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一、知识网络
欧姆定律探究电流与电压、电阻的关系欧姆定律内容、公式欧姆定律的应用伏安法测电阻串联、并联电路电阻的特点
(一)欧姆定律的探究(探究电流与电压、电阻的关系)
1.探究方法:控制变量.
2.实验电路图:如图1所示.
3.实验结论:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
(二)欧姆定律
1.内容: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.
2.表达式:I=■
3.适用范围:欧姆定律所研究的电路是电源外部的一部分或全部电路;在非纯电阻电路中(如含有电动机的电路),公式中的U、I、R的关系不成立.
4.适用条件:欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性,即I、U、R是对同一段电路(或导体)、同一时刻(或状态)而言的.
5.公式变形:由欧姆定律数学表达式可得到公式R=■、U=IR,用于计算导体的电阻和导体两端的电压.
(三)欧姆定律的应用
1.伏安法测电阻
伏安法测电阻的实验原理是R=■.用伏安法测量导体电阻的大小,即用电压表测量导体两端的电压大小,用电流表测量导体中电流大小,根据公式R=■,即可得到导体电阻的大小.在用伏安法测电阻时,要正确选择电压表与电流表的量程,同时,要利用多次测量求平均值以减小实验误差.
2.推导串联电路的总电阻
如图2,根据串联电路中电流、电压的特点可知:
I=I1=I2,U串=U1+U2
再根据欧姆定律变形公式可得:
IR串=I1R1+I2R2
所以,R串=R1+R2
结论:串联电路的总电阻等于各串联导体电阻之和.(若有n个导体串联,其总电阻为R串=R1+R2……+Rn)
3.推导并联电路的总电阻
如图3,根据并联电路中电流、电压的特点可知:
I=I1+I2,U=U1=U2
再根据欧姆定律的变形公式可得:
■=■+■
所以,■=■+■
结论:并联电路总电阻的倒数等于各并联导体电阻倒数之和.(若有n个导体并联,其总电阻为■=■+■+……+■)
三、典型例题
例1 由欧姆定律数学表达式可以得出公式R=■.关于此表达式,下列说法正确的是( ).
A.当导体两端的电压是原来的2倍时,导体的电阻也是原来的2倍
B.当导体中电流是原来的2倍时,导体的电阻是原来的0.5倍
C.当导体两端的电压增加几倍,导体中的电流也增加几倍,导体的电阻不变
D.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
解析 公式R=■是由欧姆定律数学表达式变形得到的,它表示一段导体两端的电压与通过导体电流的比值是不变的,它反映了导体对电流的阻碍作用.电阻是导体本身的一种属性,跟导体两端电压、电流均无关.
答案 C.
例2 小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”,设计了如图4所示的电路图(电源电压恒为6V).
(1)根据小明设计的图4,用铅笔将图5的实物连接完整.
(2)小明将第一次实验得到的数据填入了下面表格中,然后将E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω,让滑动变阻器的滑片P向 移动(选填“A”或“B”),直到电压表的示数为 V.此时电流表的指针位置如图6所示,请把测得的电流数值填入表格.
(3)小明根据实验数据得到如下结论:导体中的电流与导体的电阻成反比.请你对以上的探究过程和得出的结论做出评价,并写出两点评价意见: ; .
解析 (1)连接实物图时,电压表要并联在定值电阻两端,并注意选择合适的量程;连接滑动变阻器要注意连接“一上一下”两个连接柱.
(2)因为导体中的电流与导体电阻和导体两端的电压均有关,所以探究“一段电路中的电流跟电阻关系”时应控制定值电阻两端电压相同.当E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω时,如果滑动变阻器滑片P不移动,则电压表示数会变大,为了保持电压表示数不变,滑片P应向B端移动,直到电压表示数与第一次实验时一样,即4V.
(3)通过数据分析找出物理规律是研究物理问题的常用方法,但仅通过一两次实验数据就得到结论并不科学,常常会使结果带有偶然性,因此需要进行多次实验;得出的结论是有条件限制的,结论缺少前提条件.
答案 (1)如图7所示.
(2)B 电压表的示数为4V 0.2
(3)实验次数太少(没有进行多次实验);结论缺少“电压一定”的前提条件
例3 小华想测出一个电阻Rx的电阻值,将选用的器材连接成如图8所示的电路,R0为已知阻值的定值电阻.由于电源电压未知,所以,没能测出电阻Rx的阻值.请你选添合适的器材,帮他完成这个实验.要求:(1)用两种不同的方法,分别画出电路图,简要说明实验方法,并写出电阻Rx的表达式.(2)每一种方法在不拆除原有电路接线的条件下,只允许选添一种器材和导线接入电路.
