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光学在中考题中一般不会出很难的题目,在考题中主要围绕“辨别光学现象”、“探究平面镜成像的特点”、“探究凸透镜成像的规律”、“眼睛和眼镜”这四个方面出题.在《2013年哈尔滨市初中升学考试说明》中,对知识内容“探究凸透镜成像的规律”的考查,要求学生达到了解、技能、体验和应用的学习水平.
让我们从教科版初中物理教材八年级上册第四章的“家庭实验室―――制作有透镜的照相机”说起:
我要把针孔照相机改成带凸透镜的照相机,它能照近处的花朵,也能照远处的景物.
观察实像实像能用光屏承接.如果不设光屏,你能不能观察到实像?用实验检验你的想法.
这里通过对“科学探究:凸透镜成像规律”的学习,同学们可以进一步认识到凸透镜既能成实像(它的应用是照相机、投影仪等),又能成虚像(它的应用主要是放大镜).实像和虚像的区别是:实像既可以用眼睛观察到,又可以呈现在光屏上,虚像只能用眼睛观察到,而不能呈现在光屏上.注意:像的特征就是能观察到.
一、考查凸透镜成像的规律及其应用,应对每一种成像的情况以及特点熟知,并能与相应的应用相联系.
[链接一]
(2013年哈尔滨中考调研)一位同学探究“凸透镜成像规律”,凸透镜的焦距是10cm,某次实验蜡烛距透镜18cm,移动光屏,光屏上出现清晰像的特点是_______,据此人们制成了________________.
探索与点拨
根据凸透镜成像规律:物距小于焦距成正立放大的虚像;物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大的实像,像距大于二倍焦距;物距大于二倍焦距成倒立缩小的实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距.每一种成像情况都对应了不同的应用,据此来进行分析即可.
解答:由于凸透镜的焦距是10cm,则2f=20cm.蜡烛距透镜18cm,大于一倍焦距小于二倍焦距,此时,在光屏上成倒立放大的实像,这一特点的应用主要是投影仪和幻灯机.
答案:倒立放大的实像;投影仪(幻灯机).
二、探究凸透镜成像的实验,考查学生对实验操作的要求,一定要注意实验前的调整工作.
[链接二]
(2012年哈尔滨)某物理学习小组在研
究“凸透镜成像规律”时,使用的器材如图.(凸透镜的焦距是l0cm,刻度尺上标记着点,相邻两点间距为10cm)
(l)实验前,蜡烛、凸透镜、光屏摆放和调整好的要求是____________________;
(2)凸透镜放在D点,当图中光屏上承接到烛焰的倒立、放大、清晰的像时,蜡烛应放在图中的______________________;
(3)保持凸透镜位置不动,在实验(2)的基础上,想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像,那么,接下来的操作是__________.
探索与点拨
在实验中,为使像能清晰地成在光屏的中心,应调整装置中的烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度、同一直线上;在凸透镜成实像的规律中,物体距离凸透镜越近,所成的实像距离凸透镜越远,所成的实像越大;反之,物体距离凸透镜越远,所成的实像距离凸透镜越近,所成的实像越小.
解答:(2)根据凸透镜成像规律可知,物于凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,所以蜡烛应放在图中的B和C两点之间(在透镜左侧,距凸透镜lOcm至20cm之间;或“在透镜左侧,到凸透镜的距离大于一倍焦距,小于二倍焦距”).
(3)蜡烛向左移动一定距离,物距变大,像距变小,成的像也变小,因此想要在光屏上得到烛焰缩小、清晰的像,接下来的操作是将蜡烛移到B点左侧(只要体现出B点左侧的某一区域或某一点即可),并调整光屏位置于一倍焦距和二倍焦距之间.
答案:(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在同一直线上,并且使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度;
(2)B、C两点之间;
(3)将蜡烛移到B点左侧,将光屏移到E、F两点之间.
三、考查影响凸透镜焦距大小的因素.主要是考查学生对凸透镜聚光程度的理解以及实验探究能力,这是初中物理课标上明确要求的、需要掌握的一种能力.
[链接三]
(2013年哈尔滨市香坊区一模)小聪同学通过学习眼睛的知识,知道眼睛的晶状体相当于凸透镜,它在睫状肌的拉伸下,会变薄或变厚,会引起自身焦距的变化.于是他想探究一下“凸透镜的焦距与透镜的薄厚(指凸起程度)的具体关系?”他找来了三个除薄厚不同外,其它条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3,且三个透镜按顺序一个比一个厚(即凸起程度一个比一个大).请你帮他设计这次探究的全过程:
(1)在探究中除需要借助太阳光外,还需要什么器材?
(2)请你写出探究的主要步骤,并把所要测量的物理量用相应的字母表示.
(3)根据步骤中所收集到的实验数据,请写出如何分析论证从而得出实验结论.
探索与点拨
利用控制变量法进行探究性实验.要探究凸透镜的焦距与透镜的薄厚的关系,首先我们要知道如何测量焦距,即让凸透镜正对太阳光,调整凸透镜和地面的距离,直到地面上出现很小、很亮的光斑,测出凸透镜和光斑的距离.据此分析即可知道需要的器材和如何设计实验.
解答:我们先确定焦点的位置,然后测量每个凸透镜的焦距,最后比较即可.在探究中除需要三个除薄厚不同外,其他条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3,借助太阳光外,还需要测量长度的刻度尺、做记号的白纸.
答案:(1)还需要刻度尺、白纸;
(2)①将三个凸透镜1、2、3依次放在太阳光下,并用白纸接收到各自最小、最亮的光斑;
②用刻度尺分别测出三个凸透镜到各自最小、最亮光斑的距离f1、f2、f3.
(3)如果f1>f2>f3,则在其它条件相同时,凸透镜越薄(或凸起程度越小),焦距越大;如果f1
四、考查凸透镜成像的应用,要搞清物距与像距之间的关系,即凸透镜成像的特点是由物距与像距之间的关系决定的.
[链接四]
(2012年哈尔滨市香坊区一模)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、透镜及光屏的相对位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像.下列哪种光学器材的成像原理与其相同()
A.电影机B.投影仪
C.放大镜D.照相机
探索与点拨
由图知,物距大于像距,所以此时成倒立、缩小的实像;
A.电影机是根据物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像距大于物距,成倒立、放大实像的原理制成的.不符合题意;
B.投影仪是根据物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像距大于物距,成倒立、放大实像的原理制成的.而此时图中所示像距小于物距.不符合题意;
C.放大镜是根据物距小于焦距时,成正立、放大虚像的原理制成的,所以不符合题意;
D.照相机是根据物距大于像距,成倒立、缩小的实像制成的.故符合题意.
