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第一种,学生观看视频
这种教学法是教师将欧姆定律的探究过程在课前以边讲边操作的方式制作成录像,然后在上课时直接播放给学生看.教师在上课时不需要做任何讲解,一直等到实验数据分析、归纳得出欧姆定律以后再进行课堂训练,以帮助学生理解欧姆定律的意义,学会用欧姆定律进行简单的计算.
第二种,学生浏览课件
这种方法是教师将教学内容制作成幻灯片,如实验题目、实验方法、实验电路图、电路连接注意点、用实物连接电路、通过滑动变阻器的调节对电压与电阻进行控制、实验数据表格及数据阅读分析、欧姆定律的文字描述、公式、单位等等.在课堂上,教师边讲解边放幻灯片,学生则合着老师的讲解进行观察、思考、分析、归纳与记忆.在欧姆定律得出以后,同样进行课堂训练,以巩固知识,加深理解.
第三种,学生实验探究
这种方法是教师上课时先通过演示实验启发学生发现问题、提出猜想与假设,然后再引导学生思考实验研究方法,帮助学生讨论、设计与制订实验计划、分组进行实验探究,记录、分析、归纳实验结论,再在此基础上对实验误差进行评估与交流等等.具体过程如下:
第一步,教师在演示电路板上用导线将干电池组、开关、小灯泡连接成一简单的电路,闭合开关小灯泡发光后,启发学生思考讨论,要想改变小灯泡的亮度可怎么做?有几种方法?当学生讨论回答出改变电池节数和用滑动变阻器串联移动滑片两种方法时,再引导学生明确灯泡亮度的变化是由于灯泡电压的变化使得通过灯泡的电流发生了变化,从而启发学生提出通过灯泡的电流与电压有关的猜想与假设.
第二步,移去变阻器,在上述简单电路中并联接入另一只不同规格的灯泡,闭合开关,引导学生观察两灯泡亮度的不同,思考讨论灯泡并联电压相同,两灯泡电阻的不同使得通过灯泡的电流不同,从而引起灯泡亮度不同,在此基础上启发学生提出通过灯泡的电流与电阻有关的猜想与假设.
第三步,当学生得出电流与电压和电阻有关的猜想后,教师引导学生讨论实验探究方法、规划实验方案、设计实验电路图、画出实验记录表格.
第四步,分组进行探究与实验、记录实验数据、分析讨论与归纳实验结论,引导学生在坐标纸上将研究电流与电压关系的实验数据用描点的方法作图,验证电流与电压的正比关系.
第五步,在实验结论得出后,介绍欧姆定律及其公式表达形式,讨论各物理量单位的使用,对各小组实验进行评估,分析误差和错误产生的原因.
第六步,讨论欧姆定律变换公式及其物理意义,利用欧姆定律及变换公式进行简单的计算.
以上三种教学方案中,第一种方案是老师在课前要进行实验操作录像并作配音讲解;第二种方案是老师只要从网上下载课件并稍作修改即可;第三种方案是老师在课前要准备演示及分组实验器材.第一种和第二种教学方案中,学生在课堂上主要是在老师放录像和课件时认真地听讲、观察、思考和记忆,这是一种接受式学习方式.而第三种教学方案中,学生在老师的引导下自主发现并提出问题、进行猜想与假设,自行制订实验规划、设计实验电路图,小组合作实验探究,师生共同讨论、归纳建构物理知识,这是一种以生为本的体验式的学习方式.前两种与后一种在落实课程目标和促进学生发展等方面有着明显的差别.我们可以从《欧姆定律》这节课的教学目标进行分析:
教育部2011年新版义务教育物理课程标准将欧姆定律的实验探究由原来的教师演示实验改成了学生必做的实验.根据新课标,《欧姆定律》一课的教学目标大致有以下几个方面:
1.知识与技能目标:
(1)理解欧姆定律及其变换公式的物理意义,能初步运用欧姆定律计算有关问题.
(2)学会同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和其中的电流.
(3) 进一步体会用图像法研究物理问题的优越性.
2.过程与方法目标
(1)通过实验探究电流、电压、电阻的关系,会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压.
(2) 提高学生依据实验事实,分析、探索、归纳问题的能力,知道通过实验总结物理规律的研究方法.
3. 情感态度与价值观目标
介绍欧姆的故事,增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成.
教师如果采用前两种多媒体教学方案替代第三种学生实验探究教学方案,就会改变多媒体教学辅地位,违背教学规律,弱化教学效果.
首先,不恰当地使用多媒体教学手段,会抑制学生的学习兴趣,难以调动学生主体的积极性,从而影响教学效果.
夸美纽斯说过:“兴趣是创造一个乐观与光明的教学环境的主要途径之一.”兴趣作为诱发学生学习动机的重要因素,在物理教学中主要是靠教师引导学生观察物理现象、动手做各种实验来激发学生学习兴趣的.虽然第一、第二种教学方案中的光、声、像等信息作用于学生感官,以直觉形象也能激发学生浓厚的学习兴趣,但由于是人为的录制、合成的,学生没有身临其境、亲自动手,就很难体会到电压、电阻对电流的影响.即使通过多媒体教学展示了实验过程,一部分学生会认为这是由老师设计制作好的,缺乏可信性.因此,当老师向学生介绍欧姆的故事时,学生就难以体会到科学家探索知识的艰苦与辛劳、成功与快乐,学生的科学世界观就难以形成.
