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关键词:欧姆定律;教学难点;问题
闭合电路欧姆定律是电路中的一条重要规律,对于思维能力尚不是很完善的高中生来说,还是具有一定的难度。“知识不是被动接受的,而是认知主体积极建构的”,因此在教学过程中教师应积极的换位思考,针对学生的能力水平来尝试多种教学方式方法,
使学生切实掌握相关知识。此知识点之所以成为难点的重要原因和问题主要为:概念抽象,理解困难;传统教学方法单一;知识点容易混淆;应试教育,不能活学活用。所以,对以上问题提出一些突破教学难点的思路和方法,以供参考。
一、激发兴趣,打破抽象
在本章的教学内容中,对这一定律的概念和相关知识较为抽象,偏重理论的数学分析和推理,并且缺少直观的实验,使学生学习和理解起来存在着很大的难度。只是一贯地依靠教师的讲解难以达到良好的效果,反而有可能会适得其反,使学生感到枯燥乏味。因此,教师首先应该通过巧妙有效地向学生导入学习内容,最大限度地提高学生对新知识的好奇心和学习动机,俗话说得好:“兴趣是最好的老师”,营造一个可以使学生提出问题的学习情景。
通过简单实验和提出问题,来激发学生的学习热情和学习兴趣,
为下面对此难点的讲解分析做了良好的开头。使学生能主动地进行实验研究,在探索中产生学习兴趣,了解物理研究方法,增强综合实践能力。
二、分组实验,总结结论
在传统的教学中,常规的是先在之前所学知识的基础上推理出闭合电路欧姆定律的公式,再以此对其进行分析,得出变化规律。在此,应大胆地打破这种常规,这种方法只是简单的数学演绎推理,无法让学生感知认识到物理的规律变化。所以,接下来就要以更为具体、多样的实验,探索其中的规律。让学生分组实验,每组进行多种不同的实验进行对比,然后组员之间进行自由讨论,
再通过组员代表进行发言,最后通过教师的总结得出结论。在这样的通过分组实验、自主探索、合作交流、总结规律和解决问题的方法中,不但可以使学生深刻理解闭合电路欧姆定律的知识规
律,而且能提高学生的主动性,培养学生敢于探索、团结协作的精神,达到事半功倍的效果。
三、深入解析,避免混淆
通过以上的实验学习,学生基本掌握了闭合电路欧姆定律的基本知识,由于在学习闭合回路欧姆定律之前,学生已经学习过欧姆定律,这使得学生很容易产生概念混淆。所以,接下来教师应该对此知识点进行深入的分析,为学生讲解电动势、外电压、内电压、外电阻等概念,且其核心内容是了解闭合电路与部分电路的不同,教师可以通过实验让学生实际的理解闭合电路以及分电路、
内电路、外电路等等相关知识。这些内容较为复杂,学生容易混淆,在有了前面一系列实验的基础上,再进行这些知识的讲解,学生可以更好地理解,避免了知识点的混淆。
四、领悟思想,学以致用
通过实验提出问题进行导入,进而通过学生主动积极实验、观察、交流和讨论分析,加以教师的归纳总结,对于闭合电路欧姆定律的知识学生基本已经掌握,对课程的难点、重点也得到了直观的分析和解答。在此之后教师应该及时地对学生进行知识的扩展,结合到生活中,在课后作业中尽可能联系到实际生活环境,家庭中常见电路现象,使学生更深入地理解并掌握相关知识,领悟物理的思想方法和认识规律的本质,将所学知识运用到实际生活之中,达到活学活用、学以致用的效果。不仅及时巩固知识、查漏补缺,同时引导学生主动学习,从而保证了学生的学习速度和学习质量。
随着科技的发展,教学方式也在随其变化。物理教学过程中不能只是一味地“灌输式”的应试教育,应该让学生主动起来,把课堂归还给学生,在学习活动中提高学生的自主学习能力、创新意识,在学生遇到问题时教师应该对学生进行点拨、启发和激励,这样自然而然的突破教学中的难点、重点,找到解决问题有效的方法。尽管教学有一定的方法,但“教无定法”,怎么教学,怎么上课,也视学习环境和学生情况而定,更在于教师本人的长处和短处。所以,在教师教学过程中应该因地制宜,因材施教,通过不断地优化教学方法,充分发挥学生学习的主体作用及教师的主导作用。
参考文献:
欧姆定律有效性反思电路设计滑动变阻器教材安排是通过实验探究来研究电流与电压电阻关系,从而得出欧姆定律。这样安排比较好,但实际学生动手参与率不高,学生的科学探究有效性不高,有点照本宣科,对欧姆定律不能真正实现探究的思想,如何改变你?
欧姆定律(初中学习的是部分电路欧姆定律)作为一个重要的物理规律,反映了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的关系,是电学中最基本的定律,是分析解决电路问题的金钥匙。
欧姆定律这节课的特点是,十分重视科学方法教育,重视科学研究的过程。让学生在认知过程中体验方法、学习方法,了解得出欧姆定律的过程。了解运用“控制变量法”研究多个变量关系的实验方法,同时也为进一步学习电学知识打下了基础。
教材安排是通过实验探究来研究电流与电压电阻关系,从而得出欧姆定律。这样安排比较好,但实际学生动手参与率不高,学生的科学探究有效性不高,有点照本宣科,对欧姆定律不能真正实现探究的思想。究其原因有三点:
1.本实验是用欧姆定律来研究欧姆定律由于学生还没学习欧姆定律很难理解为什么调节滑片的位置就能改变或保持这段电路两端的电压。
2.学生很难正确区分一段电路和整个电路两个概念及它们之间的关系,在本实验中研究AB这段电路中的电流与电压和电阻的关系时不容易将这段从整个电路中分离出来,更不会分析探究它们之间的关系。
3.在一个电路图中却要分次研究两个实验规律先研究电流与电压的关系,后又更换电阻,研究电流与电阻的关系,学生很难理解,更别说自己设计这个电路来探究其中规律了。
以上是学生探究实验和分析实验电路的障碍,如何来解决呢?
