前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的欧姆定律意义主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:规范;知识的补充与拓展;灵活运用和融会贯通
中图分类号:G633.7 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)34-0116-02
教科书中所给的两道例题具有很强的代表性,第一个例题是让学生体会:当串联电路中一个电阻改变时,电路中电流及另一个电阻两端电压会随之改变。例题二让学生体会:当并联电路一个支路电阻改变时,干路中电流会发生变化,但另一个电路电流和电压不会发生变化。两个例题做下对比,解决了学生疑惑。下面笔者从以下几方面谈谈本节教学的注意事项以及心得体会。
一、仔细分析题目
分析题目是思维能力的展示,是对知识的具体运用。首先让学生熟练掌握欧姆定律的内容及形变公式,然后对电路进行分析判断,确定电路特点,然后再根据电流电压电阻关系解答。
二、规范解题
初中学生接触物理学习时间不长,对于会做的题目往往不知怎样表达,有时表达顾此失彼造成丢分。究其原因是解题不规范,所以养成规范的解题习惯,对提高教学成绩和养成严谨的思维能力尤其重要。本节中,利用该定律解题应注意:(1)I,U,R都是指同一导体或同一段电路在同一状态下的物理量。(2)利用好该定律的两个变形公式U=IR,R=U/I。(3)单位必须统一用国际单位的主单位。(4)在I,U,R下方标上角标,表示不同的导体,或者同一导体的不同时刻。(5)要有必要的文字表达,在物理语言的表达上要严谨、有序。
三、注意知识的补充与拓展
以例一为例:电阻R1为10欧,电源两端电压6伏,开关S闭合后,求:(1)当滑动变阻器R接入电路中的电阻R2为50欧时,通过R1的电流I;(2)当滑动变阻器接入电路中电阻为20欧时,通过R1的电流I。本题中,由于电阻串联,通过R1的电流与总电流相等,由于知道总电压U,只要知道总电阻就可以了,我就提问学生:总电阻是多少呢?学生异口同声回答:R1+R2。我又问,为什么是两个电阻之和呢?此时学生无语,引起认知冲突。这时,我把学生带入最近发展区,得出串联电路电阻关系。串联电路电阻关系U=U1+U2;电流关系:I=I1=I2,得U/I=U1/I1+U2/I2。由欧姆定律可知R=R1+R2。所以也可以求出通过R1电流I=U/R=6/60=0.1(A)。同理可以求出当R3=20欧时电流I=0.2A。此时老师可以让学生分别求出两个小题滑动变阻器两端电压和电阻R1两端电压分别是多少。当滑动变R2=50欧时,U1=I1xR1=0.1x10=1(v),U2=I2xR2=0.1x50=5(v);当滑动变阻器电阻R3=20欧时,U1=I1xR1=0.2x10=2(v),U3=I3xR3=0.2x20=4(v)。引导学生比较两种情况下电阻与各自电压关系发现:第一种情况下U1/R1=U2/R2;第二种情况下:U1/R1=U3/R3。由此得出串联电路电压比等于各自电阻比,即:U1/U2=R1/R2。老师点拨学生认识到,串联电路中,当一个电阻改变时,另一个电阻两端电压和电流都要改变,可谓“牵一发而动全身”。以例二为例:电阻R1为10欧,与滑动变阻器组R并联电路,电源电压12V,开关S闭合后,求:(1)当滑动变阻器R接入电路中电阻R2=40欧时,通过R1的电流I1和总电流I;(2)当滑动变阻器接入电路中电阻R3=20欧时,通过R1电流I1和总电流I。本题由于电阻与变阻器组成并联,所以它们两端电压U1=U2=U=12V。以第一小题看,由欧姆定律得,通过R1的电流I1=U1/R1=12/10=1.2A;通过R2的电流I2=U2/R2=12/40=0.3A;总电流I=I1+I2=1.2+0.3=1.5(A)。我此时问学生:由欧姆定律,总电流I可以用总电压U与总电阻R的比求得,那么并联电路总电阻是多少呢?这时学生很快回答:等于两个电阻之和。我没有否定学生的回答,而是让他们用总电压除以总电流看看总电阻是多少,和想象的是否一样?即:R=U/I=12/1.5=8(欧)。通过计算同学们发现并联电路总电阻并不等于各电阻大小之和,不但比它们的和要小,而且比任何一个都要小。但又找不出到底有什么关系。我把三个电阻大小依次列出来:8 10 40。让学生发现三个数据关系,当我意识到没有学生发现时,我又把三个数写成倒数形式。这时熊可佳同学首先发现:1/8=1/10+1/40。我虽然欣喜,对她给予了表扬,但并没急于下结论。而是让学生用同理计算第二题,发现同样的规律。此时我告诉学生并联电路电阻的关系:总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。即1/R=1/R1+1/R2。
当满足学生一时的求知欲时,学生的好奇心被进一步调动,老师趁热打铁,让学生找找两种情况下,电阻和通过它们的电流的关系。以第一小题中,R1=10欧,I1=1.2安;R2=40欧,I2=0.3安。学生马上就发现:I1/I2=R2/R1。即,并联电路电流比等于电阻比的倒数。通过数据,可以进一步引导学生发现:并联电路中,当一个支路电阻改变时,只能改变本支路电流,对其他支路的电压,电流没有影响。这也是我们经常说的并联电路各支路地位平等,相互不影响。
