最為寶貴的,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??墒沁^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?!苯Y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。原來對于美國教師而言,一套教材意味著所有的教學用書和教學輔助資料。這是價值上千美元的財產,沒準兒經過學區董事會決議才能定。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,深挖教學資源的潛力,運用優質的教學資源、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。要想讓學生學好,我們一定要多參考多學習,一定要讓學生學好物理,學會探究性學習。
關鍵詞:歐姆定律;探究案例;教學設計;解讀反思
一、教育背景與設計理念
2011年教育部頒布了經修訂的《義務教育物理課程標準》(以下簡稱“新課標”),這是我國義務教育新課程實驗取得階段性成果的標志,更是廣大新課程實踐者10年經驗的總結,定稿后的新課標必將作為指導性文件引領新課改持久深入健康地發展。
為實踐新課標所倡導的“提倡教學方式多樣化,注重科學探究”的嶄新教學理念,我們在總結反思“自主·探究·合作”課堂教學模式的基礎上,更加突出“以人為本”的教學思想,以新編蘇科版物理教科書為載體,進一步改進《歐姆定律》一節的探究案例設計。在教學設計和實施過程中力圖體現以下理念:一是學生發展為本;二是比結論更重要的是過程;三是把思考還給學生。
二、內容分析與學情簡析
《歐姆定律》一節編排在學生學習了電流、電壓、電阻等概念,電壓表、電流表、滑動變阻器使用方法之后,這既符合由易到難、由簡到繁的認知規律,又保持了知識的結構性、系統性。歐姆定律作為一個重要的物理規律,反映了電流、電壓、電阻三者間的相互關系,是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。歐姆定律是電學的教學重點,也是新課標規定的重點內容之一。
學生通過電阻和串、并聯電路的學習已初步掌握了實驗探究的基本程序:觀察現象—提出問題—猜想假設—方案設計—實驗探究—歸納總結—解釋現象,初步具備了設計實驗方案的能力、動手操作能力和思考與質疑、交流與討論的學習習慣,對“自主·探究·合作”教學模式已初步適應并產生了興趣。了解學生的學習現狀和發展潛能,便于確定學生的“最近發展區”,從合適的教學起點出發,有針對性地進行教學。
三、探究案例與設計解讀
(一)學習目標
1.知識與技能。①掌握歐姆定律及其表達式,并能進行簡單的計算;②學習運用“控制變量法”研究問題,培養知識遷移的能力;③進一步學會使用電壓表、電流表和滑動變阻器。
2.過程與方法。①進一步實踐實驗探究的一般程序和方法;②注重實驗探究方案設計的思考與改善。
3.情感態度與價值觀。①培養學生的科學態度和探索精神;②聯系歐姆定律的發現史,滲透鍥而不舍科學精神的教育;③體驗分工合作、團結互助精神。
解讀:依據新課標倡導的三維教學目標設計學習目標,把傳統的“教學目標”改為“學習目標”更能突現學生的主體地位。這里的學習目標是指:“學生從學習的起點出發,在教師的引導、支持和促進下,通過自己積極、主動和創造性的學習能夠達成和檢測的目標?!睂W習目標的編寫和描述要具有針對性和可操作性。
(二)重點與難點
1.教學重點。探究實驗的操作,用數學方法正確得出實驗結論;理解歐姆定律的內容及其表達式、變換式的意義。
2.學習難點。運用數學方法處理實驗數據,建立和理解歐姆定律;運用歐姆定律解決簡單的實際問題。
解讀:以知識為本的傳統教學觀注重教師教的重點與難點,而以學生發展為本的新課標教學觀,則注重學生學的重點和難點,注重探究電流和電壓、電阻關系的過程和方法,體現了“比結論更重要的是過程”這一新課標理念。
(三)教學媒體
1.教師用具。投影設備、多媒體課件等。
2.學生用具。多媒體教學軟件,干電池4節、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關各1個,阻值不同的定值電阻3只、導線若干。
解讀:投影設備主要用于展示各組設計的探究性實驗方案和實驗數據的處理,以利于小組間交流、溝通與提升。多媒體課件包括:演示實驗電路圖的動畫幻燈片;數據處理的表格和圖像;調光電燈工作原理。