解析 方法1:如图9,用电流表测出通过Rx的电流I,用电压表测出Rx两端的电压U,则电阻Rx=■.
方法2:如图10,用电流表测出通过Rx的电流为I,用电压表测出Rx和R0两端的总电压为U,则电阻Rx=■-R0.
方法3:如图11,先用电流表测出电路中的电流为I1,再将导线并联在电阻Rx两端,测出电流表为I2,则电阻Rx=■R0 .
点评 本题采用特殊方法测量电阻.因为已有电流表,这样就可以测出电阻Rx和已知电阻R0的电流值.但由于缺少电压表,因此解决本题的关键是如何测量出电阻Rx两端的电压.解决本题的方法是开放性的,只要能测出电阻Rx两端的电压(或Rx和R0两端的总电压),即可利用R=■求出电阻Rx的阻值(或电阻器Rx与R0的总电阻,从而可求Rx的阻值).另外,将导线并联在电阻Rx或已知电阻R0两端,可使得电路中电流发生变化.根据电流表的数值,并利用欧姆定律即可求出电阻Rx的阻值.
例4 在学校举行的物理创新大赛上,小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪,如图12、图13所示.两装置中所用的器材与规格完全相同,压力表是由电压表改装而成,R1为定值电阻,阻值为10Ω,R2为滑动变阻器,规格为“10Ω 1A”.金属指针OP可在金属杆AB上滑动,且与它接触良好,金属指针和金属杆电阻忽略不计.M为弹簧,在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比.当托盘所受压力为零时,P恰好位于R2的最上端;当托盘所受压力为50N时,P恰好位于R2的最下端,此时弹簧的形变仍在弹性限度内.
(1)图12装置中,当P位于R2的最下端时,电压表的示数为3V,则电源电压是多少?
(2)图12装置中,压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上?
(3)在图12、图13两种装置中,两个压力表的刻度特点有何不同?试说明理由.
解析 (1)图12装置中,当P位于R2的最下端时,
电路中的电流I=■=■=0.3A.
电源电压U=I(R1+R2)=0.3A×(10Ω
+10Ω)=6V.
(2)图12装置中,当托盘所受压力为25N时,P恰好位于R2的中点,滑动变阻器接入电路的电阻R2为5Ω.电压表测R2两端电压.
电路中的电流I=■=■=0.4A.
电压表的示数为U2=IR2=0.4A×5Ω=2V.
压力25N的刻度位置标在电压表表盘2V的刻度线上.
(3)图12装置中压力表的刻度是不均匀的,图13装置中压力表的刻度是均匀的.
图12装置中,当改变托盘所受的压力时,R2接入电路中的电阻发生变化,电压U2=■,U2与R2不是正比关系,压力表的刻度不均匀.
1 引入新课不自然
此教材对物理量的引入是高度重视的,基本上所有物理量的导入都是建立在一定的情景之下,真可谓是水到渠成. 但有些物理量的引入本人觉得很不自然,非常僵硬,学生是被接受的;有些为了引入新课而引入新课;有些引入新课后再通过学习而不能解释其情景. 如九年级上册第十一章第三节“功”. 教材的流程是:先举例滑轮、扫帚等机械再提出问题(有没有既省力又省距离的机械呢?)探究活动(探究斜面)分析数据(Fs与Gh近似相等)得出结论(既省力又省距离的机械是没有的)引入“功”(力与物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个有物理意义的量) .从知识建构的角度和学生认知的规律来看,编者的意图是想通过活动让学生认识到引入“功”的意义和必要性.编者在编写这个内容的时候用心良苦.问题是:斜面这个机械出现在学生面前太唐突,凭学生现有知识和生活经验不知道斜面是派什么用场的.教材中,斜面没有象杠杆和滑轮那样,探究其使用所带来的好处;况且斜面这一机械只在前一节内容的“读一读”栏目中提到过.学生很难根据Fs与Gh近似相等,就认为力与物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个有物理意义的量. 只能机械的、被动的接受“功”这个物理量.第十一章第四节功率,功率的引入本人觉得没有体现功率的意义(价值).我们知道学生在学习知识时是有主观情感在里面的,概念的引入没有意思,学习动力就不足,影响学习效率.课本中功率的引入简单(这点挺好,知识引入的越简单越好,难度大,理解难也会影响学生的学习动力),但感觉只是让学生体会到有做功时有这么个快慢的区别,对于为什么要有这个物理量的作用没有体会.第十二章第二节“内能 热传递”为了引入内能而设置了一个汽油燃烧释放能量的情景,此情景给学生的感觉就是多余的并且抽象.不如直接回顾初二学习的分子动理论引入新课自然,也能做到温故而知新;同时还为下面学习内能与温度的关系埋下伏笔.第十四章第三节欧姆定律,这一章是以设计一盏调光灯为探究背景,以任务驱动的方式将探究问题逐步引向深入.但编者在这一节又设置了一个问题是:小灯泡上标有“3.8 V 0.3 A”的字样的含义是什么?本想调动学生探究的激情,这本是件好事.但学生通过这节内容的学习没有能够解决这问题而挫伤了积极性,真是适得其反.对于第十一章第二节滑轮的引入,课本是用一个活动:“如何把木料运上楼”“想一想、做一做”引入新课,有点麻烦不简单.其实在实际教学中,学生不学习下面的内容是根本想不到的,学生生活中也很少看到装修时用滑轮把木材运上楼,大部分是用绳子吊上楼或肩扛上去.完全可以用吊车来代替,效果会更好.
