緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇歐姆定律的表述范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
歐姆定律是高中物理電學部分的核心內容,也是高考的重難點內容,同時歐姆定律掌握的好壞會直接影響我們的考試成績,因此要多用時間將這塊知識進行鞏固,以取得更高的分數。
1在歐姆定律的學習中常遇到的問題
1.1歐姆定律的使用范圍問題
在電路的實驗過程中,我會出現忽略導線,電子元件與電源自身的電阻,將整個電路視為純電阻電路的問題。而歐姆定律通常只適用于導電金屬和導電液體,對于氣體、半導體、超導體等特殊電路元器件不適用,但我們知道,白熾燈泡的燈絲是金屬材料鎢制成的,也就是說線性材料鎢制成的燈絲應是線性元件,但實踐告訴我們燈絲顯然不是線性元件,因此這里的表述就不正確,本人為了弄清這里的問題,向老師進行了請教并查閱了相關資料,許多資料上說歐姆定律的應用有“同時性”與“歐姆定律不適用于非線性元件,但對于各狀態下是適合的”。但我自身總覺得這樣的解釋難以接受,有牽強之意,即個人理解為既然各個狀態下都是適合的,那就是適合整個過程。
1.2線性元件的存在問題
通過物理學習我們會發現材料的電阻率ρ會隨其它因素的變化而變化(如溫度),從而導致導體的電阻實際上不可能是穩定不變的,也就是說理想的線性元件并不存在。而在實際問題中,當通電導體的電阻隨工作條件變化很小時,可以近似看作線性元件,但這也是在電壓變化范圍較小的情況下才成立,例如常用的炭膜定值電阻,其額定電流一般較小,功率變化范圍較小。
1.3電流,電壓與電阻使用的問題
電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動變阻器的使用,是最基礎的概念,也是我最容易混淆的內容。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調節電路中的電流,而電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,另外,歐姆定律只是用來研究電路內部系統,不包括電源內部的電阻、電流等,在學習歐姆定律的過程中,電流表、電壓表、導線等電子元器件的影響常常是不考慮在內的,而對于歐姆定律的公式I=UR,I、U、R這三個物理量,則要求必須是在同一電路系統中,且是同一時刻的數值。
2歐姆定律學習中需要掌握的內容
本人在基于電學的基礎之上,通過對歐姆定律的解題方式進行分析,個人認為我們需掌握以下內容:了解產生電流的條件;理解電流的概念和定義式I=q/t,并能進行相關的計算;熟練掌握歐姆定律的表達式I=U/R,明確歐姆定律的適用條件范圍,并能用歐姆定律解決相關的電路問題;知道什么是導體的伏安特性,什么是線性元件與非線性元件;知道電阻的定義和定義式R=U/I;能綜合運用歐姆定律分析、計算實際問題;需要進行實驗、設計實驗,能根據實驗分析、計算、統計物理規律,并能運用公式法和圖像法相結合的方法解決問題。
3歐姆定律的解題思路及技巧
3.1加深對歐姆定律內容的理解
在歐姆定律例題分析中,我們比較常見的問題是多個變量的問題,以我自身為例,由于物理理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,所以學習難度較大,但我通過相關教學短片的學習,將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障,電阻越大路越不好走,電阻越小通過速度則快”的方式,明白了電阻是導體自身的特有屬性,其大小是受溫度、導體的材料、長度等各方面因素影響的,與其兩端的電壓跟電流的大小無關,并且明白了電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變。同時我們每一個人都知道對于不同的習題,解決步驟都是不相同的,雖同一問題會有不同的解題方法,但總是離不開歐姆定律這個框架。因此對于一些與電學有關的知識,我一般會利用歐姆定律解決電生磁現象與電功率計算問題。例如:某人做驗時把兩盞電燈串聯起來,燈絲電阻分別為R1=30Ω,R2=24Ω,電流表的讀數為0.2A,那么加在R1和R2兩端的電壓各是多少?我可以根據兩燈串聯這一關建條件,與U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2兩端電壓分別為6V、4.8V的結論。
3.2利用電路圖進行進行計算
在解有關歐姆定律的題時,以前直接把不同導體上的電流、電壓和電阻代入表達式I=U/R及導出式U=IR和R=U/I進行計算,并把同一導體不同時刻、不同情況下的電流、電壓和電阻都代入歐姆定律的表達式及導出式進行計算,因此經常混淆,不便于分析問題。通過后期老師給予我的建議,在解題前我都會先根據題意畫出電路圖,并在圖上標明已知量、數值和未知量的符號,明確需分析的是哪一部分電路,這部分電路的連接方式是串聯還是并聯,以抓住電流、電壓、電阻在串聯、并聯電路中的特征進行解題。同時,我還會注意開關通斷引起電路結構的變化情況,并且回給“同一段電路”同一時刻的I、U、R加上同一種腳標,其中需注意單位的統一與電流表、電壓表在電路中的連接情況,以及滑動變阻器滑片移動時電流、電壓、電阻的變化情況。
3.3利用電阻進行知識拓展
本著從易到難的原則,我們可從一個電阻的問題進行計算,再擴展到兩個電阻、三個電阻,逐漸拓寬我們的思路,讓自己找到學習的目標以及方法。比如遇到當定值電阻接在電源兩端后電壓由U1變為U2,電路中的電流由I1增大到I2,這個定值電阻是多少的問題時,我們可利用歐姆定律的概念ΔU=ΔI?R得到電阻的值,而當難度增加由一個電阻變為兩個電阻時,定值電阻與滑動變阻器串聯在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1的變化量為ΔU1,電壓表V2的變化量為ΔU2,電流表的示數為ΔI,在這樣的問題上可將變化的問題轉化為固定的關系之間的數值,就可簡化許多變量問題的計算。當變量變為三個電阻時難度會進一步的增大,我起初認為這是一項不可能完成的任務,所以放棄了這類題,而在經過詢問成績優秀的同學時,才知道可將三個電阻盡量化為兩個電阻,通過電壓表與電流表的位置將電阻進行合并,以此簡化題目。
4總結
簡言之,歐姆定律是物理教材中最為重要的電學定律之一,是電學內容的重要知識,也是我們學習電磁學最基礎的知識。當然,對于歐姆定律的學習與解題方法,自然不止以上所述方法,因而在具體的學習中,我們要立足于自身實際學習情況來進行方法的選取,突破重難點知識,以找到更好的解題思路。
參考文獻:
每個提問,都是有一定的教學目的,不同教學階段,教師設計提問要達到的教學目的不同.怎樣去實現教學目標呢?
1.1 導入提問
教師圍繞課題,出示電路如圖1(由教師操作,讓學生觀察電流表示數變化),用誘發式提出問題“電路中電流大小跟什么因素有關呢?”請大家大膽猜想…….設計提問的目的在于借助情境、面向全體誘發問題,同時又為新課電路設計鋪路,激起學生求知欲望.
1.2 新課提問
猜想一:電阻一定時,電阻兩端電壓越大,通過的電流越大.
猜想二:電壓一定時,電阻越大,通過該電阻的電流越小.
按予環環相扣,邊演示邊觀察邊記錄,有機提出:如果沒有變阻器將會怎樣呢?為什么要進行三次實驗?根據表格獲得的數據,誰能歸納出結論呢?通過提出問題、建立假設、設計實驗、檢驗假設、整合歸納為主線,揭示歐姆定律.新課提問的第一層是“一石激起千層浪”實現突出教材重點,培養探索能力的教學目標.
歐姆定律I=U/R又如何運用?
