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【关键词】温度;体积;热量;做功
人教版初中物理《内能》一节,是初中热学部分的重点,也是难点。说是重点,因为内能是热学部分的核心,它把热学的各个知识点贯穿到了一起。说是难点,由于内能与微观的分子有关,且内能与质量、温度、体积、做功、热传递之间存在着较为复杂的关系。通过多年的教学,我发现学生对内能、热量、温度之间的关系比较模糊。鉴于初中学生的已有知识水平,要从理论的高度讲深、讲透,有一定困难。但作为教师,首先需要自己把内能这个概念真正的理解透,通过各种与内能有关的现象的分析、判断,在教学中才能构建一个完整的内能概念,引导学生真正认识内能的本质特点。下面就我对内能的理解,谈谈自己粗浅的认识。
一、推敲教材中的内能概念的表述
在教材中,内能的概念是在分子动理论的基础上,结合物体的动能、势能等知识,通过“类比”的方法来引入:“分子在不停地做着无规则的热运动,同一切运动的物体一样,运动的分子也具有动能。物体温度越高,分子运动越快,它们的动能就越大。”引出分子动能;“由于分子间有相互作用的引力和斥力,所以分子间还具有势能。”引出分子势能;“物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。”归纳出定义。
教材通过与机械能类比,完整、准确、自然的建立起了内能的概念。从定义中我们可知:内能是一个状态量,它的大小取决于物体的质量、温度和体积。但教材在定义之后的讲述中,重点突出了温度对内能的影响,对其他因素一带而过,这样学生容易片面的认为内能只与温度有关。在教学中发现,学生对“分子的动能”容易理解,但为什么是所有分子呢?如何理解分子势能?这两个问题解释起来本身就有一定的难度,初中阶段不做过多的要求,所以好多学生并未真正理解,表现在处理关于内能的具体问题时只从温度去考虑,而忽略了其它两个因素,从而形成一个不完整的内能概念。
二、探讨影响内能的因素
无容置疑,温度是影响内能的因素之一,学生也很容易理解,这里不再细说。
内能定义中提到了所有分子,说明质量也是影响内能的因素之一。组成物体的分子是大量的,物体内部各个分子运动的速率都不尽相同,因而每个分子的动能也不相同。由于分子在不停的做无规则的运动,它们会相互碰撞,这些发生碰撞的分子动能还会变化。因此,研究每个分子的动能是无意义的,也是不可能的,只能研究物体所有分子的动能的平均值。
教材中有这么一句话:“同一个物体,在相同物态下,温度越高,分子热运动越剧烈,内能越大。物体温度降低时,内能会减小”。这句话充分运用了物理上的“控制变量法”。“同一个物体”说明质量不变;“相同物态”说明体积不变,在此前提下得出“温度越高,内能越大。”显然合情合理。但在实际教学中,往往过于强调内能与温度的关系,而忽视内能与体积的关系,得出:“温度越高,内能越大。”的错误结论,从而淡化体积对内能的影响。温度是分子平均动能的标志,显然体积的改变不会影响分子的动能,但从内能定义可知,体积的改变会引起分子势能的变化,从而影响内能的。
分子动理论告诉我们,分子之间既有引力,又存在着斥力,引力和斥力的大小跟分子间的距离有关。下面我们应用高中提到的图像进行分析:
图1说明:图1中,CQ=DP,r0处为平衡位置,图1中右上方曲线表示斥力,右下方曲线表示引力,中间的曲线表示合力,与图2间的虚线为平衡位置r0。
从图1可知:①在分子间距r>r0的区域内,F引>F斥,合力表现为引力,当分子间距减小时,分子力做正功,分子势能减小;②在分子间距r
从上分析,分子势能与分子间距的关系可用图2表示。从图可知:当分子距离增大时,即体积增大时,其分子势能有可能增加,也有可能是减小的。所以①当物体的温度升高时,内能不一定增加。物体的温度升高,分子动能增加,若分子势能减小的量大于分子动能增加的量时,则内能减小。只有在温度升高前后,物质的体积基本不改变,分子势能无变化时,内能才增加。②物体的温度不变,物体的内能可能改变。如晶体的熔化和凝固过程。晶体在熔化过程中,温度保持不变,即分子动能不变,但其体积变化了,分子势能增加了,因而内能增大了。
三、改变内能方法的准确表述
我们从教材中已经知道:热传递和做功是改变内能的两种方法,但在具体的表述中一定要注意它的前提。比如:“物体吸收热量,内能一定增加。物体放出热量,内能一定减少。”是在没有做功参与的前提下说的。“物体对外做功,内能一定减少。”是在没有热传递的情况下说的。但在没有热传递的情况下,“外界对物体做功,物体的内能可能增加。”,是因为外界做功可以转化为其它形式的能,如用力推物体,可以使机械能增加;教材中的“压缩空气引火仪”实验,活塞对气体做功,气体温度升高,内能增加。