一、牛顿第一定律。采用边讲、边讨论、边实验的教法,回顾“运动和力”的历史。消除学生对力的作用效果的错误认识;培养学生科学研究的一种方法——理想实验加外推法。教学时应明确:牛顿第一定律所描述的是一种理想化的状态,不能简单地按字面意义用实验直接加以验证。但大量客观事实证实了它的正确性。第一定律确定了力的含义,引入了惯性的概念,是研究整个力学的出发点,不能把它当做第二定律的特例;惯性不是状态量,也不是过程量,更不是一种力。惯性是物体的属性,不因物体的运动状态和运动过程而改变。在应用牛顿第一定律解决实际问题时,应使学生理解和使用常用的措词:“物体因惯性要保持原来的运动状态,所以......”教师还应该明确,牛顿第一定律相对于惯性系才成立。地球不是精确的惯性系,但当我们在一段较短的时间内研究力学问题时,常常可以把地球看成近似程度相当好的惯性系。
二、牛顿第二定律。在第一定律的基础上,从物体在外力作用下,它的加速度跟外力与本身的质量存在什么关系引入课题。然后用控制变量的实验方法归纳出物体在单个力作用下的牛顿第二定律。再用推理分析法把结论推广为一般的表达:物体的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教学时还应注意公式F=Kma中,比例系数K不是在任何情况下都等于1;a随F改变存在着瞬时关系;牛顿第二定律与第一定律、第三定律的关系,以及与运动学、动量、功和能等知识的联系。教师应明确牛顿定律的适用范围。
三、万有引力定律。教学时应注意:①要充分利用牛顿总结万有引力定律的过程,卡文迪许测定万有引力常量的实验,海王星、冥王星的发现等物理学史料,对学生进行科学方法的教育。②要强调万有引力跟质点间的距离的平方成反比(平方反比定律),减少学生在解题中漏平方的错误。③明确是万有引力基本的、简单的表式,只适用于计算质点的万有引力。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也发现了它的局限性。
四、机械能守恒定律。这个定律一般不用实验总结出来,因为实验误差太大。实验可作为验证。一般是根据功能原理,在外力和非保守内力都不做功或所做的总功为零的条件下推导出来。高中教材是用实例总结出来再加以推广。若不同形式的机械能之间不发生相互转化,就没有守恒问题。机械能守恒定律表式中各项都是状态量,用它来解决问题时,就可以不涉及状态变化的复杂过程(过程量被消去),使问题大大地简化。要特别注意定律的适用条件(只有系统内部的重力和弹力做功)。这个定律不适用的问题,可以利用动能定理或功能原理解决。
五、动量守恒定律。历史上,牛顿第二定律是以F=dP/dt的形式提出来的。所以有人认为动量守恒定律不能从牛顿运动定律推导出来,主张从实验直接总结。但是实验要用到气垫导轨和闪光照相,就目前中学的实验条件来说,多数难以做到。即使做得到,要在课堂里准确完成实验并总结出规律也非易事。故一般教材还是从牛顿运动定律导出,再安排一节“动量和牛顿运动定律”。这样既符合教学规律,也不违反科学规律。中学阶段有关动量的问题,相互作用的物体的所有动量都在一条直线上,所以可以用代数式替代矢量式。学生在解题时最容易发生符号的错误,应该使他们明确,在同一个式子中必须规定统一的正方向。动量守恒定律反映的是物体相互作用过程的状态变化,表式中各项是过程始、末的动量。用它来解决问题可以使问题大大地简化。若物体不发生相互作用,就没有守恒问题。在解决实际问题时,如果质点系内部的相互作用力远比它们所受的外力大,就可略去外力的作用而用动量守恒定律来处理。动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。无论是宏观系统或微观粒子的相互作用,系统中有多少物体在相互作用,相互作用的形式如何,只要系统不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),动量守恒定律都是适用的。
六、欧姆定律。中学物理课本中欧姆定律是通过实验得出的。公式为I=U/R或U=IR。教学时应注意:①“电流强度跟电压成正比”是对同一导体而言;“电流强度跟电阻成反比”是对不同导体说的。②I、U、R是同一电路的三个参量。③闭合电路的欧姆定律的教学难点和关键是电动势的概念,并用实验得到电源电动势等于内、外电压之和。然后用欧姆定律导出I=ε/(R+r)(也可以用能量转化和守恒定律推导)。④闭合电路的欧姆定律公式可变换成多种形式,要明确它们的物理意义。⑤教师应明确,普通物理学中的欧姆定律公式多数是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,导体就不服从欧姆定律。但不论导体服从欧姆定律与否,R=U/I这个关系式都可以作为导体电阻的一般定义式。中学物理课本不把 R=U/R列入欧姆定律公式,是为了避免学生把欧姆定律公式跟电阻的定义式混淆。这样处理似乎欠妥。
说课是把执教者的教学设想,教学思想及其理论依据说出来,供同行商榷和交流。今天“说课”的内容是“欧姆定律”一节。下面介绍说这节课的过程。
一、教材分析