例 一電阻兩端電壓為6伏時,通過的電流為0.3安,這電阻為多少歐?當通過的電流為零時,該電阻又為多少歐?此時電阻兩端電壓為多少?當電阻兩端電壓為4伏時,通過的電流為多少?
目的是理清電流、電壓、電阻的概念與三者關系,熟練變換公式的運用.
練習 如圖2,I—U圖像分別是電阻A、B兩端電流與電壓變化曲線,你能析圖得出哪些結論?(本題要根據學生的理解能力而擇定)
開放式練習,旨在讓全體學生參與.
新課提問的第二層是理解知識,化解教材難點.
1.3 結題提問
結題是指課堂教學在結尾階段的教學.教師通過總結性、延伸性的問題,在學生答問中獲得反饋信息,了解學生的學習情況.學生也可以從中了解學習重點、難點,檢查自己的學習成效及知識的深化和發展.如,什么是歐姆定律?
歐姆定律如何應用?在電路中(圖3),R1為10歐,電壓表示數為6伏,電流表示數為0.2安,請用歐姆定律及相關知識求出三個量(這是歐姆定律在串聯電路中拓展).使學生懂得知識的延伸,也留給優秀生課外探索的空間,讓學生帶著問題走出課堂,達到“課雖結而趣無窮”的效果.
2 掌握提問策略
2.1 精心設計提問
教師要樹立“問題意識”,以問題為紐帶,設疑、啟疑、答疑和學生的懷疑、質疑、解疑,實現教學過程中教師引導,學生主動參與,需要教師設計問題注意幾點.
(1)緊扣文本、創設問題
文本是學生學習活動的資源,教師必須靜心“品讀”,領悟出其中的內涵和外延,創設相應有價值的問題,用于課堂教學,激活學生的思維、開發學生的智力.如,對歐姆定律的理解,我創設的例題是為了借助例題中問題組織“問題中品讀,討論中交流,點撥中領悟,分析中提高”等課堂教學活動時,發揮該文本應有作用.
(2)把握問題難度
人的認知結構可以劃分“已知區”、“最近發展區”和“末知區”.教師要努力尋找學生“已知區”和“最近發展區”的結合點,在不知不覺中喚起學生學習的熱情,然后逐漸提高問題難度.如導入部分,學生已知電壓、電阻的作用,有待建立電流與電壓、電阻的關系.
(3)關注問題角度
教師要從培養學生能力入手,處理好問題大小、多少的關系.同一問題,可以從不同側面提出,提問角度不同,效果往往不一樣.如,探索研究電流與電壓、電阻關系的電路中“如果沒有變阻器將會怎樣?”與“變阻器有什么作用?”兩種提問比較,前者問題自然,易打開學生思路;后者生硬,不易培養學生思維能力.
(4)力求問題開放.開放性問題能為培養學生的發散思維能力、發展學生個性提供廣闊的空間.如何促進學生有效思維?教師可以使用追問、轉化等策略引導學生正確地深入思考問題.如,練習中,追問B曲線為什么不遵從歐姆定律?
2.2 正確了解學生
課堂提問是以學生積極參與為前提的,為了激發學生答題的積極性,教師在精心設計提問的同時,還應全面了解提問的對象,知道所面對的學生的認知水平,找到與學生契合的思維銜接點.如電路、表格的設計,只能讓基礎較好的學生在老師啟發下完成.課堂提問必須面向全體學生,兼顧優差生,使所有學生都有參與的機會.教師可針對不同層次的學生,采用不同提問方式,換位思考問題,讓每位學生在課堂上都能找到自信.
2.3 科學引導理答
有效提問意味著教師所提出的問題能夠引起學生的思考和回答,積極參與學習過程,這就要求教師科學合理地處理好以下三點:
(1)耐心等待
很多教師常常怕時間不夠完不成預期教學任務,留給學生的等候時間太短,導致學生沒有時間對問題進行細致深入思考,答不出或草率應答,這是違背“以學生發展為本”的教學理念.有效的策略是:控制時間,就是不浪費時間又給學生必要的思考時間,讓學生感覺教師在等待.如在歐姆定律整合時,多給學生半分鐘思考,學生表述會更清楚、更嚴密,教學效果顯得更好.
(2)啟發、追問
學生回答不出問題,其因是思維受阻,教師要加以稀釋問題,補充相關信息,經啟發、追問的方法,以便學生打通思維得出較完整的結論.如例題中第二問(作練習使用),答錯學生有十之八九.如果教師出示一根導線追問:這根導線有電阻嗎?電阻由什么條件決定?將起到化繁為簡、化難為易的作用,有助學生思維暢通之目的.
二、提高物理課堂效率
過去的物理教學課堂,單純依靠板書來完成,物理老師進行板書會消耗大量的時間和精力,老師板書的時間可以多講兩到三個知識點。而電教媒體可以改善傳統教學模式,可以大范圍的展示知識脈絡,讓很多抽象知識更加的清晰直觀,不僅增強課堂的趣味性,并且大大提升了物理課堂的效率,讓很多知識的呈現方式更加簡單明了。通過使用電教媒體,在教學過程中老師可以和同學達成互動,讓更多的學生對高中物理產生濃厚的興趣。
三、創設物理教學新情境
每當物理課堂進行了新理論的教學后,必然要通過不同的方式對知識加以鞏固和實踐。而很多物理知識因為較為抽象,單靠單純的背誦和機械的重復是沒有任何效果的,不僅乏味并且效率很低。這個時候,就可以利用多媒體創設不同的物理學習情境,把知識和物理情境結合在一起,能讓學生在短時間內鞏固自己已學知識,并且可以充分的理解。例如,在高二物理第二章恒定電流中的《歐姆定律》一節中,很多學生認為歐姆定律難以理解,老師在這時就可以利用多媒體創設幾個可以應用歐姆定律的例子和情境,這就可以讓學生了解到歐姆定律的多種用途,還有歐姆定律的來源和起因。又如,在《電阻定律》這一節中,因為電阻定律適用于很多領域,但是單憑老師的口頭講解,學生無法在腦中形成一個易于理解的總體概念,這個時候,老師可以通過制作有關不同類型電阻的動畫,讓學生加深對電阻形成的印象,以及對電路閉合等知識的了解,通過這種方法,大大提升了課堂效率,使得學習程度不同的學生都能接受,還在無形中提升了學生的抽象思維能力。
四、進行課程聯想,提高物理學習創造力
在老師運用多媒體進行教學時,可以采用很多不同方式來表述整節課的中心課程。多媒體可以展示出豐富多彩的圖片和課程有關的動畫,以及帶有趣味性的小故事等。通過多媒體教學,能夠促進學生進行課程聯想,能夠與之前所學知識緊密結合,在日常生活中也能提高學生的創造力。例如,在高二物理第三章第一節《磁現象和磁場》這一章節中,可以先問學生發現了身邊哪些磁現象,然后通過劃分小組,討論身邊的磁現象是如何產生的,隨后,老師就可以直接引入本節課的主題,通過多媒體來展示日常生活中的各種磁現象,并且以動畫的形式來解釋磁現象產生的原因,從而對整體的磁現象進行講解,在多媒體的展示過程中,可以聯系之前學過的知識,提問之前學過的知識哪些和磁現象有關,或者能對磁現象造成影響等問題,通過這種方式,來提升學生的思維發散能力,能夠由點及面,層層深入,找到適合自己的物理學習方法。久而久之,學生在腦海中形成了固定的發散模式,物理成績則會突飛猛進。
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]。
為了把課程改革引向深入,探索更為科學有效的教學方法,筆者所在的長陽縣,廣大物理教師在實施市教科院教學模式的過程中,在縣研訓中心劉開雙老師的帶領下,結合我縣的實際,經過創新發展,總結探索出“三環六步導學”教學模式.并堅持在課堂教學中推行教學模式.經教學實踐證明,該模式簡潔易行,能有效促進學生學會學習,有利于提高教學效率.