在教学中笔者对实验教学做了适当的改变。让学生自己分两步实验来设计电路探究规律:先激疑,后激智,引出正确的电路设计,再完成正确的实验操作。
第一步,研究电流与电压的关系,他们的设计是:保持电阻不变,用改变电池节数来改变电池两端的电压。(因为学生很容易想到串联电池越多电压越大),于是我说,那你们就按你们的思路去探究,结果是能得出:电阻一定时,电压越大,电流越大,却得不出:电阻一定时,电流与电压成正比的关系。此时,他们反问:问题出在哪呢?我接着反问:你们怎么知道定值电阻两端的电压是在成倍数的变化呢?学生马上回答,因为电池是成倍的增加啊,我说,那你们用电压表测测看,一测发现电压并没随电池节数的成倍增加而成倍增大,学生反问:那怎么办?有学生很快想到上节课学到滑动变阻器可以调节电压,立即就串联了滑动变阻器上去,结果,水到渠成,完成了该实验,而且不用改变电池节数。现在再反问学生这两种电路设计的区别在哪,问题在哪,优势在哪,这时老师点拨一下:因为导线也有电阻,学生就会豁然开朗,会心一笑,经过一次挫折他们重新设计出探究电流与电压关系的电路,同时也自行将这段电路从整个电路中分离出来,研究出这段电路中电流与电压的关系:电阻一定时,电流与电压成正比的关系。
第二步,研究电流与电阻的关系,起初他们的设计是:保持电池节数不变,再改变电阻。(因为学生很容易想到串联电池节数不变,电压也不变),很快,有些学生就想到在第一步中出现的问题,于是想到可以用滑动变阻器控制电压不变,只要在原来的电路图上改变电阻就行了,并想到如用电阻箱来改变就更好了,因为不仅改变方便,能多次成倍数改变电阻,并且能知道电阻的值,这样也更方便找到电流与电阻的更具体的关系。
这样分两个实验电路图分别设计,分别实验,避免了照搬照抄,死记硬背的教学模式,实验从开始设计到实验障碍,再到改进实验,总结规律,都是学生亲身实践,学生真正理解了:
1.两步实验中为何要用滑动变阻器,如何用滑动变阻器?
在研究电流与电压的关系时,如果不用滑动变阻器,虽然能够测量出R两端的电压和其中的电流,但该电路只能测量出一组电压和电流的值,而从一组电流和电压的数据是无法找出二者之间的关系的,应该再测几组电压和电流,因此就需要改变R两端的电压,用滑动变阻器可以成倍地改变R两端的电压,简单方便,当然也可以采用改变电池节数的方法,但因为导线有电阻,很难成倍地改变R两端的电压,比较下来,当然是用滑动变阻器更方便快捷。同时,滑动变阻器还可以起到保护电路的作用。
2.用控制变量法探究电流I与电阻R之间的关系实验中,应该如何操作?探究电流I与电压U之间关系时,应该如何操作?
探究电流I与电阻R之间的关系时,如何保持电压U不变?即改变定值电阻的阻值的同时,该电阻两端的电压就发生了变化,因此,要及时调节滑动变阻器以保持电压不变,观察并记录电流表的示数随电阻的变化关系。
探究电流I与电压U之间关系时,要不断的改变电压,即保持定值电阻的阻值不变的同时,要改变电阻两端的电压,因此,要及时调节滑动变阻器使电压成倍地变化,观察并记录电流表的示数随电压的变化关系。
总之,这样改进充分发挥了实验的作用,降低了教学环节中学生遇到问题的难度,调动了学生的学习兴趣和积极性,更深入地理解和掌握了知识。既培养了思维能力,又培养了实验能力,进一步实现了以教师为主导、学生为主体、思维为核心、能力为目标的教学理念,开阔了学生思路,有效地提高物理教学质量。
参考文献:
[1]教育部.初中物理新课程标准(实验稿).
