绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇欧姆定律的表述范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
欧姆定律是高中物理电学部分的核心内容,也是高考的重难点内容,同时欧姆定律掌握的好坏会直接影响我们的考试成绩,因此要多用时间将这块知识进行巩固,以取得更高的分数。
1在欧姆定律的学习中常遇到的问题
1.1欧姆定律的使用范围问题
在电路的实验过程中,我会出现忽略导线,电子元件与电源自身的电阻,将整个电路视为纯电阻电路的问题。而欧姆定律通常只适用于导电金属和导电液体,对于气体、半导体、超导体等特殊电路元器件不适用,但我们知道,白炽灯泡的灯丝是金属材料钨制成的,也就是说线性材料钨制成的灯丝应是线性元件,但实践告诉我们灯丝显然不是线性元件,因此这里的表述就不正确,本人为了弄清这里的问题,向老师进行了请教并查阅了相关资料,许多资料上说欧姆定律的应用有“同时性”与“欧姆定律不适用于非线性元件,但对于各状态下是适合的”。但我自身总觉得这样的解释难以接受,有牵强之意,即个人理解为既然各个状态下都是适合的,那就是适合整个过程。
1.2线性元件的存在问题
通过物理学习我们会发现材料的电阻率ρ会随其它因素的变化而变化(如温度),从而导致导体的电阻实际上不可能是稳定不变的,也就是说理想的线性元件并不存在。而在实际问题中,当通电导体的电阻随工作条件变化很小时,可以近似看作线性元件,但这也是在电压变化范围较小的情况下才成立,例如常用的炭膜定值电阻,其额定电流一般较小,功率变化范围较小。
1.3电流,电压与电阻使用的问题
电流、电压、电阻的概念及单位,电流表、电压表、滑动变阻器的使用,是最基础的概念,也是我最容易混淆的内容。电流表测量电流、电压表测量电压、变阻器调节电路中的电流,而电流、电压、电阻的概念是基本的电学测量仪器,另外,欧姆定律只是用来研究电路内部系统,不包括电源内部的电阻、电流等,在学习欧姆定律的过程中,电流表、电压表、导线等电子元器件的影响常常是不考虑在内的,而对于欧姆定律的公式I=UR,I、U、R这三个物理量,则要求必须是在同一电路系统中,且是同一时刻的数值。
2欧姆定律学习中需要掌握的内容
本人在基于电学的基础之上,通过对欧姆定律的解题方式进行分析,个人认为我们需掌握以下内容:了解产生电流的条件;理解电流的概念和定义式I=q/t,并能进行相关的计算;熟练掌握欧姆定律的表达式I=U/R,明确欧姆定律的适用条件范围,并能用欧姆定律解决相关的电路问题;知道什么是导体的伏安特性,什么是线性元件与非线性元件;知道电阻的定义和定义式R=U/I;能综合运用欧姆定律分析、计算实际问题;需要进行实验、设计实验,能根据实验分析、计算、统计物理规律,并能运用公式法和图像法相结合的方法解决问题。
3欧姆定律的解题思路及技巧
3.1加深对欧姆定律内容的理解
在欧姆定律例题分析中,我们比较常见的问题是多个变量的问题,以我自身为例,由于物理理解水平有限,且电压、电流、电阻的概念比较抽象,所以学习难度较大,但我通过相关教学短片的学习,将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障,电阻越大路越不好走,电阻越小通过速度则快”的方式,明白了电阻是导体自身的特有属性,其大小是受温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的,与其两端的电压跟电流的大小无关,并且明白了电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变。同时我们每一个人都知道对于不同的习题,解决步骤都是不相同的,虽同一问题会有不同的解题方法,但总是离不开欧姆定律这个框架。因此对于一些与电学有关的知识,我一般会利用欧姆定律解决电生磁现象与电功率计算问题。例如:某人做验时把两盏电灯串联起来,灯丝电阻分别为R1=30Ω,R2=24Ω,电流表的读数为0.2A,那么加在R1和R2两端的电压各是多少?我可以根据两灯串联这一关建条件,与U=IR得出:U1=IR1=0.2A×30Ω=6V,U2=IR2=0.2A×24Ω=4.8V,故R1和R2两端电压分别为6V、4.8V的结论。
3.2利用电路图进行进行计算
在解有关欧姆定律的题时,以前直接把不同导体上的电流、电压和电阻代入表达式I=U/R及导出式U=IR和R=U/I进行计算,并把同一导体不同时刻、不同情况下的电流、电压和电阻都代入欧姆定律的表达式及导出式进行计算,因此经常混淆,不便于分析问题。通过后期老师给予我的建议,在解题前我都会先根据题意画出电路图,并在图上标明已知量、数值和未知量的符号,明确需分析的是哪一部分电路,这部分电路的连接方式是串联还是并联,以抓住电流、电压、电阻在串联、并联电路中的特征进行解题。同时,我还会注意开关通断引起电路结构的变化情况,并且回给“同一段电路”同一时刻的I、U、R加上同一种脚标,其中需注意单位的统一与电流表、电压表在电路中的连接情况,以及滑动变阻器滑片移动时电流、电压、电阻的变化情况。
3.3利用电阻进行知识拓展
本着从易到难的原则,我们可从一个电阻的问题进行计算,再扩展到两个电阻、三个电阻,逐渐拓宽我们的思路,让自己找到学习的目标以及方法。比如遇到当定值电阻接在电源两端后电压由U1变为U2,电路中的电流由I1增大到I2,这个定值电阻是多少的问题时,我们可利用欧姆定律的概念ΔU=ΔI・R得到电阻的值,而当难度增加由一个电阻变为两个电阻时,定值电阻与滑动变阻器串联在电压恒定的电源两端,电压表V1的变化量为ΔU1,电压表V2的变化量为ΔU2,电流表的示数为ΔI,在这样的问题上可将变化的问题转化为固定的关系之间的数值,就可简化许多变量问题的计算。当变量变为三个电阻时难度会进一步的增大,我起初认为这是一项不可能完成的任务,所以放弃了这类题,而在经过询问成绩优秀的同学时,才知道可将三个电阻尽量化为两个电阻,通过电压表与电流表的位置将电阻进行合并,以此简化题目。
4总结
简言之,欧姆定律是物理教材中最为重要的电学定律之一,是电学内容的重要知识,也是我们学习电磁学最基础的知识。当然,对于欧姆定律的学习与解题方法,自然不止以上所述方法,因而在具体的学习中,我们要立足于自身实际学习情况来进行方法的选取,突破重难点知识,以找到更好的解题思路。
参考文献:
每个提问,都是有一定的教学目的,不同教学阶段,教师设计提问要达到的教学目的不同.怎样去实现教学目标呢?
1.1 导入提问
教师围绕课题,出示电路如图1(由教师操作,让学生观察电流表示数变化),用诱发式提出问题“电路中电流大小跟什么因素有关呢?”请大家大胆猜想…….设计提问的目的在于借助情境、面向全体诱发问题,同时又为新课电路设计铺路,激起学生求知欲望.
1.2 新课提问
猜想一:电阻一定时,电阻两端电压越大,通过的电流越大.
猜想二:电压一定时,电阻越大,通过该电阻的电流越小.
按予环环相扣,边演示边观察边记录,有机提出:如果没有变阻器将会怎样呢?为什么要进行三次实验?根据表格获得的数据,谁能归纳出结论呢?通过提出问题、建立假设、设计实验、检验假设、整合归纳为主线,揭示欧姆定律.新课提问的第一层是“一石激起千层浪”实现突出教材重点,培养探索能力的教学目标.
欧姆定律I=U/R又如何运用?
例 一电阻两端电压为6伏时,通过的电流为0.3安,这电阻为多少欧?当通过的电流为零时,该电阻又为多少欧?此时电阻两端电压为多少?当电阻两端电压为4伏时,通过的电流为多少?
目的是理清电流、电压、电阻的概念与三者关系,熟练变换公式的运用.
练习 如图2,I—U图像分别是电阻A、B两端电流与电压变化曲线,你能析图得出哪些结论?(本题要根据学生的理解能力而择定)
开放式练习,旨在让全体学生参与.
新课提问的第二层是理解知识,化解教材难点.
1.3 结题提问
结题是指课堂教学在结尾阶段的教学.教师通过总结性、延伸性的问题,在学生答问中获得反馈信息,了解学生的学习情况.学生也可以从中了解学习重点、难点,检查自己的学习成效及知识的深化和发展.如,什么是欧姆定律?