2教學模式的解讀
“三環六步導學”教學模式的基本構想是,一節課由不同類型和形式的學習活動單元及過程組成,讓學生在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容,展示、交流學習結果,教師通過講授、指導、評價等方式引導學生學習.
2.1“三環六步”教學模式的框架
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該模式體現創設情境、目標(或問題)引導、任務驅動、學生自學、活動探究、交流討論、自主評價、師生互動、應用反饋等多種學習方式綜合運用的一種教學模式(圖1).
2.2“三環”的涵義
“三環”是指 “目標導引、活動探究、評價應用 ” 三個環節.教學過程運用三個環節交替遞進,有效解決教學過程中目標不明、方法不清、評價滯后的問題.這三個環節的構想在筆者所在區域得以廣泛實踐.
2.2.1目標導引
我們到超市購物,如果沒有明確的目標,就會漫無目的地閑逛,如果有目標,購物效率會大大提高.學習活動也是如此,若是學生對學習目標是模糊的,學習效果就會打折扣.所以學習目標不單是教學設計的一個要素,不僅是教師要明白,也應該讓學生明白,讓學習活動有的放矢.一個好的學習目標的要[LL]素應該是:學習內容+學習方法+預期達到的學習水平和要求.這樣的學習目標不僅讓學生明確了學什么,而且讓學生明確怎么學,知道可以通過哪種學習方式達到目標,就能引導學生自主開展學習活動,也能引導學生自主開展評價活動.
2.2.2活動探究
活動探究是在學習目標的導引下進行的一系列學習活動和方法的總稱.通過問題引導、學法指導,一步i引導學生按具體的學習方式進行自主學習,進而達成學習目標,提高學習效率,同時培養學生的學習能力,促進學生學會學習.對于每一個學習活動,教學內容、方式是具體的,需要到達的水平和要求是明確的,這樣學生就可以在目標和學習方法的引導下,自主合作學習,探究、體驗、領悟學習內容.
2.2.3評價應用
在教學過程中,每個學習活動結束時,都安排相應的學生自主評價,及時檢查評價學習效果.在一節新課結束后,也要安排課堂小結、當堂演練、拓展延伸,對學生進行形成性評價,檢驗學生對所學知識應用情況.通過及時評價、形成性評價使自主評價緊隨教學活動的展開而展開,貫穿于教學活動的始終,通過評價促進學生的發展.
2.3“六步”的涵義
“六步”是指對于某一課時或某個學習活動采取的六個基本步驟,即“情景問題探究評價應用反饋”.“六i”是基于“以學定教”提出的一種范式,對于某個教學內容,并非要面面俱到,可以是全部,也可以側重其中的部分步驟.
2.3.1情境
新課程強調學習情境的創設.情境創設的途徑很多,如利用實驗創設,聯系社會生活現象和素材創設,利用新舊知識的聯系創設,通過實踐體驗創設,利用現代信息技術創設等.情境創設的作用是巨大的,能引發認知沖突,激發興趣,喚起主動學習的欲望,矯正前概念的偏差,做好思維鋪墊,活躍課堂氛圍.情境可以在引入課題時創設,也可以在每個學習活動單元過程中進行創設.
2.3.2問題
探究始于問題,沒有問題就沒有探究.針對學習目標而設計的一個個學習活動單元,是圍繞問題展開的,為解決這些問題,根據問題的特征而預設了多樣化的學習方法,讓學生在解決問題的過程中學習.對有的問題,可采取自主學習解決;有的問題,可采取小組合作學習解決;有的問題,可采用實驗法;還有的問題,需要進一步猜想與假設,設計實驗,進行實驗探究;
對教學過程中生成的問題,還要突破預設的束縛,靈活加以處理.總之,問題的設計是關鍵,問題設計得合理,解決問題的方法科學,就會有效驅動學生的整個學習過程,取得良好的學習效果.
2.3.3探究
新課程提倡探究式教學.廣義地講,學生或通過自己的活動,或在老師的引導下,通過各種方式的主動學習,從未知到已知的過程,都是探究過程.所以,如上所述,針對具體問題而采取的自學指導、合作探究、理論推理、實驗探究,以及精講點撥、師生對話、演示操作、小組討論、體驗、展示等學習活動,都是為了讓學生建構形成自己理解的知識和方法而采取的探究活動,這是教學過程的重頭戲.
2.3.4評價
新課倡導“立足過程,促進發展”的學生學習評價,促進學生全面富有個性的發展,促進教師反思和改進教學.這里的評價可以是對學生學習過程的及時評價,對自學效果的檢查,也可以是對整堂課的學習情況的檢測,還包括老師對學生的課堂表現進行的口頭點評、學生互評和學生對課堂收獲的自我總結.通過評價幫助學生認識自我,發展自我.同時,通過學生之間開展自主評價活動,從而使學生學會評價.
2.3.5應用
在學習過程中,應用指在一定情境下展示和表達學生所理解的知識,這個步驟貫穿于課堂提問、課堂練習、課外實踐和測驗考試之中,所以在上述“三環”的基礎上,還應注重當堂演練、拓展延伸等環節,既加強對知識的理解,也可初步檢驗學習目標的達成情況.
2.3.6反饋
反饋指教師利用課堂觀察、自主評價、當堂演練、拓展訓練和形成評價等環節,與學習目標中的水平和要求對照,提供反饋信息,發現學生理解概念和規律 上的差異,采取措施,修正教學素材或過程,修正偏差,進而進行釋疑解難、變式訓練,使盡可能多的學生達成學習目標.
綜上所述,“三環六步學導”教學模式以學習活動為中心,通過學生的自主、探究、合作學習,實現“以學定教、以教導學”的目的,不僅學會知識、技能和方法,而且學會學習,充分體現了“雙主”――教師的主導性和學生的主體性,使主導性和主體性和諧統一,發揮最大效益.能將課堂真正還給學生,使學生學會學習,學會評價,從而提高學生的學習能力和評價能力.
3“三環六步導學”教學模式課例
本文以人教版第十七章第二節《歐姆定律》為例,依據“三環六步導學”教學模式,具體地介紹.
3.1目標導引
(1)通過看書、討論,理解歐姆定律的內容、公式、單位及適用的條件.
(2)通過閱讀例題、老師講授、同步練習,學會運用歐姆定律進行簡單的計算及一般方法.
3.2活動探究
情景上節課,學生已經學習了電流跟電壓和電阻的關系,請同學們回顧一下并表述出來.
活動1:閱讀課本78頁,然后回答下面的問題.
活動2:討論電流、電壓、電阻之間的因果關系.
活動3:閱讀課本78、79頁的例題1和例題2,思考用公式進行計算的一般步驟和規范要求.
[BP(]活動4:例題講析
例3在如圖所示的電路中,調節滑動變阻器 R′,使燈泡正常發光,用電流表測得通過它的電流值是0.6 A.已知該燈泡正常發光時的電阻是20 Ω,求燈泡兩端的電壓.[BP)]
活動4:例題講析,點撥電阻與電壓、電流無關,歐姆定律的[HJ1.45mm]另一個適用條件是同一時刻(同一狀態).
例1加在某一電阻器兩端的電壓為5 V時,通過它的電流是0.5 A,則該電阻器的電阻應是多大?如果兩端的電壓增加[JP3]到20 V,此時這個電阻器的電阻值是多大?通過它的電流是多大?
3.3評價應用
3.3.1自主評價
評價1:請你口頭表達歐姆定律的內容.