论文关键词:解题思路,物理规律,物理概念
解物理题一般来说是根据题目叙述的物理情景和已知条件,运用某个物理规律或几个规律去求出待求量的答案。因此解题思路应该从物理规律中去寻找。从物理规律本身的分析中引出解题思路,是形成解题思路的基本方法。物理规律通常用一个数学公式表述,这个数学公式表述了有关物理量之间的数值关系,称之为某某定律、定理。从定律、定理中找解题思路,就要求分析定律中涉及的每一个物理量的意义和各物理量之间的相互关系。这不但有利于加深对物理概念、物理规律的理解,也有利于抽象思维能力的提高。
现举例说明上述观点。
牛顿第二定律是质点动力学的核心规律,动量定律、动能定理均可从牛顿第二定律导出。所以牛顿第二定律及其导出规律在解质点动力学问题中占有极其重要的地位。当各量都取国际单位制时,牛顿第二定律的数学表达式为F合=ma,公式中F合这一项涉及具体的性质力的规律,如万有引力定律,库仑定律等,涉及力的合成分解,以及矢量运算遵循的平行四边形法则。a这一项涉及匀变速直线运动和匀速圆周运动等运动学方面的有关规律。所以全面掌握牛顿第二定律就掌握了力学中涉及的大多数规律和法则。
牛顿第二定律反映的是物体在力的作用下如何运动的问题,所以应用牛顿第二定律时,首先必须明确研究对象,即确定研究主体,并将其从周围环境中隔离出来(所谓隔离体法)。隔离体法在处理连结体问题时,在大多数情境中是必不可少的,如果取连结体的整体,则仍然是一个确定研究主体的问题。研究主题确定了,公式中的m这一项就定了;第二步即对研究主体进行受力分析,是F合这一项的要求,只有对物体进行正确的受力分析,才能确定其所受的合力;第三步,分析研究主体运动状态的变化,从而由运动学规律确定a;第四步,建立牛顿定律的方程,随后就是解方程和讨论结果了。
综上所述,应用牛顿第二定律解题的四个步骤,不是人为的强加于学生的模式,而是应用牛顿第二定律公式F合=ma本身的需要,这就是由物理规律本身去找解题思路的道理。
再举一个电学的例子。、
欧姆定律I=是电学中一个最基本的公式,使用中要注意式中各量的值确属同一电路或电阻,也就是确属同一研究对象,即U是研究对象两端的电压,R是研究对象的阻值,I是流过研究对象的电流,防止张冠李戴。
我们举一个实例:如图,已知E=2V,r=0.5Ω,R1=2Ω,R2=3Ω,求A、B之间和A、C之间的电压。
分析:对整个闭合电路,由闭合电路欧姆定律,得:
I= (1)
隔离A、B之间的外电路,由部分电路欧姆定律,有
UAB=IRAB=I[] (2)
隔离R3,有
I3= (3)
对节点A,有 I=I1+I3 (4)
隔离R1,有 UAC=I1R1 (5)
由(1)--(5)式,代入数据,得出
UAB=1.5V
UAC=0.5V
由此可以看出,在电路问题中,所谓整体,是指具有共同的干路电流的整个电路;所谓隔离,是指对电路的某一部分或某一元件进行研究,联系各部分电路或元件的是连接处的电压和电流,它们之间的关系由串并联的电流、电压的基本关系确定;欧姆定律既适用于电路整体,也适用于某一部分电路,即电学问题也存在研究对象问题。在研究对象确定好以后,再对确定对象进行有关的物理量分析,从而代入恰当的物理方程进行计算和讨论。
可见,解题思路是在分析物理规律中找出的,解题步骤是应用物理规律的客观需要。严格按照由物理规律本身得出的解题步骤,即用有序思路去解决每一个具体的物理问题,正是为了训练正确的思维方式,提高分析问题的能力,这无疑有助于克服解物理问题时无从下手的困难,有助于克服解题时思维混乱的无序状态。
因此,为了有效地提高学生的思维素质和多方面的能力,应当从最基本之处着手,也就是让学生实实在在地准确地理解和掌握物理概念和物理规律的内涵、意义、相互关系、适用条件以及应用中应注意的问题等,并引导学生去思考、讨论、分析、比较、归纳、总结所学的物理知识,从而逐渐领会和掌握物理学的思想、观点和方法。果能如此,学生就不会被动地在茫茫题海中苦苦追求,而能看清物理知识的经纬,有目的主动巡游。其实这种从规律中引出方法的观点,不但对解决问题、应试有用,对未来大学的学习,甚至在大学以后的工作、生活中也有普遍的意义。
1学习物理概念需要重视概念的形成过程
物理概念是物理知识的核心内容.著名科学家钱学森曾说过:“学习理科的关键是概念清,多练习.”学生的物理概念是否清楚对学好物理至关重要.学习物理概念需要重视物理概念的形成过程.学习物理概念需要知道为什么要引入它,它是如何定义的,定义式是什么,单位是什么,如何测量(或测定),有什么应用等.例如:密度是一个十分重要的物理概念,学习它要重视以下过程:在物理学中为了比较相同体积的不同物质的质量一般不同的特性引入了密度,单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度,定义式是ρ=m/V,国际单位是kg/m3,常用单位是g/cm3,测密度的方法很多,但基本方法是测质量,测体积,再利用密度公式计算出密度,应用有求密度,求质量,求体积等等.速度、压强、功率、比热容、电功率等等都是重要的物理概念,望广大师生重视其形成过程.
2学习物理规律需要重视规律的形成过程
物理规律是物理知识中的最核心内容,多数是从物理事实的分析中直接概括出来的,学习物理规律更需要重视物理规律的形成过程.要知道物理规律的实验基础、基本内容、数学表达式、适用范围、应用等等.例如:欧姆定律是电学中最重要的规律之一,学习它,我们要知道欧姆定律的实验基础,欧姆定律是研究电流与电压、电阻的关系,首先要用到控制变量法,电阻一定,研究电流与电压的关系,电压一定,研究电流与电阻的关系.电阻一定,可找一定值电阻(R=5 Ω),研究电流与电压的关系,实际上要看电压变,电流变不变,若变,如何变.如何改变定值电阻两端的电压呢?方法一:可以改变电源的电压,方法二:可以通过滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压.通过探究实验得出电阻一定时,电流与电压成正比.电压一定,可找一稳压电源,也可通过滑动变阻器来保持电阻两端的电压不变,研究电流与电阻的关系,实际上是看电阻变,电流变不变,若变,怎么变?改变电阻,还要知道它的值,可以逐次更换定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω),移动滑动变阻器,保持电阻两端的电压(U=3 V)不变,从而测出相应的电流值.分析实验数据得出,电压一定时,电流与电阻成正比.
欧姆定律的基本内容是:通过导体的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.数学表达式为I=U/R,欧姆定律是在金属导体做实验的基础上,总结出来的,一定适用于金属导体,对于其它的导体是否适用,要用实验验证,通过实验证明,欧姆定律还适用于电解液导电,不适用于气体导电,可见欧姆定律的适用范围是适用于金属导体,电解液导电,不适用于气体导电.应用有三方面:(1)求电流,(2)求电压,(3)求电阻.解题时要注意I、U、R三个物理量的对应性、同时性、统一性,即对应于同一导体、同一段电路,同一时刻、同一状态,单位要统一于国际单位.