五、利用凸透镜成像特点,考查透镜的光路图,利用凸透镜三条特殊的光线作图.
[链接五]
(2013年哈尔滨市松北区二模)如图所示,请你再画出一束光路图,并确定发光点S像的位置.
探索与点拨
一、搞好前阶段学习,做好知识铺垫
整个光学部分,教育者应有全局一盘棋的思想,重视教学策略的研究,从总体上把握前后概念、规律之间的联系,杜绝将凸透镜成像规律教学孤立化的倾向,把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来。
1、重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。新教材处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,再课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。应该用烛焰代替景物,让学生继续探究小孔到烛焰距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验能建立起描述像特点的概念,如:实像、放大或缩小、倒立等,认识到像不总是缩小的,为以后探究凸透镜成像做好知识准备。
2、做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像的特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验是学生第一次知道虚像的概念。本节通过着重比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个知识点。
二、让学生用凸透镜进行课前预习探究,形成初步感性认识
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从,不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。所以应做好学生探究凸透镜成像规律前的预备实验。教师最好把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,使学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
三、提高课堂提问的实效性
教师设计的问题目的明确,有针对性,环环相扣,就能引发学生的思考,研究过程也就顺理成章,水到渠成了。“如何比较像与物体的大小?”让学生将前面所学的知识迁移到对新问题的探究情境中。“如何观察虚像?”既复习了实像和虚像的区别,也为下面的探究活动扫清了障碍。“实验中,你要观察什么现象,记录什么数据?”帮助学生明确实验目的和实验过程中应记录的数据。
四、巧妙利用凸透镜成像时的光路图
[关键词]上位知识下位知识成像规律
凸透镜成像规律是初二物理的教学重点也是教学难点。突破这个难点,对培养学生学习物理的兴趣,对树立学生的自信心,对提高整体教学质量有着积极的意义。
(一)该规律成为教学难点的原因分析
1.从规律本身找原因:概念多、易混淆,如焦距、物距和像距,实像和虚像,放大和缩小。规律多,在不同的物距条件下所成像的性质不同。
2.从学生的思维特点找原因:初二年级正处在形象思维向抽象思维过渡的阶段,学生分析数据归纳规律的能力不强。而理解并熟练掌握该规律必须具备一定的归纳能力和抽象思维能力。
3.从教师的教学策略找原因:有些教师自己做演示实验,只让学生观看,学生只能死记硬背成像规律。有些教师也使用探究式教学,但由于引导学生分析的方法不当,最后只能由教师包办说出规律,失去探究实验的意义。有些教师不能深入研究新教材,对探究凸透镜成像实验前教材中要求学生做的一些成像实验重视不够,如小孔成像。
(二)教学策略的理论根据
新学习的物理概念、规律将进入学生的物理认知结构,引起认知结构的扩展、更新或重建。不同的学习内容、不同的学习顺序使认知结构的发生改变的方式也不同。根据奥苏伯尔的命题学习理论,新的学习内容同认知结构中的原有内容相结合的方式可以分为下位关系、上位关系和并列关系三种类型。
(三)讲究教学策略,化解教学难点
1.重视小孔成像规律的探究,初步建立实像的概念。
在苏科版物理教材八年级(上)第四章、第三节《光的直线传播》的课后习题中安排这样一道习题:在空的易拉罐的底部中央,用钉子敲个小孔,蒙上一层塑料薄膜,这样就制作一个针孔照相机。利用它观察窗外的景物,你看见了什么?记下所成像的特点,并试着加以解释。
与旧教材中有关小孔成像直接告诉学生相比,新教材这样处理小孔成像现象有它的绝妙之处。利用小组合作方式先让学生课后制作好实验装置,观察远处景物,记录看到像的特点,在课堂汇报、展示实验成果。由于观察窗外景物时,物距大于像距,学生只能看到倒立、缩小的实像。实验如果到此结束只能算完成一个阶段。应该用烛燃代替景物,让学生继续探究小孔到烛燃距离不同时像的特点,最终归纳出像的特点和物距、像距的关系。学生通过这个探究实验建立描述像特点的概念:如实像、放大和缩小、倒立等,认识到像不总是缩小。为以后探究凸透镜成像做好上位知识准备。
2.做好平面镜成像的探究,通过比较认识实像与虚像的不同。
平面镜成像一直是初中物理的重要探究实验。把该探究实验孤立看只不过是平面镜成像特点,但从完善学生的认知结构分析,该实验使学生第一次知道虚像概念,认识比较实像与虚像的方法,为以后探究凸透镜成像规律又准备了一个上位知识点。
3.让学生用凸透镜进行课前预探究,形成初步感性认识。
学生对凸透镜成像没有感性认识,让他们直接探究凸透镜成像规律,学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始探究,不知道究竟探究什么。仔细研究苏科物理八年级上第五章第一节的课后习题第四题:通过放大镜观看物体时,若适当增加放大镜与物体间的距离,看到的像是增大呢,还是缩小?若继续不断地增大放大镜与物体间的距离,看到的像将怎样变化呢?本题也属于实验类作业,这是在学生探究凸透镜成像规律前预备实验,教师应该把凸透镜发给学生让学生做一做、看一看,学生认识到放大镜属于凸透镜,凸透镜不总是成放大的正立像,还能成放大的倒立像、缩小的倒立像,使学生对凸透镜能成不同的像有了感性认识。
4.精心设计《凸透镜成像规律》教案,为课堂探究做准备。