由上可知,在做功和热传递同时存在的过程中,物体内能的变化,则要由做功和所传递的热量共同决定。在这种情况下,物体内能的增量U就等于从外界吸收的热量Q和对外界做功W之和。即U=W+Q(外界对物体做功W为正,物体对外界做功W为负,吸收热量Q为正,放出热量Q为负,U为正则内能增加,为负则内能减少。)虽然此公式在高中物理中才会学到,但借助于它更有利于初中学生理解内能的变化,但不要求用此公式进行数值上的计算,通过这个公式可将内能的变化准确、完整、清晰的表述出来。
其实上面涉及到的改变内能的方法,不管是通过热传递还是做功来改变内能,最终还是改变了物质的温度或体积,从而使物体内能变化。所以说温度和体积对内能都有影响,不能顾此失彼。
四、内能、热量、温度三者的关系
一、初、高中物理教学的梯度差异分析
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,而高中较多的是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易了。而高中物理各部分知识相互联系,对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求。
二、如何搞好初、高中物理教学的衔接
1.重视教材与教法研究。高中物理教师不单是研究高中的物理教材,还要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,降低“阶差”,保护学生物理学习的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
2.坚持循序渐进原则。高中物理教学大纲指出,教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。高中教学应以初中知识为教学的出发点逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和增加难度。
3.透析物理概念和规律。 首先要加强基本概念和基本规律的教学,要重视概念和规律的建立过程,让学生知道它们的由来。其次弄清每一个概念的内涵和外延及来龙去脉,使学生在掌握物理规律的表达形式的同时,明确公式中各物理量的意义和单位、规律的适用条件及注意事项。
一、概念与公式同类归纳总结
在初中物理当中,一些物理概念和公式,可以把它们归纳在一起,帮助学生理解和记忆,以便学生对物理概念和公式的理解和掌握。例如速度的定义:单位时间内通过的距离,叫速度,即公式v=s/t。密度的定义:单位体积内某种物质的质量,叫密度,即ρ=m/V。压强的定义:单位面积上受到的压力,叫压强,即公式p=F/s。功率的定义:单位时间完成的功,叫功率,即公式p=w/t。它们的概念相似,公式都是由定义得到的,所以在物理学当中把它们叫做定义式,这类知识可以归纳在一起记忆。对于公式,某些物理量是物质的一种特性,把这类公式归纳在一起,可以加深学生对公式和概念的理解。例如:ρ=m/V、c=Q/mt、q=Q/m、I=U/R,在匀速直线运动中v=s/t,这些公式的理解,它只是一个数学表达式,知道公式后边的物理量,可以根据公式求前面相应的物理量,千万不能说它们有正比和反比关系。若ρ=m/V,ρ是物质的一种特性,只与物质的总类和状态有关,与物质的质量和体积无关,其它几个公式的理解也是如此。
二、推导记忆法
由一些熟悉的物理公式出发,经过简单的数学推理,并可以推导得出其它一个或几个物理公式,这样记住了一个公式就记住了其它一连串的物理公式。
例如,由功率公式可以这样去记忆这一连串的公式,首先记住p=w/t,由电功公式w=UIT,可以推导得出P=UI,再由欧姆定律I=U/R结合出发,可以推导得出P=U2/R,由电压公式U=IR,可以得到P=I2R,由此得出P=W/t=UI=U2/R=I2R,都是计算纯电阻的公式。在初中阶段遇到的电路都是纯电阻,多数都能用。一般情况下,P=I2R用于串联电路较为简便,P=U2/R用于并联电路较为简便,因为串联电路当中电流处处相等,并联电路当中各支路的电压相等,等于两端的总电压。
再如,在电学中消耗的电能完全转换成热量,不考虑热量的损失(或电流所做的功)W=Q,即由电功公式和欧姆定律的公式和电功率的公式,结合可以推导出Q=W=UIT=U2t/R=I2Rt=Pt,同们这些公式只适合纯电阻。在这些公式当中,P=W/t(W=Pt)各物理量分别有两个单位可用,如W的单位是千瓦时,t的单位是小时,P的单位是千瓦,W的单位是焦,t的单位是秒,P的单位是瓦,单位之间一定要注意匹配,而其它公式都一律用国际单位。
三、对比复习法