“欧姆定律”一课,学生在初中阶段已经学过,高中选修教材安排这节课的目的,主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识;体会物理学的基础研究方法(即通过实验来探索物理规律);学习分析实验数据,得出实验结论的两种常用方法——列表对比法和图像法;再次领会定义物理量的一种常用方法——比值法。这就决定了本节课的教学目的和教学要求。这节课不全是为了让学生知道实验结论及定律的内容,重点在于要让学生知道结论是如何得出的;在得出结论时用了什么样的科学方法和手段;在实验过程中是如何控制实验条件和物理变量的,从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史足迹体会科学家的思维方法。
本节课在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到复习初中知识的作用,另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础。本节课分析实验数据的两种基本方法,也将在后续课程中多次应用。因此也可以说,本节课是后续课程的知识准备阶段。
通过本节课的学习,要让学生记住欧姆定律的内容及适用范围;理解电阻的概念及定义方法;学会分析实验数据的两种基本方法;掌握欧姆定律并灵活运用。本节课的重点是成功进行演示实验和对实验数据进行分析,这是本节课的核心,是本节课成败的关键,是实现教学目标的基础。
本节课的难点是电阻的定义及其物理意义。尽管用比值法定义物理量在高一物理和高二电场一章中已经接触过,但学生由于缺乏较多的感性认识,对此还是比较生疏。从教学上的恒定比值到理解其物理意义并进而认识其代表一个新的物理量,还是存在着不小的思维台阶和思维难度。对于电阻的定义式和欧姆定律表达式,从教学角度看只不过略有变形,但它们却具有完全不同的物理意义。
二、关于教法和学法
根据本节课有演示实验的特点,本节课采用以演示实验为主的启发式教学法。教师边演示、边提问,让学生边观察、边思考,最大限度地调动学生积极参与教学活动。在教材难点处适当放慢节奏,给学生充分的时间进行思考和讨论,教师可给予恰当的思维点拨,必要时可进行课堂提问,让学生充分发表意见。这样既有利于化解难点,又有利于发挥学生的主体作用,使课堂气氛更加活跃。
通过本节课的学习,要使学生领会物理学的研究方法,领会怎样提出研究课题,怎样进行实验设计,怎样合理选用实验器材,怎样进行实验操作,怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律。同时要让学生知道,物理规律必须通过实验的检验,从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。
三、对教学过程的构想
为了达成上述教学目标,充分发挥学生的主体作用,最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性,对一些主要教学环节,有以下构想:
1. 在引入新课提出课题前,启发学生思考:物理学的基本研究方法是什么?这样既对学生进行了方法论教育,也为过渡到演示实验起承上启下作用。
2. 对演示实验所需器材及电路的设计可先启发学生思考回答,这样使学生既巩固实验知识,又调动学生积极参与。
3. 在进行演示实验时可请两位学生上台协助,同时让其余学生注意观察,也可调动全体学生都来参与,积极进行观察和思考。
4. 用列表对比法对实验数据进行分析后,提出问题让学生思考回答:为了更直观地显示物理规律,还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育,使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更深刻的认识。到此应该达到本节课的第一次,通过提问和画图像使学生的学习情绪转向高涨。
5. 在得出电阻概念时,要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义。此时不要急于告诉学生结论,而应给予充分的时间,启发学生积极思考,并给予适当的思维点拨。此处节奏应放慢,可提请学生展开讨论,让学生的主体作用得到充分发挥,使课堂气氛掀起第二次,也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻印象。
6. 在得出实验结论的基础上,进一步总结欧姆定律,这实际是认识上的又一次升华。要注意阐述实验结论的普遍性,在此基础上可让学生先行总结,以锻炼学生的语言表达能力。
7. 为检验教学目标是否达成,可自编若干概念题进行反馈练习,达到巩固之目的。然后结合教材练习题,熟悉欧姆定律的应用,时间不宜过长,以免冲淡主题。
四、授课过程中注意事项
1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍。
2.注意正确规范地进行演示操作。
3.注意凑示实验的可视度。
4. 定义电阻及总结欧姆定律时,要注意层次清楚,避免节奏混乱。
5.所编反馈练习题应重点放在概念辨析和方法训练上,不能把套公式计算作为重点。
关键词:探究性实验教学; 闭合电路欧姆定律; 模拟实验; 学生实验
中图分类号:G642.0 文献标识码:A文章编号:1006-3315(2014)05-155-002