我们都有这样的体会:电脑电视上歌舞银屏再精彩,也还抵不住到剧院看现场演出,哪怕是一般的演出也会让人感到很兴奋.这是什么原因?这就是人们普遍具有的一种强烈的“参与”意识.卡拉OK的流行不就是人们这种参与意识的外在体现吗?因此用录像投影来代替做实验,往往会抑制学生具有的人类天性――“参与”意识,甚至会让学生对科学知识的形成产生怀疑,学习兴趣就此会大打折扣,主体的积极性很难被调动起来,从而影响教学效果.
其次,不恰当地运用多媒体教学手段取代相关的实验,会违背学生的认知规律.
物理学家牛顿认为:“科学研究离不开实验,应在实验的基础上,运用归纳的方法总结规律,进而建立起理论.”这也是哲学中由实践到理论、由感性认识到理性认识过渡的普遍规律.现行中学物理教材也正是遵循这一规律而编写的.然而在教学中,如果违背学生的认知规律,不恰当地用多媒体教学手段去取代实验,必然会导致事与愿违的结果.实践证明:实验是学生认识过程的起点,通过实验有助于学生将感性认识上升到理性认识的高度,同时还可以使学生在反复的实践中加深对所学知识的理解.第一、第二种教学方案虽然通过多媒体教学方式也能反映实验过程,但这个过程不是学生自己动手做的,缺乏实践体验,因此就没有感性认识,电流与电压、电阻之间关系的结论就不能由学生自主建构.
再次,以多媒体教学手段取代物理实验,会影响学生实验技能和各种能力的发展,不利于学生学习情感、态度、价值观的培养.
1 教材中两点值得商榷的地方
在过去的教学过程中,按照教材提供的素材和呈现知识的顺序进行施教.在实际教学中,学生就会出现以下的现象:(1)容易混淆电功和电热这两个物理概念.因为教材中,就是从电功公式推导出焦耳定律.很容易让学生认为求电热就用电功来计算,再遇到非纯电阻电路不能清晰的区分开,要费力抹掉前面的那些“深刻印象”,重新认识问题,这样的反复往往使学生感到比掌握新知识还要困难.(2)闭合电路欧姆定律各公式的适用范围含糊不清.根据教材的设计,从纯电阻电路推导出了公式I=ER+r或E=IR+Ir,再把公式推导成E=U外+U内.这种从特殊到一般的推导顺序违背了学生的认知规律,学生不能理解E=U外+U内适用于一切电路.
2 适当调整教材中概念和规律的设计
在施教恒定电流的过程中,以电动势、电功两个概念和焦耳定律为基础,贯彻能量转化与守恒定律思想的讲授顺序,学生反映知识的系统是清晰的,掌握起来比较方便.
这样的教学设计一方面从理论分析的角度使学生对概念和规律有了更深刻的理解;另一方面使学生体会到,许多概念和规律都靠逻辑关系联系着,物理学是一个自洽的体系.
2.1 电动势概念的建立
从非静电力做功的角度引入电动势的概念,教学设计上要有层次,努力使学生经历一个理性的、逻辑的科学思维过程,并将其思维上的台阶搭建合理.
设计的几个台阶:①电源能维持电荷逆势而上,一定存在着“非静电力”;②非静电力一定要克服静电力做功,静电力做负功,所以电能在增加.从能量转化的角度看,电源是把其他形式能转化为电能的装置,非静电力做功的物理意义就是量度了产生多少电能.③把相同的正电荷从负极经电源内部移到正极,非静电力在不同的电源中做功不一样,即不同的电源非静电力做功的本领是不同的,引入电动势来表达电源的这种特性.
可以看出,以这样方法引入电动势,的确要比直接给出一个名词费些时间,但这是值得,因为这里体现了物理学的基本思想之一,通过做功研究能量变化的思想,用比值定义物理量的思想.不仅如此,这样的学习还有助于建立闭合电路中电荷运动的图景.
2.2 焦耳定律的教学
教材中,根据功和能的关系,从电能的转化引入电功的概念,然后根据静电力做功知识和电流与电荷量的关系得到了电功的公式W=UIt.此处要强调电功的物理意义,功是能量转化的量度,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,即电功量度了电路中电能的减少,这是电路中能量转化与守恒的关键.
焦耳定律的教学,我们要归还焦耳定律的本来面貌,以物理学史的方式进行教学,更科学更合理.学生知道焦耳定律是一条实验规律,电流的热效应Q=I2Rt,反映了电流流经电阻就产生Q=I2Rt电热.通过电动机电路,讨论消耗的电能与产生电热的关系,这样学生对电功和电热的关系就一目了然.