(四)教學過程
1.復習設疑,激發探究欲望。(1)提出問題:①既然電壓是形成電流的原因,那么導線中的電流與兩端的電壓有何關系呢?②既然電阻對電流起阻礙作用,那么導體中的電流與它本身的電阻有何關系呢?(學生舉手或隨機點名回答。)(2)猜想設疑:同學們對電流與電壓、電阻的關系作了各種猜想,那么這三者究竟有怎樣的數量關系呢?點出本課主題“歐姆定律”。
解讀:①在學生猜想的過程中,教師耐心傾聽而不要急著下結論,可讓學生互評,以面向全體學生,體現多元評價,發揮評價的發展。②復習舊知是為了導入新知,引起認知沖突,激發探究欲望,為后續的科學探究活動提供“腳手架”,體現了“教師是學生學習的組織者”。
2.設計實驗方案,進行實驗探究。(1)知識準備:教師向學生介紹“控制變量法”,說明研究電流與電壓、電阻間的關系時,必須保持其中一個變量(例如電阻)不變,再通過改變電壓,觀察電流是如何變化的。設問:在研究電流與電阻關系時,必須保持 不變,通過改變 ,來觀察 的變化。(2)方案設計和交流:在學生了解科學實驗的設計過程(明確研究目的,確定研究方法,設計合理的實驗方案)后,通過同桌討論,利用提供的儀器,設計一個實驗方案。選派幾組學生上臺交流設計的實驗方案,教師簡單評析后,投影實驗電路圖,介紹有關儀器,特別強調滑動變阻器在實驗中的作用。(3)實驗探究:學生分組實驗,實踐和體驗“控制變量法”,加深對歐姆定律的感性認識。(4)各組處理實驗數據,進行分析、歸納得出初步結論。新教材增加了利用實驗數據描繪函數圖像的方法,理解成正比、成反比的意思,體會構建數學模型在物理研究中的運用,培養學生的科學思維能力。
解讀:①把教材中的教師演示實驗改為學生分組實驗,一是因為學生已初步具備做此實驗的基本技能,二是使全體學生都能動手操作,參與體驗“控制變量法”,突出學生的主體地位。②本節探究課把重點放在利用“控制變量法”設計與完善實驗方案上,以初步培養學生的實驗設計能力和創新能力。③選派小組上臺交流實驗設計方案,旨在引導學生發散思維,相互取長補短,促進創新思維。④教師在這階段應不斷巡視、引導,傾聽學生討論,及時給予評價和指導,以體現“教師是學生學習的參與者”。
3.總結交流,合作共享。(1)各組匯報實驗結果,歸納得到兩個結論:在電阻不變的情況下,導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比。在電壓不變的情況下,導體中的電流跟這段導體的電阻成反比。(2)引導得到歐姆定律及其表達式。(3)強調:歐姆定律中兩處用到“這段導體”,這是強調同一導體,即電流、電壓、電阻對應同一導體,而且具有同時性。
解讀:這一環節以師生互動、生生互動為主。通過總結交流使學生的認識從感性認識向理性認識飛躍,學生的情感在全班共享中得到升華。同時對教師的教和學生的學進行評價反饋。這一階段將在教師的引導下完成,以體現“教師是學生學習的引導者”。
4.鞏固反饋,知識遷移?!澳M調光臺燈”的工作原理,作為實驗探究的有效補充。學生通過模擬實驗,學會選擇儀器、設計簡單電路、掌握工作原理,加深對常用儀器的認識。
解讀:調光臺燈的模擬實驗,讓學生明白物理知識就在身邊,物理和生產生活有密切的聯系。讓學生參與學習的全過程,體現“一切為了學生發展”的理念。
四、感悟與反思
(一)課堂教學設計應是一個動態生成方案
傳統的課堂教學設計是以教師的教和書本知識為本位,從教師的主觀判斷或經驗出發,側重于教學過程的程式化、細節化的準備,這種“靜態教案”不能適應動態生成的實際教學過程,不利于促進學生的發展。新課標理念下的課堂教學設計以學生發展為本,從學生的“現有發展區”出發,通過對教材內容的“二次開發”,精心設計動態生成方案,促進學生過渡到“最近發展區”。
(二)探究性學習的真諦是做到“形散而神不散”
雖然全班分成很多小組分散進行探究實驗,但各組都圍繞“探究電流和電壓、電阻的關系”有條不紊地進行,看似無序實是有序。在這中間,教師的組織、引導和參與十分關鍵。教師一定要遵循“組內異質,組間同質”的原則進行分組,并對組內成員的分工提出責任分工。教師一定要給小組內每位學生分配一個角色,諸如主持人、操作者、記錄員、噪音控制者、匯報人等,使每個小組成員在各司其職中自主、合作、探究學習,使每位學生都能在原有基礎上有所發展。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準[S].北京:北京師范大
學出版社,2011.