欧姆定律如何应用?在电路中(图3),R1为10欧,电压表示数为6伏,电流表示数为0.2安,请用欧姆定律及相关知识求出三个量(这是欧姆定律在串联电路中拓展).使学生懂得知识的延伸,也留给优秀生课外探索的空间,让学生带着问题走出课堂,达到“课虽结而趣无穷”的效果.
2 掌握提问策略
2.1 精心设计提问
教师要树立“问题意识”,以问题为纽带,设疑、启疑、答疑和学生的怀疑、质疑、解疑,实现教学过程中教师引导,学生主动参与,需要教师设计问题注意几点.
(1)紧扣文本、创设问题
文本是学生学习活动的资源,教师必须静心“品读”,领悟出其中的内涵和外延,创设相应有价值的问题,用于课堂教学,激活学生的思维、开发学生的智力.如,对欧姆定律的理解,我创设的例题是为了借助例题中问题组织“问题中品读,讨论中交流,点拨中领悟,分析中提高”等课堂教学活动时,发挥该文本应有作用.
(2)把握问题难度
人的认知结构可以划分“已知区”、“最近发展区”和“末知区”.教师要努力寻找学生“已知区”和“最近发展区”的结合点,在不知不觉中唤起学生学习的热情,然后逐渐提高问题难度.如导入部分,学生已知电压、电阻的作用,有待建立电流与电压、电阻的关系.
(3)关注问题角度
教师要从培养学生能力入手,处理好问题大小、多少的关系.同一问题,可以从不同侧面提出,提问角度不同,效果往往不一样.如,探索研究电流与电压、电阻关系的电路中“如果没有变阻器将会怎样?”与“变阻器有什么作用?”两种提问比较,前者问题自然,易打开学生思路;后者生硬,不易培养学生思维能力.
(4)力求问题开放.开放性问题能为培养学生的发散思维能力、发展学生个性提供广阔的空间.如何促进学生有效思维?教师可以使用追问、转化等策略引导学生正确地深入思考问题.如,练习中,追问B曲线为什么不遵从欧姆定律?
2.2 正确了解学生
课堂提问是以学生积极参与为前提的,为了激发学生答题的积极性,教师在精心设计提问的同时,还应全面了解提问的对象,知道所面对的学生的认知水平,找到与学生契合的思维衔接点.如电路、表格的设计,只能让基础较好的学生在老师启发下完成.课堂提问必须面向全体学生,兼顾优差生,使所有学生都有参与的机会.教师可针对不同层次的学生,采用不同提问方式,换位思考问题,让每位学生在课堂上都能找到自信.
2.3 科学引导理答
有效提问意味着教师所提出的问题能够引起学生的思考和回答,积极参与学习过程,这就要求教师科学合理地处理好以下三点:
(1)耐心等待
很多教师常常怕时间不够完不成预期教学任务,留给学生的等候时间太短,导致学生没有时间对问题进行细致深入思考,答不出或草率应答,这是违背“以学生发展为本”的教学理念.有效的策略是:控制时间,就是不浪费时间又给学生必要的思考时间,让学生感觉教师在等待.如在欧姆定律整合时,多给学生半分钟思考,学生表述会更清楚、更严密,教学效果显得更好.
(2)启发、追问
学生回答不出问题,其因是思维受阻,教师要加以稀释问题,补充相关信息,经启发、追问的方法,以便学生打通思维得出较完整的结论.如例题中第二问(作练习使用),答错学生有十之八九.如果教师出示一根导线追问:这根导线有电阻吗?电阻由什么条件决定?将起到化繁为简、化难为易的作用,有助学生思维畅通之目的.
二、提高物理课堂效率
过去的物理教学课堂,单纯依靠板书来完成,物理老师进行板书会消耗大量的时间和精力,老师板书的时间可以多讲两到三个知识点。而电教媒体可以改善传统教学模式,可以大范围的展示知识脉络,让很多抽象知识更加的清晰直观,不仅增强课堂的趣味性,并且大大提升了物理课堂的效率,让很多知识的呈现方式更加简单明了。通过使用电教媒体,在教学过程中老师可以和同学达成互动,让更多的学生对高中物理产生浓厚的兴趣。
三、创设物理教学新情境
每当物理课堂进行了新理论的教学后,必然要通过不同的方式对知识加以巩固和实践。而很多物理知识因为较为抽象,单靠单纯的背诵和机械的重复是没有任何效果的,不仅乏味并且效率很低。这个时候,就可以利用多媒体创设不同的物理学习情境,把知识和物理情境结合在一起,能让学生在短时间内巩固自己已学知识,并且可以充分的理解。例如,在高二物理第二章恒定电流中的《欧姆定律》一节中,很多学生认为欧姆定律难以理解,老师在这时就可以利用多媒体创设几个可以应用欧姆定律的例子和情境,这就可以让学生了解到欧姆定律的多种用途,还有欧姆定律的来源和起因。又如,在《电阻定律》这一节中,因为电阻定律适用于很多领域,但是单凭老师的口头讲解,学生无法在脑中形成一个易于理解的总体概念,这个时候,老师可以通过制作有关不同类型电阻的动画,让学生加深对电阻形成的印象,以及对电路闭合等知识的了解,通过这种方法,大大提升了课堂效率,使得学习程度不同的学生都能接受,还在无形中提升了学生的抽象思维能力。
四、进行课程联想,提高物理学习创造力
在老师运用多媒体进行教学时,可以采用很多不同方式来表述整节课的中心课程。多媒体可以展示出丰富多彩的图片和课程有关的动画,以及带有趣味性的小故事等。通过多媒体教学,能够促进学生进行课程联想,能够与之前所学知识紧密结合,在日常生活中也能提高学生的创造力。例如,在高二物理第三章第一节《磁现象和磁场》这一章节中,可以先问学生发现了身边哪些磁现象,然后通过划分小组,讨论身边的磁现象是如何产生的,随后,老师就可以直接引入本节课的主题,通过多媒体来展示日常生活中的各种磁现象,并且以动画的形式来解释磁现象产生的原因,从而对整体的磁现象进行讲解,在多媒体的展示过程中,可以联系之前学过的知识,提问之前学过的知识哪些和磁现象有关,或者能对磁现象造成影响等问题,通过这种方式,来提升学生的思维发散能力,能够由点及面,层层深入,找到适合自己的物理学习方法。久而久之,学生在脑海中形成了固定的发散模式,物理成绩则会突飞猛进。
物理规律是物理学知识体系的核心构件,物理规律教学也是中学物理教学成功的关键环节。
1.物理规律是物理学知识体系的核心
物理学的知识体系是以一系列的物理规律凝聚而成的。在物理学发展史上,人们正是以一系列的物理规律为中心而建立了物理学的各个分支体系。例如光的反射定律和折射定律是光学知识的中心,欧姆定律、串并联电路的规律和焦耳定律是电学知识的中心等等。
2.使学生掌握物理规律是物理知识教学的中心任务
学习和研究自然科学,中心任务是掌握自然规律并用来为人类服务。物理学是自然科学中的一门重要学科,学习物理知识的中心任务应该是掌握物理规律并应用于实际。
在物理教学中,要使学生建立概念和掌握规律之间存在着不可分割的、辩证的联系。一方面,形成清晰、准确的概念是掌握规律的基础,如果概念模糊不清,就谈不上准确地掌握规律;另一方面,掌握了物理规律又可以深刻而全面地理解概念。例如,只有理解力的三要素概念(大小、方向、作用点),才能理解同一直线上或互成角度的二力合成的规律(如图1)和二力平衡条件(如2)等;反之,通过掌握力的合成规律和二力平衡条件,又能更深刻地理解力的三要素概念。所以,物理规律的应用比物理概念的应用更为广泛,理解和掌握物理规律才能更有效地利用物理知识去解决实际问题。由此可见,使学生掌握好物理规律是物理知识教学的中心任务。
二、物理规律的特点及其分类
1.物理规律的特点
物理规律反映了在一定条件下某些物理量之间内在的必然联系,它是客观存在的,不以人的主观意志而转移。它具有以下特点:
(1)物理规律只能发现,不能创生。
任何客观规律都只是被发现,而不能被“创生”,但不同学科的规律被认识与发现的途径又是不尽相同的。物理学规律揭示的是物质的结构和物质运动所遵循的规律,因此必然与人们认识物理世界的途径有关,即都与观察、实验、抽象、思维、数学推理等有着密不可分的联系。
(2)物理规律反映了有关物理概念之间的必然联系。
任何一个物理规律,都是由一些概念组成的,这些概念常常表现为物理量,可以用一些数字和测量联系起来,物理规律则把概念之间的一定关系用语言逻辑或数学逻辑表达出来。
例如,欧姆定律是由导体、电流(I)、电压(U)、电阻(R)等概念组成的,研究对象是导体,电流(I)、电压(U)、电阻(R)是3个可测量的物理量。它表明了通过研究对象(导体)的电流与研究对象(导体)的电阻(R是反映研究对象本身的量)和加在研究对象(导体)两端的电压(U)之间的定量关系。
2.物理规律的分类
在大千世界里,物理现象千姿百态,物理运动各有不同的形式,有宏观的、微观的,有机械运动现象、热现象、光现象、电磁现象等,所以物理规律就有多种多样,物理规律也就有不同的表述形式。中学物理规律主要包括以下类型:
(1)物理定律