2.3 闭合电路欧姆定律的教学
教材的基本思路:电源所产生的电能即非静电力做功等于内外电路产生的电热.即
EIt=I2Rt+I2rt,
可推导出
E=IR+Ir
或
I=ER+r,
1.通过建立理想化模型,培养学生的想象能力。例如:在教学“质点”这一概念时,我们可以首先通过研究物体的运动,使学生认识到:由于物体都有形状和大小,要确定运动中的物体的位置及其变化,并非是一件容易的事情,从而给予学生一个明确的非建立一个物理模型不可的印象。然后,再从众多的事例分析中,让学生发现,在某些情况下由于物体的大小和形状对我们所研究的现象产生的影响较小,可以忽略不计,以致能把它看做是一个无大小、无形状的点,即质点。经过这样的教学,不仅使学生掌握了“质点”这个概念。而且使学生学会了认识自然规律的最基本的方法,还培养了学生科学的想象能力。纵览整个中学物理教材。不难发现可以采用这种方法进行教学的概念还有:刚体、理想流体、理想气体、点电荷、电力线、光线等等。
2.通过物理公式的导出过程培养学生的想象能力。物理学是一门从科学实验中发展起来的自然科学,它的每一个规律的建立都是以实验为依据的,所以,我们在通过物理公式的导出过程中培养学生的想象能力的教学中,务必要注意两个问题:其一,在由实验得出必要的具体数据之后,要引导学生对这些数值进行认真细致地分析、研究,总结出它们的数值间的关系(这些关系一般反映了某一物理规律的某一个侧面);其二,引导学生通过科学的想象,把上述各个方面的关系按其内部联系综合出一个完整的、正确的物理规律(通常用数学语言加以描述),例如:在推导“欧姆定律”的过程中,我们在认真测得一些数据之后,应提出如下几个问题:①电阻不变时,电流强度与电压的关系是怎样的?②电压不变时,电流强度与电阻的关系是怎样的?③分析每一次测出的3个数据能得出什么样的关系是怎样的?④怎样用字母符号表示这一关系?经过对上述四个问题的解答。学生一般能独立地推导出欧姆定律的数学表达方式I=U/R。
3.通过对相关或相似的物理问题、物理概念、物理规律之间的比较。培养学生的想象能力和辩证思维能力,在教学中把规律性相同或相似的物理问题、物理概念、物理规律,运用类比的方法进行讲解,既可消除学生中所存在的一些错误和模糊认识,又可以使学生通过联想、比较,产生由此及彼、举一反三、触类旁通的效果。从而也能培养学生的想象能力,此外还有利于学生们的记忆。教学中我们发现,常用的归类比较的做法主要应用在以下三个方面:
(1)对相关的物理问题进行比较。例如:交直流发电机(电动机)在机构原理上的比较;液体内部压强的大小求法与计算物体重力势能的比较;物体质量的计算与物体浸入在某液体时所受浮力大小计算的比较;幻灯机成像调节(或照相机成像调节)与放大镜成像调节的比较;柴油机工作原理与汽油机工作原理的比较,等等。
(2)把表达形式相似而本质不同的概念进行比较。例如:质量与重量;密度与比重,力矩定义式与功的定义式;动量与功率,电源电压与路端电压:电势与电势差;静电场与引力场,电势能与重力势能;质点与点电荷;电力线与磁力线;电压与水压等的比较。
(3)把表达形式或规律相似而本质不同的物理定律、公式进行比较;右手定则与左手定则的比较;动能(动量)定理与机械能(动量)守恒定律的比较;动量守恒定律与机械能守恒定律的比较,等等。
逻辑思维(Logicalthinking)是指人们在认识过程中借助于概念、判断、推理等思维形式能动地反映客观现实的理性认识过程,又称理论思维。它是作为对认识着的思维及其结构以及起作用的规律的分析而产生和发展起来的。只有经过逻辑思维,人们才能达到对具体对象本质规定的把握,进而认识客观世界。它是人的认识的高级阶段,即理性认识阶段。在初中物理教学中培养学生的逻辑思维能力对更高层次的物理学习打下坚实的基础。那么,在初中物理教学过程中如何培养学生的逻辑思维能力呢?笔者认为可以在课堂物理知识教传授、解答物理问题、参加物理实验等几条途径来实施。
2.在初中物理教学中培养学生逻辑思维能力的方法
2.1在物理知识授课中培养学生逻辑思维教师在物理概念、原理、公式等授课过程中要着重培养学生的逻辑思维能力。课堂教学是目前传授知识的主要方式与方法,课堂也是老师与学生接触与沟通机会最多的地方,因此,在课堂教学中教师可以更为直接的培养学生的逻辑思维能力。例如,教师在讲解物理公式时所展现的推导过程就是一个培养学生逻辑思维能力的过程。已知欧姆定律U=IR,其中U为电压,I为电流,R为电阻。下面推导串联电路的串联公式。
例一:如图,这是一个最简单的串联电路,我们假设电阻R1和R2的电流和电压分别为I1、I2和U1、U2,而电路的总电阻为R,总电流为I,总电压为U。这里有一个条件是不计电源内阻。现在开始推导:由串联电路的特点我们可以得到U=U1+U2(1)I=I1+I2(2)由欧姆定律可以得到U=IR,U1=I1R1,U2=I2R2,将这三个式子带入(1)试可以得到IR=I1R1+I2R2(3)由(2)和(3)式可以得到R=R1+R2最后我们得出一个结论:串联电阻的总电阻等于串联电路中各电阻之和。这就是串联电路的物理规律。在推导串联电路的物理规律的过程中,我们先给出推导的先决条件,即物理环境;然后,根据我们已学到的物理知识(欧姆定律),将推导所需要的公式一一列出;最后,根据所列出的公式的内部联系,推导出结论。这个过程虽然简单,但我们不难想象,当教师在讲台之上为学生们展示这个推导过程时,学生必须紧跟教师的思维步伐,即学习教师的逻辑思维线路,切忌没有根据的凭空推导。试想,如果学生能够独立完成这一推导过程,那么学生也就锻炼了逻辑思维能力。2.2在解答物理问题时培养学生的逻辑思维能力在所有的初中物理问题中,力学题目的解答最能够培养学生的逻辑思维能力。解答力学题目,注重思维过程,必须对整个物理过程有清楚的认识。将力学题目的解答过程分为四个步骤:获取信息,思维启动,思维逻辑,思维深化。当学生思维启动后,就需将物理过程向物体的状态转化。在力学范畴内物体的运动状态有平衡状态(静止、匀速直线运动、匀速转动)和非平衡状态。物体处于何种状态由所受的合力和合力矩决定。学生必须对物理过程和物体所处状态有清楚的了解,减少了解题的盲目性。下面将举一个力学类题目的例子来说明逻辑思维的在解此类题目的重要性。
关键词:电磁;教学方法;学科体系
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)17-0064-02
一、电磁学
电磁运动是物质的一种基本运动形式,电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用。其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁辐射和电磁场等。为了便于研究,把电现象和磁现象分开处理,实际上,这两种现象总是紧密联系而不可分割的。透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系,才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学。对此,在教学实践中,应从以下几个方面来认真分析处理教材。
1.电磁学的两种研究方式。整个电磁学的研究可以分“场”和“路”两个途径进行,这两种方式在中职教材里均有体现。只有在明确它们各自的特征及相互联系的基础上,才能有计划、有目的地提高学生的思维品质,培养学生的思维能力。场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质与物质的相互作用的特殊方式。中职汽车电气设备构造与维修教材中的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来,组成一个关于场的系统,该系统包括中职教材电学部分的各章内容。“路”是“场”的一种特殊情况。可以这样理解,整个教材结构是以“路”为线的大骨架,其思路可理顺为:静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律,是以“场”为基础的,而“场”是电磁运动的实质,因此可以这样去定义即“场”是实质而“路”是方法。