2 例题设置不合理
第十四章第三节欧姆定律这一节,通过完整的探究性学习搞清了电流与电压、电阻的关系从而得出欧姆定律.为了加深欧姆定律的的理解和运用,编者举例通过计算让学生体会用欧姆定律解决电路问题的有效性.但笔者认为在此举的两个例题太难且没有考虑学生现有知识水平.触电事故是在九年级下册第十五章第四节才学,更不知道双线触电,超出了学生的认知范围.例二是计算出三次电阻再求平均值作为电阻R的阻值,学生刚拿到这题会感到茫然、不知所措,他们不会想到要求平均值减小误差;而此内容正好是下节(欧姆定律的运用)中的测定值电阻实验,况且没有相应的例题巩固,显然此例题放在这里有点超前,应该放到下节课作为例题较合理.本节课后的“WWW”第2、3、5作为例题是很好的,既简单又能解决实际问题,还能巩固本节课重点实验以及改进实验.真可谓一举多得.
3 “WWW”中有些习题设置不合理
课本后的“WWW”中习题的设置,编者本想让内容贴近学生生活,既激发学习兴趣又体现教材的实用性,反映最新科技发展动态的宗旨;同时培养学生自主学习的能力.但部分题目不易操作,比方说,要求上网查资料的,社会调查的等题目,在农村学校,受条件限制,这类题不好做;最好换一些可操作的题目;结合考试实际(部分章节)再增加点习题就更好了,这样可少用或不用其他资料.有些习题与本节课内容不符,如第十四章第二节 “WWW”中第三题查阅超导研究、应用的历史和最近进展,超导这一内容是在第一节“读一读”中介绍的而本节课根本没有这方面的内容;与其放在此处不如放到第一节内容后更合理.有些习题难度太大,学生根本不能理解,只能死记硬背,违背了新课标的理念.如:还是变阻器这一节,第一题“活动:替代法测电阻”,编者的意图是让变组箱的使用与连接放在“WWW”中加以训练,通过亲身体验认识“等效替代法”也是解决问题的一种途径.其实[HJ2.1mm]高估了学生的能力,对学生要求太高,难度太大,刚学完滑动变阻器就做这个实验,学生不能理解为什么要这样做,为什么Rx等于R,只是强加给学生的一个实验.笔者认为放在最后一节“欧姆定律的应用”的“WWW”中较好,能体现出由浅入深、层层递进的认知规律.同时也能在最后一节对特殊法测电阻加以归纳.但这一节的第二题“测量一个阻值约为数百欧的电阻”,笔者在几年的教学中从来没有一个学生能独立设计出测量方案,都是补充了测电阻的特殊法后才能做出来.笔者认为这样的习题加深学生学习的难度,挫伤了学习的积极性,同时 “伏安法测电阻”这一重要实验也没有得到应有的巩固,偏离了侧重点.建议《欧姆定律》这一章的WWW练习重新编写,重点要降低难度,让习题针对性强,可操作性强,巩固性强.
4 实验过程表达含糊不清
物理复习课的准备要求非常充分,以往的复习课,三维目标之“知识与技能”的要求中我们往往都是通过归纳成条文或画图表概括的手段来罗列知识,梳理知识方法,这种方法有利于学生对知识结构有比较深入的了解,但是这种做法容易使学生感到枯燥乏味,漫不经心,无法激发学生的兴趣。三维目标之“过程与方法”的要求中,往往限制了学生的思维,长此以住,也就形成了“学生上课听得懂,课后或考试不会思考、不会做题”的现象。在解答问题上,学生就会束手无策,无从下手。上课的困乏无趣,直接导致了“情感、态度、价值观”无法体现,在新课标下,如何解决上述问题?