物理规律的教学适宜用探究式教学方法,如何在课堂上让学生探究凸透镜成像规律,这是长期困扰初中物理教师的难题。为让学生能顺利探究出此规律,教师要全盘考虑前后概念的联系,还要在新授课前进行教学设计,主要考虑以下几点:如何创设提问题的情境?引导学生提什么样的问题?采用什么实验装置?如何用器材进行探究?探究时需要观察、记录哪些数据和现象?如何引导学生分析数据、归纳出规律?其中提问题和分析数据是最易被忽视的教学环节。如上文所述,学生在探究此规律前应该知道凸透镜能成不同的像,教师应该引导学生提出这样的问题:当物体到凸透镜的距离不同时,物体通过凸透镜成的像有什么不同呢?这样提问题能使学生知道探究的目的,能引导学生寻找探究的方法,比其他提问方法效果好。当学生得到许多实验数据后,老师这样问学生:“凸透镜究竟能成几种像呢?”引导学生先把像的种类分析出来,共有四种。继续追问:“在什么条件下凸透镜成倒立、缩小的实像呢?”激发学生进一步分析数据的兴趣。其余类推。
由于此实验得到的数据量大,数据规律不是明显的正比或反比定量关系,数据中蕴藏的规律属于界定范围的定性规律,学生从来没有遇到,所以分析数据是本节课的最大难点,引导学生正确分析出数据的规律是本节课的关键一环。教师如果直接让学生分析,学生很难得出正确的结论。教师要发挥主导作用,引入分析数据的技术工具。
方法一:用电脑中的Excel软件分析,优点是在短时间内处理大量数据,学生兴趣浓厚。缺点是学生从屏幕上看到的仍然是数据信号,分析能力不强的学生还是得不出结论。
方法二:用贴图片法展示成像规律。课前,教师准备下列教具,在一张大白纸上画好凸透镜符号,画出主光轴,用1∶2的比例尺在主光轴上标出刻度线,标出一倍焦距处和两倍焦距处,目的是增大可见度。用不干胶纸制作表示物体和实像的小图片,小图片形状是:,每种形状的图片多做几个。当成缩小像时,用大表示物体,小表示像。当物体成放大实像时,用小表示物体,用大表示像。成等大像时,用表示物体,用表示像。在课堂上最后分析数据时使用这些小图片,根据成实像的三种现象,让学生根据物距、像距把小图片粘贴到白纸主光轴上,每种现象白纸上粘贴的图片数不超过十个为宜。最后让学生观察白纸上小图片的分布,学生就能方便地说出凸透镜的成像规律。
5.深入分析,加深对凸透镜成像规律的理解。学生初步理解凸透镜成像规律后,教师应该引导学生深入分析加深对该规律的理解。
(1)用《凸透镜成像动画》课件向学生展示凸透镜成像的连续变化规律,形成深刻的印象。总结出成实像或虚像时,当物距连续变化,引起像和像距的变化规律。利用课件让学生观察出两倍焦距和一倍焦距处的特殊意义。
(2)凸透镜所成像性质之间的关联。凸透镜成像的性质可从正立或倒立、放大或缩小、虚像或实像三方面描述。这些性质之间有关联,例如正立的像一定是放大的虚像,倒立的像一定是实像。通过教师示范,让学生再去挖掘其他的关联性质就能加深对该规律的理解。
(3)凸透镜成像与小孔成像的比较。当凸透镜成实像时,根据像距与物距的大小关系可以推定成像的性质,这与小孔成像现象相同。两者的共同点是:像距小于物距时,成倒立、缩小的实像;像距大于物距时,成倒立、放大的实像;像距等于物距时,成倒立、等大的实像。
在整个光学部分,教者应有全局一盘棋的思想,重视教学策略的研究,从总体上把握前后概念、规律之间的联系,杜绝凸透镜成像规律教学孤立化倾向,把探究凸透镜成像规律时涉及的基本概念分散开来,使学生在课堂探究时不必为一些概念花费较多的时间,让学生集中时间和精力去提出问题、设计实验、分析数据、归纳规律,这样就能化解探究凸透镜成像规律这个教学难点,使学生理解这一规律。
教学目标
知识目标
1.凸透镜成放大、缩小实像和虚像的条件
2.幻灯机、放大镜的原理
能力目标
1.培养实验能力
通过正确组装、调整实验仪器培养学生的实验能力
2.培养分析概括能力
通过对凸透镜成像现象的观察分析,总结出凸透镜成像规律,并用列表的方法归纳出凸透镜成放大或缩小、正立或倒立、实像或虚像的条件.
3.培养应用知识解决实际问题的能力.
(1)利用凸透镜的三条特殊光线,用作图法解决凸透镜的成像问题,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力.
(2)通过对照相机、幻灯机、放大镜原理的分析逐步培养运用所学基础知识分析实际问题的能力.
4.通过观察与实验,就像和影、实像与虚像的成因,初步学习分析与综合的思维方法.
分析,就是对各种相关现象分别进行研究,找出它们的相同点与不同点,找出最主要、最本质、带决定性的因素.并在分析的基础上,把通过对各种现象分析得到的结论、以及相关因素联系起来进行研究从而得到较为完整的认识.例如对实像、虚像的认识是在分析小孔成像、平面镜成像、凸透镜成像(三种情况)的基础上,找出它们的共同点是由光形成,有光进入眼睛引起人们的视觉,因而与影有着本质的不同.但它们的不同点是,实像由实际光线会聚形成,虚像是由反射(折射)光线的反向延长线相交形成,因而决定了它们的显像方法也不相同.这就是在分析基础上的综合,综合指导下的分析.在物理学习中,形成概念,掌握规律离不开分析与综合,有意识地培养学生这方面的能力将有助于今后的学习.
德育目标
通过研究凸透镜成像的实验,以及对其成像规律的分析有意识地渗透辩证唯物主义观点.
教学建议
教材分析
本节首先以学生实验开始,观察凸透镜成放大的实像和虚像的条件.在学生获得感性认识并认识规律的基础上,讲述幻灯机和放大镜的原理.为了扩大学生的知识面,在讲了幻灯机后还介绍了投影仪的构造和原理,讲了放大镜后介绍了显微镜的原理.投影仪是教学中常用的仪器,原理与幻灯机类似.向学生简单介绍显微镜的原理,有助于加强学科间的联系.
教法建议
本节跟讲照相机的方法相似,仍是先让学生做实验,观察凸透镜成放大的实像和虚像的条件.在学生获得感性认识并认识规律的基础上,讲幻灯机和放大镜的原理.为了扩大学生的知识,建议结合实际情况介绍投影仪、显微镜的构造和原理.针对本节内容,在教学中应以实验教学为主,以学生为主体,教师适当提问,启发学生发现问题,思考问题,解决问题.
教学设计示例
一、研究凸透镜成像规律的实验教学说明
1.凸透镜的成像规律是一个连续的变化过程,让学生从这一物理现象变化全过程的高度来分析这一物理现象,有助于加深学生对这部分内容的理解认识.
2.由于本实验要求学生同时观察和考虑的内容比较多,如凸透镜的焦距、凸透镜焦点的位置、2倍焦距的位置、物体的位置、像的位置,同时还要观察像的性质.对于一个初二的学生来讲容易在观察某一内容时忽略观察其他内容,或者虽然观察了但是头脑中没有反映出其它的内容,这样就很难从整体上把握整个物理变化过程,为此在本节实验设计中采取了两个办法.
(1)每进行完一个内容的实验(如物于2倍焦距以外),要求同学画图从理论上进行分析,并逐步形成物体在这个范围内成像的物理模型、然后由教师利用复合投影的灯片进行分析.从而使学生在实验现象与物理模型之间建立起必然的联系,从而加深对这一物理过程的认识和理解.
(2)三个内容的实验全部完成以后.可用计算机模拟物体从2倍焦距以外移到焦点以里的过程.凸透镜成像由小到大、由实到虚、从倒立变为正立、在透镜另一侧用屏幕接取到用眼直接观看的整个动态变化,从而对凸透镜成像形成一个宏观的整体的认识(也可通过投影或画图进行).