2.教学知识规律。教材知识内容可归结为物理范畴。物理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律,以及它们的相互联系。物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验,掌握了充分可靠的事实之后,进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系,并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成,也是在物理概念的基础上进行的。但是,物理定律并不是绝对准确的,在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性,因此其适用范围有一定的局限性。该部分内容所遵循的是电学部分的重要物理规律即库仑定律。库仑定律的实验是在空气中做的,其结果跟在真空中相差很小。其适用范围只适用于点电荷,即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况。在物理学范畴中,恒定电流是重要的物理规律。它的内容有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的,对金属导电、电解液导电适用,但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系,电阻是电路的物理性质,适用于温度不变时的金属导体。“磁场”这一部分内容阐明了磁与电现象的统一性,用研究电场的方法进行类比,可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。
“电磁感应”这部分内容,重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中,能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本部分以电流、磁场为基础,它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面,是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“电磁振荡和电磁波”内容是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践,进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场,对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律,同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步。
3.电磁场物质属性的表现,使学生建立世界是物质的观点。电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量的科学实验证明在电荷的周围存在电场,每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其他电荷有力的作用。运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种场――磁场,磁体的周围也存在着磁场。磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。现在的科学实验和广泛的社会生产实践完全肯定了场的客观存在,并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在,电磁场是物质的一种形态。运动的电荷(电流)产生磁场,磁场对其他运动的电荷(电流)有磁场力的作用。所有磁现象都可以归结为运动电荷(电流)之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象并取得如下结论:任何变化的磁场能够在周围空间产生电场,任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论,变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一场,这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。从场的观点来阐述路即电荷的定向运动形成电流。产生电流的条件有两个:一是存在可自由移动的电荷;二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向,从高电势处指向低电势处.导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例,即导体中形成电流时,它的本身要形成电场又要提供自由电荷。当导体中电势差不存在时,电流也随之而终止。
二、学科体系的系统性贯穿始终,知识学习与智能训练融合于一体
1.场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题。电场强度、电势、磁场磁感应强度是反映电、磁场具有物质性的实质性概念。电场线、磁感线是形象地描述场分布的一种手段,要进行比较,找出两种曲线的共性和区别以加强对场的理解。
2.电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别,比如,场不是力,电势不是能等。场中不同位置场的强弱不同,可用受场力者受场力的大小(方向)跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度。在电场中用电场力做功,说明场具有能量。通常说电荷的电势能是指电荷与电场共同具有的电势能,离开了电场就无从谈起电荷的电势能了。
3.演示实验和学生实验,使得抽象的概念形象化。把各种实验做好,不仅使学生易于接受知识和掌握知识,也是基本技能的培养和训练。安排学生自己动手做实验,加强对实验现象的分析,引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力。从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看,应着力培养学生的独立实验能力和自学能力,使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上。
4.培养学生运用所学知识去分析和解决问题的综合能力。学习电磁学首先要抓住场和路这两个方面,解答综合题时,首先应搞清不同的运动形式或不同的物理过程是怎样联系在一起的。一般联系渠道有两条:一是力,二是能,从而形成两条解题思路。从力的角度考虑,全面分析受力情况(三种性质的力和电磁场力)并和运动状态的改变联系起来。从能的角度来考虑,紧紧扣住能的转化和守恒定律,从而引导学生认识能的转化和守恒定律的正确性和普遍性。经过教学实践使学生明确:能量的不同形式,就是物质运动的不同形式;能量由一种形式转化为另一种形式就是物质运动由一种形式转化为另一种形式;能量不能创生也不能消灭,就是运动的不可消灭性。
三、结语
知识目标
1.会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
2.理解计算实际功率的思路.