3学生实验需要重视实验过程
学习物理要以观察、实验为基础,观察自然界中的物理现象,进行学生实验,能够使学生对物理事实获得具体的明确认识,这种认识是理解物理概念和规律的必要的基础.学生实验需要重视实验过程,如要了解每个学生实验的实验目的、实验原理、实验方法、需要测量的物理量、实验器材、实验步骤、实验记录、实验结论、必要的误差分析等等都应该清楚.
4科学探究需要重视探究过程
科学探究就是让学生模拟科学家的工作过程,按照一定的科学思维程序探索学习的过程,从中学习科学方法、发展科学探究所需要的能力、增进对科学探究的理解,体验探究过程的心理感受.科学探究需要重视探究过程.科学探究的过程是一个创造的过程,而创造力的核心是创造性思维.因此,探究实质是一个思维的过程,这个思维的过程是模拟科学工作者进行科研的思维程序来进行的,这种思维程序就是学生科学探究的程序步骤.即提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作.
5做物理习题需要重视解题过程
学习物理要求概念清,多练习.可见做物理习题很重要,做题可以帮助我们巩固所学的知识,检验学习效果,锤炼思维的灵活性,全面提高学生的科学素养,培养学生观察、实验能力,分析概括能力,运用物理知识解决简单的实际问题的能力,以及创新精神和实践能力.物理题型很多,如填空题、选择题、实验题、探究题、简答题、计算题、作图题、推理题等等.无论是做何种题型的物理习题,都需要重视解题过程.不同的题型,有不同的解题要求,不同的解题方法,不同的解题过程.一般来说,无论是做何种物理习题,都要正确理解题意,正确审题;明确相应的物理过程,物理情景,建立物理模型;运用相应的物理概念、物理规律,直接得出结果或结论.稍微有点灵活性,有点难度的题目,要分清层次,理清思路,找出联系,或进行物理公式变换或公式推导,或运用数学思想(如列方程、列方程组)求解.最后就是检查.
6学习物理需要重视有的物理量是过程量
物理学所研究的许多问题,都直接涉及到某一物理现象发生的整个过程,或者是过程中的某些状态.因此,相应地就引人了许多关于描述某些物理过程的过程量和用来描述某些特定的物理状态的状态量.
过程量是描述物质系统状态变化过程的物理量,如冲量、路程、功、热量、速度改变量等都是过程量,它们都与一定的物理过程相对应.一般说来,物质系统从某一个状态变化为另一个状态,如果经历不同的物理过程,虽然初始状态与终了状态量可能保持相同,但过程量不一定相同.
关键词:课堂环节;探究情境;教学质量
目前,技工学校都面临着一个困惑:学生基础差、积极性不高;电子电工学科抽象,学生不易接受。因此单向的教学方式已不符合现有的教学状况。现状告诉我们:只有加强互动,让学生主动学习才是提高教学质量的关键。
提高课堂教学质量,根本在于教师是否能够抓住学生的心。笔者根据多年的教学实践和电子电工这门学科的实际情况,进行了一系列的尝试,认为巧妙地创设问题性探究情境可以从以下几方面着手:
一、创设探究情境,以疑激思,导入新课
快速、有效地导入新课,是使课堂教学获得成功的一个关键。而以实验或现象创设教学情境,并通过设置疑问启发学生思维的新课导入法,是教师引发学生认知冲突、激发学生学习兴趣的一种可行有效的方法。
例如:在进行“闭合电路欧姆定律”的教学时,可先设计一个电路:把E1=3 V、E2=9 V的两个电源的一端并联,并联端与小灯泡的一端连接,小灯泡的另一端与开关S一端连接,然后,把开关的一端与E1E2的一端分别连接。再进行以下演示:先将开关扳到位置1,观察现象,此时小灯泡几乎发白光。接着让学生讨论、猜想:如果老师把开关扳到位置2,将会出现什么情况呢?大多数学生讨论的结果是灯泡会烧毁,而实际的结果却是灯泡的亮度还不如接电源E1时亮。这是怎么回事呢?原来是电源内部的电阻在起作用。这个结果大大出乎学生意料之外。他们内心已经形成的认知结构被这一现象严重打破了。这时渴求得到理论上解释的心情非常迫切,我们教师就可以轻松地带领着学生走进探求知识的新天地。
二、创设探究情境,深化理解,突破教学难点
电子电工学中很多概念和定律都比较抽象,学生在学习时常感到困惑。但它们之间又有许多相似之处和密切联系。我们可以利用简单的实验通过比较的方式创设探究情境,顺利地突破教学难点。
比如,我们在讲授“磁路欧姆定律”的内容时,发现学生对“磁路”这一概念较难理解。我们可以先演示一个实验:取一条形磁铁放在低压电源上,待会儿拿条形磁铁去吸引大头针,发现一颗也吸不住。学生的兴趣瞬间被眼前的实验现象激发出来了。我们可以趁机提出问题:本来具有磁性的条形磁铁为什么此刻连一颗大头针也吸不住?磁铁的磁性怎么会消失呢?激起学生的好奇心理后,立即解释清楚其中的原因。在解决了“磁路”这个问题后,我们又可以根据“磁路欧姆定律”与“电路欧姆定律”的相似性,拿它们进行对比,创设一系列的问题来帮助学生理解定律:它们形式上是否相似?“电路欧姆定律”讨论的是电动势E、电流I和电阻R三者之间的关系,“磁路欧姆定律”讨论的是哪三个物理量之间的关系呢?在磁路与电路的对比中,磁动势Fm、磁通Φ、磁阻Rm各自对应电路中的什么等等。如此问题性探究情境的创设不仅能轻松地为学生解惑,而且能增进学生对概念和定律的理解,课堂教学质量自然就提高了。