評價2:請你說出歐姆定律的數學表達式.
評價3:公式中各物理量的單位是什么?(提示區分物理量的符號和單位符號)
評價4:歐姆定律的適用條件是什么?
評價5:下列關于歐姆定律說法中正確的是
A.導體中的電流與導體兩端的電壓成正比
B.導體中的電流與導體的電阻成反比
C.電壓一定時,導體的電阻與導體中的電流成反比
D.電阻是導體本身的一種性質,與電流、電壓無關
評價6:歸納用歐姆定律公式進行計算的一般步驟.
3.3.2當堂演練
(1)關于電流跟電壓和電阻的關系,下列說法正確的是
A.導體的電阻越大,通過導體的電流越小
B.導體的電阻越大,通過導體的電流越大
C.導體兩端的電壓越大,導體的電阻越大,通過導體的電流也越大
D.在導體兩端的電壓一定的情況下,導體的電阻越小,通過導體的電流越大
(2)一條鎳鉻合金線的兩端加上4 V電壓時,通過的電流是0.2 A,則它的電阻是[CD#3]Ω.若合金線的兩端電壓增至16 V時,它的電阻是[CD#3]Ω,這時若要用電流表測量它的電流,應選用量程為[CD#3]A的電流表.
(3)關于歐姆定律,下列敘述中不正確的是
A.在相同電壓下,導體的電流和電阻成反比
B.對同一個導體,導體中的電流和電壓成正比
C.因為電阻是導體本身的性質,所以電流只與導體兩端的電壓成正比
D.導體中的電流與導體兩端的電壓有關,也與導體的電阻有關
[TP1CW37.TIF,Y#]
(4)在探究電阻兩端的電壓跟通過電阻的電流的關系時,小東選用了甲、乙兩個定值電阻R甲、R乙分別做實驗,他根據實驗數據畫出了如圖2所示的圖像,請根據圖像比較電阻R甲與R乙的大小,R甲[CD#3]R乙.(選填“大于”、“等于”或“小于”)
3.3.3拓展延伸
二、 對幾個物理規律的重構建議
在人教版教材中,《動能定理》《焦耳定律》《閉合電路歐姆定律》三個物理規律都是以特殊模型為演繹起點、通過理論演繹建立起的一般規律,而演繹方法的規則是由一般到特殊,故教材的呈現方式隱含著邏輯問題;《楞次定律》是通過實驗歸納方法建立起來的,但在對實驗現象進行歸納時,沒有充分運用科學方法引導學生進行探究,而是直接提示學生通過“中介”——“感應電流的磁場”來進行歸納. 有鑒于此,建議對它們的呈現方式進行重構.
1. 對動能定理的重構建議
(1) 教材分析
動能定理是通過理論演繹的途徑建立起來的,具體過程如下:
由牛頓第二定律F=ma=m及功的定義dW=F?dx得F?dx=m?dx=mv?dv,
將上式積分有W=mv22-mv21.
教材據圖1所示的物理模型,運用牛頓第二定律F=ma與運動學公式v22-v21=2ax進行理論演繹,得出W=mv22-mv21,并直接指出此式即為動能定理,縱觀上面的推理過程,其邏輯關系實質如圖2所示.
上述演繹推理的大前提是牛頓第二定律,小前提是物體做勻變速直線運動,那么,由此演繹得出的W=mv22-mv21的適用條件自然是與小前提相同的,因此,我們不能將其稱之為動能定理. 盡管教材此后也就物體受多個力作用及曲線運動情況作了說明或提示,但仍然不是對動能定理真正意義上的建構,故有必要對其呈現方式進行重構.
(2) 重構方案
由于學生知識結構的限制,在高中階段不可能運用理論演繹的方法建立起動能定理,為此,建議根據分類方法,分別就直線運動與曲線運動兩類情況設計的遞進性問題鏈,變理論演繹為演繹與歸納相結合,引導學生在問題解決中“發現”動能定理.
類型一:直線運動
問題1 在圖1所示的水平面上,如果物體與水平面間有摩擦力作用,物體的動能變化量與什么功相對應?
通過對此問題的探究,把W=mv22-mv21的適用范圍推廣至多力做功情況,此時的W為合外力所做的功,同時能使學生產生問題意識,即:這一結論是否具有普遍性?是否適用變力、曲線運動情況?從而生成新的問題.
問題2 如圖3所示,物體在粗糙的水平面運動,在l1、l2段分別受到水平力F1、F2作用,則物體在整個過程中的動能變化量與什么功相對應?
通過對它的探究,引導學生建構起多過程問題中功和動能變化量的關系,并把單過程中的合外力功W擴展至各過程中功的代數和,從而加深了對功W的理解.
問題3 如果物體在粗糙的水平面上運動時,受到的水平作用力F是變化的,則物體的動能變化量又與什么功相對應?
這是由問題2衍生出的直線運動中更為一般的問題,通過問題2的啟發,學生能運用微元法進行演繹推理,并得出W=mv22-mv21.
在上面三個問題中,對應的物理模型都是在水平面上的運動物體,對于其他類型的直線運動,學生也容易得出W=mv22-mv21的結論,從而通過問題解決建構起直線運動中功與動能變化量間的關系,那么此結論對于曲線運動是否成立?如果成立,我們就發現了一條新的物理規律,由此生成類型二的問題.
類型二:曲線運動
問題4 從高為H處將一物體以一速度v0沿水平方向拋出,重力對物體所做的功與物體的動能變化量之間存在什么關系?
以此問題為支架,讓學生進一步體會物理科學方法在探究過程中的作用,實踐表明,學生對此問題能從兩個角度進行探究,一是運用“猜想—檢驗”模式,先提出假說“重力對物體做的功等于物體動能的變化量”,然后運用平拋運動知識進行檢驗;二是運用微元方法,化曲為直,進行演繹推理. 同時,也使學生意識到要建立一個新的物理規律,還需要對一般的曲線運動進行分析,從而衍生出問題5.
問題5 如果物體做曲線運動,且受到變力作用,則物體的動能變化量又與什么功相對應?
對此,學生運用類比方法得出W=mv22-mv21.
在對以上兩類問題探究的基礎上,引導學生進行理論歸納,進而在問題解決中建構起具有普遍意義的動能定理.
2. 對焦耳定律的重構建議
(1) 教材分析
在物理學史上,焦耳定律是由焦耳通過實驗歸納方法得出的. 而在新教材中,沒有重現物理學史,而是以電流通過純電阻元件為前提,通過理論演繹方法對其進行重構,具體的邏輯關系如圖4.
顯然,上面推理過程的大前提是普遍適用的電功公式W=IUt,小前提是電流通過純電阻元件,因而得到的結論Q=I2Rt也只適用于純電阻元件,而由實驗歸納方法建立起來的焦耳定律是適用于任何電路元件的,故需要對其呈現方式進行重構.
(2) 重構方案
盡管運用理論演繹方法在建立焦耳定律時面臨邏輯問題,但在課堂教學中,完全重現焦耳的實驗歸納方法也是不可取的,因為在運用實驗歸納方法時,要面臨諸如實驗類型、精度等一系列問題. 為此,建議運用理想實驗與真實實驗相結合方法來建構焦耳定律,具體內容如下.
①通過定性分析,得出影響焦耳熱的物理量有R、I、t
②理想實驗的設計及其思維操作
設阻值為R0的用電器通以電流I0,在時間t0內產生的焦耳熱為Q0,依據等效思想,運用控制變量法來探究其他情況下產生的焦耳熱與Q0的關系,進而建構起Q與R、I、t的大致關系.
問題1 在電流、電阻不變的情況下,探究焦耳熱Q與時間t的關系.