将相近或类似的概念或公式进行对比,搞清它们之间的区别或联系,从而加深学生的理解和记忆。例如:计算物体所受重力公式G=ρgv,计算物体所受的浮力公式F浮=ρgv,两个公式的物理量相同,但含义不同,前者的ρv分别表示物体的密度和体积,后者的ρv分别表示液体的密度和排开液体的体积。再如,浮力公式F浮=ρgv,液体内部的压强公式P=ρgh,比较它们的相同之处和不同之处,这样一对比,加深学生对公式的应用和理解、区别与联系,使学生不容易混淆和遗忘。
四、网络归纳复习法
把分散的物理知识通过总结归纳形成网络,使知识结构化、系统化。例如:物态变化的归纳和温度、内能、热量的归纳。
五、以水为线索的“一线串珠”复习法
在初中物理教学中并没有系统地研究过水,但在力、热、声、光、电各部分中却都有涉及到水。同时,水在生产和生活中又十分重要,很多物理量又都是以水为基准来规定的,如密度、比热容、摄氏温度等。因此,在总复习中有必要以水为线索把关于水的知识系统化,也就是说以水为线索进行穿线和综合,对知识的巩固和脉络衔接将起到很好的效果。
1.力学与水的关系。水是无色、无味、透明的液体,密度为1000kg/立方米。
(1)已知水的体积可以计算它的质量和重力。
(2)利用水可以计算容器的容积。
(3)人的密度和水的密度差不多,根据人的质量可以计算人的体积。
(4)水的压强随着水的深度增加而增大,所以拦河坝设计成上窄下宽。
2.水与热学的关系
(1)水的比热容最大,所有其它的物质的比热容都小于它,利用这一特点在生活当中,自然界当中有着重大的作用。
(2)生活中的雾、露、白气都是水蒸气液化成的小水珠。霜、雪、冰花都是水蒸气凝华的结果。
(3)一标准大气压下,水的沸点和凝固点。
3.水与声的关系。水能传播声音,声音在水中的传播速度为1500米/秒左右。水面也能够反射声音。
4.水与光学的关系
(1)平静的水面可当作平面镜,能成虚像。
(2)光从空气斜射到水面,要发生折射和反射,且折射角小于入射角,所以看到清澈的池水池底变浅了。
5.水与电学的关系
(1)纯水不导电,普通的水也是电的不良导体,但潮湿带水的物体导电,生活中不能用湿手按开关,绝缘体要保持干燥。
(2)坝高,水的势能增大,流动的水具有动能,水力发电就是由机械能转化为电能。
一、初、高中物理教材的差别显著:
现行高中物理课本(必修本),与初中物理相比,初步分析有其以下显著特点:
1、从直观到抽象:如 物体——质点。
2、从单一到复杂:二力平衡——多力平衡;匀速运动——变速运动、圆周运动、简谐运动。
3、从标量到矢量:算术运算( 加减法)——几何运算(平行四边形法则)。
4、从浅显至严谨,从定性到定量。
初中物理教材的文字叙述通俗易懂,语法结构简单。所叙述的物理现象与日常生活联系紧密且比较表面。绝大部分与学生日常生活的感受或体验是吻合的、一致的。其规律不太复杂。运用的数学知识基本上是四则运算。且其公式参量也较少,实验原理简单,易于操作,因此,学生对初中物理并不感到太难。所以,就整个初中物理而言,“教师难教,学生难学”的现象还没有高中这么明显。
高中物理每节的内容较多,篇幅较长,语言叙述较为严谨、简练,叙述方式较为抽象、概括、理论性较强。描述方式较多:有文字法、公式法、图像法,它们互相补充,互相完善。对同一物理现象或规律从多侧面观察它、研究它。对学生的思维能力和方式的要求大大地提高和加宽了。初中学生进入高中学习,往往感到模型抽象,不可以想象。
由于高一学生的阅读理解、逻辑思维、推理判断、分析综合、比较鉴别、抽象概括、归纳演绎、空间想象、灵活应用等能力都还一时没能很好地形成,因此,思维要求的突然提高,再加之教材从物理学的知识体系出发,将力学、热学、电学、光学、原子物理这五部分内容中最难的部分“力学”放在高一起始阶段,也就必然会给学生的学习带来困难,造成障碍。这是目前课程体系让人无可奈何的客观存在。
二、学生学习方法上的不适应。
初中物理,由于涉及的问题简单,现象直观、生动、具体、形象,容易理解,篇幅少,概念、公式少,容易记住。题型简单,转弯少,数字小,易计算。因此,初中生的学习方法比较机械、简单。习惯于背,不习惯于推理、归纳、论证;习惯于简单的计算,不习惯于复杂计算( 如万有引力、人造卫星等题目);习惯于仿,不习惯于创;习惯于课堂合唱,不习惯于独立思考;按学生的话说:“ 只要记住了公式,把题中已知条件代进去就可得答案。”
进入高中后,由于定义、概念、规律、现象、公式多,叙述多,进度快,方法灵活,题型花样多,加之科目多,如果仍靠初中那种以机械记忆为主的学习方法,显然是无能为力了。由于理解能力差,即使背得到定义、公式,因不解其意,不注意适用条件,便往往乱代公式,乱用数据,而对万花筒式的题型变化,更是束手无策,望而生畏,失去了信心。而对一些形同质异、形异质同的问题,由于遇到一些似乎两个看起来一样的问题,但要用两个不同的物理规律来解;而两个看起来完全不同的问题,却可以用同一规律来解的情况,而觉得物理好像真是无章可日而高中物理的学习方法,必须在高一时,就应尽最大努力去培养他们。当然,整个的完善和提高,应贯穿于全高中阶段。