一、滑動變阻器的變動對電流電壓的影響
圖1例1(2011年山東臨沂)如圖1所示的電路,電源電壓保持不變,閉合開關,當滑動變阻器的滑片向右滑動時,下列分析正確的是()
(A) 燈泡變亮,電流表的示數變大
(B) 燈泡變暗,電流表的示數變小
(C) 燈泡亮度不變,電流表的示數變大
(D) 燈泡亮度不變,電流表的示數變小
解析:滑片移動時可知滑動變阻器接入電阻的變化,則由歐姆定律可得出電路中電流的變化,由電流變化可知燈泡的亮度變化.當滑片向右移動時,接入電阻變小,故電路中總電阻減小,因電壓不變,由歐姆定律I=U/R 可得,電流增大,故電流表示數變大,燈泡的實際功率變大,故亮度變大.(A)正確.
答案:(A)
點撥:本題屬于電路的動態分析,此類題可先分析局部電阻的變化,再將滑動變阻器和定值電阻視為整體進行分析,得出總電阻的變化,最后由歐姆定律分析電流的變化.此類題目也屬于歐姆定律的常規題目,體現了電學中整體法的應用.
圖2例題延伸:如圖2所示,電源電壓保持不變,閉合開關,將滑動變阻器的滑片向右滑動時,則()
(A)通過燈L的電流變小,變阻器兩端的電壓變小
(B) 通過燈L的電流變大,變阻器兩端的電壓變大
(C) 燈L兩端的電壓變小,通過變阻器的電流變小
(D) 燈L兩端的電壓變大,通過變阻器的電流變小
解析:滑動變阻器的滑片右移,變阻器接入電路中的電阻增大,電路中的總電阻增大,則電流減小,同時燈L分得的電壓也減小,則變阻器分得的電壓就變大.
答案: (C)
點撥:本題考查滑動變阻器的原理、電阻對電路中電流的影響以及串聯電路的分壓原理,考查學生分析問題的能力.
二、滑動變阻器與電表的測量目標問題
例2(2011年山東聊城)如圖3所示,閉合開關S,使滑動變阻器的滑片向左移動,則( )
(A) 電流表示數變?。˙) 電壓表示數變大
(C) 電壓表示數不變(D) 燈泡變亮
解析:從圖中可以看出,這是一個串聯電路,即滑動變阻器與小燈泡串聯,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓.當滑片向左移動時,其阻值減小,電路中的總電阻減小,故在電源電壓不變的情況下,電流中的電流變大,通過小燈泡的電流變大,小燈泡變亮,(A)項錯誤,(D)項正確;由于滑動變阻器的阻值減小,故它分得的電壓也減小,(B)、(C)兩項錯誤.
答案:(D)
點撥:判斷電路中的電表示數變化情況時,應首先明確電路的連接方式及電表的測量對象,然后根據歐姆定律及串并聯電路的電流、電壓特點進行分析.