在科学技术快速发展的今天,实施以创新精神和实践能力为重点的素质教育,重要的着眼点是转变学生的学习习惯和学习方式。大多数民考民预科生模仿性学习心理是构成接受知识的主要因素。这种依赖性强,靠模仿去接受知识的习惯,是一种较为简单的学习心理,民考民预科生普遍认为物理难学。究其原因难在学生各方面能力与预科物理学习要求的差距大。预科阶段,乃至大学阶段,要求自主学习物理。不同于自学,它是指学生在教师的指导下,以学生自己的体验、参与和探究为主,从自身社会生活实践中获取物理知识,并创造性地解决生活中的问题的一种学习方法。怎样才能把课堂教学与探究性学习、发现性学习和自主性学习相结合?在大力倡导探究性实验教学的今天,迫切需要大量优秀的、具有创新性的探究实验来丰富我们的课堂教学。为此,我们立足民考民预科生学习特点,对探究式实验教学作一些有益的尝试,希望能够引领学生较为深入地学习物理的相关理论、方法、技能;提高学生的科学素养,激发学生实验探究的兴趣;增强学生的创新意识;培养学生实事求是,严谨认真的科学态度;养成交流与合作的良好习惯;发展学生的实践能力。本文就《闭合电路欧姆定律》一节做探究性实验教学设计。
一、教材和教学对象分析
闭合电路的欧姆定律主要分为电动势和闭合电路的欧姆定律两部分。电动势的概念是闭合电路欧姆定律的关键和基础。其基本内容有两个方面:电源电动势由电源本身性质决定的,它表征了电源将其他形式的能转化成电能本领的大小。电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,在闭合电路里电源电动势等于内外电压之和。本节难点是路端电压和外电阻之间的关系。学生通过多媒体的仿真实验记录数据,导出规律,使学生有感性的认识,课后让学生进入实验室,在做好仿真实验的前提下,进行实验,验证结论,减少盲目性。
二、教学目标
1.知识目标
理解电动势的定义。理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题。理解路端电压随电流(或外电阻)关系的公式表达和图象表达,并能用来分析、计算有关问题。知道闭合电路中能量的转化。
2.能力目标
通过路端电压与外电阻的关系实验探究,培养学生利用“实验研究,得出结论”的科学思路和方法。研究路端电压与电流的关系公式、图象及图象的物理意义,培养学生应用数学工具解决物理学问题的能力,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3.情感态度与价值观
通过多媒体仿真探究实验和课后的学生探究实验,激发学生求知欲和学习兴趣,享受成功的乐趣,体会物理学研究的科学性。通过分析路端电压与电流(外电阻)的关系,培养学生严谨的科学态度,感受物理之美。通过学生之间的讨论、交流与协作探究,培养团队合作精神。
三、教学重点
闭合电路欧姆定律。路端电压与电流(外电阻)关系的公式表示及图象表示。
四、教学难点
电动势的概念。路端电压与电流(外电阻)关系。
五、教学思路
《闭合电路欧姆定律》是学生感到较为难以理解的知识点,电动势的物理意义的理解是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础。首先让学生课前感受生活中的一些电源,初步明确电源是将其他形式的能转化成电能的装置,让学生自己用电压表测量不同类型的电源两极间的电压,为引入电动势的概念作铺垫。再让学生在电脑上进行仿真实验,学生通过连接不同的开关,改变外电阻阻值,内电阻阻值,记录电流、电压,分析数据,探究路端电压与外电阻(电流)的关系,得出路端电压与外电阻(电流)的关系。然后在课堂仿真实验的基础上进入实验室实验。避免了盲目性,引发学生学习的兴趣,再进行讨论,解释现象原因。讲授闭合电路中的功率,进一步从能量的转化角度说明电源是将其他形式的能转化成电能的装置。最后,利用两道例题来应用闭合电路欧姆定律,并适当地延伸拓展,通过课外思考题,使学生对电动势的概念有更深刻的理解。
六、教学方法:探究性实验教学法、多媒体仿真实验探究,实验室验证、实验分析、讨论等方法
(一)电源。展示不同型号、种类电池、手摇发电机,对小灯泡供电。电源不同,结构不同,但有相同的规律。演示:1用小灯泡点触干电池,点触蓄电池,小灯泡发光。2将小灯泡与手机电池相接,小灯泡发光。3手摇发电机,同样能够使小灯泡发光。学生得出结论:干电池、蓄电池是将化学能转化成电能;手摇发电机是将机械能转化成电能。
(二)电源的电动势:模拟实验,介绍电路图(如图1),介绍实验仪器。得出内、外电路,内、外电压的概念,指出电源内部有电阻。看电池内部(如图2),电荷定向移动形成电流,电荷电势能减小.从能量转化的角度初步理解电动势的物理意义。观察仿真实验:电场中两点间电势差在数值上等于什么?利用计算机课件进行模拟实验(如图3)【模拟实验一】:不闭合S2、S3,只闭合S1,观察V1的大小。问题思考:(1)闭合开关S1后,此时伏特表V1测得的电压?(2)此时外电阻多大?学生回答:电动势越大,电源把其他形式的能转化成电能的本领越强。学生模拟实验,分析得出(1)伏特表测电源电动势;(2)外电路电阻无穷大。E在数值上等于外电路断开时电源两端点压。
图1 图2图3
关键词:教育游戏;初中物理;多媒体技术