三、学生运用数学的能力欠佳。
高一物理的力学部分所用的数学知识,远比初中物理所用的四则运算复杂得多。力的分解与合成中的三角知识;运动学中的二次方程以及根的合理性的判别;万有引力、人造卫星中的幂的运算、简单的极值运算等。然而,许多学生就连直角三角形中的正弦、余弦、正切、余切的边角关系都似是而非,这里既有学生本身的数学知识差有关,但更重要的是他们有目的、有意识地将数学知识应用到物理中来的数理结合能力差,这一特点普通中学普通班的学生更为突出。
四、学生初中旧学识及日常生活经验严重负反馈。
学生通过十几年的成长与生活,接触、感受到许多物理学的现象,特别是力学现象。而在初中阶段,所研究的力学现象,如杠杆原理、浮力问题等,与他们的生活感受及生活经验绝大部分是吻合的、一致的。因此,他们有许多时候凭直观感受或主观想象,都能猜中正确的结论,而高中所涉及的物理感受更本质、更抽象一些,并且许多时候其生活经验或者潜意识中存在的一些比较根深蒂固的观点与实际的物理规律相矛盾:如在力的分解中,他们认为拉电灯的绳与电线的拉力大小与绳或电线的长度有关,难于理解成角度的二力合成;在直线运动中,匀速的根深蒂固,难以接受变速运动所带来的变化;他们认为平抛物体的飞行时间,随平抛的初速度的增大而增大??。诸如此类的现象在力学中表现得最为突出。学生这些想当然的错误,如果不能得到及时纠正与澄清,致使他们又多次地再出现抵触,并使他们学习物理本来就十分脆弱的信心更是雪上加霜。
一 初中与高中物理教学的梯度
1.初、高中物理教学方法与教材的梯度
初中物理教学是以观察、实验为基础的,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用。
高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。
2.初、高中物理思维能力的梯度
初中物理教学以直观教学为主,在学生的思维活动中呈现的是一个个具体的物理形象和现象,所以初中学生物理知识的获得是建立在形象思维的基础之上的;而在高中,较多地是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
3.学生学习方法与学习习惯不适应高中物理教学的要求
由于初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背概念、公式,考试就很容易了。
而高中物理内容多、难度大,课堂教学密度高,各部分知识相关联,有的学生仍采用初中的那一套方法对待高中的物理学习,结果是学了一大堆公式,虽然背得很熟,但不知从何用起,学生感到物理深奥难懂,从而在心理上造成对物理的恐惧。
4.学生数学知识和数学解题能力不适应高中物理教学要求
高中物理对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求。在教学内容上更多地涉及数学知识:(1)物理规律的数学表达式明显加多加深,如:匀加速直线运动公式常用的就有10多个,每个公式涉及4个物理量,其中3个为矢量,并且各公式有不同的适用范围,学生在解题时常感到无所适从。(2)用图像表达物理规律,描述物理过程。(3)矢量进入物理规律的表达式。
二 如何搞好初、高中物理教学的衔接
1.高中物理教师要重视教材与教法研究
高中物理教师要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,降低“阶差”,保护学生学习物理的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
2.教学中要坚持循序渐进、螺旋式上升的原则
高中物理教学大纲指出:教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。高中教学应以初中知识为教学的“生长点”逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和深广度。
3.透析物理概念和规律,使学生掌握完整的基础知识,培养学生物理思维能力
培养能力是物理教学的落脚点。能力是在获得和运用知识的过程中逐步培养起来的。在衔接教学中,首先要加强基本概念和基本规律的教学。要重视概念和规律的建立过程,让学生知道它们的由来;弄清每个概念的内涵和外延及来龙去脉。使学生在掌握物理规律的表达形式的同时,明确公式中各物理量的意义和单位、规律的适用条件及注意事项。注意概念、规律之间的区别与联系,通过联系、对比,真正理解其含义。