3.为便于操作,也为使学生对实验现象形成深刻的认识从而为探索规律打下基础,实验前应要求学生在光具座中透镜两侧的标尺上明显的标出与焦距和2倍焦距等长的位置以便在实验中能迅速准确的找到应找的位置,并对物、像所处位置形成深刻的印象.
二、凸透镜的成像规律教学说明
要教育、引导学生不要死记硬背凸透镜的成像规律,要在理解的基础上掌握它.掌握它的途径有三个
1.认真完成研究凸透镜成像规律的实验,通过实验获得深刻的感性认识.
2.采用作图法,利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条,作出凸透镜在三种情况下的成像光路图,从而在头脑中形成凸透镜成像的物理模型,并形成一个动态的变化过程.
3.将实验现象、物理模型与平时应用幻灯机、放大镜的实际有机联系起来,以加深理解和记忆.
三、课时安排1课时
四、学生活动设计
(一)完成“研究凸透镜的成像规律”学生分组实验.
1.完成分组实验.(分两个阶段完成)
2.利用凸透镜的特殊光线,运用作图法来研究凸透镜的成像规律.(分两个阶段完成)
3.每完成一个阶段的实验及相应的理论分析后,讨论、研究在实践中哪些光学仪器是运用这一原理制作的或工作的.
(二)结合上节照相机的知识分析、研究在三种情况下凸透镜成像的变化过程及变化规律.
五、教学过程设计方案
1.引入课题
方案一:教师采用幻灯机和投影仪在屏幕上展示各种有关幻灯机和放大镜的图片,向学生介绍这些仪器的主要工作元件都是凸透镜,从而引入新课.
方案二:结合上节课讲到的照相机,指出照相机的工作原理,提出问题:如果物体放在1倍焦距与2倍焦距之间,物体成像特点是什么;若物体放在焦点以内,能成像吗?像的特点是什么?从而引入新课.
2.新课教学
学生实验:研究凸透镜成像规律
研究物于1倍焦距与2倍焦距之间(画出板图)、位于焦点以里(画出板图),两个位置凸透镜的成像情况(包括像的位置,像的性质(指像与物比是放大还是缩小、像是倒立还是正立,是虚像还是实像)).我们用u来表示物体到透镜的距离,用v表示像到透镜的距离、f表示焦距.
教师介绍仪器及使用方法,并重点强调以下几个问题
(1)告诉同学凸透镜的焦距
(2)把透镜放在标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.
物体分别设两个位置,进行两个实验,分两次完成.每完成一个实验,做一次小结,再进行下一个实验.对每个位置成像情况的研究都要通过三个途径进行
(1)通过实验研究物体在某一位置的成像情况.略调整物距和光屏位置,看像发生什么变化.
(2)利用凸透镜的特殊光线(两条就可以),用作图法研究凸透镜在同一位置的成像情况.
(3)研究、分析在照相机、幻灯机、放大镜三种仪器中,哪种仪器利用了凸透镜在这一位置的成像原理.
教师讲完后,问同学们有无问题,然后宣布开始第一个实验,将物体(蜡烛)放在1倍焦距与2倍焦距之间.
学生开始实验,教师在同学中间巡视并进行指导.学生实验结束,教师组织提问、进行总结.
教师利用作图法分析物体从2倍焦距以外向透镜移近的过程中,凸透镜成像的变化情况(有条件可用计算机模拟).
物体从大于2倍焦距以外的位置向焦点处移近的过程中,像成在透镜另一侧,像离透镜越来越远,像越来越大.2倍焦距处是一个变化点,物体在2倍焦距以外成缩小实像,进入2倍焦距内(大于焦距)成放大实像.焦点处是又一个变化点,而且使像发生了质的变化,物距大于焦距成倒立实像,物距小于焦距成正立放大虚像.应使学生们头脑中对整个成像情况形成一个动态的模型.
教师结合实验讲述幻灯机、放大镜的构造及应用.为了扩大学生的知识面,在讲了幻灯机后简要介绍一些投影仪的构造和原理.讲放大镜之后可介绍一下显微镜的知识,有助于学科间的联系.
3.总结
分析了幻灯机、放大镜的工作原理,结合前面学过的照相机,总结凸透镜成像规律和特点.到目前为止,学生已经学习过小孔成像、平面镜成像,凸透镜成像的三种情况.这里有三个成实像的情况,两个成虚像的情况.实像是由实际光线会聚形成的,虚像是由反射光线(平面镜成像)或者折射光线(物于焦点以里的凸透镜成像)的反向延长线相交形成的.从岸边观察水中的鱼、石子,看到的也是水中物体的虚像.它们的相同之处是:不论实像、虚像都是由光线形成的.从这点看影又与它们有本质的不同,影是光线照不到的黑暗区域.
探究活动
【课题】实验学习投影仪的使用方法
【组织形式】学生活动小组
【活动流程】
提出问题;猜想与假设;制订计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.
【参考方案】利用学校的投影仪学习如何使用投影仪,并会一般的维护.