事实验证,在物理复习课中,一当老师提出一些创设性的问题,则学生精神振奋,可以精力集中地思考问题,这就是明显反映了学生需要通过问题来复习“基础知识”的迫切要求。问题是物理的心脏,把问题作为教学的出发点,理所应当地顺应了学生的心理需要。因此,选题时,各题组要紧紧围绕课时复习目标,使基础知识、基本技能、基本方法、基本思想、解题规律,重复出现,螺旋式递进,这符合学生的认识规律,有助于学生掌握问题的来龙去脉,加速从模仿到灵活运用的过程,能深深印入到学生的脑海中。在《电》的课程设计上,我精选了如下例题:
“精典例题”1: 如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向的垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.
题中的三个问题指向性非常明确,从(1)问中直接将对空间例题图的受力分析直接引向平面图进行受力分析,(2)问中直接将学生引导到应用牛顿第二定律和电磁感应定律、闭合电路欧姆定律求加速度及电流问题上,,在第二问的基础上,对物体的运动状态进行分析,加速度为零时速度最大。
这道题涉及的基本知识较多,包括:法拉第电磁感应定律(单棒导体切割磁感线类问题)、楞次定律―右手定则(判断感应电流的方向)、闭合电路欧姆定律、安培力、牛顿运动定律;涉及的物理分析方法有:对物体进行受力分析、熟练应用左右手定则、根据物体的受力情况对物体进行运动的动态分析等。问题的解决需要学生具有一定的综合能力,处在高二阶段的学生,只有极少部分的学生能完成全部问题。
“精典例题”2:MN为中间接有电阻R=5Ω的U型足够长金属框架,框架宽度d=0.2m,竖直放置在如图所示的水平匀强磁场中,磁感应强度B=5T,电阻为r=1Ω的导体棒AB可沿MN无摩擦滑动且接触良好。现无初速释放导体棒AB,发现AB下滑h=6m时恰达稳定下滑状态。已知导体棒AB的质量m=0.1kg,其它电阻不计。(重力加速度取10N/Kg)
求:(1)AB棒稳定下滑的速度;
(2)此过程中电阻R上消耗的电能;
第一个问题是“精典例题”1的应用,体现学以致用的原则。解决一问后,教师以问题的形式过渡:“电磁感应过程中产生的电能是凭空产生的吗?”“电能是由什么能转化而来,又是通过何种形式进行转化的?”进而带领学生开始对能量问题进行研究。
反思之一:此节复习课优点之一在于所选题目具有基础性、针对性、量力性、典型性和层次性。基础性:复习题的选择避免开始就是偏题、怪题和难题,这对巩固基础知识是非常不有利的;其次,复习题应该具有针对性,不要让一些无用的“野鸡”题目冲淡了重点;再次习题应该具有量力性,难度适中,太容易则不易增强学生对知识的把握深度,太难则成为学生“不可能完成的任务”,达不到巩固知识的目的,让学生望而生畏,抹杀学生的自信心。要把握一个“度”,让学生“跳一跳,够的着”,题量也要适中,并不是做的越多效果越好。还有,习题应该典型,具有一定的代表性,起到有“一题”涉及到“一类问题”的效果,而不是就题论题,所以课后还要有选择性地布置作业加以巩固。
反思之二:如何提高物理复习课的质量,使师生辛勤劳作,换得丰富的硕果?我认为,要想让学生听懂学会,就必须为学生创造和安排练习的机会。
本人课前针对复习课的教学目标,设计出这两道题,将有关物理基础知识,基本技能,基本方法与物理思想溶于其中,即以题目为骨架编拟课时教案,在具体教学中,以题目开路(先出现题目,再出现其它),让学生先做了“精典例题”1,把学习的主动权交给了学生,学生应用自己的知识和思维方法去解决物理问题。在分析问题、解决问题的探索过程中,回顾所学的“方法”并作出相应的选择判断,通过对题目的先行练习,教师再引导学生对题目进行分析、讨论、研究和解答,教师借题发挥,画龙点睛,使学生在积极主动地探索研究中,在解答题目的过程中巩固所学的知识,发现规律性的东西,并使学生智力与能力得到训练与提高,变“讲练讲”为“练讲练”,变“一法一题”为“见题想法”。
【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。
一、通过比较找到思维的支撑点,促进知识的迁移