4.重视学生物理思想的建立与物理方法的训练
中学物理教学中常用的研究方法是:确定研究对象,对研究对象进行简化,建立物理模型,在一定范围内研究物理模型,分析总结得出规律,讨论规律的适用范围及条件。例如,平行四边形法则、牛顿第一定律、理想气体的状态方程的建立都是如此,建立物理模型是培养抽象思维能力、建立形象思维的重要途径。通过对物理概念和规律建立过程的讲解,使学生领会这种研究物理问题的方法;通过规律的应用,培养学生建立和应用物理模型的能力,以实现知识的迁移。
解题过程中,要培养学生运用数学知识解答物理问题的能力。学生解题时的难点是不能把物理过程转化为抽象的数学问题,再回到物理问题中来,教学中要培养学生的这一能力。
5.要加强学生良好学习习惯的培养
1 立足“元”题
所谓“元”题,我是这样定义的,“能够直接套用原公式或变形公式一步就能解决的计算题”。通俗的理解就是没有思维绕弯,正向思维一步抵达的计算题。这里的“元”通“元电荷”的“元”。
例1 (2011年泰安27)一重为630 N的人漂浮在死海的水面上,则该人受到海水的浮力是多少牛?他浸入海水中的体积是多是立方米?(死海海水的密度ρ海水=1。05×103 kg/m3,g=10 N/kg)
【教学策略】
1。让学生熟记原始公式及基本的变形公式(熟知推导过程),切记不要死记硬背。
2。明确各物理量的国际主单位,清楚各单位之间的换算进率问题。
3。多做一些结论开放题,培养学生的发散思维。
【教学时机】新授课阶段。
【教学要求】从审题到解题过程书写,从严要求,人人过关,一步到位不再重复。让学生在脑子里形成小模块,以便后面的模块化解题。
2 拆组“合”题
所谓“合”题,就是由两个或多个元题复合而成的。其基本形式之一为一个元题的所求充当了另一个元题的已知,如此交合在一起,呈“递进”关系;基本形式之二为多个元题成“并列”关系。
2。1 同版块内“合”题
例2 (2011年泰安28)如图1所示电路中定值电阻R1=10 Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关,当滑片P在a端时,电流表示数为0。3 A。滑片在b端时电压表的示数为2 V。求(1)电源电压;(2)滑动变阻器R2的最大阻值。
【教学策略】
1。仔细审题,拆开题目。学生在开始的时候并不能自主的拆题,教师要引导试着拆几个,而后再放手。拆题的目的就是让学生看到所谓的综合题不过就是由几个元题组合而成的,打消恐惧心理。像本题拆成为:
①如图所示电路中定值电阻R1=10 Ω,闭合开关,当滑片P在a端时,电流表示数为0。3 A。求电源电压。
②如图所示电源电压为3 V,电路中定值电阻R1=10 Ω。闭合开关,滑片在b端时电压表的示数为2 V。求滑动变阻器R2的最大阻值。
2。引导学生摆出已知及所求物理量的符号,唤醒公式的记忆,理出解题的思路。
3。引导学生找出物理解题所需的桥梁。像本题的桥梁就是解决电源电压。
【教学时机】单元复习或学期复习阶段。
2。2 不同版块内“合”题
例3 (2011年兰州 32)去冬今春以来,由于干旱少雨,我国多个地区发生了森林火灾,防火形势十分严重。近期在某地发生的山火中,部队及时出动直升机进行扑救,有效地抑制了火情的蔓延。直升机灭火主要靠外挂吊桶,直升机吊桶一次装满水后,飞到火头上空,把水洒下去,可直接将火头熄灭。
(1)若飞机将1。5吨水竖直提升50 m,水平飞行2 km,飞机对谁做了多少功?
(2)用水灭火的过程中,水要吸收大量的热量。若1。5吨水,温度从20 ℃升高到100 ℃,能吸收多少热量?
【教学策略】
1。在熟读题目的基础上,让学生试着分开版块解答各自的元题。第(1)小题就是力学版块;第(2)小题热学版块。
2。明确题目的干扰量,判断是否存在命题陷阱。像本题“水平飞行2 km”,因为不存在做功,所以就是干扰量,或者说就是命题者制造的陷阱。
【教学时机】年后第一轮系统复习阶段。
2。3 学科交叉“合”题
例4 (2011年无锡33)如图2甲所示是小华同学设计的一种测定油箱内油量的装置,其中R0为定值电阻,R为压敏电阻,其阻值随所受压力变化的图像如图2乙所示。油量表由量程为0~3 V的电压表改装而成。已知油箱重80 N,压敏电阻R能够承受的最大压力为800 N。电源电压保持6 V不变。(g取10 N/kg)
(1)若压敏电阻与油箱的接触面积是4×10-4 m2,则压敏电阻能承受的最大压强为多大?
(2)若油箱内油的密度为0。8×103 kg/m3,则此油箱最多可装多少立方米的油?
(3)若压敏电阻受到最大压力时,电压表的示数达到最大值,则定值电阻R0的阻值为多大?