理想實驗:如圖5,在電流I0、電阻R0不變情況下,在兩個時間t0內產生的熱量Q之和即為2t0時間內產生的熱量Q1,故有Q1=2Q0,由此可見,Q∝t.
在上面設計的理想實驗中,為探究焦耳熱Q與時間t的關系,運用了倍增方法和控制變量法,把待探究的時間設計為t0的整數倍,便于學生發現焦耳熱Q與時間t的關系,下面兩個理想實驗的設計思想與此相同.
問題2 在電流I0及時間t0一定的情況下,探究產生的焦耳熱Q與電阻R的關系.
理想實驗:如圖6所示,在電流I0及時間t0一定的情況下,電阻為2R0產生的焦耳熱與兩個阻值為R0的電阻串聯后在時間t0產生的焦耳熱等效,也即Q2=2Q0,故有Q∝R.
問題3 在電阻R0及時間t0一定的情況下,探究產生的焦耳熱Q與電流I的關系.
在運用理想實驗得出Q與R、t的關系后,要探究Q與I的關系,可用倍增方法構造出電流為I0的情況,以便借助上面的結論進行思維操作.
理想實驗:在電阻R0及時間t0一定情況下,通以2I0的電流時產生的熱量為Q3,根據等效思想,其產生的熱量等效為阻值為2R0的兩電阻并聯后產生的焦耳熱之和,見圖7. 由問題2知Q′3=2Q0,而Q3與Q′3的關系為Q3=2Q′3,也即有Q3=2Q′3=4Q0,故有Q∝I2.
③焦耳定律的建構
在對上面的理想實驗的思維操作基礎上,再運用綜合方法,可建構起焦耳熱Q與I、R及時間t的關系為Q=kI2Rt,其中常數k可由實驗確定,從而運用理想實驗等科學方法建立起焦耳定律.
3. 對閉合電路歐姆定律的重構建議
(1) 教材分析
教材的編寫思想是通過理論演繹把能量守恒定律與閉合電路歐姆定律聯系起來,充分體現功和能的概念在物理學中的重要性,同時又能幫助學生形成完整的認知結構. 基于這一思想,教材以純電阻電路為前提,運用能量守恒定律建立起閉合電路歐姆定律,其邏輯關系如圖8所示.
從上面邏輯關系可以看出,理論演繹的小前提是純電阻電路,大前提是能量守恒定律,因而導出的E=IR+Ir及I=也只適用于純電阻電路,但是教材緊接著又由只適用純電阻電路的E=IR+Ir推出適用于一般電路的E=U外+U內,這就產生了邏輯問題. 因此有必要對其呈現方式進行重構.
(2) 重構方案
在運用能量守恒定律進行理論演繹時,應該遵循理論演繹的規則,即從一般情況出發,導出相應的規律,然后再運用理論演繹得出純電阻電路中的閉合電路歐姆定律,具體方式如下.
對于圖9所示的電路,電源電動勢為E,內阻為r,方框內元件性質未知,電路中的電流為I,路端電壓為U. ①在時間t內,外電路中消耗的電能E外為多少?②在時間t內,內電路中電能轉化成內能E內多少?③在時間t內,電源中非靜電力做的功W為多少?④根據能量守恒定律,W與E外、E內的關系是什么?
對于上面四個問題,學生依據有關功和能的概念及能量守恒定律得到IEt=IUt+I2rt,對其整理后得到E=U+Ir,其中,Ir是電源的內電壓,故此式也可寫成E=U外+U內,這兩個關系式即為一般意義上的歐姆定律,它適用于一切電路.
對于純電阻電路有U=IR,則有I=. 這是純電阻電路中的閉合電路歐姆定律.
4. 對楞次定律的重構建議
(1) 教材分析
本節教材的編寫是以問題與問題解決為紐帶,引導學生從發現問題分析問題解決問題等步驟去掌握知識,意在突出科學探究,著眼于學生探究能力的提高,其教學流程如下:
其中重溫的實驗如圖10所示,而且運用草圖記錄相關信息,以便歸納出楞次定律.
在運用圖10所示的實驗進行歸納時,面臨一個關鍵問題,就是如何從眾多的物理現象及實驗因素中尋找歸納的方向,對此,教材直接提出:“是否可以通過一個‘中介’——‘感應電流的磁場’來表述這一關系”,以此引導學生歸納出楞次定律. 但問題的關鍵是,我們是怎么想到從原磁場方向與感應電流的磁場方向的關系進行歸納的?
(2) 重構方案
根據分類方法,影響感應電流方向的因素有如下三類:一類是外部因素(磁場強弱、磁場方向、磁鐵運動方向、磁通量變化等);第二類是自身因素(線圈粗細、線圈的繞制方式等);最后是自身與外部相互聯系的方式. 在探究感應電流方向與哪些因素有關時,需要圍繞這三類因素設計一些針對性的問題,讓學生在問題解決中,提出猜想,設計實驗,修正猜想,最終“發現” 楞次定律,具體方案如下.
①探究感應電流方向與外界因素之間的關系
問題1 感應電流方向與磁場變化快慢有無關系?設計實驗驗證你的猜想.
問題2 感應電流方向與磁感應強度大小有無關系?設計實驗驗證你的猜想.
問題3 分析圖10甲和圖11所示的實驗現象,說明影響感應電流方向的外界因素有哪些.
設置問題3的目的是引導學生對兩類電磁感應問題的共同的外部特性進行歸納,總結出影響感應電流方向的外部因素是磁場方向和磁通量的變化,從而為進一步探究奠定基礎.
②探究感應電流方向與自身因素之間的關系
為了探究感應電流方向與自身因素的關系,可設置以下兩個問題.
問題4 試猜測感應電流方向與線圈的粗細、匝數是否有關,設計實驗驗證你的猜想.
問題5 感應電流方向與線圈的繞行方向是否有關?設計實驗驗證你的猜想,并把實驗信息記錄在草圖上.
通過問題5,引導學生提出猜想,并通過控制變量法,在保證磁場方向和磁通量變化方式相同的情況下,設計出圖12所示的實驗對猜想進行檢驗,進而研究感應電流方向與繞行方向的關系.
根據實驗所記錄的信息發現,在線圈的繞行方式變化時,回路中的感應電流方向也隨之變化,但是線圈中的電流繞行方向是不變的,此時引導學生探究在線圈的繞行方式變化時,什么因素是不變的?
實踐表明,按此方法重構后,學生能尋找到以“感應電流的磁場方向”為中介進行歸納,于是衍生出問題6.
物理圖象具有簡潔、生動、形象和直觀等特點,它在物理教學中有著不可低估的作用。近幾年的中考試題中幾乎每年都有關于圖象的問題在其中,它從不同層面考查了學生利用圖象處理數據和解決物理問題的能力。初中物理圖象類型雖不復雜,但學生對圖象的認識是分散的、不完整的,需要教師在教學過程中不斷地滲透,引導學生養成用圖象法分析問題的習慣,教會學生用圖象法解決問題。對此,我與同行們交流一下圖象法在物理教學中的心得,請大家提出寶貴意見。
一、圖象使自變量與因變量的關系清晰化
部分教師在實際教學中一般比較重視口頭的或文字敘述、分析及代數的演算,對物理圖象能夠幫助學生分析和理解物理問題的作用重視不夠。如能根據實驗數據正確地作出其關系圖象,再由圖象分析、解決物理問題,就可能突破問題的難點,簡化語言的表達過程,提高課堂效率。
如,在“歐姆定律及其應用”這節課的教學中,要求學生通過實驗自主探究電流和電壓、電阻的關系。實驗探究分兩步展開:
探究一:保持電阻不變,探究電流和電壓的關系時得到表一數據:
探究二:保持電壓不變,探究電流和電阻的關系時得到表二數據:
師:請同學們根據實驗數據進行分析歸納出電流與電壓和電阻的關系。
生1:表一:電壓增大,電流也增大。
表二:電阻增大,電流減小。
生2:表一:當電阻不變時,電壓增大,電流也增大。
表二:當電壓不變時,電阻增大,電流減小。
生3:電流隨電壓的增大而增大,隨電阻的增大而減小。
師:剛才三位同學的結論你們更贊成哪一種?為什么?