能力目标
培养学生审题能力和初步综合运用学过的电学知识解题的能力.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
有关电功率的计算涉及的物理量较多,综合性较强,而且灵活性强,对学生来说有一定难度.
本节习题课就是要帮助学生解决问题.教师在选择例题时应精心选择,要有目的性,如:课本上的例题1要解决的问题是要学生学会在使用电功率的公式时,应注意公式各个量的对应关系,熟悉电功率公式,为下道例题做铺垫.
例题2的目的是要学生掌握解电功率习题的思路,抓住解题中的变量和不变量,其中不变量在初中就是电阻不变.电压变电功率、电流变.
教材(人教版)中的例题2没有从最简便的方法解题突出了电功率的决定式的作用.
重点·难点·疑点及解决办法
理解计算实际功率的思路.
教法建议
有关电功率的计算涉及的物理公式较多对初中学生来说,有一定难度.在讲例题前可以帮助学生复习一下电功率的公式和欧姆定律的公式.讲例题前应给学生一定的思考时间,要在教会学生独立思考上下功夫.鼓励学生一题多解,教师也应在一体多变上下功夫.
计算涉及的物理量比较多,题目的难度比较大.解题时要认真审题,理清解题思路,挖掘题目中的隐含条件,加深对额定电压、额定功率、实际电压、实际功率的认识和理解,提高运用知识的能力,弄清串、并联电路中电功率的特点,加深对计算过程中必须对各物理量一一对应的重要性的认识.
明确目标
会根据用电器的额定电压、额定功率算出用电器正常工作时的电流和用电器的电阻.
培养学生的审题能力.
理解计算实际功率的思路.培养学生的审题能力,通过一题多解、一题多变,训练学生思维的灵活性.
培养学生运用电功率知识解决实际问题的能力.
进一步理解计算实际功率的思路.
培养归纳解题思路的能力.
教学设计方案
重难点:重点电功率公式的运用,难点是灵活运用电功率、欧姆定律公式解决问题.
教学过程:
一.引入新课
方案一.复习引入新课
问:(1)欧姆定律的内容是什么?
(2)串联电路的电流、电压、电阻有什么特点?
(3)什么叫电功?什么叫电功率?
(4)用电器在什么情况下正常工作?
(5)实际功率和额定功率之间有什么关系?
方案二:直接引入课题
二.进行新课
解决问题:
1)已知用电器铭牌,求用电器正常工作时,电流.
2)已知用电器铭牌,求用电器实际工作时,电压或电流或功率.
3)电功率在串联、并联电路中的应用.
例1:课本中的[例题1].
例题小结:
①若已知用电器的额定状态,可求出用电器正常工作时的电流I=P额/U额和用电器的电阻R=U额2/P额.(一般地说,应当把用电器上所标明的额定条件,理解为给出了用电器的电阻.不考虑温度对电阻的影响.)
②额定电压相同的灯泡,额定功率大的灯泡电阻小,灯丝粗.
分析:当电灯两端电压发生变化时,可认为灯丝的电阻没有改变,根据欧姆定律I=U/R可知,I随U的变化而变化,所以灯泡实际发出的功率也变化.
解题思路:
①根据额定状态求出灯泡的电阻.
②根据I=U/R求出灯泡在新电压上的电流.
③根据P=UI求出新电压下的功率.
请两位同学上黑板分别算出灯泡在210伏和230伏电压下的功率P1和P2,其他同学在课堂作业本上解此题.
讨论:本题还有没有其他解法?学生回答,教师指出:用比例法P1∶P额=(U12∶U额)2求P1较为方便.