德国学者沃尔夫冈•克莱默将游戏定义为一种由道具和规则构建的,游戏者主动参与并且在整个过程中包含竞争,充满变化的娱乐活动[1]。将游戏运用到教育中,主要是借助游戏的娱乐性和趣味性,使学习者可以在轻松的氛围中获得知识[2]。在游戏设计开发环节加入各种先进的电子、媒体技术,可以使游戏在表现形式上更加多样化,用户体验更加真实。使用多种媒体技术对游戏进行开发设计,可以让学习变得轻松愉快,可以实现“寓教于乐”的教育目标[3]。如学生学习欧姆定律这一内容时,传统的教学方法中,大多数教师都是照本宣科地进行理论讲解,容易使教学变得枯燥乏味。而使用多媒体技术可以把枯燥乏味的知识融入到游戏中,让学生在放松的情况下掌握相关的知识,因此研究教育游戏具有重要意义。
一、国内外教育游戏的研究现状
(一)国外研究现
状国外学者对教育游戏的研究开始于20世纪80年代初,初代教育游戏是将教学和电视游戏相结合,学习者在电视上进行游戏的同时掌握知识技能。随着计算机的普及和多媒体技术的发展,教育游戏的载体也逐步从电视发展为计算机,教育游戏软件的种类也更加丰富多样。国外教育游戏在理论方面也有一套完整的设计开发模式。如KRISTIAN将已有教育理论与游戏设计整合提出了体验式游戏模型,强调在教育游戏设计中加入即时反馈,以及根据学习者的技能水平为其提供相应的挑战的内容[4]。
(二)国内研究现状
我国学者最开始是致力于挖掘游戏的教育价值,之后有学者提出了娱教技术,才正式确定了游戏的教育地位。通过娱教技术,可以使学校教育在时空上得到扩展,将学习者日常生活的一些有趣的体验融入到传统的学校教育中,为学习者提供系统的学习生活情境[5]。目前我国物理游戏大多是以零散的单机游戏为主,需要玩家拥有一定的物理常识和体验才能过关。如在某个光学游戏中,玩家需要灵活运用入射角等于反射角这一光学物理知识,才能完成游戏任务,这些游戏虽然没有系统的对某个知识点进行教学,但深受学习者的喜爱。这也表明教育游戏终将成为未来教学新的突破口,游戏与教育相结合会逐步成为一种发展趋势,因此制作出更多、更好的教育游戏已经是教育的一个潮流[6]。基于以上分析,在《超级电工》游戏的设计制作中,要充分结合课程标准,使用娱教技术的相关理论进行设计开发,在发挥游戏娱乐性的基础上,更要注意对学习效果的检测,不然就会本末倒置[7]。
二、《超级电工》教学游戏开发设想
(一)课程内容
本游戏的教学内容是初中物理中的欧姆定律,所以在设计游戏时,考虑了如何将欧姆定律体现在游戏过程中,使游戏设计既符合欧姆定律的相关原理,又能与日常生活中的一些现象联系起来,使游戏既贴合课程标准,又具有趣味性。
(二)游戏内容
游戏设定为超级电工,任务是帮助主人修好电路点亮电灯。游戏给定电压值和电流值,选择适当的电阻连接,将电压减小到电灯的额定电压。电阻选择完成后拉下电闸,如果电压达到电灯额定值灯亮;如果电压小于额定值灯闪烁;如果电压大于额定值电灯爆炸。游戏过关可获得金币奖励,如果到游戏结束时间还没有选好电阻并拉下电闸主人会生气。
(三)游戏结构设计
游戏的结构初步设计为四个部分:主界面、游戏帮助、游戏关卡小提示。主界面:用一个简单的动画效果吸引学生眼球。介绍游戏规则,让学生了解游戏怎么玩,明白奖励制度。游戏关卡:设置游戏关卡主要目的是让学生通过游戏方式快速学习、记忆电阻和欧姆定律的相关公式,学生完成关卡会得到相应的金币奖励。小提示:用于辅助学生完成游戏任务,在学生忘记相关公式时可以点击小提示查看公式表,但是在点击小提示时会扣除一定的金币,如果金币数量不够则无法开启小提示。具体的游戏界面如图1所示。教育游戏的实质是利用游戏来激发学习者的兴趣,达到特定的教育目标[8]。针对于教育游戏的特性,笔者认为在游戏设计中应该注意两个环节,首先游戏设计必须按照相关课程标准进行设计,不可脱离理论知识;其次需要将教学目标完美融合到游戏场景、任务要素中[9]。
三、应用价值
本研究把初中二年级物理中的欧姆定律作为研究内容进行分析,根据国家课程标准的理论指导和技术手段及开发平台将其设计并制作成教育教学游戏,可体现出以下应用价值。首先,可以增强学习者学习物理的主动性。教学内容以游戏的方式呈现,设置多种难度不同的关卡,学习者可以通过体验游戏的不同关卡,来理解欧姆定律的基本内容,学习串并联情况下电阻总值的计算方法,在一种轻松的游戏氛围下自主学习,并且能通过玩游戏的方式来掌握欧姆定律。通过游戏探究闭合电路中电压和电阻之间的关系,并将所学的知识应用到生活中。其次,可以加强学习者学习效果。众所周知,人们对自己感兴趣的事物学习的主动性更强,学习效果会更明显。而把这些繁杂和抽象的物理电学方程式融入在游戏中,能使学生在体验游戏的过程中充分理解并掌握知识点,有效提高学习者的学习效果。
四、结语
在物理学习中繁多的定律公式学习起来是非常枯燥乏味的,但是如果在游戏中加入了教学内容,根据学生的心理特征设计制作出贴合科学教育目标的教育游戏,不仅能激发学习者的学习兴趣,还能提高学习者的学习效果。另外教育游戏是结合学习者的特点设计的,有一定的奖惩措施,能激发学习者的学习动力及学习的积极性和自主探索能力。
作者:曾思遥 单位:云南师范大学
参考文献:
[1]叶虹.校本教育游戏软件的设计研究[D].上海:上海师范大学,2004.
[2]刘艳,闫慧洁.我国教育游戏研究现状及存在的问题[J].教学研究,2009(12):10-12.
[3]程君青,朱晓菊.教育游戏的国内外研究综述[J].现代教育技术,2007,17(9):72-75.
[4]KRISTIANK.Digitalgame-basedlearning:towardsanexperientialgamingmodel[J].InternetandHigherEducation,2005(8):13-24.