生4:第2種,因為學生1和3沒有控制變量。
師:大家都認為學生2的結論正確。學生2雖然表述完整,但只定性表達出電流和電壓、電阻的關系。你還有其他處理實驗數據的方法,定量地表達它們之間的關系嗎?
點評:根據實驗數據信息的分析,學生只能定性分析,不會定量分析,此時需要教師的引導,既然有數據,你能否根據實驗數據尋找更精確的關系。
生5:可以畫圖處理。
師:現在請同學畫出I-U圖象和I-R。
師:展示學生圖象并請學生回答,利用你們已有的數學知識如何理解該圖象?
生6:當電阻不變時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比
在電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比
師:為什么會得出這個結論?
生7:這個圖象和我們數學中正比例函數和反比例函數圖形一致。
師:利用圖象法我們很直觀地定性分析出:導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比,這就是著名的歐姆定律。
點評:學生利用實驗數據作出圖象很直觀地找到它們的定性關系,且回答得非常規范,雖然畫圖花費時間多,但通過圖象知道了自、因變量的正比關系,這個時間花得值。
二、在圖象的變化規律中尋找個別差異
曾對所教班學生進行過調查,經過調查發現,很多學生盡管在讀審完物理問題時能夠初步建構物理圖景,但苦于缺乏作圖分析能力,無法將問題進行深入,最終以放棄告終;有些學生沒有養成良好的作圖習慣,往往懶得作圖,或馬馬虎虎作個圖也不規范,或圖不達意,對分析物理問題沒有起應有的作用,以至物理問題得不到解決,更別提培養能力了。本人認為雖然作圖在物理課本中沒有獨立的章節,但它無論在解決物理問題上,還是在培養學生創新思維能力上都起著不可忽視的作用。如,在《歐姆定律的應用》中要求學生用“伏安法”測量定值電阻的阻值和小燈泡的電阻值,學生根據實驗數據分別計算出定值電阻阻值和小燈泡的阻值,發現定值電阻阻值幾乎不變,燈絲電阻是變化的。為了幫助學生理解,我要求學生繪制了“定值電阻”和“小燈泡”的U-I圖象。從圖象發現它們的圖形完全不同,于是我將該節內容和前面的歐姆定律和導體電阻的影響因素相聯系,學生很快知道了電阻不同的原因。原來燈絲在發光時將光能轉化為內能,使得燈絲溫度升高,燈絲電阻發生了變化,而定值電阻測量三次的目的是為了減少誤差。
點評:本題考查了電壓表和電流表的讀數,歐姆定律的應用,如何減小誤差,滑動變阻器的使用,圖象問題,涉及的知識很多,綜合性很強,增大了解題的難度。通過圖象電流跟電壓的關系,來確定電阻是否變化,通過電阻是否變化判斷定值電阻和燈泡電阻不同的原因,讓學生對所學的內容產生正遷移。
總之,物理圖象教學更有利于學生尋找物理量之間的相互關系,直觀地描述物理過程,形象地表達物理規律。利用圖象既可突破教學的難點,提高教學效率,也能幫助學生理解物理概念和規律。
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[2]孫立仁.教學設計:實踐基礎教育課程改革的理論與方法.電子工業出版社,2004.
[3]董洪亮.教學組織策略與技術.教學科學出版社,2004.
教學語言有著嚴格的標準和要求,唯有達到相關要求,才能發揮其教學功能,完成教學任務.因此,用好語言是教師的基本功之一.教師要善于探求教學語言的內在規律,掌握表達規則,使自己的表達更容易為學生所接受.初中物理教學語言的第一要素是準確嚴謹.這就要求教師在使用語言時要符合語音、語法體系,使自己的措辭能正確表達相應信息.特別是物理概念和規律的表述.這些內容都是經過幾代人的精心打磨,經歷了如大浪淘沙般的提煉過程,多一字或少一字都會導致意義的偏離或缺失.教師要注意鍛造自己的語言,凸顯表達的準確與嚴謹;教師要用標準的普通話組織教學,遵從漢語表達的基本規則,注意語義的簡明易懂.比如,在物理教學中,“規律”、“定律”等詞就不能混用,“光的折射規律”一般不說成“光的折射定律”;“歐姆定律”也不能說成“歐姆規律”.這是因為“規律”往往是自然界原始現象的一種總結與歸納,是事物間或事物內部固有的、原生態的聯系;“定律”則對應一定的條件,發生在一定的過程中,“定律”可以認為是“規律”的一個分支,它的形成應該經過模型化的處理和分析,它的成立將對應一定的條件和前提.所以,教師在某些內容表述上也要做到咬文嚼字.此外,以“歐姆定律”為例,它反映的是電流與電壓、電阻的關系,因此在內容闡述上應該突出“電流與導體兩端電壓成正比,與導體電阻成反比”.這句話能清晰地體現出誰是自變量,誰是因變量,反過來講就會發生錯誤.
二、教學語言注重形象生動,體現趣味性
物理是初中階段難度較大的一門科目,其難點之一就是抽象性與概括性,而初中生正處在形象思維向抽象思維過渡的關鍵期,導致他們在物理學習中出現不適應的情形.在教學過程中,教師要利用各類教育資源,并輔以恰當的教學方法,激活學生的好奇心,增強他們的求知欲,用形象化的教學手段來彌補他們思維能力上的不足,提高學生的學習信心和探究興趣.從教學語言的組織來看,教師要善于用形象生動的語言,幫助學生在腦海中構建模型,發展抽象思維.在這一環節,教師可以借助數學語言、圖像語言、視頻語言來彌補口頭語言形象性上的缺失,幫助學生形成鮮活而生動的物理情境,讓學生在獲取豐富的感性體驗后建立并認識規律.教師還要注意優化自己的語言表達,凸顯其趣味性,增強物理課堂的吸引力,提高學生學習的積極性.
(1)對課堂提問進行優化.
正如愛因斯坦所說,任何一項偉大的發現都源于一個問題.以問題來引導課堂的發展,組織學生進行思考和探究是常見的教學方法.因此,課堂提問是重要的教學環節.精彩的課堂提問,不僅能啟發學生的思維,幫助學生推開知識的大門,也能促進師生之間的情感對話,緩解學生學習中的負面情緒,幫助學生調整學習的心態.在教學過程中,有的教師在問題提出的環節進行簡單化處理,如“是不是”、“對不對”,將原本能啟發學生思考、引導學生探究的問題硬生生地改為選擇題,在很大程度上抑制了學生的思維發展;有的教師沒有結合學生的最近發展區來設計問題,以至于問題超過學生的能力范圍,挫傷學生的探索熱情,打擊他們的學習信心;有的教師止步于問題的提出過程,而沒有關注學生的思維過程,從而無法給予學生及時、正確的引導,降低了問題的使用價值.因此,問題提出是一項包含設疑、激趣、啟思等于一體的綜合性藝術.合理提問,能夠提高教學語言的質量.