【备注】
关键词:凸透镜成像规律;图文结合
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2007)3(S)-0006-3
对凸透镜成像规律的应用,许多学生丈二和尚摸不着头脑,感到非常困难。由于绝大多数初中生在学习上不能用理智战胜情感,主要靠兴趣,一旦有难题摆在面前无法攻克的时候,积极性就会受到打击,从而导致兴趣骤降。如果不能及时调整,甚至还会产生破罐子破摔以至放弃学习的念头,所以必须要解决好这个难关。本文通过对物理同行研究方法的阐述,结合自己设计的一堂课,再用图文结合的方法概括凸透镜成像规律,让学生轻松掌握凸透镜成像规律。
1 学生感觉凸透镜成像规律难的原因
①物理概念含混不清。 表现为物距、 像距、焦距不分,不知道这三个物理量所代表的具体物理意义。如果再用字母符号表示这三个物理量,可能就有更多的同学感到头痛了。比如说:如像f<v<2f、f<u<2f、 u>2f、 v>2f,这些式子所表示的物理意义就有很多同学搞不清楚,更不用说让他们去分析凸透镜成像的规律及有关问题了。
②对于成像的性质和物距像距的关系含糊不清。 表现为:不知道当物体成倒立缩小的实像时,是物距在u>2f,还是v>2f;当f<u<2f时到底是成缩小的像还是放大的像,是实像还是虚像。
③不能分析动态问题。 比如物体从远处向凸透镜移动的过程中,物体所成的像将会发生什么样的变化;又如用照相机先照了一张单人照后,还想再照一张集体照时应该怎样调节镜头。当学生面对这些问题时,找不到突破口,不知道该如何下手。
2 目前比较通用的两种突破凸透镜成像规律教学的方法
为了帮学生突破学习凸透镜成像规律这个难关,有不少的物理同行做了很多研究,想出来一些方法帮助学生记忆凸透镜成像的规律。现在比较流行的有两种:一种是光路图法,通过画出光路图分析到底成的是什么样的像;第二种是顺口溜法,将凸透镜成像的内容编成顺口溜的形式帮助学生记忆。
光路图法分析凸透镜成像规律涉及到四幅图,如下:
光路图法分析凸透镜成像规律虽然说可以从本质上认识凸透镜成像规律,找到成像的原因,但是也存在以下问题:
首先由于现在课程标准明确提出了对凸透镜成像规律的光路图不要求掌握,只要求通过实验探究出凸透镜成像规律的内容,因此,如果老师补充讲解光路图,就会增加学生学习的负担。
其次,光路图的理解有一定的难度。理解能力强的同学能够理解并应用,可是中等和中下成绩的学生在画光路图的时候,根本不理解为什么这么画,就成了知其然而不知其所以然。
再次,在利用光路图分析的时候,有时如果作图不规范,分析结果时还可能出错,得出错误的结论。
最后,每分析一种成像情况都要画出一幅图,略显麻烦。
对于凸透镜成像规律的顺口溜,最流行的是“十字法”和“七字法”。
“十字法”的内容是:“一焦分虚实,二焦分大小”;“七字法”的内容是“物近像大,像越远”。这两句顺口溜虽然琅琅上口容易记忆,但是所涵盖的成像规律内容似乎显得很局限,只涉及到了虚像和实像之分,以及成像的动态变化,成像性质、物距和像距的具体关系并无体现,对学生分析解决问题的帮助并不是很大。
针对以上两种方法的局限性,能否找到一个更好的方法呢?我设计了下面一堂实验课。
3 我对突破凸透镜成像规律教学的设计
3.1 让学生在实验探究的基础上探究出凸透镜成像的规律
3.1.1 划分实验小组,准备实验器材
将班上54位同学分成18个实验小组,每小组3人,每组一套实验器材:光具座一台、火柴一盒、凸透镜、光屏、蜡烛各一个。
3.1.2 从生活走向物理,提出要研究的问题
结合凸透镜的特点,引导学生思考:日常生活中我们所使用的放大镜是一个凸透镜,利用放大镜看物体时成的是什么样的像;然后让学生用本组的凸透镜看书上的字,再让学生看教室外的物体。经过观察后学生惊奇地发现:原来“放大镜”看物体并不总是放大的,还可以是缩小的。于是学生的兴趣也提起来了,与此同时老师顺势引导,既然凸透镜可以成放大的像,也可以成缩小的像,那到底在什么情况下成放大的像,什么情况下成缩小的像呢?这样很自然就和学生一起提出了实验要探究的物理问题。
3.1.3 学生根据已有体验,提出猜想和假设
根据自己拿起凸透镜观察的体验,学生会猜想:当物体距离凸透镜很近的时候会成放大的像;当物理距离凸透镜很远的时候会成缩小的像。这时老师再引导:距离凸透镜很近很远都是一个模糊的范围,每一个同学对很近很远的理解不一样,那研究出来的结果就可能不一样。而每一个凸透镜的焦距都是一定的,我们不妨就以凸透镜的焦距做标准来研究,于是给出物体距离凸透镜一倍焦距,二倍焦距的位置。同时用“↕”代表凸透镜,“O”代表光心,“水平轴”代表光具座,画出下图,再结合图让学生明白物距u>2f,f<u<2f,0<u<f到底是个什么样的范围。
3.1.4 制定计划与设计实验
既然给出了一倍焦距,二倍焦距,于是学生很自然就会想:物体在这些位置到底成什么样的像?于是学生设计在每个位置都做一次实验。在0<u<f做一次;在f做一次;在f<u<2f做一次;在2f做一次;在u>2f做一次。总共做5次实验,然后记录实验现象。
3.1.5 进行实验和收集数据
学生在做实验的时候有可能没有将光屏、凸透镜、蜡烛的中心调节在同一直线上而得不出像,这时老师应该给予指导和帮助。当物体在一倍焦距以内的时候,无论怎样移动光屏,在光屏上都得不到烛焰的像,这时学生会觉得在这个范围内凸透镜不成像,此时让学生从凸透镜的另外一侧(蜡烛位于凸透镜的一侧,另外一侧是光屏),光屏的一边向凸透镜里看,这时学生会惊奇地看到一个正立的放大的像,只不过这个像不能呈现在光屏上,因此是虚像。在一倍焦距处的时候也是无论怎样移动光屏都得不到像,这时再引导学生思考:当物体处于一倍焦距的时候,也就是物体在焦点处发出的光经过凸透镜变成平行光,所以不成像。
最后学生将通过实验将得出的实验结论填在下表中:(单位均为cm)
3.1.6 分析与论证
通过表中的数据可知:
焦距f=10cm,当物距u =30cm时,是大于2倍焦距的,由于能用光屏接收,因此是实像,此时像距v=15cm,在一倍焦距和二倍焦距之间,最后得出当物距u>2f时,成倒立缩小的实像,像距在f<v<2f。
当物距u =20cm时,即等于2倍焦距,由于能用光屏接收,因此是实像,此时像距v=20cm,恰好等于二倍焦距,最后得出:当物距u=2f时成倒立等大实像,像距v =2f。
其它组数据以此类推,最后总结出凸透镜成像的规律:
3.2 利用图文结合总结凸透镜成像规律