三、创设探究情境,启思理绪,巧妙分析解决问题
课堂教学中,教师若能构建一个具有阶梯性和延伸性的探究情境,有助于学生理清解题思路,其启发作用比我们习惯的陈述性讲解法要好得多,还能培养学生的严密逻辑思维能力,起到举一反三的作用。
构建具有阶梯性和延伸性的探究情境,是指问题探究的设计要由浅入深,由易到难,把学生思维逐步引向新的高度。也就是说,我们要善于把一个复杂的、难度较大的课题分解成若干相互联系的子问题,或几个小阶段,这些子问题不仅要紧扣当前教学应当解决的问题,还要蕴含与当前问题有关但需要学生进一步去思考、去探索的问题。同时我们要注意学生已有知识、心理发展水平和学习材料的难易程度,使知识的“探索”过程和“获取”过程有机统一;其次教师设置的探究问题要梯度适中、排列有序,形成有层次结构的开放性系统,并不断地与外界教学环境保持能量、信息的交换和延伸,使学生产生“有阶可上、步步登高”的愉悦感,从而兴趣盎然的接受知识,训练自己的思维能力。
四、创设探究情境,归纳提炼,总结授课要点
课堂教学过程应该是以不断地提出探究问题并解决问题的方式来获取新知识、新思维的过程。探究情境对于学生来说,除了能引发他们对问题进行思考外,也能有效地引导他们对知识进行归纳总结,构建知识框架,使课堂教学能突出重点,强化目标。例如,进行“库仑定律”课题教学时,在引出、陈述、应用定律之后对课堂内容进行总结归纳,我们可以采用生动的提问式归纳法替代呆板的直述式归纳法;静止点电荷间的相互作用力遵循什么规律?这种作用力的大小与哪些因素有关?方向如何?“点电荷”这一概念怎样理解?库仑定律适用于非点电荷间的相互作用力吗等等。这种方式不仅使整堂课更显活泼,而且归纳提炼的效果也更好。
衔接
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 A
〔文章编号〕 1004—0463(2012)
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初、高中物理教学既是相对独立的两个阶段,又是一个统一的整体,在初中阶段进行概念和规律教学时,既不能脱离学生实际一味追求严谨,使学生难以接受,也不能忽视概念教学的相对严密性和物理规律的适用条件,以免误导学生形成片面的甚至错误的理解,为高中阶段的学习埋下隐患。所以,初中物理教学要把握教学分寸,注意与高中教学的衔接。
一、宽严合适,引导学生掌握当前知识,为高中教学奠定基础
教学过程是在一定条件下的特殊认识过程,要适应学生的年龄特征、知识基础和智力水平,如果脱离学生实际,在教学中一味追求概念和规律的严密性,学生就会难以接受和理解,不仅不能学有所得,反而挫伤了他们的积极性,使他们感到物理枯燥乏味且难学,甚至产生厌学情绪,这无疑会影响到高中的继续学习。因此,初中物理教学要从学生的认知水平出发,立足基础知识,善于运用合理的“不严密”,抓住问题的主要矛盾,突出主要方面,帮助学生理解,让他们把主要的基础知识学扎实,为后面的学习打下基础。
例如,功的概念比较抽象,在初中教学中可以从具体事例出发,帮助学生认识做功的物理含义,由此总结出做功必备的两个条件——力和在力的方向上通过的距离。限于初中学生的知识基础和接受能力,不要引入位移的概念,也不必讨论正功和负功问题以及变力做功的情况。这样不仅学生容易接受,还能培养学习兴趣。
二、重视教学中的相对严密性,为高中阶段的学习扫除障碍
初、高中教材内容有着内在的联系,初中教学需要瞻前顾后,既要引导学生掌握当前知识,又要防止学生片面地甚至错误地理解某些概念,这就要重视知识传授的相对严密性,为进一步学习扫清障碍,铺平道路。
例如,在讲压力这一概念时,不能只从水平面上物体受压的实例中引出压力的概念,还应该从学生熟悉的事例中分析垂直面和斜面上的受压情况,让学生明白产生压力的情况是多种多样的,还要启发学生分析各种情况下压力是什么物体通过哪种形式施加的。关于压力和重力的关系,要通过具体事例分析,当放在水平面上静止或运动的物体只受重力和支持力作用时,物体对支撑面的压力才等于物体重力。此外,应举一些压力和重力大小不相等甚至无关的事例,以加深学生对压力和重力的理解。如果教学中只求简化,认为初中物理应主要在水平面上分析与压力有关的问题,在教学中既不讨论产生压力的多种情况,也不区分压力和重力,甚至要求学生记住“压力和重力大小相等”的结论,必然会导致学生对压力概念的片面理解。这会给学生高中阶段的物理学习造成很大的障碍。
三、把握教学分寸,讲清物理规律的适用条件和范围
初中物理的练习题比较简单,学生靠套公式就能解答。久而久之,学生形成了死记硬背、乱套公式的坏习惯。为了有效地纠正这一错误,我认为,在初中物理教学中要恰当地把握教学分寸,让学生弄清公式中的每个物理量和符号的物理意义以及整个公式所反映的客观规律,尤其要弄清它的适用条件和应用范围。
建构主义认为:知识不可能以实体的形式存在于个体之外,尽管通过语言赋予了知识一定的外在形式,且获得了较为普遍的认同,但这并不意味着学习者对这种知识有同样的理解.真正的理解只能由学习者自身基于自己的经验背景而建构起来,取决于特定情境下的学习活动过程.否则,就不叫理解,而是被动的复制式的学习.因此,学生不是简单被动地接收信息,而是主动地建构知识的意义,这种建构是无法由他人来代替的.