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)08(a)-0139-01
1 教學設計方案
(1)設計理念:KCL定律(基爾霍夫第一定律)是電路的基本定律,反映的是電路中各支路電流之間的約束關系,既適用于直流電路,也適用于交流電路,可以說它是分析計算后續復雜電路的重要依據。在教學過程中教師只是憑借教科書直接講授知識點及相關的例題,學生很難理解,我對學生感到難學難懂的內容進行了探討和分析,發現只要學生理解了支路、節點、回路、網孔這幾個術語的含義,就容易理解基爾霍夫定律的內容,理解了定律的內容,就可以做到熟練掌握和運用有關理論來解決實際電路問題。根據上述分析,針對KCL定律這種包含抽象概念的專業理論知識,筆者制定了CAI教學模式。CAI(Computer Aided Instruction計算機輔助教學)是在計算機輔助下進行的各種教學活動,以對話方式與學生討論教學內容、安排教學進程、進行教學訓練的方法與技術。CAI為學生提供一個良好的個人化學習環境。綜合應用多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機技術,克服了傳統教學方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質量和教學效率,實現最優化的教學目標。
(2)設計思路:CAI模式進行教學設計,構建理論實踐一體化教學模式,如圖1所示。
本課內容的地位和作用:本課的內容選自《煤礦電工學》第一章第四節“復雜直流電路分析”,學生在前面學習了運用電阻串、并聯化簡和歐姆定律來解決簡單直流電路的基礎上,進一步學習KCL定律分析復雜電路,既符合認知規律,有遵循技能習得過程的知識結構網,筆者結合CAI教學模式設計這節課,旨在培養學生透過現象歸納事物本質,將感性認識提升為理論知識,進而把知識轉化為技能。
教學目標的確定:根據教學大綱要求,結合教材內容和學生當前的心理特點及認知水平,筆者擬了如下三個教學目標:(1)專業知識目標:掌握支路、節點、回路、網孔等基本概念;理解KCL定律的內容。(2)能力技能目標:培養學生能夠掌握應用KCL定律列節點電流方程的方法,提高學生分析和解決電路問題的能力。(3)情感素質目標:通過類比圖形的引入,激發學生的學習興趣,調動學生的思維,從而促進學生積極思考,主動學習;培養學生透過現象歸納事物本質,鍛煉學生的查閱能力、自學能力、表達能力和評價能力,將感性認識提升為理論知識的能力;提高學生的參與競爭和團隊協作精神,養成良好的職業道德。
確定教學重難點:(1)教學重點:支路、節點、回路及網孔的理解與區分;運用基爾霍夫第一定律列節點電流方程。(2)教學難點:電流參考方向與實際方向的判斷。
教法和學法的運用CAI課件輔助教學模式,直觀教學類比引入,引導學生積極思考;采用設問情境,啟發學生大膽回答;采用比喻法,使學生容易理解;采用歸納、總結的方法,講練結合,使學生加深認識。處理問題由淺入深,并結合具體例題對問題進行總結,充分體現教師的主導作用和學生的主體地位。
2 教學實施過程
2.1 導入新課
回顧串、并聯電路。給出兩個電路,請同學分析兩電路的不同之處,有且僅有一條有源支路,可用電阻的串并聯進行化簡,是簡單電路;分析簡單電路的方法是歐姆定律。有兩條及兩條以上的有源支路,不能用電阻的串并聯進行化簡,是復雜電路;解答復雜電路的方法是什么?導入新課――KCL定律。
2.2 新課講解
講解幾個基本術語支路:由一個或幾個元件首尾相接組成的無分支電路。節點:三條或三條以上支路所聯接的點。回路:電路中任何一個閉合路徑叫做回路。網孔:內部不包含其他支路的回路,即中間無支路穿過的回路。電路實例分析(提示:回路和網孔之間存在什么關系?有什么區別?)動動腦筋:給出的電路有幾條支路、幾個節點、幾個回路、幾個網孔?
講解KCL定律。
(1)內容:流入任一節點的電流之和等于流出該節點的電流之和,即∑I入=∑I出,定律討論的對象:節點電流(故又稱節點電流定律)。
(2)習題:通過習題導出基爾霍夫第一定律的另一種表述。用KCL定律列出圖2的節點電流方程:I1+I2=I3+I4+I5可得:I1+I2-I3I4-I5=0。若規定流入節點的電流為正,流出節點的電流為負,可得基爾霍夫第一定律的另一種表述:電路中任一節點上電流的代數和恒等于零,即∑I=0。
(3)KCL定律的應用(任務進階)。
電流I為負值引出參考方向的概念,參考方向:任意假定的方向。若計算結果為正值,表明電流的實際方向與參考方向相同;計算結果為負值,表明電流的實際方向與參考方向相反。
(4)基爾霍夫第一定律的推廣:①對于電路中任意假設的封閉面來說,節點電流定律仍然成立(三極管引腳電流關系);②對于電路之間的電流關系,仍然可由節點電流定律判定(安全用電)。
2.3 歸納總結
2.4 練習作業、板書
筆者在探討、總結前面教學經驗的基礎上,采用CAI模式進行教學設計,突破了傳統的教學設計方法,這樣的教、學情境讓學生通過一系列的思維加工過程發展自己的創新思維和自主探究能力,以解決自己面對的問題。學生不僅能夠迅速理解、掌握知識和技能,更能將知識、技能靈活應用與實踐中,充分體現了學生作為學習的主體,在教師的引導下進行實踐教學活動,實現了最優化的教學方案設計,對今后教學的改善和提高具有一定的實際意義。
參考文獻
[1] 全國煤炭技工教材編審委員會.煤礦電工學[M].煤炭工業出版社,2002:9.