[5]祝智庭,邓鹏,孙莅文.娱教技术:教育技术的新领地[J].中国电化教育,2005(5):11-14.
[6]陶翠婷.基于体验学习的初中物理教育游戏设计研究[J].陕西师范大学学报,2012(54):152-153.
[7]李伟,赵蔚,马杰.基于Flash+XML的中学物理教育游戏的设计和开发[J].中国电化教育,2013(318):86-90.
[8]闫正洲.浅谈教育游戏的现状和发展[J].科技信息(科学•教研),2008(15):46-59
物理例题的学习是物理学习过程中的一个重要环节,它不仅使学生巩固了所学的基础知识,同时也有利于培养学生的独立思考和自学能力。在教学过程中我们往往只是重视物理问题的解决,而忽略对问题的发现与探究过程。其实发现问题与解决问题是思维的两个互逆的过程,两者缺一不可。发现问题的过程是开发思维的过程,是学生知识构建的过程。因此在这个意义上我们可以说培养学生发现问题的能力正是素质教育,特别是培养学生创新精神的重要途径。
物理例题教学是思维方法的教学,而不是知识的灌输,通过例题教学教师要帮助学生把文字叙述转化为物理情景,建立起物理模型,让学生学会分析,学会抽象,学会概括,学会推理,让学生把所学知识应用到解决实际问题中去,从而提高分析解决问题的能力。学生在解题中容易形成思维习惯,思考问题时受到束缚,不能灵活的把物理规律应用到问题中去。学生经常会说,课听得懂,就是题不会做,原因就是没有养成物理思维的方法。下面我就人教版高中物理新教材中两个例题和同行们做个交流。
一、举一反三,培养学生发散思维
人教版选修3-1第二章第七节学过闭合电路欧姆定律之后,教材为了让学生理解并应用欧姆定律给出了例题1:在图2.7-4中R1=14Ω,R2=9Ω。当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r。
分析:根据闭合电路欧姆定律和题述的两种情况,可以列出下面两个方程
E=I1R1+I1r
E=I2R2+I2r
消去E,解出r=■
解:E=I1R1+I1r(1)
E=I2R2+I2r(2)
代入数值,得r=1ΩE=3V
这道例题是教材经过精心设计编写出来的,它不仅训练了学生对闭合电路欧姆定律的使用,同时提供给学生如何测量电源电动势和内阻的信息。这道题目蕴含着丰富的教育功能,对培养学生的学习兴趣,提高学生的科学素养有着重要的教育意义。如果教师能够因势利导,根据教材的编写思想,把题目稍作变化,则更能发挥题目的作用,学生的思维也能够得到放射性发散。例如,如下图所示,题目中的电流表换成电压表,还能测出电源的电动和内阻是吗?
题目改过之后难度并没有明显增加,通过学生的探究过程,激活了学生的思路,使学生不仅可以体验知识的形成过程,体会物理学的研究方法,而且培养了学生的认知结构和创新意识。当然题目还可以变化为:如下图所示,把定值电阻换为滑动变阻器,用一个电压表一个电流表能测出电源的电动势和内阻吗?
随着学生思维的发散,学生对闭合电路欧姆定律的应用有了认知情感,并且能够逐步总结出测量电源电动势的方法:(1)可以用一个电流表和两个定值电阻来测量(2)可以用一个电压表和两个定值电阻来测量(3)可以用一个电压表和一个电流表测量。学生在解题的过程中,物理的研究方法得到了渗透,强烈的刺激了学生的探究欲望。
二、改头换面,激发兴趣,巩固新知
人教版选修3-4第十三章第二节学过折射定律之后,教材给出了如下例题:如图13.1-4所示,一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时,从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的点C,C、B两点相距■。求油的折射率和光在油中的传播速度。
甲 乙
分析:在图乙中过直线AB与油面的交点O做油面的垂线,交桶底于N/点。此题是说,来自C点的光线沿CO到达油面后沿OA方向射入空气。折射现象中光路是可逆的,因此如果光线沿AO方向由空气射到油面,折射光线将沿OC进入油中。以AON作为入射角,以CON/作为折射角,由折射定律可以求出油的折射率n.