学生理解能力的形成,是个循序渐进的过程,是从不自觉到有目的地自觉进行的.在初中两年的物理教学中,老师对学生的理解能力要有正确的预估,备课时设计的教学过程要在学生理解能力的“最近发展区”,不可过高也不能过于低,才可能实现真正意义上的高效课堂.
理解是一种积极思维活动的心理过程,理解能力是认识物理现象的前提.相对其他科目来说,很多同学反映物理比较难学难懂.往往上课听了,概念公式也背了,类似的题目练了,到解决实际问题时还是脑子一片模糊,究其原因主要是理解能力不足,没有弄清事物的意义,影响了他们的学习效果.主要存在的问题有:(1)实验教学中的问题.对实验探究不能明确探究目的,不会设计实验与制定计划;(2)概念教学中的问题.不能从物理现象和实验中归纳科学规律,对同一概念的几种表达形式鉴别能力差;(3)规律教学中的问题.不理解物理规律的确切内涵和外延,包含其适用条件及在简单情况下的应用.以上这些问题的存在直接影响着教学质量的提高.
2培养学生理解能力的三点方法
2.1在物理实验教学中培养学生的理解能力
在进行实验探究时,可以设置问题串引导学生的思维.问题设计是很重要的一个教学技巧,教师可以通过问题来引导、促进学生思维过程.教师务必注意引导学生思考探究目的是什么,如何进行设计实验与制定计划,应该准备哪些实验器材?哪些物理量需要测[HJ1.9mm]量?笔者相信学生经过多次训练,在主动寻求途径解决问题时才理解了整个实验.否则,学生们要么不知道要做什么,要么就是被动地记录一堆数据而已.
例1[HT]探究“物质吸热或放热规律”的实验教学时,设置问题串引导学生的思维.
(1)探究的问题是物质吸热与物质的种类、物质温度的变化、物质质量的关系,要采用什么方法研究?
(2)设计实验以前,先要解决一个问题,就是怎样比较物质吸热的多少?物质要吸热,必须要给它加热,加热越多,则物质吸热就越多.加热的多少怎样比较?
(3)利用生活经验说明物质吸热的多少与温度变化、质量有什么关系?物质吸热与物质的种类有什么关系?怎样设计实验探究?引导学生答出取相同质量的水和煤油,升高相同的温度,比较吸热的多少.(同时师生共同设计表格)
(4)更进一步地,提问取相同质量的水和煤油,加热相同的时间,比较升高的温度,可以吗?思维上清楚了,学生实施观察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教学中培养学生的理解能力
循序渐进地要求学生从物理现象和实验数据中归纳科学规律,敢于表达并对同一规律进行不同形式的表达,通过实验与思维过程的结合提升理解能力.想让学生主动建构获得概念,应该注重概念的来龙去脉:为什么要研究这个问题,怎样进行研究,通过研究得到怎样的结论,物理量的物理意义是什么以及这个物理量有什么重要的应用等.
例2[HT]密度这个概念的建立是重点也是难点,初二新授课时学生能直观地体会到体积相同的不同物质质量不同.但是传统的讲授式教学直接用“比值法”定义密度概念,初中生接受起来会有一定的难度.要体现以教师为主导学生为主体的课改理念,就要引导学生对各组实验数据讨论,去发现“同一物质的体积增大几倍,它的质量也增大几倍”,“同种物质的质量和体积比值一定”,“物质的质量和体积成正比”,“不同种类的物质,质量跟体积的比值是不同的”,进一步引导学生用图像法处理数据画出[TP2CW01.TIF,Y#]如图1所示的m-V图像.虽然各抒己见,但教师务必给予每个人及时表扬.师生进一步共同总结,区别物质的一种办法:质量跟体积的比值.可见单位体积的质量反映了物质的一种特性,密度就是表示这种特性的物理量.学生通过体验理解物理方法,对于学习后续物[HJ1.85mm]理知识具有很好的迁移价值.
2.3在物理规律教学中培养学生的理解能力
利用图示法能形象地表达物理规律,直观地叙述物理过程,鲜明地表示各物理量之间的关系,帮助学生弄清物理条件过程,把握概念条件.理解物理规律[JP2]的确切含义,包含其适用条件及在简单情况下的应用.
例3[HT]欧姆定律是一条重要的电学定律,是贯穿整个电学的主线,全面正确地理解和透彻地掌握它是正确解答涉及电学问题的前提和基础.该定律是利用控制变量法在实验的基础上归纳总结出来的,即控制电阻不变,得到通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比;控制导体两端的电压不变,得到通过导体中的电流跟导体的电阻成反比(如图2),由此得到了公式I=U/R.