(4)为了判断此油量表的刻度是否均匀,需了解R0两端电压U0与油量V的关系,请推导此关系式。
【教学策略】本题就是数学和物理“联姻”的题目。既有图像解读,又有解析式的推导。
1。结合物理情景分析图像,解读图像中关键点的物理意义,挖掘图像中隐含的条件。这样逐个点分析之后,问题的已知条件就多了起来,要让学生尽可能多得挖掘。像本题一定要解读出(0 N,240 Ω)、(800 N,80 Ω)的物理意义。
2。解题两头凑的原则。摆题目已知及所求物理量,从图像分析中寻找所要的物理量。
3。图表法、图像法、解析式法表示两量关系交互进行转换。
【教学时机】年后的第二轮专题复习。
2。4 涉“新”“合”题
【关键词】初中力学 教材分析 教法探讨
一、要理解力学原理
理解、掌握力学原理是非常重要的,只有理解了原理,才谈得上运用,才能解决生活中的实际问题。例如在学习浮力时,我们就要理解什么是浮力,浮力是怎样形成的,在实际生活中浮力体现在哪些方面,在解决哪些问题时要运用到浮力。只有理解了原理,才能进一步加深学习。物理教学既要发展学生的智力,又要培养学生的能力。从物理学本身来看,它研究的各种现象和规律是互相联系的。
二、培养学生的独立实验能力和自学能力
物理是一门以实验为基础的自然学科,任何一个物理概念的建立,物理现象、规律、定律的发现都离不开实验物理实验是将自然界中各种物理现象在一定条件下按照一定的物理规律创造一定的条件使它重现。做物理实验必须满足一定的条件才能获得预想的结果,如设计实验步骤、选择测量仪器、正确观察现象、完整的读取数据、严格的计算都是做好实验不可缺少的过程。让学生按照上述过程有目的地科学训练、自觉地掌握科学实验的规律、激发学生的学习积极性就能增强学生灵活运用物理知识、解决实际问题的能力。我们要学会用实验的方法来探究问题。
培养学生的自学能力是教师的一项重要工作任务。调动学生的学习积极性就要改变教师“满堂灌”的状况,避免由于教师教学方法的单调而使学生产生厌烦情绪。总之,要以“学科体系的系统性”贯穿始终,使知识学习与智能训练融为一体,形成一个系统的完整框架。所以,系统化、结构化的教学,使学生头脑中形成力学体系的清晰图像,有益于培养学生的探索精神,使学生从被动地学习转为主动地学习,用自己的智慧和力量去攻克学习的难关,取得良好的学习效果。
1.课前阅读,有的放矢。要培养学生需要根据课本内容的不同,结合课文中提出的问题边读边想。如阅读“功”这一节,可列出如下提纲:①物理学上“做功”的含义是什么?它和日常生活中常说的“做工”有什么不同?②做功必须具备哪两个必要因素?有哪几种情况不做功?⑧做功的多少与哪些因素有关?怎样计算做功的多少?④功的单位是什么?通过阅读,对新课内容有一个粗略的了解,弄清知识点,找出重点、难点,做出标记,以便在课堂上听教师讲解时突破,攻克难点。
2.课堂阅读。就是在进行新课的过程中阅读,对于那些重点知识(概念、规律等)要边读边记,对于关键的字、词、句、段落要用符号标志,只有抓住关键,才能深刻理解,也才能准确掌握所学的知识。如阅读“重力的方向”时关键是“竖直”,阅读“牛顿第一运动定律”的课文时抓住“没有受到外力作用”和“总保持”.精读细抠,明确概念、规律的内涵和外延。
3.课后阅读,结合课堂笔记,在阅读的基础上勤总结、归纳。新课结束或学完一章后,要结合课堂笔记去阅读,及时复习归纳,把每节或每章的知识按“树结构”或以图表形式归纳,使零碎的知识逐步系统化、条理化。通过归纳,可以把学过的知识串成线、连成网、结成一体,便于掌握。
三、要培养学生对力学学习的兴趣
兴趣是成功的源泉,什么事只有对它感兴趣了才有可能把它做成功。首先,教会学生充满信心,相信自己一定能把力学学好。其次,我们要把学习物理当做一种乐趣,从心里对力学感兴趣,要对每一次的物理课都充满期待,这样我们就能赢在起跑线上。
四、要理解记忆力学公式
力学公式是一定要记的,而且要理解记忆。只有记住了公式,才能进行计算,才能解决问题。在记忆公式时,理解是十分重要的,否则过一段时间就会忘记或弄模糊。例如计算浮力的公式F浮=G排=m液g,有些学生只是死记硬背,在计算时就会产生疑问,到底是F浮=m液g呢还是F浮=m物g?这样,解决问题时就会遇到麻烦。只要我们理解了阿基米德原理,我们在计算浮力时就不会弄错到底是F浮=m液g还是F浮=m物g了,解起题来也就游刃有余了。所以,理解记忆公式是非常重要的。
五、要多做练习,灵活运用