一般是直接从观察实验的结果中概括总结出来的物理规律,如牛顿运动定律、能量转化与守恒定律、欧姆定律、光的反射定律、焦耳定律等。
(2)定理、原理
定律和原理一般是从已知的物理规律或理论出发,对某特定事物或现象进行演绎、推理,从而得出在一定范围内有关物理量之间的函数关系或新的论断,并经得起实践检验的物理规律。
如阿基米德原理(F浮=G排=ρ液gV)、功的原理等。
(3)方程、公式
这是利用数学式子来描述物理量之间关系的物理规律。
如串联和并联电阻的计算公式:R=R1+R2+…+Rn;
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn。
(4)法则、定则
即利用特定方法表示的物理规律,如矢量合成的平行四边形法则、右手定则和左手定则等。
(5)其他
如力(包括二力、共点力)的平衡条件、串联电路的分压规律、并联电路的分流规律、平面镜和透镜成像规律、晶体融化和凝固规律、液体压强规律等。
三、物理规律教学的一般过程
人类在研究和探索物理规律的过程中逐步形成了物理学研究的基本方法。学生认识物理规律的过程也相当于一个探索与研究的过程,因此,物理规律的教学方法与物理学的研究方法大体上是一致的。
1.提出问题,创设便于发现规律的物理环境
作为新授课的物理规律的教学,首先要按照导入新课的方法,以提出问题的形式导入学习物理规律的课题。教师要有意识地提供一个便于探索规律、发现规律的物理环境。创设物理环境常用的方法有实验法和举例法。
(1)实验法
教师借助于演示实验或学生实验,使物理现象或过程展示出来,让学生观察。例如讲授牛顿第一定律时所做的小车分别通过毛巾、棉布、木板表面所滑动距离大小的实验(图3)。
(2)举例法
即列举出学生在日常生活中熟悉的、能引导发现规律的物理现象。例如,讲授影响蒸发快慢的因素时,举出以下例子:“同样湿的衣服,晾在树荫下干得慢”;“同样多的水,倒在碟子里干得快,装在瓶子里干得慢”。
2.探索物理事实的内在联系,形成规律
这一教学过程主要是把第一步骤所摆出来的物理事实进行抽象思维,探讨物理规律现象的内在联系,提供建立规律的科学依据。根据不同的物理规律,可以采用下列具体方法:
(1)实验归纳法
例如,用一般水做实验得到“浮力等于物体所排开的水重”,再改用煤油或酒精做实验也得到了同样的结果,而且把物体全部浸入水中或部分浸入水中做实验都得到了同样的结论,最后归纳得到了阿基米德原理。
(2)单因子实验法
对于多因子的物理过程,可运用单因子实验,先分别固定几个物理量而研究其中两个量之间的关系,最后综合为一个完整的物理规律。例如,研究电流与电压、电阻之间的关系,可以先保持电阻不变而改变电压,观察分析电流随电压的改变情况,得到电流与电压之间的关系;再保持电压不变而改变电阻,观察分析电流随电阻的改变情况,得到电流与电阻之间的关系。最后综合成为一条物理规律,即欧姆定律。
(3)先定性后定量推演法
限于中学实验条件,精确测定数据有困难,有些定量的实验不易成功,因此,可以在观察定性实验现象的基础上进行定量推演或分析介绍,最后形成规律。例如焦耳定律,实验时观察通电后煤油温度的高低来定性说明电流产生热量的多少。实验表明,电阻越大,电流强度越大,通电时间越长,电流产生的热量越多。然后介绍科学家焦耳的研究成果,进而得出定量描述,形成焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,Q=I2Rt。
3.下定论并对规律进行讨论,加深理解规律
经过第二步的探讨和思维加工,初步形成规律后,要整理成文,用科学而又简明的语言文字或数学工具来表述物理规律。
(1)规律的物理意义
解释规律的内容,说明它表示什么样的物理含义,必要时还要与相近规律进行比较。用数学公式或图像表述规律的,在教学中要引导学生讨论如何根据规律的内容得出公式或图像;反之,又如何从公式或图像来理解其物理意义。例如焦耳定律,其内容是电流通过导体时产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻、通电时间有关,这个关系是正比关系,由此得到焦耳定律的数学表达式为Q=I2Rt。
(2)规律表述中的关键词语和公式中各字母的意义
例如,阿基米德原理的公式F浮=G排=ρ液gV,公式中字母F浮代表物体所受的浮力,G排表示排开液体的重力,ρ液是液体的密度,g是重力加速度,V表示排开液体的体积。这个公式中各字母代表的物理意义,学生必须十分清楚,运用过程中才不至于出现差错。
(3)公式中各物理量的单位
中学阶段,物理单位的教学也不容忽视。
例如公式Q=I2Rt,式中I、R、t的单位分别是安培、欧姆、秒,Q的单位必须是焦耳。
物理规律的公式中各物理量的单位都是确定的,不能随便乱用。
(4)规律的成立条件和适用范围
物理规律本身是反映在一定条件下物理事物内在的必然联系,并且物理规律是在一定条件下和一定范围内总结出来的,因此,也只能在这个条件下、这个范围内才成立。学生学习物理规律时,往往只知道死背条文而忽视了成立条件和适用范围,在实际应用中乱套,在遇到情况变化时就难以下手,所以,在教学中要重视讲清规律的成立条件和适用范围。
在一般物理规律的表述中,前语是成立条件或适用范围,后语是结果,即因果关系基本连结成一个完整的句子。通过分析规律的语句结构,从字里行间就可以知道规律的成立条件和适用范围。例如牛顿第一定律,它的适用范围是“一切物体”,条件是“没有受到外力作用”(原因),结果是“保持静止或匀速直线运动状态”。
有些规律在叙述中只提出成立条件,必要时可以补充说明适用范围。例如阿基米德原理,要指出也适用于气体。有些规律限于学生的基础和认识水平,只强调成立条件,而暂不提适用范围。例如,欧姆定律、焦耳定律,不提及只适用于纯电阻电路。
四、学生学习物理规律中的常见问题
为了有效地引导学生学好物理规律,我们还必须研究和认清学生学习物理规律中的常见问题和心理障碍。在中学阶段,主要存在以下几个方面的问题:
1.感性知识不足
中学物理规律的教学,许多是从事实出发经过分析归纳总结出来的。中学生抽象思维能力不强,他们理解物理规律特别需要有充分的感性材料作基础。如果没有足够的、能够把有关的现象与现象之间的联系鲜明地展示出来的实验或学生日常生活中所熟悉的曾亲身感受过的事例作基础,势必造成学生学习上的困难。
例如,研究电磁感应和自感的有关规律,如果没有足够的、能够逐步揭示现象间本质联系的实验作基础,学生对这些规律就很难理解。
2.学生在日常生活中形成的错误观念的干扰
学生在日常生活中积累了一定的生活经验,对一些问题形成了某些观念。这些观念中,有的比较正确,但往往有一定的表面性和片面性,甚至是错误的观念。这些先入为主的错误观念对学生正确理解物理规律往往起着严重的干扰作用。如:学生在运动和力的关系上往往有“物体受力才能运动,不受外力,物体根本不会运动”的观念,这就给学生正确理解运动和力的关系带来了很大的困难。
3.抽象逻辑思维能力不强
在物理规律的研究和运用中,有时要进行严格的逻辑推理和科学的想象等抽象思维活动;在运用物理规律解决某些问题时,要想取得正确而全面的解答,学生要具有较高水平的思维品质。然而,中学生在心理发展上正处在思维发展过渡期,对于不同年级的学生和不同的学生个体,这个发展在迟早快慢上有差异,有些学生由于没有形成逻辑思维的习惯,抽象思维能力不强,这就使他们在学习和运用物理规律时遇到了较大的困难。
4.不会运用物理规律说明、解释现象和分析解决实际问题
中学阶段,学生在理解物理规律上,经过努力并不会感到很困难,但是运用起来常常会束手无策。形成的原因,除了知识上的欠缺和思维习惯、思维定势的干扰等因素外,最主要的是学生还未掌握运用物理知识去分析、处理、解决问题的思路和方法,因此,学生在完成认识的第二个“飞跃”上困难较大。
物理规律的教学要有阶段性,要有一个逐步深化、提高的过程。对于同一物理规律,初中、高中有不同层次的要求,因此,我们应遵循学生的认知规律,由浅入深,一步步地通过一系列的教学活动,来提高物理规律的教学水平。
参考文献
[1]阎金锋 田世昆 中学物理教学概论[M]。
为了把课程改革引向深入,探索更为科学有效的教学方法,笔者所在的长阳县,广大物理教师在实施市教科院教学模式的过程中,在县研训中心刘开双老师的带领下,结合我县的实际,经过创新发展,总结探索出“三环六步导学”教学模式.并坚持在课堂教学中推行教学模式.经教学实践证明,该模式简洁易行,能有效促进学生学会学习,有利于提高教学效率.