一、物理現象觀察法物理學是以實驗為基礎的科學,初中物理要求學生具有的觀察能力主要是:有目的地觀察,明了觀察對象的主要特征及其變化的條件。觀察物理現象應該做到:
1.激發主動性
學生應激發自己對物理現象觀察和學習物理知識的興趣,主動性和自覺性,助力物理意識。
2.明確觀察目的
要明確具體的觀察目的,觀察中心,觀察條件和范圍。
3.準確記錄
觀察時,要準確記錄物理現象的發生、發展和終結全結論,寫出觀察報告。
二、物理實驗法物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理實驗不僅要了解它提供的實驗結果,更重要的是掌握實驗的構思方法和研究物理問題的思路。物理實驗可分為;觀察實驗、驗證實驗、探索性實驗、模擬實驗和思想實驗等。實驗學習應該注意:
1 .樹立嚴謹的科學態度
要一絲不茍地進行實驗,實事求是地記錄,不放過任何一個現象變化和細節。
2.構思方法技巧
實驗構思的主要方法有:(1)放大與擴展;(2)間接觀察后再作推論;(3)模擬類比(4)思想實驗(理想實驗) 如:伽俐略的斜面實驗中,在水平面上依次鋪上毛巾、棉布、木板、玻璃板,測量其小車滑行的距離,再得出結論:平而越光滑,小車運動的距離越遠;根據實驗事實推理;若平面完全光滑,小車將運動到無窮遠,即一直運動下去不會停下來,由此總結出“慣性定律”。
3.實驗要求
進行物理實驗時,要了解物理實驗的目的,會正常使用儀器,會作必要的記錄,會根據實驗結果得出結論,會寫簡單的實驗報告和進行簡單的誤差分析。
三、物理概念學習法一個物理概念,它是某類型物理現象的概括;是物理知識的核心內容之一。學習物理概念應該注意:
1.歸納概括
就是將物理進行分類比較,將同一類型的物理現象的共性找出來,概括并能說明這一類型的物理現象的本質特征。例如;“質量”概念,各個物體的物質組成不同,但“物體所含物質的多少”就是物體的共性,即質量,與物體的形狀,所處的狀態,地理位置和溫度無關。
2.實例聯系
抽象概念的理解是困難的,如果把“概念”放在實例中去記憶,去理解,就要簡單得多,也就要容易區分相關因素和無關因素,找出共同特征。如“蒸發”概念,對應水在任何溫度下都能蒸發,且需吸熱,就能夠很快地對“蒸發”概念理解透徹。
3.內涵與外延
不能將物理概念任意外推,如果這樣就會導致概念與事實不相容的矛盾。例如:“慣性”這個概念,它說明一切物體都具有的保持其原來的運動狀態性質,物質運動靜止,不是因為物體是否受力,而是物體具有“慣性”。受力與否,是決定物體運動狀態變化與否的必要條件。兩千多年前,古希臘科學家亞里斯多德認為:“力是維持物體運動的原因”,他之所以錯誤,就是沒有概括出物體運動的本質特征。
四、物理定律學習法物理概念和物理規律是物理知識的核心內容,是物理課中的基礎知識,物理定律是通過歸納大量事實和實驗中認識的客觀規律后形成的科學結論。如牛頓第一定律、歐姆定律、焦耳定律、阿基米德原理等。學習物理定律應該注意:
1.準確理解物理定律的物理意義
知道物理定律的內容,理解其實質,能用準確的語言表述,能聯想一個實例。
2.明確物理定律的適用條件
物理定律是客觀規律的總結,但它并不一定在任何條件下都成立。因此,不能忽視物理定律所適用的范圍和條件。如:熱平衡方程“Q吸=Q放”的成立條件是:系統與外界無熱交換。若系統與外界有熱交換,則只能在不計一切熱損失的條件下才能成立。
3.弄清各物理量間的相互聯系
弄清各物理量間的相互聯系,透徹理解各概念;知道定律的建立(或帳號)過程,重視各部分知識間的聯系,把前后概念連貫起來,從而使知識系統化、條理化。
4.建立物理定律所對應的模型
對每一個物理定律,都應記住它所對應的模型或典型范例。要了解它的研究對象,研究對象的運動狀態等。如:“反射定律”的典型范例是平面鏡成像。
5.記住物理定律所對應的典型實驗
物理定律的基礎是物理實驗,應將物理定律與相應的典型實驗對應起來,有利于對物理定律的理解和深化。如:“阿基米德原理”所對應的典型實驗就是“排液法”測浮力,“歐姆定律”所對應的典型實例就是研究“電壓與電流強度的關系”實驗。
五、物理公式學習法物理公式(含物理定律的數學表達式)是物理學成熟的重要標志.從定性到定量的研究,使物理現象從經驗升華到科學。物理公式一般可分為三大類:
1.定義式
它是對一類問題的概括性表達式。表示某一物理概念的意義。使用這類公式,不能簡單地從數學角度看,而應透過數學表達式這個現象,去領會它的物理實質。如密度p=m/V,絕不能認為密度與質量M成正比,與體積V成反比,密度是物質自身的特性,由物質的種類決定,與物體的質量和體積無關。同理,電阻的定義R=U/I也是如此,電阻R由組成電阻的材料、長度、橫截面積來決定。
2.物理定律、規律、原理表達式
它揭示了這一類物理現象在運動變化過程中所遵循的法則,使用時,要特別注意這類表達式的運用范圍和條件。例如:液體壓強公式P=≥gh,它表達了液體在內部各處產生的壓強所遵循的規律,它的適用范圍是:靜止液體,應特別注意的是,h是從液體上表面往卜測量的深度,而不是通常意義上所說的高度。
中圖分類號:G632.3 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2014)04-285-01
一、聯系生活實踐,多動手腦,培養興趣
讓物理融入生活,是物理教學的初衷;從生活走向物理,則是物理教學的途徑。電學知識與我們的生活聯系非常緊密。為什么燈泡用久了會發黑?為什么燈泡絲要做成螺旋狀?電飯煲是如何煮飯的?探究起來,妙趣無窮。因此,鼓勵學生聯系生活實際,是學以致用的需要,是物理知識化難為簡的需要,更是激發學生學習興趣的需要。“興趣是最好的老師”,有了興趣就有了成功的動力。
在實驗課上,我們可以設置與生活息息相關、讓學生感興趣的實驗幫助學生理解相關電學知識。例如,在課后習題中有一個興趣實驗“自制水果電池”,學生可以進行分組探究,每個小組都可以向實驗室借一只電壓表和一些導線,每個小組成員都自備不同種類的水果和蔬菜。通過實驗去探究水果電池的正負極,水果電池的電壓的影響因素等。最后讓各個小組展示他們的研究成果。這不僅滿足了學生的求知欲,還最大限度地激發了學生的學習興趣。
二、打好基礎,發展學生思維
學好電學知識要抽絲剝繭,抓住重點,即應牢固掌握基本概念、基本定理和主要公式。
1、明確每個符號的物理意義,能掌握電學的基本規律。電學基礎知識包括“五概念四規律”,即電流、電壓、電阻、電功、電功率;歐姆定律、焦耳定律、串聯電路的特點、并聯電路的特點。對于以上重點概念,能讓學生知道為什么引入它們,如何定義,單位是什么(對物理量),有什么重要應用等;對于規律,應著重理解它們反映的是哪些物理量、有什么樣的關系或變化規律、這些規律的成立條件和適用范圍是什么。學習時,要分清主次、突出重點,以重點帶動一般,切勿平均使用力量。
2、能掌握公式的使用條件,對公式進行正確變形,并能熟記和應用。理解這些規律可以,例如,數學中a=c/b說明a與b成反比,a與c成正比,但在物理ρ=m/V定義式中,ρ與m、V的大小無關;在I=U/R中,卻有I與U成正比,I與R成反比等,這就要求學生對物理的基本概念理解深刻。
三、重視畫圖和識圖
學習物理離不開圖形。復雜電路設計,都是主要依靠“圖形語言”來表述的,圖像能夠變抽象思維為形象思維,更精確地掌握物理過程,有了圖就能作狀態分析和動態分析。
例如,在計算有關電路的習題時,已給出的電路圖往往很難分析出電路的連接方式,而電路連接的方式不清楚,就無法正確選用串、并聯電路的規律。如果能熟練地將所給出的電路圖畫成等效電路圖,就會很容易地看出電路的連接特點,使有關問題迎刃而解。
對于這部分內容的學習,教師應當明確歐姆定律應用于某一電阻還是整個電路,教會學生根據現成的圖形學會識圖、繪圖。教師對于學生電路圖的學習,一定要有耐心,畢竟學生開始接觸電學,不可能一下就能掌握和識別電路圖。尤其是開始接觸電路圖,一定要每個圖都幫助學生分析到位,這里寧可慢一點,也要為學生打下扎實的基礎,有了識別電路圖的本領,學習歐姆定律及計算,難度會相應減小許多。
四、引導學生做好實驗
實驗教學,還應注意把所學的物理知識與日常生活、生產中的現象結合起來,其中也包含與物理實驗現象的結合,因為大量的物理規律是在實驗的基礎上總結出來的。在認真完成課內規定實驗教學的基礎上,還可以布置一些學生自己設計的實驗。
例如,可以設計在缺少電流表或缺少電壓表的條件下測量未知電阻的實驗。這些都需要同學們自己獨立思考、探索,不斷提高自己的觀察、判斷、發散思維等能力,使自己對物理知識的理解更深刻。
五、引導學生做好綜合應用題
電學知識頭緒多,綜合性強,做綜合應用題時,學生往往感到無從下手,稍有疏忽就會造成錯誤。在教學中,教師應在以下兩個方面起引導作用。