圖3圖4例題延伸: 如圖4所示電路,電源兩端電壓保持不變.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,下列判斷正確的是 ( )
(A) 電壓表V1示數變小,電壓表V2示數變大,電流表示數變小
(B) 電壓表V1示數變大,電壓表V2示數變小,電流表示數變小
(C) 電壓表V1示數變小,電壓表V2示數變小,電流表示數變小
(D) 電壓表V1示數變大,電壓表V2示數變大,電流表示數變大
解析:從題圖可知,電路為串聯電路,電壓表V1測滑動變阻器兩端的電壓,電壓表V2測定值電路R2兩端的電壓.閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向右滑動時,變阻器連入電路的電阻變大,電路中電流變小,定值電阻R2兩端的電壓變小,即電壓表V2的示數變小,根據串聯電路的電壓規律可知,變阻器兩端的電壓變大,即電壓表V1的示數變大,答案為(B).
答案:(B)
點撥:本題考查串聯電路和歐姆定律的知識,解此類題的關鍵是明確電壓表所測的對象,弄清各用電器之間的關系,熟記串聯電路的分壓原理.
三、滑動變阻器與伏安法實驗探究
例3(2011年浙江紹興)小敏用如圖5甲所示的電路圖,研究通過導體的電流與導體電阻的關系,電源電壓恒為6 V.改變電阻R′的阻值,調節滑動變阻器滑片,保持R兩端的電壓不變,記下相應的4次實驗的電流和電阻值,描繪在乙圖中.
圖5 (1)實驗過程中,移動變阻器滑片時,眼睛應注視(選填序號);
(A) 變阻器滑片(B) 電壓表示數(C) 電流表示數
(2)在丙圖中,用筆線代替導線,將電壓表正確連入電路.
(3)實驗中,他所選擇的變阻器是(選填序號)
(A) 10 Ω,0.5 A(B) 20 Ω,1 A(C) 50 Ω,2 A
(4)乙圖中陰影部分面積表示的科學量是.
(5)實驗過程中,如果出現了電流表示數為0,電壓表示數接近6 V,電路發生的故障可能是.
解析:探究電壓一定時,電流與電阻的關系時,在不斷的改變定值電阻的同時,必須不斷的移動滑動變阻器,使得電壓表的示數是一個定值,故在移動滑片的同時,眼睛觀察電壓表的示數;通過電流與電阻的圖像中可以看出保持電壓表的示數是2 V,故電壓表接入電路中時,所選的量程應該是0~3 V的,且并聯在電阻兩端;陰影部分為電壓值;滑動變阻器型號的選擇應該與定值電阻的阻值差不多,故所選型號為“10 Ω,0.5 A”的;如果電路中出現電流表的示數為零,說明在電路中出現了斷路,電壓表有示數說明是電阻R處出現了斷路.
圖6答案:(1)(B)
(2)如圖6所示 (3)(C) (4)電壓 (5)電阻R處有斷路
點評:此題從實物圖的連接、滑動變阻器型號的選擇、故障的分析等方面較為綜合的考查了學生,從中加強了學生綜合能力的培養,是一道不錯的電學中考題.
圖7例4(2011年四川綿陽)如圖7所示是測量小燈泡電阻和電功率的實驗電路圖,當滑動變阻器的滑片向左移動時,電流表、電壓表的示數變化情況是( )
(A) 增大、增大 (B) 增大、減小
(C) 減小、增大 (D) 減小、減小
解析:當滑動變阻器的滑片向左移動時,電阻R的阻值減小,電路中的總電阻減小,根據歐姆定律I=U/R可知電路中的電流增大,即電流表的示數增大.同樣根據歐姆定律推導公式U=IR可得出燈泡兩端的電壓增大,即電壓表的示數也增大,所以(B)(C)(D)均是錯誤的.
答案:(A)
點撥:本題考察的是綜合運用歐姆定律的知識,這也是初中物理的重點和難點內容,也是同學們容易出錯的地方,在套用公式時容易“張冠李戴”.