2教学模式的解读
“三环六步导学”教学模式的基本构想是,一节课由不同类型和形式的学习活动单元及过程组成,让学生在目标和学习方法的引导下,自主合作学习,探究、体验、领悟学习内容,展示、交流学习结果,教师通过讲授、指导、评价等方式引导学生学习.
2.1“三环六步”教学模式的框架
[TP1CW36.TIF,BP#]
该模式体现创设情境、目标(或问题)引导、任务驱动、学生自学、活动探究、交流讨论、自主评价、师生互动、应用反馈等多种学习方式综合运用的一种教学模式(图1).
2.2“三环”的涵义
“三环”是指 “目标导引、活动探究、评价应用 ” 三个环节.教学过程运用三个环节交替递进,有效解决教学过程中目标不明、方法不清、评价滞后的问题.这三个环节的构想在笔者所在区域得以广泛实践.
2.2.1目标导引
我们到超市购物,如果没有明确的目标,就会漫无目的地闲逛,如果有目标,购物效率会大大提高.学习活动也是如此,若是学生对学习目标是模糊的,学习效果就会打折扣.所以学习目标不单是教学设计的一个要素,不仅是教师要明白,也应该让学生明白,让学习活动有的放矢.一个好的学习目标的要[LL]素应该是:学习内容+学习方法+预期达到的学习水平和要求.这样的学习目标不仅让学生明确了学什么,而且让学生明确怎么学,知道可以通过哪种学习方式达到目标,就能引导学生自主开展学习活动,也能引导学生自主开展评价活动.
2.2.2活动探究
活动探究是在学习目标的导引下进行的一系列学习活动和方法的总称.通过问题引导、学法指导,一步i引导学生按具体的学习方式进行自主学习,进而达成学习目标,提高学习效率,同时培养学生的学习能力,促进学生学会学习.对于每一个学习活动,教学内容、方式是具体的,需要到达的水平和要求是明确的,这样学生就可以在目标和学习方法的引导下,自主合作学习,探究、体验、领悟学习内容.
2.2.3评价应用
在教学过程中,每个学习活动结束时,都安排相应的学生自主评价,及时检查评价学习效果.在一节新课结束后,也要安排课堂小结、当堂演练、拓展延伸,对学生进行形成性评价,检验学生对所学知识应用情况.通过及时评价、形成性评价使自主评价紧随教学活动的展开而展开,贯穿于教学活动的始终,通过评价促进学生的发展.
2.3“六步”的涵义
“六步”是指对于某一课时或某个学习活动采取的六个基本步骤,即“情景问题探究评价应用反馈”.“六i”是基于“以学定教”提出的一种范式,对于某个教学内容,并非要面面俱到,可以是全部,也可以侧重其中的部分步骤.
2.3.1情境
新课程强调学习情境的创设.情境创设的途径很多,如利用实验创设,联系社会生活现象和素材创设,利用新旧知识的联系创设,通过实践体验创设,利用现代信息技术创设等.情境创设的作用是巨大的,能引发认知冲突,激发兴趣,唤起主动学习的欲望,矫正前概念的偏差,做好思维铺垫,活跃课堂氛围.情境可以在引入课题时创设,也可以在每个学习活动单元过程中进行创设.
2.3.2问题
探究始于问题,没有问题就没有探究.针对学习目标而设计的一个个学习活动单元,是围绕问题展开的,为解决这些问题,根据问题的特征而预设了多样化的学习方法,让学生在解决问题的过程中学习.对有的问题,可采取自主学习解决;有的问题,可采取小组合作学习解决;有的问题,可采用实验法;还有的问题,需要进一步猜想与假设,设计实验,进行实验探究;
对教学过程中生成的问题,还要突破预设的束缚,灵活加以处理.总之,问题的设计是关键,问题设计得合理,解决问题的方法科学,就会有效驱动学生的整个学习过程,取得良好的学习效果.
2.3.3探究
新课程提倡探究式教学.广义地讲,学生或通过自己的活动,或在老师的引导下,通过各种方式的主动学习,从未知到已知的过程,都是探究过程.所以,如上所述,针对具体问题而采取的自学指导、合作探究、理论推理、实验探究,以及精讲点拨、师生对话、演示操作、小组讨论、体验、展示等学习活动,都是为了让学生建构形成自己理解的知识和方法而采取的探究活动,这是教学过程的重头戏.
2.3.4评价
新课倡导“立足过程,促进发展”的学生学习评价,促进学生全面富有个性的发展,促进教师反思和改进教学.这里的评价可以是对学生学习过程的及时评价,对自学效果的检查,也可以是对整堂课的学习情况的检测,还包括老师对学生的课堂表现进行的口头点评、学生互评和学生对课堂收获的自我总结.通过评价帮助学生认识自我,发展自我.同时,通过学生之间开展自主评价活动,从而使学生学会评价.
2.3.5应用
在学习过程中,应用指在一定情境下展示和表达学生所理解的知识,这个步骤贯穿于课堂提问、课堂练习、课外实践和测验考试之中,所以在上述“三环”的基础上,还应注重当堂演练、拓展延伸等环节,既加强对知识的理解,也可初步检验学习目标的达成情况.
2.3.6反馈
反馈指教师利用课堂观察、自主评价、当堂演练、拓展训练和形成评价等环节,与学习目标中的水平和要求对照,提供反馈信息,发现学生理解概念和规律 上的差异,采取措施,修正教学素材或过程,修正偏差,进而进行释疑解难、变式训练,使尽可能多的学生达成学习目标.
综上所述,“三环六步学导”教学模式以学习活动为中心,通过学生的自主、探究、合作学习,实现“以学定教、以教导学”的目的,不仅学会知识、技能和方法,而且学会学习,充分体现了“双主”――教师的主导性和学生的主体性,使主导性和主体性和谐统一,发挥最大效益.能将课堂真正还给学生,使学生学会学习,学会评价,从而提高学生的学习能力和评价能力.
3“三环六步导学”教学模式课例
本文以人教版第十七章第二节《欧姆定律》为例,依据“三环六步导学”教学模式,具体地介绍.
3.1目标导引
(1)通过看书、讨论,理解欧姆定律的内容、公式、单位及适用的条件.
(2)通过阅读例题、老师讲授、同步练习,学会运用欧姆定律进行简单的计算及一般方法.
3.2活动探究
情景上节课,学生已经学习了电流跟电压和电阻的关系,请同学们回顾一下并表述出来.
活动1:阅读课本78页,然后回答下面的问题.
活动2:讨论电流、电压、电阻之间的因果关系.
活动3:阅读课本78、79页的例题1和例题2,思考用公式进行计算的一般步骤和规范要求.