其实,再难的学习内容只要我们能够掌握其中的方法、技巧、要领,注重练习,善于总结,就能达到“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的境界。这里笔者结合教学实践,谈谈从根本上解决这个问题的点滴体会。
一、联系生活实践,多动手脑,培养兴趣
让物理融入生活,是物理教学的初衷;从生活走向物理,则是物理教学的途径。电学知识与我们的生活联系非常紧密。为什么灯泡用久了会发黑?为什么灯泡丝要做成螺旋状?电饭煲是如何煮饭的?探究起来,妙趣无穷。
因此,鼓励学生联系生活实际,是学以致用的需要,是物理知识化难为简的需要,更是激发学生学习兴趣的需要。“兴趣是最好的老师”,有了兴趣就有了成功的动力。
在实验课上,我们可以设置与生活息息相关、让学生感兴趣的实验帮助学生理解相关电学知识。例如,在课后习题中有一个兴趣实验“自制水果电池”,学生可以进行分组探究,每个小组都可以向实验室借一只电压表和一些导线,每个小组成员都自备不同种类的水果和蔬菜。通过实验去探究水果电池的正负极,水果电池的电压的影响因素等。最后让各个小组展示他们的研究成果。这不仅满足了学生的求知欲,还最大限度地激发了学生的学习兴趣。
其实,四驱车、自制电铃、简易电话……学生完全可以利用所学的电学知识自己设计完成。教师应当鼓励学生在保证安全的前提下自己动脑动手进行这些小制作,并给予学生适当展示成果的机会,呵护学生“破坏和创造”的热情。这样既培养了学生的动手操作能力,又提高了学生的设计实验的水平,让学生在实验中体验了成功的快乐。
二、打好基础,发展学生思维
学好电学知识要抽丝剥茧,抓住重点,即应牢固掌握基本概念、基本定理和主要公式。
1.明确每个符号的物理意义,能掌握电学的基本规律。电学基础知识包括“五概念四规律”,即电流、电压、电阻、电功、电功率;欧姆定律、焦耳定律、串联电路的特点、并联电路的特点。对于以上重点概念,能让学生知道为什么引入它们,如何定义,单位是什么(对物理量),有什么重要应用等;对于规律,应着重理解它们反映的是哪些物理量、有什么样的关系或变化规律、这些规律的成立条件和适用范围是什么。学习时,要分清主次、突出重点,以重点带动一般,切勿平均使用力量。
2.能掌握公式的使用条件,对公式进行正确变形,并能熟记和应用。理解这些规律可以,例如,数学中a=c/b说明a与b成反比,a与c成正比,但在物理ρ=m/V定义式中,ρ与m、V的大小无关;在I=U/R中,却有I与U成正比,I与R成反比等,这就要求学生对物理的基本概念理解深刻。
又例如,在学习“电路连接的基本方式”后,利用串联电路只有一条电流路径的特点及开关与用电器一般串联的知识,向学生提出这样一个问题:一个电路中有一个电源,一个开关S,两个灯泡L1和L2,且这两个灯泡串联,当开关S断开时,L1、L2均发亮,但S闭合后,L1不发光,L2发光,这种情况是否存在?若存在画出可能的电路图。由于已有知识的干扰,将学生置于“矛盾”之中。学生只有敢于想象,冲出开关只能与用电器串联的定势,才能解决这个问题,既加深了知识的理解,又锻炼了思维的深刻性和广阔性。
三、重视画图和识图
学习物理离不开图形。复杂电路设计,都是主要依靠“图形语言”来表述的,图像能够变抽象思维为形象思维,更精确地掌握物理过程,有了图就能作状态分析和动态分析。
例如,在计算有关电路的习题时,已给出的电路图往往很难分析出电路的连接方式,而电路连接的方式不清楚,就无法正确选用串、并联电路的规律。如果能熟练地将所给出的电路图画成等效电路图,就会很容易地看出电路的连接特点,使有关问题迎刃而解。
对于这部分内容的学习,教师应当明确欧姆定律应用于某一电阻还是整个电路,教会学生根据现成的图形学会识图、绘图。教师对于学生电路图的学习,一定要有耐心,毕竟学生开始接触电学,不可能一下就能掌握和识别电路图。尤其是开始接触电路图,一定要每个图都帮助学生分析到位,这里宁可慢一点,也要为学生打下扎实的基础,有了识别电路图的本领,学习欧姆定律及计算,难度会相应减小许多。
四、引导学生做好实验
实验教学,还应注意把所学的物理知识与日常生活、生产中的现象结合起来,其中也包含与物理实验现象的结合,因为大量的物理规律是在实验的基础上总结出来的。在认真完成课内规定实验教学的基础上,还可以布置一些学生自己设计的实验。
例如,可以设计在缺少电流表或缺少电压表的条件下测量未知电阻的实验。这些都需要同学们自己独立思考、探索,不断提高自己的观察、判断、发散思维等能力,使自己对物理知识的理解更深刻。
五、引导学生做好综合应用题
电学知识头绪多,综合性强,做综合应用题时,学生往往感到无从下手,稍有疏忽就会造成错误。在教学中,教师应在以下两个方面起引导作用。
第一方面,学生在解题过程中由于物理知识理解不透,常会出现生搬硬套的现象,这时,教师要找准症结给予指点。
例如,在学过“电功率知识”后,学生讨论“220 V,40 W”和“220 V,100 W”两盏灯串联在电路中,哪个更亮?大多数学生会认为:100 W的灯泡比40 W的灯泡更亮,这说明学生被灯泡的额定功率所迷惑,而忽视了灯泡的明暗程度与灯泡的实际功率有关。找到症结后,教师让学生思考“220 V,40 W”和“220 V,100 W”的两个灯泡,哪个电阻大?将它们串联起来,通过它们的电流大小怎样?最后引导学生利用公式“P=I■R”来判断哪个灯泡会更亮。
第二方面,对于难度较大的题目,教师应采用降低梯度,分设疑点的方法,将学生引向正确轨道。
一、 简约、准确的源头分析是解决电学综合题的基础
初中电学知识面广、知识点杂、题型变化多、计算公式多.这是造成我们学习困难的主要因素.但如果能够对知识点源头进行有效的分析、整合,就能为我们指引出一条捷径,大大减轻同学们的学习负担.初中电学知识可以归纳为以下几点:
1. 一个定律:欧姆定律.欧姆定律是电学中的基本规律,是所有电学知识联系的纽带,是电学题考查的重点.欧姆定律是实验定律,在学习中同学们要掌握其科学探究的方法.
2. 二种连接方式:串联与并联.串联与并联是最基础的电学题考查内容,也是很多电学题分析、思考中必不可少的知识点.
3. 三个物理量:电流、电压、电阻.从某种意义上讲,电学题的计算就是这三个物理量之间的运算.因此,正确理解这三个物理量是学习的关键,明确每一物理量的含义及单位是学习的重点.