通过实验,学生基本上对凸透镜成像规律有了一定的了解,这时再让学生根据实验所得出的结论完成下图:
“O”代表:光心
“水平轴”代表:光具座(物体就在光具座上移动)
“↕“ 代表:凸透镜
“f”代表:一倍焦距
“2f”代表:二倍焦距
“实(倒)”表示物体在该处成倒立实像
“虚(正)”表示物体在该处成正立虚像
“大”“等”“小”分别表示物体在该处成放大,等大,缩小的像
从该图首先可以很清楚地看到物距与成像的关系:当物体距凸透镜的距离u在0和f之间的时候,即0<u<f时,成的是正立放大的虚像;当物体距凸透镜的距离u在f和2f之间的时候,也就是f<u<2f时,成倒立放大实像; 物体距凸透镜的距离u在2f的时候,也就是u=2f时,成倒立等大的实像;当物体距凸透镜的距离u在2f以外的时候,也就是u>2f时,物体成倒立缩小的实像。
其次,从该图上可以很明确的找到实像和虚像的分界点是一倍焦距处,成实像的时候大小的分界点是二倍焦距处。
另外,通过该图还可以很好的分析凸透镜成像的动态问题。如果物体从远处向一倍焦距靠近的时候,像的变化由小到等再到大,因此是越来越大。相反,当物体从一倍焦距处远离凸透镜时,像由大到等再到小,因此越来越小,这样一来“物近像大像远”也包括在里面。
到此为止,凸透镜成像规律的绝大部分已包括在里面了,唯一不足的是像距和成像的关系还不在其内。
由于当物距f<u<2f时,像距v>2f;
物距u>2f时,像距f<v<2f;
物距u=2f时,像距v=2f;
物距和像距恰好相反这个特点很明显,因此学生记住了物距和成像的关系,也就记住了像距和成像的关系。
这样一来通过这一幅图,就能记住凸透镜成像规律的所有内容。因此,从内容上来说,我这种方法和前面两种方法相比,其涵盖的凸透镜成像规律的内容就要全面得多。
(一)“圣经式”的教科书,只会照本宣科
作为初中物理的复习,肯定是要求以教科书为参照,抓好知识要点。但是在这一个过程中,多数物理老师都是照本宣科,只是重复着教科书,重复的知识、重复的课后习题,复习课堂教学程就成为了乏味的知识点回味。
(二)没能抓住知识间的联系
对于复习课堂教学,只要是提高学生的学习能力——温故而知新。所谓的温故绝对不是将原来教科书上知识重复一遍,但是大多数的教师都没能注重“知新”,教师没能懂得将旧的知识加以总结、概括,没有将分散的物理知识点系统化。
(三)例题没有明确指向,目标模糊
部分教师,在复习课堂教学上直接大讲特讲,导致学生不能正确的理解教学所讲授的知识,感觉到了无从下手;部分教师则以练习来代替讲解。堆积如山的作业,将复习课堂教学直接变成了作业课。
二、初中物理复习课堂教学存在问题的主要原因
(一)很多学生都感觉复习的内容已经学过一次了,没有兴趣再去重复一次,也觉得没多大的必要,从而让学生对复习课堂教学产生了厌倦心理,而且,每一位学生的基础、习惯、学习能力强弱都各有不同,导致对于知识的理解能力不一,所以实际的接受能力也不同。
(二)教师没有深入的研究复习课堂教学的具体课程内容,也没能够形成一定的系统模式。
(三)复习课堂教学程的难度很大。教师在上复习课堂教学的时候,所讲解的全是重点、经典题型,并且很多都相对复杂。
三、初中物理复习课堂教学的几点注意
(一)抓好基础,明确考点
从笔者多年对中考试题的研究发现,在中考中物理题型的具体比值为难、中、易为1:3:6,其中的基础知识点的考察占了60%,但是学生往往在基础中的失分现象较为严重,所以抓好基础才是首要条件。
如功率与机械效率:为了抓好基础复习,着重对这两个基础概念进行的分析。功率是描述做功快慢的物理量,其定义是在一定的单位时间内所完成的功,而机械效率则是描述机械性能的优劣的程度,其定义是在总功中,有用功所占的比值。两者的公式分别是P=W/t、=W有用/W总,前者的单位是瓦特,后者则是无单位的百分数。
(二)建立专题复习
1、中考题型
根据中考题目类型,分设填空、选择、实验、作图、计算等专题,在上述五大板块中精选题目,进行专门练习,使复习的知识纵横交错,让学生从整体上掌握复习重点,化解难点。
2、热点知识
把近几年来中考中的热点、重点问题编成若干个专题进行复习,如科学探究专题、电路故障专题、图像专题、数据处理专题等。这些题在练习中采用题组的形式从不同的角度反复出现,让学生通过观察、比较,分析题目之间的异同,既解决问题,又掌握方法和技巧。
(三)物理实验复习
中考物理试题中,物理实验大约占据总分数的25%左右,所以应当重视实验这一块,其中有两点需要我们的特别注意:其一,掌握各种仪器与测量的工具;其二,注重、摸清测量的原理、方法与步骤,做到学以致用。
把蜡烛放在 2 倍焦距以外,观察到“倒立缩小的实像”,把蜡烛放在 1 倍焦距和 2 倍焦距之间,观察到“倒立放大的实像”,把蜡烛放在焦点以内,观察到“正立放大的虚像”。针对这些现象,引导学生反思并总结:物体由 2 倍焦距向焦点移动过程中,像逐渐变大;物距小,像距大,像变大;2 倍焦距是成放大与缩小像的转折点,1 倍焦距是成实像与虚像、正立与倒立的分界点;等等。这些归纳过程为知识的迁移和灵活运用打下了良好的基础。
再如探究“电流做功与电压大小和电流大小的关系”,设计出并联、串联两个实验(如下两个图所示),在通电时间相同的情况下,探究电流做功跟电压大小的关系。
关键词:新课改;初中物理;实验课;自主学习
一、演示实验要与兴趣结合
物理演示实验是物理教学中最常见的手段,在演示实验中如果不遵循新课改的要求而仅仅去关注实验能否验证书本定律的合法性,这样的演示效率是不够的。在演示实验中,教师还应该对实验过程进一步设计,关注实验过程本身的趣味性,充分利用演示激发学生的好奇心,激发学生自主探究思维的积极性。
例如,在电路图的教学过程中,电子自板可以展示具体的过程,而且把电路图、实物图、数据表格和结论汇集在一个屏幕上,让师生根据需要对电路图进行修改调整等,让演示过程与板书内容在视觉上充分融合。这些多媒体设备的使用,能够充分激发学生的兴趣。
二、高度重视分组实验活动
分组实验是学生合作探究的过程,是学生高度自主的学习过程,是学生真正进入角色,手、眼、脑并用地进行有目的的探索活动。这个时候要重视对学生能力的培养,学生的自主学习能力如何,可以一目了然。
在分组活动中,教师首先要保证学生的参与度,在分组过程中要引导学生进行科学的分工,让每一个学生都有参与活动的机会,防止学生被一些能力较强的学生“排挤”在外。其次,要激发学生合作探究,通过学生实际的参与与探究活动,实现学生认识、理解、技能与态度上的实质性变化。