[BP(]活动4:例题讲析
例3在如图所示的电路中,调节滑动变阻器 R′,使灯泡正常发光,用电流表测得通过它的电流值是0.6 A.已知该灯泡正常发光时的电阻是20 Ω,求灯泡两端的电压.[BP)]
活动4:例题讲析,点拨电阻与电压、电流无关,欧姆定律的[HJ1.45mm]另一个适用条件是同一时刻(同一状态).
例1加在某一电阻器两端的电压为5 V时,通过它的电流是0.5 A,则该电阻器的电阻应是多大?如果两端的电压增加[JP3]到20 V,此时这个电阻器的电阻值是多大?通过它的电流是多大?
3.3评价应用
3.3.1自主评价
评价1:请你口头表达欧姆定律的内容.
评价2:请你说出欧姆定律的数学表达式.
评价3:公式中各物理量的单位是什么?(提示区分物理量的符号和单位符号)
评价4:欧姆定律的适用条件是什么?
评价5:下列关于欧姆定律说法中正确的是
A.导体中的电流与导体两端的电压成正比
B.导体中的电流与导体的电阻成反比
C.电压一定时,导体的电阻与导体中的电流成反比
D.电阻是导体本身的一种性质,与电流、电压无关
评价6:归纳用欧姆定律公式进行计算的一般步骤.
3.3.2当堂演练
(1)关于电流跟电压和电阻的关系,下列说法正确的是
A.导体的电阻越大,通过导体的电流越小
B.导体的电阻越大,通过导体的电流越大
C.导体两端的电压越大,导体的电阻越大,通过导体的电流也越大
D.在导体两端的电压一定的情况下,导体的电阻越小,通过导体的电流越大
(2)一条镍铬合金线的两端加上4 V电压时,通过的电流是0.2 A,则它的电阻是[CD#3]Ω.若合金线的两端电压增至16 V时,它的电阻是[CD#3]Ω,这时若要用电流表测量它的电流,应选用量程为[CD#3]A的电流表.
(3)关于欧姆定律,下列叙述中不正确的是
A.在相同电压下,导体的电流和电阻成反比
B.对同一个导体,导体中的电流和电压成正比
C.因为电阻是导体本身的性质,所以电流只与导体两端的电压成正比
D.导体中的电流与导体两端的电压有关,也与导体的电阻有关
[TP1CW37.TIF,Y#]
(4)在探究电阻两端的电压跟通过电阻的电流的关系时,小东选用了甲、乙两个定值电阻R甲、R乙分别做实验,他根据实验数据画出了如图2所示的图像,请根据图像比较电阻R甲与R乙的大小,R甲[CD#3]R乙.(选填“大于”、“等于”或“小于”)
3.3.3拓展延伸
二、 对几个物理规律的重构建议
在人教版教材中,《动能定理》《焦耳定律》《闭合电路欧姆定律》三个物理规律都是以特殊模型为演绎起点、通过理论演绎建立起的一般规律,而演绎方法的规则是由一般到特殊,故教材的呈现方式隐含着逻辑问题;《楞次定律》是通过实验归纳方法建立起来的,但在对实验现象进行归纳时,没有充分运用科学方法引导学生进行探究,而是直接提示学生通过“中介”——“感应电流的磁场”来进行归纳. 有鉴于此,建议对它们的呈现方式进行重构.
1. 对动能定理的重构建议
(1) 教材分析
动能定理是通过理论演绎的途径建立起来的,具体过程如下:
由牛顿第二定律F=ma=m及功的定义dW=F?dx得F?dx=m?dx=mv?dv,
将上式积分有W=mv22-mv21.
教材据图1所示的物理模型,运用牛顿第二定律F=ma与运动学公式v22-v21=2ax进行理论演绎,得出W=mv22-mv21,并直接指出此式即为动能定理,纵观上面的推理过程,其逻辑关系实质如图2所示.
上述演绎推理的大前提是牛顿第二定律,小前提是物体做匀变速直线运动,那么,由此演绎得出的W=mv22-mv21的适用条件自然是与小前提相同的,因此,我们不能将其称之为动能定理. 尽管教材此后也就物体受多个力作用及曲线运动情况作了说明或提示,但仍然不是对动能定理真正意义上的建构,故有必要对其呈现方式进行重构.
(2) 重构方案
由于学生知识结构的限制,在高中阶段不可能运用理论演绎的方法建立起动能定理,为此,建议根据分类方法,分别就直线运动与曲线运动两类情况设计的递进性问题链,变理论演绎为演绎与归纳相结合,引导学生在问题解决中“发现”动能定理.
类型一:直线运动
问题1 在图1所示的水平面上,如果物体与水平面间有摩擦力作用,物体的动能变化量与什么功相对应?
通过对此问题的探究,把W=mv22-mv21的适用范围推广至多力做功情况,此时的W为合外力所做的功,同时能使学生产生问题意识,即:这一结论是否具有普遍性?是否适用变力、曲线运动情况?从而生成新的问题.
问题2 如图3所示,物体在粗糙的水平面运动,在l1、l2段分别受到水平力F1、F2作用,则物体在整个过程中的动能变化量与什么功相对应?
通过对它的探究,引导学生建构起多过程问题中功和动能变化量的关系,并把单过程中的合外力功W扩展至各过程中功的代数和,从而加深了对功W的理解.
问题3 如果物体在粗糙的水平面上运动时,受到的水平作用力F是变化的,则物体的动能变化量又与什么功相对应?
这是由问题2衍生出的直线运动中更为一般的问题,通过问题2的启发,学生能运用微元法进行演绎推理,并得出W=mv22-mv21.
在上面三个问题中,对应的物理模型都是在水平面上的运动物体,对于其他类型的直线运动,学生也容易得出W=mv22-mv21的结论,从而通过问题解决建构起直线运动中功与动能变化量间的关系,那么此结论对于曲线运动是否成立?如果成立,我们就发现了一条新的物理规律,由此生成类型二的问题.
类型二:曲线运动
问题4 从高为H处将一物体以一速度v0沿水平方向抛出,重力对物体所做的功与物体的动能变化量之间存在什么关系?
以此问题为支架,让学生进一步体会物理科学方法在探究过程中的作用,实践表明,学生对此问题能从两个角度进行探究,一是运用“猜想—检验”模式,先提出假说“重力对物体做的功等于物体动能的变化量”,然后运用平抛运动知识进行检验;二是运用微元方法,化曲为直,进行演绎推理. 同时,也使学生意识到要建立一个新的物理规律,还需要对一般的曲线运动进行分析,从而衍生出问题5.
问题5 如果物体做曲线运动,且受到变力作用,则物体的动能变化量又与什么功相对应?
对此,学生运用类比方法得出W=mv22-mv21.
在对以上两类问题探究的基础上,引导学生进行理论归纳,进而在问题解决中建构起具有普遍意义的动能定理.
2. 对焦耳定律的重构建议
(1) 教材分析
在物理学史上,焦耳定律是由焦耳通过实验归纳方法得出的. 而在新教材中,没有重现物理学史,而是以电流通过纯电阻元件为前提,通过理论演绎方法对其进行重构,具体的逻辑关系如图4.
显然,上面推理过程的大前提是普遍适用的电功公式W=IUt,小前提是电流通过纯电阻元件,因而得到的结论Q=I2Rt也只适用于纯电阻元件,而由实验归纳方法建立起来的焦耳定律是适用于任何电路元件的,故需要对其呈现方式进行重构.
(2) 重构方案
尽管运用理论演绎方法在建立焦耳定律时面临逻辑问题,但在课堂教学中,完全重现焦耳的实验归纳方法也是不可取的,因为在运用实验归纳方法时,要面临诸如实验类型、精度等一系列问题. 为此,建议运用理想实验与真实实验相结合方法来建构焦耳定律,具体内容如下.
①通过定性分析,得出影响焦耳热的物理量有R、I、t
②理想实验的设计及其思维操作
设阻值为R0的用电器通以电流I0,在时间t0内产生的焦耳热为Q0,依据等效思想,运用控制变量法来探究其他情况下产生的焦耳热与Q0的关系,进而建构起Q与R、I、t的大致关系.
问题1 在电流、电阻不变的情况下,探究焦耳热Q与时间t的关系.
理想实验:如图5,在电流I0、电阻R0不变情况下,在两个时间t0内产生的热量Q之和即为2t0时间内产生的热量Q1,故有Q1=2Q0,由此可见,Q∝t.