4. 四种仪表:电流表、电压表、电能表、滑动变阻器.对于电流表、电压表和电能表主要是掌握其连接方式、量程的选择、读数,这是实验题中经常出现的内容.滑动变阻器在生活实践中、电学实验中都起着重要作用,并且对电学题的变化也是起着媒介的作用.
5. 五个重要实验:探究串、并联电路电流的规律; 探究串、并联电路电压的规律;探究电流与两端电压、电阻的关系;伏安法测电阻;测量小灯泡功率.这五个实验都是历年来中考的热点.
下面以2011年泰州市中考试卷第三大题26小题为例进行具体分析.
图1是一台常用的电热饮水机,下表是它的铭牌数据,图2是它的电路原理图,其中S是温控开关,R是定值电阻,R是加热电阻.当S闭合时,饮水机处于加热状态;当S断开时,饮水机处于保温状态.
(1) 在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大?
(2) 饮水机正常工作时,将热水箱中的水从20℃加热到90℃,需用时14min[水的比热容为4.2×10J/(kg•℃)].求此加热过程中: ①水吸收的热量;?摇 ②饮水机的加热效率.
(3) 求电阻R的阻值(保温功率是指整个电路消耗的功率).
从知识点分析,这是一道电学与热学综合的计算题,是现在中考的常见题型.很多同学看到这样的综合题感觉束手无策,但如果我们静下心来,细心分析,就会找到解题的正确方法.
本题第一小题主要应用到电功率公式,第二小题应用到热量计算公式和效率问题,第三题较难一点,要求对串联电路和电功率公式能够熟练运用.
理清了题目问题的源头,下面就是解题策略的正确运用了.
二、 清晰、简便的解题策略是电学题有效学习的关键
1. 细读题目,正确审题
审题是解题的前提,对电学综合题的审题主要是明确题中的已知条件、学会通过题中的“关键词”找出隐含条件如:“正常发光”、“不超过”、“串联”、“并联”、“电压恒定不变”、“最大”、“最小”等等,而这些关键词往往是解题的切入点.另外还要分析待求物理量与已知量的关系等.
本题应主要关注加热功率和保温功率的区别,水桶容量和热水箱容量的区别,在计算时千万不要相互混淆.例外,本题中电阻R和R实际上都是定值电阻,不管是加热状态还是保温状态阻值都是不变的.只有对题目中的这些关键词有了正确的理解,才能够在解题中不走弯路.
2. 去繁就简,优化电路
在一些综合性较强的电学题中,当电路中的开关断开和闭合状态发生改变时,元件的连接形式往往发生了改变,画出等效电路图可简化复杂电路.特别在刚刚接触电学计算题时,要让学生养成多画等效电路图的习惯,多次练习之后,就会习惯成自然,即使不在纸上画出,在心里也会有一个简化之后的等效电路图.
本题电路图虽然简单,但同样能够进行电路的优化.本题中电热水机在加热状态和保温状态时,电路图可优化为以下两种:
① 在加热状态时,开关S闭合,电阻R被短路,电路可简化为图3.
② 在保温状态时,开关S断开,电阻和串联,电路可简化为图4.当这样的两个电路图呈现在同学们面前时,我相信同学们就能顺利解决问题了.
3. 有的放矢,选择公式
电学题中公式多,我们要能够根据题目中要求解的物理量选择合适的公式,在这个过程中,要注意与题目中的已知条件进行验证,以确定公式的适用性.
本题中第一小题要求解在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是多大.对于电流,与之相关的公式主要有欧姆定律和电功、电功率计算公式.但显然本题中的已知条件是电功率,所以我们主要运用P=UI这一公式进行求解.
第二小题计算公式比较明朗,Q=cm(t-t0),需要注意的是水的质量要由热水箱中水的体积求得.对于饮水机的加热效率问题,我们只要对比机械效率的求解就不难理解,即热水箱中的水吸收的热量与14min内饮水机消耗电能的比值.
第三问中公式的运用较复杂,但总体来说都是P=U/R这一电功率推导公式的运用,但在公式运用中,特别要注意各个公式运用时研究对象的同一性.
解题过程如下:
解:(1) I===2A?摇?摇 (要注意功率的选择)
(2) ① m=ρV=1.0×10kg/m ×1×10m=1kg?摇
Q=cmt=4.2×10J/(kg•°C)×1kg×(90°C-20°C)=2.94×10J
② W= Pt = 440W×14×60s =3.696×10J
η===79.5%
(3) R===110Ω?摇?摇?摇(注意公式运用的同一性)
R===1210Ω
R=R-R=1210Ω-110Ω=1100Ω
4. 善于总结,归纳要领
解决电学题不仅要“知其然”还要“知其所以然”,在学习过程中,不断的总结错误的原因,归纳解题的规律,注意举一反三,融会贯通,及时查漏补缺,自然会变难为易.据统计今年中考这道电学综合题失分较多,其主要原因就在于审题不清,公式运用不熟练.
中考题型每年都会有一定范围的变化,要能够在以后的中考中立于不败之地,不仅要熟悉各种典型题型,还要能够把握电学综合题变化的趋势.
三、 热门、实用的拓展分析是电学题有效学习的趋势
随着新课改的实施,以及与国际教育的接轨,中考物理题型已发生了很大的改变,由原来的纯理论试题向现在以实际应用题为主的转变.我们学生在学习时也要及早认识,及时转变学习方法,以适应电学题的发展.从近几年的中考题型来看,电学题综合题的拓展变化主要从以下几个方面入手.
1. 向科技前沿靠拢
物理学是一门应用型科学,物理学的学习和研究就是为了推动科技的进步,让物理学习回归本质才是符合教育发展的规律.
2. 与基础生产、生活相接轨
物理来源于生活须服务于生活,电学与我们的生活息息相关,电学题更应该回归生活.上题就是这类拓展的具体应用.
3. 在实际操作细节中分析问题