三、注意科学研究方法的渗透
在物理实验课的分组探究过程中,教师要注意科学研究方法的指导,让学生逐步形成科学探究的一般方法:“提出问题-猜想与假设-制订计划与设计实验-进行实验与收集证据-分析与论证-评估-交流与合作。”学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式,其学习将会事半功倍。
例如,在《简单电路连接》的探究过程中:第一,让学生按照两盏灯都亮的要求将现有器材连接成一个电路,然后教师从众多电路中选出几个类似的,组织学生进行讨论,通过比较归纳出其相同之处,总结之后得出电路的“串联”这一连接方法。第二,要求学生改变电路,只让一盏灯亮而另一盏灯不亮。学生分组进行自主分析、探究,寻找出电路连接方法。这样,有的学生就会成功连接出“并联”电路,而有的学生就会连接成短路电路导致其中一盏灯不亮。通过观察,学生会发现电路与串联电路有区别。通过讨论与实践操作,大家发现用这两种电路都可只让一盏灯亮,另一盏灯不亮,得出电路并联和电路的短路连接方法。
四、训练学生的动手能力
新课改要求学生多动手,因为动手是自主学习能力提高的途径,也是学生学习能力的表现,而且能够激发学生学习的积极性,提高学习的质量。在物理实验教学中,要积极引导学生把物理实验延伸到课外,充分利用生活中的材料以及书本教材中的“小实验”,训练学生的动手能力。
例如,在学习液压机之前,组织课外活动,借来油压千斤顶操作给学生看,然后让学生自己操作;在学习了光学之后,指导学生自制潜望镜、望远镜等,使课内与课外能够互相补充,让知识与生活结合,培养学生的实践能力。再如在《电磁铁》一节中,提供了电磁铁的自制方法,方便学生去自己制作,课外做好后可以拿到课堂上展示。在制作过程中,他们能够更加深刻地记住电磁铁,这就为学生学习《电与磁》等内容奠定了较好的基础。
五、重视引导学生进行反思与总结
新课改还提倡培养学生的创造性思维。实验是实践活动,是感性思维与理性思维相互融合的过程。在实验教学中,可以让学生在实验操作的基础上,观察实验现象,分析产生实验现象的原因,深入反思实验条件和实验现象的变化,总结实验规律。
例如,在“凸透镜成像”的实验中,把蜡烛放在2倍焦距以外,观察到“倒立缩小的实像”;把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间,观察到“倒立放大的实像”;把蜡烛放在焦点以内,观察到“正立放大的虚像”。针对这些现象,引导学生反思并总结:物体由2倍焦距向焦点移动过程中,像逐渐变大;物距小,像距大,像变大;2倍焦距是成放大与缩小像的转折点,1倍焦距是成实像与虚像、正立与倒立的分界点;等等。这些归纳过程为知识的迁移和灵活运用打下了良好的基础。
关键词:基础教育;课程改革;自主学习
一、以“趣”激学,引导学生由“要我学”变为“我想学”
常言说:“好的开端是成功的一半。”新课引入是课堂教学的前奏曲。有趣的引课不仅可以激发学生学习的热情,引起解决难题的好奇心,为下面的正课教学做足情绪,而且巧妙的开头设计还可以将学生推倒最佳的心理准备状态,它既能够激发学生浓厚的学习热情,又为随后的智力活动搭好了“脚手架”,更能激发学生强烈的求知欲望,因此,教师在实施“趣导―自主学习”教学时,应高度重视新课的引入。
比如,在讲“物体的浮沉条件”时,老师事先准备好三个兵乓球,一个灌水让它能悬浮在水中,一个装沙密封能沉入水中,一个不装东西漂浮在水面。授课之前,老师把三个乒乓球包在毛巾中。授课时先拿装水的乒乓球,用手拿着放入水中,提问学生:“放手后乒乓球怎样呢?”学生猜想“上浮”,结果老师放手后乒乓球是悬浮的,这时学生很惊讶;接着,老师拿取乒乓球在毛巾中擦水时换成装沙的乒乓球,提出“现在乒乓球在水中会怎样能?”学生异口同声说“悬浮”,结果老师一放手乒乓球是下沉的,这时学生显得一脸茫然;最后,老师再次给乒乓球在毛巾中擦水时换成不装东西的乒乓球,放入水中,让学生展开讨论,有的说上浮、有的说下沉,结果放手后乒乓球是上浮的。老师提出:“为什么会这样呢?”在这种情况下激起学生想知道结论的兴趣。然后引入这节课所要学习的课题,提出“物体的浮沉由什么来决定的?”让学生展开自主学习、讨论,完成了该节课的引入,由“要我学”转变为“我想学”。
二、以“导”督学,诱导学生由“怕学”变为“会学”
初中生“怕学”物理的原因,与儿童、青少年的心理不成熟有关,也与初中物理课堂的教学模式过于单一僵化有关。但是,在难以改变大气候、大环境的情况下,并不影响教师对自己每一节课细节的精益求精。教师完全可以在其具体教学中,从学生实际出发,了解不同学生的需求,创建新的教学模式,启发学生学习物理的自觉性和自发性。辅导学生制作物理实验的小器材,是一种全新的教学方式,可以诱导学生由“怕学”变为“会学”。
比如,在讲授“物体的浮沉条件”时,布置学生准备制作“浮沉子”的材料:一个大的可乐瓶(或矿泉水瓶)和一个藿香正气水的瓶。然后,老师跟学生一起制作“浮沉子”。在可乐瓶中装部分的水和藿香正气水瓶装部分水,把藿香正气水瓶倒立插入可乐瓶中,调整藿香正气水瓶中的水量,使的藿香正气水瓶刚好悬浮在水中,盖上瓶盖,一个“浮沉子”制作完成。引导学生用力捏可乐瓶,观察“浮沉子”的运动情况,提出“浮沉子为什么会下沉呢”?让学生仔细观察,用力捏可乐瓶时,藿香正气水瓶中的水有什么变化。学生饶有兴趣地对着自己制作的“浮沉子”观察,发现用力捏可乐瓶时,藿香正气水瓶中的水量在增加,排开水的体积在变小。同时引导学生得出排开水的体积在变小,藿香正气水瓶受到的浮力变小,而藿香正气水瓶的重力不变,所以,藿香正气水瓶下沉了。教师进一步提出:“如何使浮沉子上浮呢?”把这问题放手给学生讨论,由学生总结。这样,跟学生一起制作“浮沉子”,学生对着自己制作的“浮沉子”讨论物体的浮沉条件,学生很有成就感,使学生由原来的“怕学”物理变为“会学”物理。
三、以“教”促学,由“跟师学”变为“我善学”
教会学生学习的方法,是终身学习的首要条件。“授人以渔”必须让学生成为课堂教学真正的主人,让课堂成为学生“自主学习”的阵地,教师就要改变“我来讲,你来听”的教学习惯。以“教”促学教学法既要突出学生在课堂上的主体地位,又要发挥教师在课堂上的重要作用,要充分体现教离不开学,学离不开教,通过学,确定教的方向、方法,通过教,促使学的得法,学有成效。