在上面设计的理想实验中,为探究焦耳热Q与时间t的关系,运用了倍增方法和控制变量法,把待探究的时间设计为t0的整数倍,便于学生发现焦耳热Q与时间t的关系,下面两个理想实验的设计思想与此相同.
问题2 在电流I0及时间t0一定的情况下,探究产生的焦耳热Q与电阻R的关系.
理想实验:如图6所示,在电流I0及时间t0一定的情况下,电阻为2R0产生的焦耳热与两个阻值为R0的电阻串联后在时间t0产生的焦耳热等效,也即Q2=2Q0,故有Q∝R.
问题3 在电阻R0及时间t0一定的情况下,探究产生的焦耳热Q与电流I的关系.
在运用理想实验得出Q与R、t的关系后,要探究Q与I的关系,可用倍增方法构造出电流为I0的情况,以便借助上面的结论进行思维操作.
理想实验:在电阻R0及时间t0一定情况下,通以2I0的电流时产生的热量为Q3,根据等效思想,其产生的热量等效为阻值为2R0的两电阻并联后产生的焦耳热之和,见图7. 由问题2知Q′3=2Q0,而Q3与Q′3的关系为Q3=2Q′3,也即有Q3=2Q′3=4Q0,故有Q∝I2.
③焦耳定律的建构
在对上面的理想实验的思维操作基础上,再运用综合方法,可建构起焦耳热Q与I、R及时间t的关系为Q=kI2Rt,其中常数k可由实验确定,从而运用理想实验等科学方法建立起焦耳定律.
3. 对闭合电路欧姆定律的重构建议
(1) 教材分析
教材的编写思想是通过理论演绎把能量守恒定律与闭合电路欧姆定律联系起来,充分体现功和能的概念在物理学中的重要性,同时又能帮助学生形成完整的认知结构. 基于这一思想,教材以纯电阻电路为前提,运用能量守恒定律建立起闭合电路欧姆定律,其逻辑关系如图8所示.
从上面逻辑关系可以看出,理论演绎的小前提是纯电阻电路,大前提是能量守恒定律,因而导出的E=IR+Ir及I=也只适用于纯电阻电路,但是教材紧接着又由只适用纯电阻电路的E=IR+Ir推出适用于一般电路的E=U外+U内,这就产生了逻辑问题. 因此有必要对其呈现方式进行重构.
(2) 重构方案
在运用能量守恒定律进行理论演绎时,应该遵循理论演绎的规则,即从一般情况出发,导出相应的规律,然后再运用理论演绎得出纯电阻电路中的闭合电路欧姆定律,具体方式如下.
对于图9所示的电路,电源电动势为E,内阻为r,方框内元件性质未知,电路中的电流为I,路端电压为U. ①在时间t内,外电路中消耗的电能E外为多少?②在时间t内,内电路中电能转化成内能E内多少?③在时间t内,电源中非静电力做的功W为多少?④根据能量守恒定律,W与E外、E内的关系是什么?
对于上面四个问题,学生依据有关功和能的概念及能量守恒定律得到IEt=IUt+I2rt,对其整理后得到E=U+Ir,其中,Ir是电源的内电压,故此式也可写成E=U外+U内,这两个关系式即为一般意义上的欧姆定律,它适用于一切电路.
对于纯电阻电路有U=IR,则有I=. 这是纯电阻电路中的闭合电路欧姆定律.
4. 对楞次定律的重构建议
(1) 教材分析
本节教材的编写是以问题与问题解决为纽带,引导学生从发现问题分析问题解决问题等步骤去掌握知识,意在突出科学探究,着眼于学生探究能力的提高,其教学流程如下:
其中重温的实验如图10所示,而且运用草图记录相关信息,以便归纳出楞次定律.
在运用图10所示的实验进行归纳时,面临一个关键问题,就是如何从众多的物理现象及实验因素中寻找归纳的方向,对此,教材直接提出:“是否可以通过一个‘中介’——‘感应电流的磁场’来表述这一关系”,以此引导学生归纳出楞次定律. 但问题的关键是,我们是怎么想到从原磁场方向与感应电流的磁场方向的关系进行归纳的?
(2) 重构方案
根据分类方法,影响感应电流方向的因素有如下三类:一类是外部因素(磁场强弱、磁场方向、磁铁运动方向、磁通量变化等);第二类是自身因素(线圈粗细、线圈的绕制方式等);最后是自身与外部相互联系的方式. 在探究感应电流方向与哪些因素有关时,需要围绕这三类因素设计一些针对性的问题,让学生在问题解决中,提出猜想,设计实验,修正猜想,最终“发现” 楞次定律,具体方案如下.
①探究感应电流方向与外界因素之间的关系
问题1 感应电流方向与磁场变化快慢有无关系?设计实验验证你的猜想.
问题2 感应电流方向与磁感应强度大小有无关系?设计实验验证你的猜想.
问题3 分析图10甲和图11所示的实验现象,说明影响感应电流方向的外界因素有哪些.
设置问题3的目的是引导学生对两类电磁感应问题的共同的外部特性进行归纳,总结出影响感应电流方向的外部因素是磁场方向和磁通量的变化,从而为进一步探究奠定基础.
②探究感应电流方向与自身因素之间的关系
为了探究感应电流方向与自身因素的关系,可设置以下两个问题.
问题4 试猜测感应电流方向与线圈的粗细、匝数是否有关,设计实验验证你的猜想.
问题5 感应电流方向与线圈的绕行方向是否有关?设计实验验证你的猜想,并把实验信息记录在草图上.
通过问题5,引导学生提出猜想,并通过控制变量法,在保证磁场方向和磁通量变化方式相同的情况下,设计出图12所示的实验对猜想进行检验,进而研究感应电流方向与绕行方向的关系.
根据实验所记录的信息发现,在线圈的绕行方式变化时,回路中的感应电流方向也随之变化,但是线圈中的电流绕行方向是不变的,此时引导学生探究在线圈的绕行方式变化时,什么因素是不变的?
实践表明,按此方法重构后,学生能寻找到以“感应电流的磁场方向”为中介进行归纳,于是衍生出问题6.
物理图象具有简洁、生动、形象和直观等特点,它在物理教学中有着不可低估的作用。近几年的中考试题中几乎每年都有关于图象的问题在其中,它从不同层面考查了学生利用图象处理数据和解决物理问题的能力。初中物理图象类型虽不复杂,但学生对图象的认识是分散的、不完整的,需要教师在教学过程中不断地渗透,引导学生养成用图象法分析问题的习惯,教会学生用图象法解决问题。对此,我与同行们交流一下图象法在物理教学中的心得,请大家提出宝贵意见。
一、图象使自变量与因变量的关系清晰化
部分教师在实际教学中一般比较重视口头的或文字叙述、分析及代数的演算,对物理图象能够帮助学生分析和理解物理问题的作用重视不够。如能根据实验数据正确地作出其关系图象,再由图象分析、解决物理问题,就可能突破问题的难点,简化语言的表达过程,提高课堂效率。
如,在“欧姆定律及其应用”这节课的教学中,要求学生通过实验自主探究电流和电压、电阻的关系。实验探究分两步展开:
探究一:保持电阻不变,探究电流和电压的关系时得到表一数据:
探究二:保持电压不变,探究电流和电阻的关系时得到表二数据:
师:请同学们根据实验数据进行分析归纳出电流与电压和电阻的关系。
生1:表一:电压增大,电流也增大。
表二:电阻增大,电流减小。
生2:表一:当电阻不变时,电压增大,电流也增大。
表二:当电压不变时,电阻增大,电流减小。
生3:电流随电压的增大而增大,随电阻的增大而减小。
师:刚才三位同学的结论你们更赞成哪一种?为什么?
生4:第2种,因为学生1和3没有控制变量。
师:大家都认为学生2的结论正确。学生2虽然表述完整,但只定性表达出电流和电压、电阻的关系。你还有其他处理实验数据的方法,定量地表达它们之间的关系吗?
点评:根据实验数据信息的分析,学生只能定性分析,不会定量分析,此时需要教师的引导,既然有数据,你能否根据实验数据寻找更精确的关系。
生5:可以画图处理。
师:现在请同学画出I-U图象和I-R。
师:展示学生图象并请学生回答,利用你们已有的数学知识如何理解该图象?
生6:当电阻不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比
在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比
师:为什么会得出这个结论?