“比较”,是物理学研究中一种常用的思维方法,也是我们经常运用的一种最基本的教学方法。这种方法的实质就是辨析物理现象、概念、规律的同中之异,异中之同,以把握其本质属性。正如黑格尔所指出,“假如一个人能看出显而易见的差异,例如,能区别一支笔与一个骆驼,则我们不会说这个人有什么了不起的聪明。我们所要求的是要看出异中之同或同中之异。
由于比较法适合于初中生学习物理知识,所以教材中很多概念,如速度、惯性、比热、密度、压强等,都是用比较法引出的。初中物理教材中为了研究物体的吸热多少跟物质种类的关系,就将不同的物质水和煤油的吸热现象进行比较;由于比较必需在同一标准下才能进行,就对实验的条件进行了控制,使水和煤油质量相等,初温相同,吸收的热量也相等,以实现“单因子”实验。这样,排除了质量和温度升高等方面的干扰,突出了吸热和物质种类的关系,通过水和煤油在同等条件下吸热情况的比较,为“比热”的引出提供了思维的支撑点。
物理教材中有很多重要的演示实验和学生实验都是按比较法来编写的,如欧姆定律、电功、凸透镜成像等等。这既符合发现物理定律的规律,也符合人们认识事物的规律。
二、选好切入点,为学生铺好学习的台阶
以物理观察、实验为切入点,深入分析物理现象的特征,恰当引入物理概念,既有利于培养学生认真细致的观察能力和实验能力等基本技能,又有利于使抽象的物理概念变得具体化,进而从根本上掌握所学知识。
就“力”的概念来看.应该说每一个中学生都会有自己相应的生活体验,比如手提重物、人推车、压弹簧、拔河比赛,等等,可以经常感受力的大小、力的方向。但是究竟产生这些现象的根源是什么,力的大小、方向又是如何判断的等,教师可以通过学生自身的生活经验进行分析,对学生提出相应的问题,从而较快地切入到“力”的概念教学中去。
“拨乱反正”地进行物理概念教学,以学生易产生错觉的前概念为切入点,纠正错误的前概念,确立正确概念以满足学生的探索欲。例如,中学生早已知道浸在水中的物体要受到浮力的作用。但通常大都认为木块能浮在水面上是因为木块浮力大,而铁块沉下水是由于不受浮力或受到的浮力小。这时,教师可以“将错就错”,顺着学生的思路,用实验来测一测是否果真如此。教师可以巧妙设计一个实验,使测得的漂浮木块所受的浮力小于沉在水中的铁块所受的浮力。这一情况当然与学生头脑中原有的概念产生矛盾与冲突,学生必然希望能够进一步探索其中的奥妙。这时教师就可以自然而然地切入到“浮力”与“物体的浮沉条件”这两个基本概念的教学中去,从而满足学生的探索欲。
三、用感知让学生身临其境,用梳理为学生去伪存真
物理学是以观察和实验为基础的学科。学生在平时能自觉感知物理概念,是学好物理的开端。有些学生平时没有主动观察的习惯,这部分学生只有在指定的条件下才会对自然现象进行观察。
例如把两只标有220V、40W和220V、100W字样的白炽电灯分别进行并联或串联后,接入220V的电路中,判断这两种情况哪个灯泡较亮?根据平时的经验都是100W的灯泡较亮一些,老师通过分析和讨论得出串联时40W较亮,并联时100W的较亮。但有一部分同学对分析仍感到不可靠,如果通过实验感知来进行,学生就会信服了
教师在备课时必须思考的就是对所教概念进行梳理。具体到概念教学中,就是概念如何引入,概念的要点是什么,学生记忆概念的易错点是什么,学生在学习过程中的疑点是什么,学生在理解和掌握概念时可能出现什么困惑,概念在整体教学中的地位、作用如何等一系列问题。概念梳理的原则是:抓住主线,注意分支,消除凝点,去伪存真。
例如,在平面镜成像的教学中,这一节的要点是平面镜成像的特点,概念形成的依据是光的反射定律。这一节突破重点的手法有两个:
关键词:问题教学;问题意识;提问能力
美国著名的心理学家吉尔福特认为:“创造性思维存在于问题解决过程之中。”在提倡素质教育的今天,培养创造性思维的教学过程应该是一种问题解决式的教学。对很需要创造性思维能力的物理课而言,问题教学显得更为适合。在教学实践中笔者做了一些有益的尝试。
一、提问前要分清问题类型
根据对问题回答的要求不同,可把问题分为四类:
1.判别类问题
主要是对事物加以判定。代表性词语为“知不知道”“对不对”“可以吗”等等。
2.描述类问题