四、滑動變阻器與電阻的匹配問題
圖8例5(2011年南京)小華用如圖8所示的電路探究電流與電阻的關系.已知電源電壓為6 V,滑動變阻器R2的最大電阻為20 Ω,電阻R1為10 Ω.實驗過程中,將滑動變阻器滑片移到某一位置時,讀出電阻R1兩端電壓為4 V,并讀出了電流表此時的示數.緊接著小華想更換與電壓表并聯的電阻再做兩次實驗,可供選擇的電阻有15 Ω、30 Ω、45 Ω和60 Ω各一個,為了保證實驗成功,小華應選擇的電阻是 Ω和 Ω.
解析:為了探究電流與電阻的關系,應保持4 V電壓,當所換電阻為45 Ω和60 Ω時,無論如何調節,所換電阻兩端的電壓都超過4 V,故45 Ω和60 Ω電阻不可以.
一、物理規律教學的重要性
物理規律是物理學知識體系的核心構件,物理規律教學也是中學物理教學成功的關鍵環節。
1.物理規律是物理學知識體系的核心
物理學的知識體系是以一系列的物理規律凝聚而成的。在物理學發展史上,人們正是以一系列的物理規律為中心而建立了物理學的各個分支體系。例如光的反射定律和折射定律是光學知識的中心,歐姆定律、串并聯電路的規律和焦耳定律是電學知識的中心等等。
2.使學生掌握物理規律是物理知識教學的中心任務
學習和研究自然科學,中心任務是掌握自然規律并用來為人類服務。物理學是自然科學中的一門重要學科,學習物理知識的中心任務應該是掌握物理規律并應用于實際。
在物理教學中,要使學生建立概念和掌握規律之間存在著不可分割的、辯證的聯系。一方面,形成清晰、準確的概念是掌握規律的基礎,如果概念模糊不清,就談不上準確地掌握規律;另一方面,掌握了物理規律又可以深刻而全面地理解概念。例如,只有理解力的三要素概念(大小、方向、作用點),才能理解同一直線上或互成角度的二力合成的規律(如圖1)和二力平衡條件(如2)等;反之,通過掌握力的合成規律和二力平衡條件,又能更深刻地理解力的三要素概念。所以,物理規律的應用比物理概念的應用更為廣泛,理解和掌握物理規律才能更有效地利用物理知識去解決實際問題。由此可見,使學生掌握好物理規律是物理知識教學的中心任務。
二、物理規律的特點及其分類
1.物理規律的特點
物理規律反映了在一定條件下某些物理量之間內在的必然聯系,它是客觀存在的,不以人的主觀意志而轉移。它具有以下特點:
(1)物理規律只能發現,不能創生。
任何客觀規律都只是被發現,而不能被“創生”,但不同學科的規律被認識與發現的途徑又是不盡相同的。物理學規律揭示的是物質的結構和物質運動所遵循的規律,因此必然與人們認識物理世界的途徑有關,即都與觀察、實驗、抽象、思維、數學推理等有著密不可分的聯系。
(2)物理規律反映了有關物理概念之間的必然聯系。
任何一個物理規律,都是由一些概念組成的,這些概念常常表現為物理量,可以用一些數字和測量聯系起來,物理規律則把概念之間的一定關系用語言邏輯或數學邏輯表達出來。
例如,歐姆定律是由導體、電流(I)、電壓(U)、電阻(R)等概念組成的,研究對象是導體,電流(I)、電壓(U)、電阻(R)是3個可測量的物理量。它表明了通過研究對象(導體)的電流與研究對象(導體)的電阻(R是反映研究對象本身的量)和加在研究對象(導體)兩端的電壓(U)之間的定量關系。
2.物理規律的分類
在大千世界里,物理現象千姿百態,物理運動各有不同的形式,有宏觀的、微觀的,有機械運動現象、熱現象、光現象、電磁現象等,所以物理規律就有多種多樣,物理規律也就有不同的表述形式。中學物理規律主要包括以下類型:
(1)物理定律
一般是直接從觀察實驗的結果中概括總結出來的物理規律,如牛頓運動定律、能量轉化與守恒定律、歐姆定律、光的反射定律、焦耳定律等。
(2)定理、原理