解:(1)光路如图所示。
(2)由题意知,底面直径与桶高相等,所以图中角r=450,
角i可以计算出sin i=
所以油的折射率n=■=■≈1.6
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,
电压和电阻
电压
作用:电压是使电路形成电流的原因
常用单位以及换算:千伏,毫伏,微伏1kv=1000v1v=1000mv1mv=1000uv
电压的测量——电压表
1读数:看清量程,弄清每大格和每小格表示电压数
2接法:并联在被测电路两端,使标有﹣号的接线柱接电源的负极,标有﹢号的接线柱接电源的正极,被测电压不超过电压表的量程
串联,并联电路电压的规律
串联电路中总电压等于各部分电路
中分电压之和
并联电路中各支路两端电压都相等
电阻
电阻的意义:一切导体都具有阻碍电流作用的性质,不同的导体对电流阻碍作用不同
单位:欧姆ω,其他常用的单位:兆欧mω、千欧kω1mω=1000klω=1000000ω
影响电阻大小的因素:长度、材料、横截面积、温度
半导体、超导体的特点:半导体随慰藉条件的改变它的电阻也改变(压敏电阻、光敏电阻等)
变阻器
原理:改变接入电路中电阻丝的长度来改变电路中的电阻
构造:支架、电阻丝、瓷筒、金属棒等
使用方法:“一上一下”
第七章知识总结与能力整合
本章直接从研究电流与电压,电阻的关系切入,引导学生探究电流与电压,电阻之间的关系,得出重要的电学定律——欧姆定律,并进一步运用欧姆定律进行简单的电学定量计算,得出电阻串联,电阻并联的关系,以欧姆定律为理论基础,运用相应的实验器材设计实验测量小灯泡的电阻,运用欧姆定律分析了一些与安全用电有关的现象,认识断路和短路现象,加深对欧姆定律的理解,提高了学生运用知识解决实际问题的能力,激发学生学习物理的积极性
欧姆定律
电阻上的电流跟电压的关系:导体中通过的电流与这段导体两端的电压成正比
内容:导体中通过的电流跟这段导体两端的电压成正比,与电阻成反比
表达式:i=u/r
应用求电流,电压,电阻
测量小灯泡的电阻
原理:r=u/i
方法:伏安法测电阻
注意:小灯泡的电阻太小会随灯丝温度的升高而增大
安全用电
电压越高越危险
断路,短路的认识
注意防雷,正确使用避雷针
第八章知识总结与能力整合
本章是在学习欧姆定律长的基础上,吧对于电学的研究扩展到电能和电功率,是初中物理的重点章节之一,也是难点之一,本章学习的主要目标是让学生了解电能和电功率的概念,知道焦耳定律以及与电功率有关的安全用电方面的问题,整章教材的结构是围绕电能的概念展开的。
电功率
电能
电能的获得:电能是由自然界中各种其他形式的能转化而来的,是由电源(发电机、电池等)提供的
单位:焦耳j、千瓦时kw•h,千瓦时在日常生活中也叫度
1kw•h=1度=3.6*10^6j
电能表
作用:用来测量用电器在一段时间内消耗的电能
测量方法:电能表的计数器上前后两次读数之差
表盘上参数的含义:例如,2500rews/kw•h表示每消耗1kw•h的电能,电能表转盘转2500转
电功
实质:电流做功德过程实质上就是电能转化成其他形式能的过程,有多少电能转化成其他形式的能,电流就做了多少功。
单位:与电能的单位一样,都是焦耳j
计算:w=p•t
电功率
物理意义:表示消耗电能的快慢,符号用p表示
定义:一个用电器功率的大小等于它在1秒内所消耗的电能,用公式p=w/t表示
单位:瓦特w、千瓦kw,1kw=10^3w(1w=1j/1s=1j/s)
千瓦时的来世:1千瓦时是功率为1kw的用电器使用1h所消耗的电能,1kw•h=1kw*1h
额定电压及额定功率:用电器正常工作时的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下的功率叫用电器的额定功率。一般来说,在用电器铭牌上标明的电压和电功率就是这个用电器的额定电压和额定功率
测量:原理(p=ui),器材,电路图
电流的热效应
电流的热效应:电流通过道题是,电能要转化成热,这种现象叫电流的热效应,任何导体中有电流通过时,道题都要发热
焦耳定律的内容及表达式:q=i^2rt
电热的利用和防止
电功率和安全用电
电功率与电流的关系:根据公式p=ui得i=p/u可知,由于家庭电路中的电压时一定的,即为220v,所以用电器功率越大,电路中的电流i就越大,为了安全用电,应注意不要让干路中的电流超过家里供电线路和电能表所允许的最大电流值
保险丝
特点:保险丝是用铅锑合金制作的,电阻率大而熔点低
作用:电路中的电流超过允许值时,保险丝能自动熔断而自动切断电路,以保证电路的安全。家庭电路中千万不能用铜丝、铁丝代替保险丝
第九章知识总结与能力整合
本章从生活中常见的磁现象出发,介绍磁的一些基本知识,通过各种探究活动让学生感受到特殊物质“磁场”的存在,并探究“电生磁”和“磁生电”的辩证关系,了解电和磁的内在关系。通过探究活动了解物理学家研究问题的方法,获取先关信息并掌握相关知识。
电和磁
磁现象
磁性:吸引铁、钴、镍等物质的性质
磁体吸铁性指向性:指向南北方向
磁极
磁体上磁性最强的部分叫磁极
磁极:南极s、北极n,任何磁体都有两个磁极
作用规律:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引
磁场
存在于
磁体周围空间
电流周围空间
1电流的磁效应——奥斯特饰演
2通电螺线管(1)磁场与条形磁铁相似
(2)极性与电流方向有关
(3)应用:电磁铁(影响因素应用:电磁继电器、扬声器)
最基本性质
1对放入其中磁体有力的作用
2对放入其中电流有力的作用——电动机原理及能量转化