主要是对客观事物加以陈述和说明。代表性词语是“是什么”“怎么样”等。比如我们常问“匀变速运动有什么样的规律”。
3.探索类问题
主要是对事物的原因、规律、内在联系加以阐释。代表性词语是“为什么”“这个问题怎么解决呢”等等。
4.发散类问题
主要是从多角度、多方面认识客观事物。代表性词语是“除此之外,还有哪些方法”“说说你的看法”等。
比如遇到用动能定律解决能量的问题时老师可能会提四个问题:你学过动能定律吗?动能定律怎么描述呢?用动能定律怎么解决问题?用动能定律解决问题有什么好处?有什么值得注意的方面?就分别属于上述四种类型。老师在设计问题时,应对问题的类型进行分析和选择。根据物理教学的特点,多一点探索类和发散类的问题,少一点判别类和描述类的问题。
二、培养学生的问题意识
物理问题最终是要靠学生来解决的,在教学中发现很多学生不怎么问问题,很大原因是学生缺乏探究问题意识。这需要老师对学生加以培养。
1.多演示实验,激发问题
物理是一门实验科学,通过实验演示,设置问题情境,引起学生的好奇心。如:讲“自由落体运动”中影响物体下落快慢的因素时,常会采用实验的方法。根据很多学生会以生活经验得出物体越重下落得越快的错误结论,我设计了三个简单可行的实验。先让两只大小不一样的粉笔从同一高处同时下落到讲台上,发现粉笔几乎是同时落在讲台上。用事实批驳了学生的错误认识。此时学生虽然否定了以前的认识,但正确的观点还是没有建立起来。接着可以用一张纸和一个粉笔头同时下落,比较下落的快慢。然后不断对折这张纸继续和粉笔同时下落,到最后把纸揉成一个团,比较下落的快慢。通过逐步改变的实验条件和不断变化的实验现象,引出学生的好奇心和探索的欲望。让学生自己发现问题,思考问题,解决问题。
2.利用错误经验,诱发问题
高中生学习物理时,经常会碰到一些“前概念”的影响,如:速度大的物体惯性大,力是使物体运动的原因等。在课堂教学中充分展现这些假象,通过讨论引起学生争论,设置问题情境。如在“牛顿第三定律”的教学中,教师可以先让学生讨论这样一个问题:普通人与身体健壮的运动员拔河时必输无疑,是否因为运动员队的拉力大于普通人队的拉力呢?学生往往给予肯定回答,教师则予以否定,抓住学生的认识错误,使学生的心理进入非平衡状态,发生思维冲突,从而产生问题情境。
3.通过知识的构建,悟出问题
教师通过对旧知识的再现,建立新旧知识的区别和联系。设置问题情境,由旧知识的拓展引出新问题。如在“楞次定律”的教学时,复习产生电磁感应的条件和法拉第电磁感应定律,结合闭合电路的欧姆定律,就可确定感应电流的大小,但电流的方向呢?部分学生会根据初中学过的知识回答:根据右手定则可确定电流方向。勤于思考的学生马上会反问:若导体与磁场间没有相对运动的情况,感应电流的方向又该怎样确定?通过知识体系的建立,梳理出知识的漏洞,然后想办法弥补。
三、提高学生的提问能力
在教学中,很多学生由于能力有限,要么提不出问题,要么提出一些肤浅的问题,这就需要教师启发引导。讲课时教师习惯面面俱到,一节课几乎被教师的讲授给“垄断”了,有时还出现拖堂的现象。这助长了学生的依赖性,严重制约了学生提问能力的提高。因此教师必须要先学会放手,给学生充分的时间去思考问题。例如:在“平抛运动”的教学中,教师用一小锤水平敲击放在水平面上的小球,请学生观察小球的运动轨迹,观察的结果是小球做曲线运动,即运动状态发生了改变,进而提出:为什么小球是一边前进、一边下落呢?引导学生从力的角度去分析:水平方向不受力,做匀速直线运动;竖直方向只受重力,做自由落体运动。然后教师用平抛运动演示器,演示出平抛运动的确是水平方向的匀速直线运动与竖直方向自由落体运动的合运动,准确地揭示出了平抛运动的实质及研究方法。最后引导学生归纳平抛运动的规律。学生提问的能力是需要培养提高的,通过对学生提问能力的训练,激发学生的学习热情,增强学习自信心,逐步养成自学的习惯。
关键词:物理教师;课前准备;八宝箱
中学物理教师如何实施有效教学,见仁见智。经由实践研究和经验梳理,窃以为除专业知识、言语能力外,充分且外显的8类随堂准备至关重要,物理教师进课堂要挎“八宝箱”。
宝一:学情与班况