生7:这个图象和我们数学中正比例函数和反比例函数图形一致。
师:利用图象法我们很直观地定性分析出:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,这就是著名的欧姆定律。
点评:学生利用实验数据作出图象很直观地找到它们的定性关系,且回答得非常规范,虽然画图花费时间多,但通过图象知道了自、因变量的正比关系,这个时间花得值。
二、在图象的变化规律中寻找个别差异
曾对所教班学生进行过调查,经过调查发现,很多学生尽管在读审完物理问题时能够初步建构物理图景,但苦于缺乏作图分析能力,无法将问题进行深入,最终以放弃告终;有些学生没有养成良好的作图习惯,往往懒得作图,或马马虎虎作个图也不规范,或图不达意,对分析物理问题没有起应有的作用,以至物理问题得不到解决,更别提培养能力了。本人认为虽然作图在物理课本中没有独立的章节,但它无论在解决物理问题上,还是在培养学生创新思维能力上都起着不可忽视的作用。如,在《欧姆定律的应用》中要求学生用“伏安法”测量定值电阻的阻值和小灯泡的电阻值,学生根据实验数据分别计算出定值电阻阻值和小灯泡的阻值,发现定值电阻阻值几乎不变,灯丝电阻是变化的。为了帮助学生理解,我要求学生绘制了“定值电阻”和“小灯泡”的U-I图象。从图象发现它们的图形完全不同,于是我将该节内容和前面的欧姆定律和导体电阻的影响因素相联系,学生很快知道了电阻不同的原因。原来灯丝在发光时将光能转化为内能,使得灯丝温度升高,灯丝电阻发生了变化,而定值电阻测量三次的目的是为了减少误差。
点评:本题考查了电压表和电流表的读数,欧姆定律的应用,如何减小误差,滑动变阻器的使用,图象问题,涉及的知识很多,综合性很强,增大了解题的难度。通过图象电流跟电压的关系,来确定电阻是否变化,通过电阻是否变化判断定值电阻和灯泡电阻不同的原因,让学生对所学的内容产生正迁移。
总之,物理图象教学更有利于学生寻找物理量之间的相互关系,直观地描述物理过程,形象地表达物理规律。利用图象既可突破教学的难点,提高教学效率,也能帮助学生理解物理概念和规律。
参考文献:
[1]吴效锋.新课程怎样教Ⅱ.辽宁大学出版社,2005.
[2]孙立仁.教学设计:实践基础教育课程改革的理论与方法.电子工业出版社,2004.
[3]董洪亮.教学组织策略与技术.教学科学出版社,2004.
教学语言有着严格的标准和要求,唯有达到相关要求,才能发挥其教学功能,完成教学任务.因此,用好语言是教师的基本功之一.教师要善于探求教学语言的内在规律,掌握表达规则,使自己的表达更容易为学生所接受.初中物理教学语言的第一要素是准确严谨.这就要求教师在使用语言时要符合语音、语法体系,使自己的措辞能正确表达相应信息.特别是物理概念和规律的表述.这些内容都是经过几代人的精心打磨,经历了如大浪淘沙般的提炼过程,多一字或少一字都会导致意义的偏离或缺失.教师要注意锻造自己的语言,凸显表达的准确与严谨;教师要用标准的普通话组织教学,遵从汉语表达的基本规则,注意语义的简明易懂.比如,在物理教学中,“规律”、“定律”等词就不能混用,“光的折射规律”一般不说成“光的折射定律”;“欧姆定律”也不能说成“欧姆规律”.这是因为“规律”往往是自然界原始现象的一种总结与归纳,是事物间或事物内部固有的、原生态的联系;“定律”则对应一定的条件,发生在一定的过程中,“定律”可以认为是“规律”的一个分支,它的形成应该经过模型化的处理和分析,它的成立将对应一定的条件和前提.所以,教师在某些内容表述上也要做到咬文嚼字.此外,以“欧姆定律”为例,它反映的是电流与电压、电阻的关系,因此在内容阐述上应该突出“电流与导体两端电压成正比,与导体电阻成反比”.这句话能清晰地体现出谁是自变量,谁是因变量,反过来讲就会发生错误.
二、教学语言注重形象生动,体现趣味性
物理是初中阶段难度较大的一门科目,其难点之一就是抽象性与概括性,而初中生正处在形象思维向抽象思维过渡的关键期,导致他们在物理学习中出现不适应的情形.在教学过程中,教师要利用各类教育资源,并辅以恰当的教学方法,激活学生的好奇心,增强他们的求知欲,用形象化的教学手段来弥补他们思维能力上的不足,提高学生的学习信心和探究兴趣.从教学语言的组织来看,教师要善于用形象生动的语言,帮助学生在脑海中构建模型,发展抽象思维.在这一环节,教师可以借助数学语言、图像语言、视频语言来弥补口头语言形象性上的缺失,帮助学生形成鲜活而生动的物理情境,让学生在获取丰富的感性体验后建立并认识规律.教师还要注意优化自己的语言表达,凸显其趣味性,增强物理课堂的吸引力,提高学生学习的积极性.
(1)对课堂提问进行优化.
正如爱因斯坦所说,任何一项伟大的发现都源于一个问题.以问题来引导课堂的发展,组织学生进行思考和探究是常见的教学方法.因此,课堂提问是重要的教学环节.精彩的课堂提问,不仅能启发学生的思维,帮助学生推开知识的大门,也能促进师生之间的情感对话,缓解学生学习中的负面情绪,帮助学生调整学习的心态.在教学过程中,有的教师在问题提出的环节进行简单化处理,如“是不是”、“对不对”,将原本能启发学生思考、引导学生探究的问题硬生生地改为选择题,在很大程度上抑制了学生的思维发展;有的教师没有结合学生的最近发展区来设计问题,以至于问题超过学生的能力范围,挫伤学生的探索热情,打击他们的学习信心;有的教师止步于问题的提出过程,而没有关注学生的思维过程,从而无法给予学生及时、正确的引导,降低了问题的使用价值.因此,问题提出是一项包含设疑、激趣、启思等于一体的综合性艺术.合理提问,能够提高教学语言的质量.
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(a)-0139-01
1 教学设计方案
(1)设计理念:KCL定律(基尔霍夫第一定律)是电路的基本定律,反映的是电路中各支路电流之间的约束关系,既适用于直流电路,也适用于交流电路,可以说它是分析计算后续复杂电路的重要依据。在教学过程中教师只是凭借教科书直接讲授知识点及相关的例题,学生很难理解,我对学生感到难学难懂的内容进行了探讨和分析,发现只要学生理解了支路、节点、回路、网孔这几个术语的含义,就容易理解基尔霍夫定律的内容,理解了定律的内容,就可以做到熟练掌握和运用有关理论来解决实际电路问题。根据上述分析,针对KCL定律这种包含抽象概念的专业理论知识,笔者制定了CAI教学模式。CAI(Computer Aided Instruction计算机辅助教学)是在计算机辅助下进行的各种教学活动,以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术,克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率,实现最优化的教学目标。
(2)设计思路:CAI模式进行教学设计,构建理论实践一体化教学模式,如图1所示。
本课内容的地位和作用:本课的内容选自《煤矿电工学》第一章第四节“复杂直流电路分析”,学生在前面学习了运用电阻串、并联化简和欧姆定律来解决简单直流电路的基础上,进一步学习KCL定律分析复杂电路,既符合认知规律,有遵循技能习得过程的知识结构网,笔者结合CAI教学模式设计这节课,旨在培养学生透过现象归纳事物本质,将感性认识提升为理论知识,进而把知识转化为技能。
教学目标的确定:根据教学大纲要求,结合教材内容和学生当前的心理特点及认知水平,笔者拟了如下三个教学目标:(1)专业知识目标:掌握支路、节点、回路、网孔等基本概念;理解KCL定律的内容。(2)能力技能目标:培养学生能够掌握应用KCL定律列节点电流方程的方法,提高学生分析和解决电路问题的能力。(3)情感素质目标:通过类比图形的引入,激发学生的学习兴趣,调动学生的思维,从而促进学生积极思考,主动学习;培养学生透过现象归纳事物本质,锻炼学生的查阅能力、自学能力、表达能力和评价能力,将感性认识提升为理论知识的能力;提高学生的参与竞争和团队协作精神,养成良好的职业道德。
确定教学重难点:(1)教学重点:支路、节点、回路及网孔的理解与区分;运用基尔霍夫第一定律列节点电流方程。(2)教学难点:电流参考方向与实际方向的判断。
教法和学法的运用CAI课件辅助教学模式,直观教学类比引入,引导学生积极思考;采用设问情境,启发学生大胆回答;采用比喻法,使学生容易理解;采用归纳、总结的方法,讲练结合,使学生加深认识。处理问题由浅入深,并结合具体例题对问题进行总结,充分体现教师的主导作用和学生的主体地位。
2 教学实施过程
2.1 导入新课
回顾串、并联电路。给出两个电路,请同学分析两电路的不同之处,有且仅有一条有源支路,可用电阻的串并联进行化简,是简单电路;分析简单电路的方法是欧姆定律。有两条及两条以上的有源支路,不能用电阻的串并联进行化简,是复杂电路;解答复杂电路的方法是什么?导入新课――KCL定律。
2.2 新课讲解
讲解几个基本术语支路:由一个或几个元件首尾相接组成的无分支电路。节点:三条或三条以上支路所联接的点。回路:电路中任何一个闭合路径叫做回路。网孔:内部不包含其他支路的回路,即中间无支路穿过的回路。电路实例分析(提示:回路和网孔之间存在什么关系?有什么区别?)动动脑筋:给出的电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔?