定律和原理一般是從已知的物理規律或理論出發,對某特定事物或現象進行演繹、推理,從而得出在一定范圍內有關物理量之間的函數關系或新的論斷,并經得起實踐檢驗的物理規律。
如阿基米德原理(F浮=G排=ρ液gV)、功的原理等。
(3)方程、公式
這是利用數學式子來描述物理量之間關系的物理規律。
如串聯和并聯電阻的計算公式:R=R1+R2+…+Rn;
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn。
(4)法則、定則
即利用特定方法表示的物理規律,如矢量合成的平行四邊形法則、右手定則和左手定則等。
(5)其他
如力(包括二力、共點力)的平衡條件、串聯電路的分壓規律、并聯電路的分流規律、平面鏡和透鏡成像規律、晶體融化和凝固規律、液體壓強規律等。
三、物理規律教學的一般過程
人類在研究和探索物理規律的過程中逐步形成了物理學研究的基本方法。學生認識物理規律的過程也相當于一個探索與研究的過程,因此,物理規律的教學方法與物理學的研究方法大體上是一致的。
1.提出問題,創設便于發現規律的物理環境
作為新授課的物理規律的教學,首先要按照導入新課的方法,以提出問題的形式導入學習物理規律的課題。教師要有意識地提供一個便于探索規律、發現規律的物理環境。創設物理環境常用的方法有實驗法和舉例法。
(1)實驗法
教師借助于演示實驗或學生實驗,使物理現象或過程展示出來,讓學生觀察。例如講授牛頓第一定律時所做的小車分別通過毛巾、棉布、木板表面所滑動距離大小的實驗(圖3)。
(2)舉例法
即列舉出學生在日常生活中熟悉的、能引導發現規律的物理現象。例如,講授影響蒸發快慢的因素時,舉出以下例子:“同樣濕的衣服,晾在樹蔭下干得慢”;“同樣多的水,倒在碟子里干得快,裝在瓶子里干得慢”。
2.探索物理事實的內在聯系,形成規律
這一教學過程主要是把第一步驟所擺出來的物理事實進行抽象思維,探討物理規律現象的內在聯系,提供建立規律的科學依據。根據不同的物理規律,可以采用下列具體方法:
(1)實驗歸納法
例如,用一般水做實驗得到“浮力等于物體所排開的水重”,再改用煤油或酒精做實驗也得到了同樣的結果,而且把物體全部浸入水中或部分浸入水中做實驗都得到了同樣的結論,最后歸納得到了阿基米德原理。
(2)單因子實驗法
對于多因子的物理過程,可運用單因子實驗,先分別固定幾個物理量而研究其中兩個量之間的關系,最后綜合為一個完整的物理規律。例如,研究電流與電壓、電阻之間的關系,可以先保持電阻不變而改變電壓,觀察分析電流隨電壓的改變情況,得到電流與電壓之間的關系;再保持電壓不變而改變電阻,觀察分析電流隨電阻的改變情況,得到電流與電阻之間的關系。最后綜合成為一條物理規律,即歐姆定律。
(3)先定性后定量推演法
限于中學實驗條件,精確測定數據有困難,有些定量的實驗不易成功,因此,可以在觀察定性實驗現象的基礎上進行定量推演或分析介紹,最后形成規律。例如焦耳定律,實驗時觀察通電后煤油溫度的高低來定性說明電流產生熱量的多少。實驗表明,電阻越大,電流強度越大,通電時間越長,電流產生的熱量越多。然后介紹科學家焦耳的研究成果,進而得出定量描述,形成焦耳定律:電流通過導體產生的熱量跟電流強度的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比,Q=I2Rt。
3.下定論并對規律進行討論,加深理解規律
經過第二步的探討和思維加工,初步形成規律后,要整理成文,用科學而又簡明的語言文字或數學工具來表述物理規律。
(1)規律的物理意義