最新科研表明,教学的针对性、精细化和专家型是突破班级指令性教学质量提升瓶颈的主要方向。应根据课时作业情况和阶段性检测分析,就核心知识点的掌握概况创建一款学生版“学情明细单”;了解学优生的学习效率与动机,做好相对私密的奋斗目标鼓励工作和公开集约的提优任务落实工作,了解学困生的学习基础与困难,做好或鞭策、或鼓励、或开导等转差工作,据此创建一款年级版“班况备忘录”。笔者惯用的“学情明细单”和“班况备忘录”案例如下,它们既是教师有的放矢推进教学流程和选择教学方法的重要依据,也是物理课堂实施精细化教学和专家型教育的重要参考。
宝二:事例与新闻
学习效率与影响学习者认知结构的变量密切相关。人类衣食住行、举手投足产生的许多事件也明显地影响着中学物理课程的学习效率。教师平时若能习惯以卡片的形式收集、整理生活、生产、科技中富有物理趣味性和实用性的事件与新闻,并在合适的时机把这些资料作为问题讨论或研究的切入点,能让学生感到物理知识的近前和熟悉,能使学生在多样性辨别和利用物理概念与规律的过程中,激发兴趣、启迪认知,有效提高物理观念的稳定性与清晰度。例如以“摩擦力”为关键词,通过百度搜索到的新闻就有40多万条,再加上生活中所见所闻,每个学生完全可以和物理教师一起被“从生活走向物理,从物理走向社会”这一新课程核心理念所同化,产生感触,深化认识,形成观念。
宝三:相机与物件
平时用数码照相机拍摄到的每一张来自自然界的照片,每个物质结构、物质相互作用与运动的过程性视频,以及物理实验课上应用智能手机记录下来的学生操作细节和实验片段,都可以成为学生开展物理研究性学习的起因和素材,从而增强其学习热情,纠正实践错误,提高思维品质。数码相机(或智能手机)因其具有简易、方便、快捷、廉价等优点,物理教师可随身携带。半截蜡烛、1m细绳、2只钢球、3根皮筋、几张白纸……就是这些平时不起眼的简小物件,在物理课堂上,却常能起到再现实验现象,突破分析困难,调动学习积极性,激发学生创造力等许多重要作用。例如,在《光现象》《运动和力》等内容教学时,“八宝箱”内如果配放有上述所列的些许物件,物理教师则可像魔术师一样,轻松精彩地完成几乎所有的助学小实验。
宝四:图像与数表
从网络、数字图书馆或音像制品中均可下载到许多负荷大量教学信息的经典物理图像、典型物理实验数据表,运用这些物理图像和数表,可以有效引起学生的注意,触发他们的直觉思维,以便在采撷特征数据、推算复杂结论的过程中,提高学习品质。例如,在研制风力发电机应对全球面临的能源危机时,我国风机运营商普遍对“风机功率随着风速的变化而变化的规律”缺乏足够的重视,教师可出示图像(如右图所示),引发学生讨论。又如在研究重力加速度与地理位置的关系时,教师应出示地球仪和对应的数据表(如表1),促使学生能相对轻松地对万有引力定律和牛顿第二定律产生深刻且又难忘的认识。
宝五:方法与策略
怎样调控课堂节奏、约束学习纪律?教师采用哪几种提问、解答的方式比较科学?被学生问倒该怎么办?如何正确干预学生非健康的学习心理和行为……真实的课堂总会有太多的变数,物理教师不可能万能,也经常出现遗忘。课后习惯地进行教学反思,并因此在下节课课前准备好几套常用的教学方法和有效的管控策略,可提高教师威信,密切师生关系,对顺利完成教学任务,促进学生身心健康发展大有裨益。在学生观察演示实验前,教师可以触发学生的图式思维,迅捷地从信息中选用到合适的实验观察方法。在求索物理规律时,教师应该积极捕捉学生的学习愿望,快速地从自带的分别写有简约化“产生式”“替代式”的教学策略提示卡中做出最正确的判断和选择。
宝六:练习与作业
对“高效课堂”的不懈追求,必然持续放大目标教学的缺点,即:有的学生在前面“等”,有的学生在后面“拖”。对相关学生适当地进行补偿教学,是提高课堂教学效能的必须。物理教师应该在课前为分布在两极的学生准备好类似于“基础练习题”“拓展性作业”性质的卷单,以备不时之需。基础练习可以考虑在强化词语理解、提升运算能力和熟悉基本物理因果原理方向上做准备,拓展性作业则可在复杂问题情境、技巧性运算或物理长程思维之间做取舍。
宝七:分单与资料