例题小结:
①用电器的实际功率是随着它两端的实际电压的改变而改变的;
②求实际功率的思路.
例3:将灯L1(PZ220-25)和灯L2(PZ220-60)并联接在220伏的电压上再将它们串联接在220伏的电路上,两种情况下哪盏灯泡亮些?为什么?
分析:要判断两灯的亮与暗,只要比较二灯的实际功率大小就可以了.
解:并联时,每盏灯的实际电压均为220伏,则其实际功率就等于灯的额定功率,因此可直接判断出灯L1比灯L1亮.
串联时,因每盏灯两端的电压均小于220伏,所以两灯均不能正常发光,根据例1的结果知道,灯L1的电阻R1大于灯L2的电阻R2,又因为两盏灯串联,所以通过它们的电流一样大.因此可根据P=UI=I2R判断出P1>P2,L1这盏灯亮些.
例题小结:在并联电路中,电阻大的用电器消耗电功率小;在串联电路中,电阻大的用电器消耗的电功率大.
例4:标有"6V3W"的小灯泡能不能直接接到9伏的电源上?若要使小灯泡接上后正常发光,应怎么办?
分析:学生根据已有的知识不难判断,因为9伏已大于灯泡的额定电压6伏,如果直接接上去,因实际功率比额定功率大得多,灯泡会烧坏,所以不能直接接入.若要接,应和灯泡串联一个电阻R再接入,让电阻R分担3伏的电压.
解:不能直接接入.应和一个阻值是R的电阻串联后再接入.
I=I额=P额/U额=3瓦/6伏=0.5安.
R=(U-U额)/I=(9伏-6伏)/0.5安=6欧.
讨论此题还有哪些方法求R.
例题小结:当加在用电器两端的实际电压比额定电压大许多时,用电器可能会烧坏,应和它串联一个电阻再接入.
探究活动
【课题】观察比较两只灯泡灯丝的粗细,判断额定功率的大小.
【组织形式】学生分组或个人
【活动方式】
1.提出问题
关键词:探究式教学;素质教育;创新;多样式学习
在2011年版物理课程标准中,明确要重视科学探究式教学,实施科学探究式教学对提高学生的科学素养具有重要的作用.探究式教学是培养学生创新思维和创新能力的一个主要途径,它以三维目标为依据,以教材为素材,让师生在具体的教学情景中生成探究主题,通过观察、分析、推理、实验、总结等一系列的过程,再现物理知识或规律的生成过程,并得出我们所应该掌握的结论,目的是培养学生问题意识和自主探究能力.在初中物理教材中,有许多内容是可以用探究式教学的,而且效果比传统的教学方式要好的多,例如,在“压强”这一章节中,我们就可以采用探究式学习从压力到压力的作用效果,再到压强的概念.类似这样的实例还有很多,这样会让学生在探究式学习中体会知识的形成过程,并成为知识的再发现者.
一、如何选择探究内容
探究式教学日益成为初中物理课堂的主要教学方式,是素质教育实践过程中的改革成果,但是在我们的教学实践中要真正落实好探究式教学,对老师提出了更高更新的要求,教师不仅要了解所教物理知识的重点难点,更要掌握探究式学习的思维突破点在何处,如何引导学生探究,如何解决探究过程中的细节问题等.我觉得要完成好探究活动,首先要做的就是选择好探究内容,并且在选择的过程中要考虑以下四个方面:
1.探究内容要能激发学生学习的兴趣.探究式学习不仅要让学生获得知识与技能方面的提高,更重要的是通过体验和感悟科学探究的过程和方法,激发他们自主学习兴趣和求知欲望,并在探究过程中培养自主学习的能力,提高科学探究的能力.因此,探究的内容必须能够充分发挥学生内在的动机,激起学生的探究欲望.选择满足学生现实需要、贴近学生实际生活的知识作为探究点,能够有效地培养学生提出问题和猜想的能力,同时,在兴趣的引导下获取知识,将大大的提高课堂教学效率.例如,在探究平面镜成像规律时,可用浇不灭的蜡烛的演示实验来调动学生的学习兴趣,激发学生探究的欲望.
2.探究内容应是教学重点和难点.物理教学的重点通常是物理概念和规律,在探究学习过程中,学生通过科学探究体验、感悟知识产生的原因和发展过程,掌握获取知识的过程和方法,使自己的认知结构趋于合理化和系统化,这不仅有利于学生对物理知识的深刻把握,更有利于学生对科学探究的理解,有利于学生科学探究能力的提高.比如,力学中有密度概念、压强概念、液体内部压强规律、杠杆平衡的条件等,这些概念与规律都是适合探究式学习的内容.
3.探究内容要符合学生的认知能力.一般来说自主探究的内容要符合学生的认知发展水平,使学生能够理解和把握,如,具体形象的内容易以研究的形式呈现,而抽象概括的内容先要具体化,分层进行探究.例如,在学习电流与电压和电阻关系的时候,学生在探究“影响电路中电流的因素”以后,已经初步认知影响电路中电流的因素,再去定量研究其中的关系,难度大大降低,遵循了初中生的认知发展规律.