解釋規律的內容,說明它表示什么樣的物理含義,必要時還要與相近規律進行比較。用數學公式或圖像表述規律的,在教學中要引導學生討論如何根據規律的內容得出公式或圖像;反之,又如何從公式或圖像來理解其物理意義。例如焦耳定律,其內容是電流通過導體時產生的熱量與電流強度的平方、導體的電阻、通電時間有關,這個關系是正比關系,由此得到焦耳定律的數學表達式為Q=I2Rt。
(2)規律表述中的關鍵詞語和公式中各字母的意義
例如,阿基米德原理的公式F浮=G排=ρ液gV,公式中字母F浮代表物體所受的浮力,G排表示排開液體的重力,ρ液是液體的密度,g是重力加速度,V表示排開液體的體積。這個公式中各字母代表的物理意義,學生必須十分清楚,運用過程中才不至于出現差錯。
(3)公式中各物理量的單位
中學階段,物理單位的教學也不容忽視。
例如公式Q=I2Rt,式中I、R、t的單位分別是安培、歐姆、秒,Q的單位必須是焦耳。
物理規律的公式中各物理量的單位都是確定的,不能隨便亂用。
(4)規律的成立條件和適用范圍
物理規律本身是反映在一定條件下物理事物內在的必然聯系,并且物理規律是在一定條件下和一定范圍內總結出來的,因此,也只能在這個條件下、這個范圍內才成立。學生學習物理規律時,往往只知道死背條文而忽視了成立條件和適用范圍,在實際應用中亂套,在遇到情況變化時就難以下手,所以,在教學中要重視講清規律的成立條件和適用范圍。
在一般物理規律的表述中,前語是成立條件或適用范圍,后語是結果,即因果關系基本連結成一個完整的句子。通過分析規律的語句結構,從字里行間就可以知道規律的成立條件和適用范圍。例如牛頓第一定律,它的適用范圍是“一切物體”,條件是“沒有受到外力作用”(原因),結果是“保持靜止或勻速直線運動狀態”。
有些規律在敘述中只提出成立條件,必要時可以補充說明適用范圍。例如阿基米德原理,要指出也適用于氣體。有些規律限于學生的基礎和認識水平,只強調成立條件,而暫不提適用范圍。例如,歐姆定律、焦耳定律,不提及只適用于純電阻電路。
四、學生學習物理規律中的常見問題
為了有效地引導學生學好物理規律,我們還必須研究和認清學生學習物理規律中的常見問題和心理障礙。在中學階段,主要存在以下幾個方面的問題:
1.感性知識不足
中學物理規律的教學,許多是從事實出發經過分析歸納總結出來的。中學生抽象思維能力不強,他們理解物理規律特別需要有充分的感性材料作基礎。如果沒有足夠的、能夠把有關的現象與現象之間的聯系鮮明地展示出來的實驗或學生日常生活中所熟悉的曾親身感受過的事例作基礎,勢必造成學生學習上的困難。
例如,研究電磁感應和自感的有關規律,如果沒有足夠的、能夠逐步揭示現象間本質聯系的實驗作基礎,學生對這些規律就很難理解。
2.學生在日常生活中形成的錯誤觀念的干擾
學生在日常生活中積累了一定的生活經驗,對一些問題形成了某些觀念。這些觀念中,有的比較正確,但往往有一定的表面性和片面性,甚至是錯誤的觀念。這些先入為主的錯誤觀念對學生正確理解物理規律往往起著嚴重的干擾作用。如:學生在運動和力的關系上往往有“物體受力才能運動,不受外力,物體根本不會運動”的觀念,這就給學生正確理解運動和力的關系帶來了很大的困難。
3.抽象邏輯思維能力不強
在物理規律的研究和運用中,有時要進行嚴格的邏輯推理和科學的想象等抽象思維活動;在運用物理規律解決某些問題時,要想取得正確而全面的解答,學生要具有較高水平的思維品質。然而,中學生在心理發展上正處在思維發展過渡期,對于不同年級的學生和不同的學生個體,這個發展在遲早快慢上有差異,有些學生由于沒有形成邏輯思維的習慣,抽象思維能力不強,這就使他們在學習和運用物理規律時遇到了較大的困難。
4.不會運用物理規律說明、解釋現象和分析解決實際問題
中學階段,學生在理解物理規律上,經過努力并不會感到很困難,但是運用起來常常會束手無策。形成的原因,除了知識上的欠缺和思維習慣、思維定勢的干擾等因素外,最主要的是學生還未掌握運用物理知識去分析、處理、解決問題的思路和方法,因此,學生在完成認識的第二個“飛躍”上困難較大。