比如,在讲“凸透镜成像的规律”这节课时,老师演示凸透镜成像,当物体离凸透镜较远时,成倒立、缩小的实像;慢慢把物体靠近凸透镜时,成倒立、放大的实像;当物体靠凸透镜很近时,成正立、放大的虚像。老师抛出第一个问题:“凸透镜成像特点可能与什么因素有关?”让学生进行猜想,学生甲回答:“凸透镜成像特点与物距有关。”这时,老师站在讲台上,拿取手机,调到前摄像头,保存手机离脸部的距离不变,改变焦距对着自己自拍三次,把三次大小不同的照片传到白板上展示,让学生观察成像的特点。再次提出:“凸透镜成像特点还可能与什么因素有关?”学生乙回答:“凸透镜成像特点与焦距有关。”到此,在师生的共同努力下完成了第一层次的教学,找到了凸透镜成像的特点与物距和焦距有关。接着抛出第二个问题:“凸透镜成像的特点与物距和焦距有关,我们要研究凸透镜成像的特点,该怎么办?”学生通过讨论,提出了采取“控制变量法”,使焦距一定(用同一个凸透镜),改变物距,来观察像的变化。到此,学生学会运用控制变量法解决实际问题,潜移默化地学习了科学方法和思想。在学生实验探究的过程中老师提出:“虚像和实像的分界点,放大实像和缩小实像的分界点在哪里?”让学生用演示来回答这个问题。最后有学生总结出凸透镜成像的规律。至此,学生通过动手、动口、动脑,亲身经历实验过程,体验到成功的喜悦,从中掌握了实验法、观察法、分析归纳法,培养了学生的实验探究能力,由“跟师学”转变为“我善学”。
在教学中,通过教师有趣的引课和演示实验,使学生能够自发地选择和确定学习内容和目标;通过教师的激励和引导,学生明确了要探究的目的和内容;通过学生的自主猜想,培养学生发散思维。总之,“趣导―自主学习”教学是以“趣”“导”“教”为教学特色,是效培养初中生自主学习能力的教学方法。
一、抓好课堂内的演示实验教学,激发学生学习兴趣
实验教学能否达到最优目的,关键的问题是看我们在课堂教学中能否引起学生较大的兴趣。有的演示实验,做之前可以做一些趣味性的改进,既能达成实验目的,又能激发学生兴趣。如在演示水的不善于传热的实验时,把事先准备好的小鱼放到试管底部,然后在试管上部加热,水沸腾时,鱼却在管底没有什么异样。学生感到十分惊奇。从而引起了学生的兴趣,增添了学生学习知识的积极性。
做压强的实验时,鸡蛋握在手中,使劲握也难以破碎,但手拿鸡蛋在碗边轻轻一敲即破。学生看到这个现象,然后根据所学知识要求学生分析,他们更能很快说出“鸡蛋紧握在手中时,受力面积大,压强小;而在碗边轻敲时,受力面积小,压强大。可见,压力的作用效果不仅跟压力大小有关,还跟受力面积有关。”
二、认真设计学生分组实验课,培养学生创造思维和实验操作技能
分组实验多以测量性、验证性和实用性实验为主。要提高学生分组实验的教学效果,就必须使学生真正进入实验角色。根据教育心理学的观点,课堂教学的目的不在于教师完成某种过程,而在于通过某种活动促使学生在行为上发生某些重要的变化,如在学生身上引起的认识上、理解上、技能上、态度上的变化。如果学生通过主动参与教学,在教师的积极指导下获得物理知识,则会印象更加深刻,并增强他们的学习动机。根据这一思想,将初中物理第一册中电学的一节课《电路的连接方法》由原来的验证性实验改为学生的探究性实验,教学中采用启发式教学和按步骤进行实验操作,能让学生亲自感受电路不同连接所导致的结果。这种新手操作便能培养学生创造思维。
如在探究《标杆的平衡条件》时,学生学习了《标杆》后,知道平衡指的是什么状态,在老师的引导下,学生进行分组探究其平衡条件,通过自己动手,填写实验数据,然后小组讨论,分析数据,最后总结得出结论,这个过程既能培养学生实验操作技能,又能让学生感受物理规律是通过大量实践探索,最后总结出来的,他们便确认了规律的正确性。
三、充分发挥课外活动和教材中“小实验”的作用,训练学生动手制作的能力
为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,当学生掌握了一些基本原理和实验技能后,应配合课堂实验教学,组织好课外实验活动,例如:在学习液压机前,借来油压千斤顶,利用课外活动操作给学生看并让学生自己操作。在学了光学后,指导学生自制望远镜、潜望镜等等。这样把课内和课外内容衔接好,课内外就能相互补充。
教材中的“小实验”具有取材容易、贴近生活、直观明了、便于操作的特点,不仅能加深学生对所学知识的理解,而且能极大地提高学生学习物理的兴趣,锻炼学生的动手制作能力和独立操作能力,发展智力。例如:初中物理第一册中的《电磁铁》一节中,提供了如何自制电磁铁的方法,可以让学生利用课余时间制作,同时展示他们的作品。然后让他们探讨如何能提高电磁铁的磁性,怎样制作的电磁铁磁性才能达到最佳,通过“小制作,”同学们对电磁铁的特点印象更深。事实表明,按这种方式学习物理,大多数知识学生都会学得有趣,对知识也掌握很好。
四、定期地开放实验室,给学生创造更多的动手机会
由于人的个性差异,一些学生往往不满足于课堂上所看到的或书本上所接触到的实验,他们表现出较强的动手欲,很多想法都想付诸实施;而另有一些学生动手能力不强,在实验中往往处于旁观者的地位,有时想自己试着做实验。因此定期地开放实验室,既可以给学生施展身手、创造动手的机会,又可以为动手能力较差的同学提供一个锻炼场所,提高他们的实验能力。实行的办法可以采取自愿参加,全方位开放,也可能根据兴趣爱好,组织专题研究和探讨。学生在这种环境下或复习已学实验的操作,或做些自己设计的小实验,将能极大地增进学习物理的兴趣,有益他们动手能力的增强,有利于创造能力的培养。
五、重视实验后的总结和反思,培养学生反思能力
反思实验规律,让学生在实验操作的基础上,观察实验现象,分析产生实验现象的原因,深入反思实验条件和实验现象的变化,总结实验规律,加深对知识的理解和应用。例如在研究“凸透镜成像”的实验中,把蜡烛放在2倍焦距以外,观察到“倒立缩小的实像”,把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间,观察到“倒立放大的实像”,把蜡烛放在焦点以内,观察到“正立放大的虚像”。根据上述实验现象引导学生反思,可总结出以下规律:(1)物体由2倍焦距向焦点移动过程中,像逐渐变大。(2)物距小,像距大,像变大。反之亦成立。(3)2倍焦距是成放大与缩小像的转折点,1倍焦距是成实像与虚像、正立与倒立的分界点。以上规律化的知识,学生印象深刻,为知识的迁移和灵活运用打下了良好的基础。