只记住公式是不够的,要会灵活运用,要多做练习。一来可以帮我们加深印象,更好地理解公式;二来可以培养我们解决问题的能力。俗话说熟能生巧,意思就是说要多做多练才能熟悉题型,解起题来才能得心应手。在学习力学中,我们一定要多做练习,不要怕麻烦。多做多练在学习力学中是一个非常重要的环节。
一、研读课标教材,复习紧扣考点
物理课程标准是物理教学的基本纲领,它规定了中考的范围和要求,是中考命题的依据,对于中考复习具有重要的指导作用。教材是教师教学内容之“源”,是学生学习、形成物理知识体系的“根”。在复习阶段,我们必须认真研究课程标准,紧扣教材,深化教材,活化教材。复习的内容应涵盖概念、规律、例题习题、实验、阅读材料,甚至每一个插图、表格等,还要特别注意教材中的物理概念、规律形成的过程和其中的科学方法(例如控制变量法、比值定义法、理想模型法、比较法、等效代替法等)、教材中的实例分析(包括各类插图、生活实例及有关科技发展的实例等)。目前的中考物理命题已经不再是单纯地考查知识和技能,而是在一定的知识背景下灵活地进行考查,命题的基本思路已经越来越多地由知识立意转向能力立意,所以复习要“活”,力戒死记硬背,要做到能理解、会运用、会演绎、会迁移。
二、梳理知识,把知识点联成知识网
布鲁纳说:“获得知识如果没有完满的结构把它联在一起,那是一种多半会遗忘的知识;一连串不连贯的知识在记忆中仅有短得可怜的寿命。”初中物理介绍了声、光、热、力、电等五大方面的内容,它们之间的联系看似不是十分紧密,所以学生总感到概念多、规律多、公式多,而且分散,难于掌握。在复习中,要指导学生根据考点,整理知识,归纳分类,将单一的知识点联成知识链,构建知识网,使知识系统化。在总复习过程中,可先由学生自我归纳总结,查找知识点,看哪些知识可并为一类,进行归类合并。由于学生还不能在更深层次上了解各知识点之间的关系,所以教师要引导学生在知识网络的基础上,深化认识本章的知识体系。如学生认识比较模糊的或相似的概念,可通过列表对照比较等方法揭示其本质,剖析它们的内涵与外延。对物理概念、定律等,要从内容的表达、表达式的意义和运用条件几方面去进行说明,使学生明辨异同点,注意变化点,消灭模糊点。
三、专题复习,促进知识融会贯通
要提高学生分析问题、解决问题的能力,除要落实各章节的知识点外,教师还必须精心组织一些专题复习,使学生对知识能够融会贯通。专题复习可分为以下几类:
(1)“板块式”专题复习。教师根据初中教材,打破章节顺序,把所有教学内容分为声学、光学、力学、热学、电学五大板块,重点加强物理知识与日常生活的联系,提高学习和训练的难度,培养学生的综合解题能力。
(2)“中考题型”专题复习。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。
(3)“热点知识”专题复习。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。
四、注重方法指导,纠正不良习惯
从平时考试的情况看,学生失分的原因,除基础不扎实、缺乏灵活解决问题的能力外,相当一部分学生是由于缺乏良好的应试习惯和方法。例如,在试题出现的问题情境中,不能提出符合物理要求的问题或提出的问题肤浅;做计算题时不写公式、直接代人数据;做作图题时画光线不画箭头,画过虚焦点的光线不用虚线;作电路图时一些电器的连线不连到其接线柱上;做实验题时实验设计中所测的物理量不用规定的字母,实验结论的表述不用物理学科术语等等。因此,在平时练习和考试中,要针对这种情况,切实采取措施,把方法指导、良好应试习惯的培养作为重点来抓,要求学生将能做的、会做的题尽量一次做对。平时在测验后的试题订正中,要求学生把错误答案保留在卷面上,把订正过程写在旁边,并说明理由。在复习练习中,多用笔算,以提高运算能力。这样通过反复抓,抓反复,纠正学生的不良习惯,挖掘其最大潜能,使他们在考试时能把失误减少到最低程度。
五、把握命题方向,关注热点问题
关键词:初中物理教学 方法
一、指导学生掌握学习方法