4.探究内容要具有可操作性.根据学生的实际情况选择合适的探究内容,要符合科学,能揭示自然现象,反映现实生活与实际,同时实验所使用的仪器、设备等在现有条件下能够满足探究要求.如“大气压强”的测量,各个教材都进行了多次改革,删去了托里拆利实验,而改编成注射器测量、小吸盘测量等,虽然目前的各个版面的测量不一样,但是都使得这个测量大气压强的实验更适合学生探究,而且探究更安全,器材更简单.
二、如何正确处理探究和其他教学方式之间的关系,整合运用多样式学习方式
现针对初中物理重点、考点和易失分点,结合实验探究题的几种常见题型,谈谈个人对试题特点的理解,并分析说明应对各类题型的策略。
类型一、测量与计算相结合的实验题
此类试题着重于基本实验操作技能的培养和训练,培养学生综合应用物理知识和基本实验技能解决实际问题的能力,以及各种实验仪器操作的协调能力。这就要求我们必须掌握一些重点实验的基本原理和过程,养成良好的物理实验习惯。
为了保证解决此类问题的正确率,我们必须做到以下几点:第一、正确的梳理相关的物理概念和物理规律;第二、回顾有关实验仪器的使用过程和要点;第三、知道实验的原理,并能预见实验过程中可能出现的问题。
【例题1】甲、乙两同学分别做"测定小灯泡的功率"实验,除了小灯外他们所使用的器材规格均相同,小灯的额定电压可能是"2.2V"、"2.5V"或"3.8V",小灯功率相差不大。甲同学正确连接好电路,闭合开关时记录了第1组数据,当小灯正常发光时记录了第2组数据,把滑片移到端点时小灯闪亮一下,后熄灭,并记录了第3组数据,如下表所示。则他们所用电源的电压为_______伏,甲同学所用小灯的额定功率为______ 瓦。当乙同学所选用的小灯正常发光时,电压表的示数如图1所示,而滑片恰好在滑动变阻器的中点上,此时滑动变阻器连入电路的电阻值为_______欧,乙同学所选用小灯正常发光时的电流为______安。
物理量
实验序号 电压表
示数 电流表
示数 小灯
亮暗程度
1 1.3V 0.16A 暗
2 2.5V 0.26A 正常发光
3 4.5V 0A 不发光
分析:本题涉及到串联电路的特点、欧姆定律及其应用、滑动变阻器的正确使用过程、测量小灯泡的功率的原理等物理知识和规律;涉及到"伏安法"实验电路中,常见的故障:把滑片移到端点时小灯闪亮一下,后熄灭,说明灯泡灯丝烧断,此时电压表的示数为电源电压。甲同学正确连接好电路,闭合开关时记录的第1组数据,恰好是变阻器阻值最大时,由串联电路电压的特点可知变阻器两端电压为:4.5V-1.3V=3.2V,再根据串联电路电流特点及欧姆定律可求出变阻器的最大电阻为3.2V÷0.16A=20Ω。运用P=UI通过第二组数据可以求出甲同学所用小灯的额定功率。对于乙同学实验的过程,由于电源电压不变,且已知所用灯泡正常发光时的电压,则可求出变阻器此时两端电压,再利用欧姆定律可求出的电流即等于灯泡的额定电流。
答案:4.5,0.625,10,0.23。
类型二:探究型实验题
探究性实验是指应用实验手段探索未知规律的实验类型,探索形式可是定性的,也可是定量的,中考物理探索性实验题主要是定性的探索,主要考查分析实验和总结实验的能力。
其解答方法一般是:首先认真观察分析题目给定的物理图景,然后应用所学过的物理概念、规律和方法,对此现象进行探究,分析产生现象的原因,解题时必须抓住现象中关键性因素及变化规律和特点,才能找到反映物理现象的本质。
解探究题要深入了解课本上的物理规律,做到了如指掌,才能对基础探究题做到万无一失;二是掌握探究的方法,了解探究的全过程(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),熟练运用各种探究方法如"控制变量法""等效替代法""类比法"等,以不变应万变的解答提高性的题目。特别值得一提的是,在运用了"控制变量法"的实验结论表述时,一定要体现这个思想方法。
类型三:设计型实验题
让我们自行设计实验方案,能考查综合运用能力、创新能力和独立解决问题的能力。常见设计型实验题多数是力学和电学题目,并有以下特点:①基础性:大部分题目以课本知识为依托,不脱离教材,考查我们对知识的灵活运用能力;②开放性:设计题大部分没有惟一答案,只要求写出其中的一种或几种;③贴近生产、生活,把日用品作为实验仪器来验证物理规律,考查知识的迁移能力与运用能力。
设计型实验题所能涵盖的内容较多,提供的信息较少,出题的知识点不好把握,要求我们要富有创新精神,能灵活运用所学知识去分析问题和解决问题,变"学物理"为"做物理",遇到问题需要充分发挥自己的想像力。