如果学生通过观察和探究等方式来学习物理课程知识,而不是依赖死记硬背的方法去记忆物理现象或变化规律中一些特定信息的话,借助小组合作学习机制,为每个学生学习过程的表现做个记分单就很有必要。分值低的要激励,用问题的方式引领学生培养习惯,优化效果;分值高的要鼓励,提供类似于课外读物之类的学用资料,促进他们主动跨越式发展。笔者常用的小组合作学习积分表表式如表2所示,组长、副组长可轮流记分,一周一汇总。
宝八:格言与警句
一些著名人物,常把他们对世界、对人生丰富的观察和深邃的理解,凝华成一句句发人深省的警世箴言,给人类留下宝贵的精神财富。中学物理课上,适当引用一些简练优美、蕴含智慧、发人深省的格言警句,来揭示物理概念和规律,这样,既能把深奥的道理说得浅显易懂,又能把抽象的东西讲得具体形象,既可以使教学语言生动有趣,又可以陶冶学生情操,真可谓是一箭数雕。在《微观粒子》的新课导入时,一句莎士比亚名言“若不好到至极,就不算伟大。”可以先声夺人。在突破《欧姆定律》根据实验数据推想基本公式的教学难点后,雪莱的格言“让预言的号角奏鸣!”能起画龙点睛的作用。在总结《力的分解》一课时,用屠格涅夫的“先相信你自己,然后别人才会相信你。”做结语,既升华了新课主题,也自然形成了与《力的合成》之间的前后呼应。
俗话说:“预则立,不预则废。”中学物理教师如果能够经常丰富和优化自己随课携带的“八宝箱”,无疑可以比别人又好又快地做到“减负增效”。
参考文献:
[1]杨连明.现代教师教育专业引领案例评析[M].上海:上海科学技术文献出版社,2006.
总结个人经验,现就如何做好电学部分的复习谈一下几点看法:
一、注重课堂及前后
复习的目的是对所学的知识进行巩固,教师应要求学生课前进行复习,认证回顾,找出自己目前仍然有疑问的地方,针对这些地方对知识进行整理。课堂上教师要明确中考对各章、各知识块的知识点的能级要求、变化情况、考试新动向;重点、难点、学生的薄弱点在哪里,就设置怎样的典型例题和针对性练习,做到心中有数。课后要让学生及时地对这部分知识再次进行梳理、消化。因为扎实的基础是考高分的关键。
二、不能把教材视为“圣经”,照本宣科炒剩饭
复习时当然要以教材为主,抓住知识点,可不少教师照本宣科,把教材的内容又讲了一遍,课后题又让学生做了一遍,结果把复习课上成了单纯的知识回忆课,课堂上只是把学生过去所学知识再回忆一遍,将复习变成了旧知识的重教。而电学部分即使你教材倒背如流,也不见得会考高分。
三、督促记忆公式概念
电学部分,公式概念是解题基础,因此电学部分的许多公式概念、实验原理、现象都需要学生理解熟记,只有了解了这些最基本的知识才能对遇到的问题熟练、准确地解决。如果学生对公示概念记忆模糊,那么解决实际问题时就会不尽如意。因为初中生在学习中缺乏自觉性,再加上初三的复习时间紧任务重,一些同学此时花很少时间去记,即使记住了,记得也不牢,容易忘。因此进入复习阶段,老师就应该及时督促学生记忆公式概念。
四、专项训练
课堂练习是教师训练学生能力的手段,也是教师得到反馈信息的途径。练习平铺直叙,势必会引导学生死记硬背;练习过繁,对学生心理上是一个打击;练习过多,会使学生陷于题海,难于应付。在总复习中时间紧张,如果各科都搞题海战术,学生就会疲于做题,不能自拔。所以复习课中的练习题必须精心设计,所选练习题要具有一定的代表性。通过每道题要达到解决一类问题的作用,以实现举一反三、触类旁通。所选习题既要照顾各个知识点,又要有梯度、有层次,由简到繁、由易而难、由浅入深、层层深入、环环相扣,这样才能调动各类学生的积极性。
我们知道,初中物理有关电学的内容可分为静电和电路两部分,静电相对来说容易一些,学生害怕的是电路部分,尤其是这一类题:根据题目的要求连接实物电路,故障电路、动态电路的分析,电路的计算等。究其原因,有的是串联、并联混淆不清,有的是电表测量什么物理量张冠李戴,有的则是不注意电路的非正常部分,如电流表并联、电压表串联等。
那就需要教师将这些易错题进行分类训练,对学生复习中普遍存在的难以理解的共性问题,有针对性地进行“专题”复习,释疑解难,补缺补漏,如电路故障专题、电路中电流电压变化专题、设计应用专题、实验探究创新专题等。学生对这些专题有强烈的求知欲望,课堂气氛活跃。“专题”复习将有限的复习时间发挥最大的效益,注重思路、方法和技巧的指导,深化了课本内容,锤炼了学生的思维能力,将知识与能力有机结合起来,提高了学生的素质。