物理規律的教學要有階段性,要有一個逐步深化、提高的過程。對于同一物理規律,初中、高中有不同層次的要求,因此,我們應遵循學生的認知規律,由淺入深,一步步地通過一系列的教學活動,來提高物理規律的教學水平。
參考文獻
[1]閻金鋒 田世昆 中學物理教學概論[M]。
[2]閻金鋒 田世昆 中學物理教學概論(第二版)[M]。
關鍵詞:外特性曲線;系統論;高考
近代科學的基本方法是還原論,它認為整體可以還原成一些基本的部分,通過解釋這些基本的部分就能解釋整體。在還原論的影響下,人們習慣于以一種“靜止的、孤立的”觀點考察各部分的行為和性質,然后將這些性質“組裝”起來完成對整體的描述。與還原論相對的是系統論。何謂系統?錢學森說:“由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成的具有特定功能的有機整體?!睂@句話,我們可以從四個角度來理解:①世界上任何事物都可以看成是一個系統,大至渺茫的宇宙,小至微觀的原子,都是系統。②只要整體存在,那它就必然包含著部分,必然能夠被劃分成部分。描述整體就是在描述部分。③系統中各部分(要素)不是孤立存在的,而是相互關聯著的,描述部分就相當于描述整體。④不管事物發生了什么變化它都還是一個整體,不管整體怎樣變化,都有相應的要素發生變化。當然,此時的整體不再是原來的整體,要素也不再是原來的要素。
今天高中物理學到的全電路歐姆定律,也不可避免地涉及到了系統論:電源、用電器、內電阻共同組成一個系統,當用電器的阻值改變時,整體的電流發生改變,內阻上的電壓、功率和輸出電壓、輸出功率都發生改變,但不管怎樣變化,它們都還是一個整體,遵循共同的規律――歐姆定律。
將歐姆定律變形則有U=E-Ir,如果E、r為常數,則U-I圖線為一條直線,這就是電源的外特性曲線,它仍然描述了一個系統――對應一系列大小不等的負載,其干路電流的集合、其外電壓的集合。
作為一個高頻考點,在解答相關高考題的時候,我們絕不能忘記系統論的應用。
【例1】(2010重慶卷,22題)在探究小燈泡的伏安特性實驗中,電路連接正確后,分別測得兩只燈泡的伏安特性曲線如圖B中I和II所示,然后將燈泡與電池組(電動勢和內阻均恒定)連成圖C所示電路。多次測量后得到通過的電流平均值分別為0.30A和0.60A。
A.在圖B中畫出電池組路端電壓U和電流I的關系曲線。
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B.由該曲線可知電池組的電動勢為 V,內阻為 Ω。(取2位有效數字)
【分析與解答】電源的外特性曲線包含若干負載對應的干路電流和兩端電壓。本實驗用兩個小燈泡交替使用以改變負載,必然獲得兩個電流值,從燈泡的伏安特性曲線上必能查出兩個電壓值,從而得到兩坐標(0.30A,3.8V)和(0.60A,3.0V),將兩坐標點連成直線,即得如下圖像,這里體現了一種由部分到整體的思想。由于每顆燈泡與電池、內阻組成的系統都遵循歐姆定律,于是每個坐標都對應一個方程:①E=3.8+0.30r;②E=3.0+0.60r,這樣就從理論上算出E=4.6V,r=2.7Ω,這里體現了一種各要素相互關聯的思想、一種由整體(電路)到部分的思想(電池、內阻)。
【例2】(2010天津卷,9題)要測繪一個標有“3V 0.6W”小燈泡的伏安特性曲線,實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5V,內阻為50Ω的電源兩端,小燈泡消耗的功率是 W。