1、复习:一般学生对物理知识的复习觉得最困难,常常因概念多,公式多,单位多而不知所措。针对这一现状,老师要具体指导:首先把初中物理学大致划分为光学、力学、声学、热学、电学和原子物理学六大块,将题型按填空、选择、作图、实验、计算、简答六类来复习;然后将每一知识块的章节标题、主要内容、公式、定律串成一条主线,并罗列成表格;并把各部分的重点知识详细展开出来,配上例题示范,再根据学生掌握的实际情况开设专题性讲座,并采用个别辅导和集体讨论相结合的方法帮助学生们更牢固地掌握知识;最后将各部分知识间的联系、计算、综合应用,结合六类题型充实到位,构成一幅物理知识框架图。为使学生有条理、分重点地理解消化,老师还应结合教材和考纲要求将知识具体化,生动有趣地讲授,注重实验的演示,并创设良好的情景,插入一些艺术性、趣味性、幽默感的语言,使知识框架宛如一部“物理电影片”,学生很容易将其中的每一个“情节”重现出来,从而知识也就牢固地掌握了。此外,在听课感受“情节”过程中,鼓励学生主动融入“情节”中,参与活动,使知识更牢固地为学生所掌握。我把这一方法定名为“电影”重现法。
在复习阶段,巩固训练是必不可少的。教师切不可搞题海战术,而应精选习题,并做到讲深、讲透,要求学生做到深刻理解知识后,再做习题,切不可仿抄例题。要搞一些记忆复习,注重基本技能训练,同时还要及时检查、及时发现问题,采取相应的措施来解决问题,使广大学生把知识梳理通畅,灵活运用,做到触类旁通,举一反三。
2、解题:在解题教学中要教给学生的是:(1)一题多解。物理学中,有些习题有多种解法。教师要启发学生多方位地去思考问题,真正理解各已知条件的意图,善于挖掘隐含条件和排除多余条件,做到解题灵活多变。(2)一题多变。教师在做例题或示范解题时,要把题目讲活,可以把题中的已知条件改为求,而把求改为已知条件;或是将物理条件改换;还可以是题型变换,这样把旧题变为“新题”,方能给学生有一种新鲜感,引起学习的兴趣,活跃学生的解题思路。
二、物理问题的研究方法
将物理学的研究方法教给学生是教师在考虑教法和学法时必须注意的。
1、由个别到一般。初中物理中这一方法的应用较为普遍。
2、抓矛盾主要方面。有些是问题的核心而有些是可以略去不计的,如温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的知识解授时,我们要抓住的是液体的热胀冷缩性质,而不考虑玻璃泡本身的热胀冷缩。
3、“一分为二”的辨证唯物主义观点。初中物理中的任何一个现象都有它的二重性,既对立又统一,有对人们有益的一面,也有对人们不利的一面。如摩擦这一现象,消耗了大量的能量,但若没有摩擦,世界又将不成其现在的世界。
4、类比法。通过这种方法使学生对原来不易理解的物理现象或规律变得容易掌握,如学习电压概念时,用学生熟悉的水压作比较,来成功地引入电压;又如在学习电荷间相互作用和磁极间相互作用时,采用类比法也可以形象地把知识进行归纳,帮助学生更容易掌握。
5、用数学知识解决物理问题的方法。如列方程组、列表、画图象、控制变量法等。这些方法能准确、简洁、明了和直观地表示物理的变化规律,也有利于帮助学生记忆。
我设计了几个例题:例1:一轻质均匀直杆长1.2米,左端挂20牛的重物,右端挂40牛的重物,要使杠杆水平位置平衡,支点应距左端多少米处?例2:在凸透镜成像规律一节,用列表格和画图象会很明了,又有利于学生记忆。例3:控制变量法在物理学中用得很多,如在“欧姆定律”一节学习时,采用控制变量法来研究电流与电压,电流与电阻的关系。即当导体电阻一定时,通过导体的电流与它两端的电压成正比;当导体两端电压一定时,通过导体的电流与它的电阻成反比,最后归纳得出欧姆定律I=U/R。(解题过程略)
以上介绍了初中物理教与学的一些方法,那么怎样把这些方法教给学生,将老师的教法与学生的学法有机地结合起来呢?我的体会是这样的:
1、强化。对上述介绍的教学方法要进行反复强化。让每一个学生都知道学会了这些方法的重要性,直至使我们的学生主动来向老师征求科学的学习方法。
2、同化。在教学实际过程中,老师应反复回顾运用过的各种方法,及时地让学生回忆什么时候用过这种方法,使学生对这种方法牢固地掌握,为自己的学习所实用,既起到复习作用,又达到概念的同化,使新知识很快地被理解、消化。
3、深化。对介绍的学习方法在教学过程中不断地反复应用,不断深化,拓展学生的思维方式,从而使学习更主动、积极地参与教学双边活动,将教师的主导性和学生的主体性有机地结合起来,使学生对学习物理产生浓厚的兴趣,觉得学习是有规律可循的,从此不再惧怕物理,而是酷爱物理学,对学习物理充满激情,去感悟物理学的真谛。只有这样,我们教育的目的就达到了,既教会了学生所要掌握的知识,又教会了学生自我寻找答案、自我学习的学习方法,真正体现出以学生发展为本的思想理念。