方向规定:物理学中,把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向
描述——磁感线
特点:闭合曲线,在此题的外部从n极到s极,内部从s极到n极,磁感线不想交
功能:磁感线能反映磁场的强弱,密的地方磁场强,疏的地方磁场弱
磁生电
电磁感应现象:只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中才会产生电流,这种现象叫做电磁感应现象,得到的电流叫感应电流
应用:发电机
原理:电磁感应
能量转化:机械能转化为电能
补充发动机能量转化是电能转化为机械能
第十章知识总结与能力整合
本章主要讲述电磁波以及信息的传播。
信息传播
固定电话
结构及原理:用简单的电话是由话筒和听筒组成。其基本原理:利用电流把信息传到远方。过程是振动——变化的电流——振动
电话交换机:一般电话之间是通过交换机来转换的。可以提高线路利用率
模拟通信:信息电流的变化情况与声音的变化情况一样,这种信号叫模拟信号,使用模拟信号的通信方式叫模拟通信
数字通信:信号使用不同的符号的不同组合来表示,这种信号叫数字信号,使用数字信号的通信方式叫数字通信。数字信号形成简单,抗干扰力强,失真小。
电磁波
产生:迅速变化的电流产生电磁波
传播:电磁波可以在真空中传播,传播速度与光一样
电磁波的波速、伯成河频率
应用:广播、电视、移动电话、通信
越来越宽的信息之旅
微波通信:用微波来传递信息的通信方式就是微波通信。微薄的波长在10m到1mm之间,频率为30mhz到3*10^5mhz之间
卫星通信:是借助地球同步通信卫星来传递信息的,卫星通信可以克服微波不能沿着地球表面传播的不足(微波只能沿着直线传播)
光纤通信:通过光导纤维来传递信息叫光纤通信。光纤通信的特点是携带的信息量大
网络通信:是通过计算机来完成的,其主要形式是电子邮件
高中物理教学工作总结
关键词:概念和规律;必然性;创设情境;适用范围
物理知识中最重要最基本的内容是物理概念和规律,它们是整个物理知识的基本组成元素,学好物理概念和规律,并使学生的认识能力在形成概念和掌握规律的过程中得到发展,是物理教学的首要任务。物理概念和规律是人类在探索物理世界过程中,在大量观察实验的基础上,运用逻辑思维的方法,把物理现象,物理过程的本质属性加以抽象、概括形成的。任何概念和规律的形成并非一蹴而就,都需要一个发展的过程,其发展、完善的过程不乏有过程的科学分析,研究方法的确立以及人文价值的体现,这都是新课程标准的基本理念中的内容。
物理概念和规律的教学,一般要经过四个环节:引入概念和规律的必然性,建立概念和规律的过程,讨论概念和规律的适用性, 应用概念和规律解决问题的思路。
一、引入概念和规律的必然性
每一个概念和规律的引入都有它的必然性,当我们研究问题时用以前的概念和规律无法解释时,这就为概念和规律的引入创造了必然性,例如:在引入速度时,根据学生的生活经验,体育课100米赛跑,班里谁最快?汽车与骑自行车同时开始,哪个快?学生用时间或路程比较物体运动快慢,当甲同学跑150米用30秒, 乙同学270米用50秒,甲乙谁快?此时用时间或路程比物体运动快慢就不可行,就需要建立速度的概念来说明问题。
引入概念和规律的核心方法是创设物理情境,提供感性平台,概念和规律的基础是以感性现象为出发点,通过对具体的物理现象及其特性进行概括、提炼、归纳、汇总,才能形成概念,对于物理现象变化规律及概念之间的本质联系进行概括、归纳,就形成了物理规律,因此,教师要给学生提供丰富的感性素材。可以运用实验来展示感性素材的物理现象和过程,利用直观教具,利用学生已有的生活经验,以及学生已经学习过的知识来展示感性素材,让学生从这些不同的运动过程中,找出共性,从而概括定义。为形成概念、规律而选用的事例,必须是包括主要类型的,本质联系明显的。
二、建立概念和规律的过程
物理概念和规律是人脑对物理现象和过程等感性材料进行科学抽象的产物,在获得感性认识的基础上,提出问题,引导学生进行分析、综合、概括,排除次要因素,抓住主要矛盾,找出一系列现象的共性、本质属性,才能使学生正确形成概念。如功的概念的建立,是通过大量的生活情景,引导学生找出这些过程的共性,即不论哪个过程,都要有一个力,且物体都沿着这个力的方向移动一段距离。从而提炼出“功”的定义,在对共性进行概括和提炼时,教师要有意识引导学生突出本质,摒弃非本质,才能建立起正确的概念与规律。
三、讨论物理概念和规律的适用范围
教学实践证明,只有学生真正理解了的东西,才能牢固地掌握。因此,在物理概念和规律建立以后,还必须引导学生对概念和规律进行讨论,以深化认识。一般要从以下三个方面进行讨论:一是讨论其物理意义,二是讨论其适用范围和条件,三是讨论有关概念和规律间的关系。例如对于欧姆定律的讨论,首先应该让学生知道欧姆定律研究的是电流与电压、电阻的关系。而非电压与电流、电阻的关系,或是电阻与电压、电流的关系。其次要强调应用欧姆定律的对应性,这是学生特别容易出错的地方,另外还要从电压、电阻的作用入手说明电流与电压成正比,与电阻成反比的内在联系,只有把这三个方面的问题交代清楚了,学生在理解和掌握欧姆定律时才会少出错误。
四、运用物理概念和规律解决实际问题
学习物理知识的目的在于运用,在这一环节中,一方面要用典型的问题,通过教师的示范和师生共同讨论,深化活化对所学的概念和规律的理解,逐步领会分析、处理和解决物理问题的思路和方法;另一方面,更主要的是组织学生进行运用知识的练习,要帮助和引导学生在练习的基础上,逐步总结出在解决问题时的一些带有规律性的思路和方法。其次,物理知识来源于自然,它又要服务于自然,使科学技术真正成为生产力。