【例题2】铅笔芯的主要成分是石墨。软硬程度不同的铅笔其用途是不同的。例如作画用6B软铅笔,写字用软硬适中的HB硬铅笔。铅笔芯是导体,那么铅笔芯的电阻大小与其硬度有何关系呢?请你设计一个实验方案对这个问题进行探究。
(1)写出实验所需器材的名称及数量;
(2)写出主要实验步骤及所要测量的物理量(用字母表示);
(3)分析测得的物理量,判断铅笔芯的电阻大小与软硬度的关系。
分析:本题是对学生实验能力的综合考查,包括器材选择、方案设计、数据处理等能力,是考查学生能力的一道好题,起到了选拔功能。作为一个电学实验设计题,首先必须考虑的是电路的基本组成;为了反映电阻的大小,可以采用电压一定时,电流大小的不同来体现。所以设计一个不同的铅笔芯与电流表、电源组成的串联电路来完成实验的过程。
答案:略。
一、研究《课程标准》,通读教材。
《课程标准》是教学的基本要求,它规定了中考的范围和要求,是中考命题的依据之一,对于中考复习具有重要的指导作用。通过对《课程标准》的研究,明确考试的要求,了解题型和对学生的能力要求,使自己的复习有方向、有目标,使自己的复习能有一个明确的评价依据,从而有利于把握复习的广度和深度,使复习更有的放矢。在研究《课程标准》的同时,还要仔细阅读教材,因为教材是课堂教学的根本依据,也是中考命题的重要依据之一。学生一定要仔细阅读教材,特别要注意教材中以下几个方面:
1.物理概念和规律形成的过程和伴随的科学方法。在最近几年的中考物理试题中,此类题目的分值要占到10%左右。在初中物理教材中,物理概念和规律形成的过程经常采用的是“控制变量法”。如:速度、密度、压强、比热容等概念的形成过程,欧姆定律、影响液体蒸发快慢的因素、影响电阻大小的因素、液体内部压强的规律、阿基米德定理等物理规律的得到等,都是采用“探制变量法”来进行研究的。近几年的中考物理试题中除了考核“控制变量法”外,也考核了“等效替代法”,如作用在物体上的两个力的作用效果可以由一个力的作用来替代;串并联电路中,总电阻与各电阻的关系等。
2.教材中的实例分析(包括各类插图、生活及有关科技发展的实例等)。
3.各种实验的原理、研究方法、过程。
4.相关的物理学史。本人在多年的物理教学中发现,许多学生在复习迎考过程中埋头苦做习题,忽视了最根本的、最必要的工作――阅读教材,在升学考试中造成不该有的失分而后悔莫及。
二、整理知识内容,归类掌握。
中考物理试卷中的各知识点覆盖率较高,最近几年都在80%―90%左右,但对十个重点知识点的覆盖率则为100%。这十个重点知识是:比热容和热量的计算、光的反射定律和平面镜成像特点、凸透镜成像规律、欧姆定律、串并联电路的特点、电功率、力的概念、密度、压强、二力平衡。物理知识涉及的面很广,基本概念、理论更是体现在不同的教学内容中。学生要对每个部分中的知识,按知识结构进行归类、整理,形成各知识点之间的联系,并扩展成知识面,做到基本概念牢固掌握,基本理论相互联系,如:在对速度这一知识进行复习的时候,就可以把研究得到这一物理概念的思想方法迁移到密度、压强、功率、比热容等其它物理概念的形成过程中去,举一反三,即要做到“书越读越厚(知识内容多)――书越读越薄(概括整理、总结)――知识越来越丰富”,这样才能在考试时思维敏捷,得心应手。
三、题型归类,掌握方法。
目前学生已做了大量的模拟考试题,许多学生仍然在题海中奋力拼搏,许多学生和家长认为,题目一定要多做,才能熟能生巧、才能触类旁通。本人认为当前在有限的时间内做大量的题目,并不是明智之举。学生应把所做的练习中的各类题型进行分析、比较、归类,发现其中的异同点,掌握解决问题的方法。只有掌握了方法,才能在解决问题时多角度地理解题意,拓宽解决问题的思路和方法,才能在考试中充分发挥自己的能力。
四、加强实验探究能力的训练。
物理是以实验为基础的学科,新的教学改革中很重要的一点就是注重学生探究能力的培养。教材和历年的中考试题中都十分注重对学生实验探究能力的考核。近几年来,中考物理中实验考核的分值在上升,而从试题内容上看,已从单纯的记忆型趋向实验探求设计的模型。因此,在复习中学生要加强训练。一般在实验探究中,学生尤其要注意题目中提供的信息,明确探究的目的、实验原理、实验器材的作用和选择、实验操作步骤、对实验现象的观察分析和对实验结果的分析归纳。
五、关注热点问题,把握考试动态。
近几年的中考物理中有五大类热点问题:
1.估计、估算题主要涉及学生实际生活中与所学知识直接相关的实际事例。
2.动态、故障分析。
3.科学方法题主要考核物理概念、规律形成中的思想方法。
4.情景信息题即在考题中提供较多的情景信息,根据题目要求,从中筛选出有用的相关信息。