讲解KCL定律。
(1)内容:流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和,即∑I入=∑I出,定律讨论的对象:节点电流(故又称节点电流定律)。
(2)习题:通过习题导出基尔霍夫第一定律的另一种表述。用KCL定律列出图2的节点电流方程:I1+I2=I3+I4+I5可得:I1+I2-I3I4-I5=0。若规定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负,可得基尔霍夫第一定律的另一种表述:电路中任一节点上电流的代数和恒等于零,即∑I=0。
(3)KCL定律的应用(任务进阶)。
电流I为负值引出参考方向的概念,参考方向:任意假定的方向。若计算结果为正值,表明电流的实际方向与参考方向相同;计算结果为负值,表明电流的实际方向与参考方向相反。
(4)基尔霍夫第一定律的推广:①对于电路中任意假设的封闭面来说,节点电流定律仍然成立(三极管引脚电流关系);②对于电路之间的电流关系,仍然可由节点电流定律判定(安全用电)。
2.3 归纳总结
2.4 练习作业、板书
笔者在探讨、总结前面教学经验的基础上,采用CAI模式进行教学设计,突破了传统的教学设计方法,这样的教、学情境让学生通过一系列的思维加工过程发展自己的创新思维和自主探究能力,以解决自己面对的问题。学生不仅能够迅速理解、掌握知识和技能,更能将知识、技能灵活应用与实践中,充分体现了学生作为学习的主体,在教师的引导下进行实践教学活动,实现了最优化的教学方案设计,对今后教学的改善和提高具有一定的实际意义。
参考文献
[1] 全国煤炭技工教材编审委员会.煤矿电工学[M].煤炭工业出版社,2002:9.
一、物理现象观察法物理学是以实验为基础的科学,初中物理要求学生具有的观察能力主要是:有目的地观察,明了观察对象的主要特征及其变化的条件。观察物理现象应该做到:
1.激发主动性
学生应激发自己对物理现象观察和学习物理知识的兴趣,主动性和自觉性,助力物理意识。
2.明确观察目的
要明确具体的观察目的,观察中心,观察条件和范围。
3.准确记录
观察时,要准确记录物理现象的发生、发展和终结全结论,写出观察报告。
二、物理实验法物理学是一门以实验为基础的科学。物理实验不仅要了解它提供的实验结果,更重要的是掌握实验的构思方法和研究物理问题的思路。物理实验可分为;观察实验、验证实验、探索性实验、模拟实验和思想实验等。实验学习应该注意:
1 .树立严谨的科学态度
要一丝不苟地进行实验,实事求是地记录,不放过任何一个现象变化和细节。
2.构思方法技巧
实验构思的主要方法有:(1)放大与扩展;(2)间接观察后再作推论;(3)模拟类比(4)思想实验(理想实验) 如:伽俐略的斜面实验中,在水平面上依次铺上毛巾、棉布、木板、玻璃板,测量其小车滑行的距离,再得出结论:平而越光滑,小车运动的距离越远;根据实验事实推理;若平面完全光滑,小车将运动到无穷远,即一直运动下去不会停下来,由此总结出“惯性定律”。
3.实验要求
进行物理实验时,要了解物理实验的目的,会正常使用仪器,会作必要的记录,会根据实验结果得出结论,会写简单的实验报告和进行简单的误差分析。
三、物理概念学习法一个物理概念,它是某类型物理现象的概括;是物理知识的核心内容之一。学习物理概念应该注意:
1.归纳概括
就是将物理进行分类比较,将同一类型的物理现象的共性找出来,概括并能说明这一类型的物理现象的本质特征。例如;“质量”概念,各个物体的物质组成不同,但“物体所含物质的多少”就是物体的共性,即质量,与物体的形状,所处的状态,地理位置和温度无关。
2.实例联系
抽象概念的理解是困难的,如果把“概念”放在实例中去记忆,去理解,就要简单得多,也就要容易区分相关因素和无关因素,找出共同特征。如“蒸发”概念,对应水在任何温度下都能蒸发,且需吸热,就能够很快地对“蒸发”概念理解透彻。
3.内涵与外延
不能将物理概念任意外推,如果这样就会导致概念与事实不相容的矛盾。例如:“惯性”这个概念,它说明一切物体都具有的保持其原来的运动状态性质,物质运动静止,不是因为物体是否受力,而是物体具有“惯性”。受力与否,是决定物体运动状态变化与否的必要条件。两千多年前,古希腊科学家亚里斯多德认为:“力是维持物体运动的原因”,他之所以错误,就是没有概括出物体运动的本质特征。
四、物理定律学习法物理概念和物理规律是物理知识的核心内容,是物理课中的基础知识,物理定律是通过归纳大量事实和实验中认识的客观规律后形成的科学结论。如牛顿第一定律、欧姆定律、焦耳定律、阿基米德原理等。学习物理定律应该注意:
1.准确理解物理定律的物理意义
知道物理定律的内容,理解其实质,能用准确的语言表述,能联想一个实例。
2.明确物理定律的适用条件
物理定律是客观规律的总结,但它并不一定在任何条件下都成立。因此,不能忽视物理定律所适用的范围和条件。如:热平衡方程“Q吸=Q放”的成立条件是:系统与外界无热交换。若系统与外界有热交换,则只能在不计一切热损失的条件下才能成立。
3.弄清各物理量间的相互联系
弄清各物理量间的相互联系,透彻理解各概念;知道定律的建立(或帐号)过程,重视各部分知识间的联系,把前后概念连贯起来,从而使知识系统化、条理化。
4.建立物理定律所对应的模型
对每一个物理定律,都应记住它所对应的模型或典型范例。要了解它的研究对象,研究对象的运动状态等。如:“反射定律”的典型范例是平面镜成像。
5.记住物理定律所对应的典型实验
物理定律的基础是物理实验,应将物理定律与相应的典型实验对应起来,有利于对物理定律的理解和深化。如:“阿基米德原理”所对应的典型实验就是“排液法”测浮力,“欧姆定律”所对应的典型实例就是研究“电压与电流强度的关系”实验。
五、物理公式学习法物理公式(含物理定律的数学表达式)是物理学成熟的重要标志.从定性到定量的研究,使物理现象从经验升华到科学。物理公式一般可分为三大类:
1.定义式
它是对一类问题的概括性表达式。表示某一物理概念的意义。使用这类公式,不能简单地从数学角度看,而应透过数学表达式这个现象,去领会它的物理实质。如密度p=m/V,绝不能认为密度与质量M成正比,与体积V成反比,密度是物质自身的特性,由物质的种类决定,与物体的质量和体积无关。同理,电阻的定义R=U/I也是如此,电阻R由组成电阻的材料、长度、横截面积来决定。
2.物理定律、规律、原理表达式
它揭示了这一类物理现象在运动变化过程中所遵循的法则,使用时,要特别注意这类表达式的运用范围和条件。例如:液体压强公式P=≥gh,它表达了液体在内部各处产生的压强所遵循的规律,它的适用范围是:静止液体,应特别注意的是,h是从液体上表面往卜测量的深度,而不是通常意义上所说的高度。
中图分类号:G632.3 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)04-285-01
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。
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。
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。