發(fā)布時間:2023-07-17 16:29:45
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的歐姆定律的意義樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
(1)牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養(yǎng)學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學的出發(fā)點,不能把它當做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài),所以……”教師還應該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈敽玫膽T性系。
(2)牛頓第二定律。在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。然后用控制變量的實驗方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律。教學時應注意:①要充分利用牛頓總結萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質點的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
(4)機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
(5)動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律,也不違反科學規(guī)律。
(6)歐姆定律。中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應明確,普通物理學中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義。中學物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
《歐姆定律》一課,學生在初中階段已經(jīng)學過,高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學習分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學目的和教學要求.這節(jié)課不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎.本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應用.因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準備階段.
通過本節(jié)課的學習,要讓學生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節(jié)課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關鍵,是實現(xiàn)教學目標的基礎.
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏.從數(shù)學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達式,從數(shù)學角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學生常將兩種表達式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學法.教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動.在教材難點處適當放慢節(jié)奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當?shù)乃季S點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點,也有利于充分發(fā)揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規(guī)律.同時要讓學生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的思維習慣.
為了達成上述教學目標,充分發(fā)揮學生的主體作用,最大限度地激發(fā)學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環(huán)節(jié),有以下構想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用.2.對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發(fā)學生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與.3.在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協(xié)助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考.4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識.到此應該達到本節(jié)課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲.5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時不要急于告訴學生結論,而應給予充分的時間,啟發(fā)學生積極思考,并給予適當?shù)乃季S點撥.此處節(jié)奏應放慢,可提請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實驗結論的基礎上,進一步總結出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華.要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行總結,以鍛煉學生的語言表達能力.教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫.要隨即強調歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的.然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題.
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實驗的可視度.可預先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學生都能清晰地看見.
4.定義電阻及總結歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后總結.這樣學生就不易將二者混淆.
表2填0.15安和15歐。根據(jù):在電壓不變的情況下,導體中的電流跟導體的電阻成反比。
2.進行新課
(1)歐姆定律
由實驗我們已知道了在電阻一定時,導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,在電壓不變的情況下,導體中的電流跟導體的電阻成反比。把以上實驗結果綜合起來得出結論,即歐姆定律。
板書:〈第二節(jié)歐姆定律
1.內(nèi)容:導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比。〉
歐姆定律是德國物理學家歐姆在19世紀初期(1827年)經(jīng)過大量實驗得出的一條關于電路的重要定律。
歐姆定律的公式:如果用U表示加在導體兩端的電壓,R表示這段導體的電阻,I表示這段導體中的電流,那么,歐姆定律可以寫成如下公式:
I=U/R。
公式中I、U、R的單位分別是安、伏和歐。
公式的物理意義:當導體的電阻R一定時,導體兩端的電壓增加幾倍,通過這段導體的電流就增加幾倍。這反映導體的電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比例關系(I∝U)。當電壓一定時,導體的電阻增加到原來的幾倍,則導體中的電流就減小為原來的幾分之一。反映了電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比例的關系(I∝U/R)。公式I=U/R完整地表達了歐姆定律的內(nèi)容。
板書:<2.公式:I=U/R
I-電流(安)U-電壓(伏)R-電阻(歐)>
有關歐姆定律的幾點說明:
①歐姆定律中的電流、電壓和電阻這三個量是對同一段導體而言的。
②對于一段電路,只要知道I、U和R三個物理量中的兩個,就可以應用歐姆定律求出另一個。
③使用公式進行計算時,各物理量要用所要求的單位。
(2)應用歐姆定律計算有關電流、電壓和電阻的簡單問題。
例題1:課本中的例題1。(使用投影片)
學生讀題,根據(jù)題意教師板演,畫好電路圖(如課本中的圖8-2)。說明某導體兩端所加電壓的圖示法。在圖上標明已知量的符號、數(shù)值和未知量的符號。
解題過程要求寫好已知、求、解和答。解題過程寫出根據(jù)公式,然后代入數(shù)值,要有單位,最后得出結果。
板書:〈例題1:
已知:R=807歐,U=220伏。
求:I。
解:根據(jù)歐姆定律
I=U/R=220伏/807歐=0.27安。
答:通過這盞電燈的電流約為0.27安。〉
例題2:課本中例題2。(使用投影片)
板書:〈例題2〉
要求學生在筆記本上按例題1的要求解答。由一位同學到黑板上進行板演。
學生板演完畢,組織全體學生討論、分析正誤。教師小結。
①電路圖及解題過程是否符合規(guī)范要求。
②答題敘述要完整。本題答:要使小燈泡正常發(fā)光,在它兩端應加2.8伏的電壓。
③解釋U=IR的意義:導體兩端的電壓在數(shù)值上等于通過導體的電流跟導體電阻的乘積。不能認為"電壓跟電流成正比,跟電阻成反比。"因為這樣表述顛倒了因果關系也不符合物理事實。
例題3:課本中的例題3。(使用投影片)
板書:〈例題3〉
解題方法同例題2。學生板演完畢,組織學生討論、分析正誤。教師小結。
①解釋R=U/I的物理意義:對同一段導體來說,由于導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,所以i的比值是一定的。對于不同的導體,其比值一般不同。U和I的比值反映了導體電阻的大小。導體的電阻是導體本身的一種性質,它的大小決定于材料、長度和橫截面積,還跟溫度有關。不能認為R=U/I表示導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比。由于電阻是導體本身的一種性質,所以某導體兩端的電壓是零時,導體中的電流也等于零,而這個導體的電阻值是不變的。
②通過例題3的解答,介紹用伏安法測電阻的原理和方法。
板書:(書寫于例題3解后)
〈用電壓表和電流表測電阻的方法叫做伏安法。〉
3.小結
(1)簡述歐姆定律的內(nèi)容、公式及公式中各物理量的單位。
什么叫伏安法測電阻?原理是什么?
(2)討論:通過課本中本節(jié)的"想想議議",使學生知道:
①電流表的電阻很小(有的只有零點幾歐),因此實驗中絕對不允許直接把電流表按到電源的兩極上。否則,通過電流表的電流過大,有燒毀電流表的危險。
②電壓表的電阻很大(約幾千歐),把電壓表直接連在電源的兩極上測電壓時,由于通過電壓表的電流很小,一般不會燒毀電壓表。
4.布置作業(yè)
課本本節(jié)后的練習1、4。
(四)說明:通過例題,要領會培養(yǎng)學生在審題基礎上畫好電路圖,按規(guī)范化要求解題。
第四節(jié)電阻的串聯(lián)
(一)教學目的
1.通過實驗和推導使學生理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式。
2.復習鞏固串聯(lián)電路電流和電壓的特點。
3.會利用串聯(lián)電路特點的知識,解答和計算簡單的電路問題。
(二)教具
學生實驗:每組配備干電池三節(jié),電流表、電壓表、滑動變阻器和開關各一只,定值電阻(2歐、4歐、5歐各一只)三個,導線若干。
(三)教學過程
1.引入新課
(1)閱讀本節(jié)課文前的問號中提出的問題,由此引出本節(jié)學習的內(nèi)容。
板書:〈第四節(jié)電阻的串聯(lián)〉
(2)問:什么叫串聯(lián)電路?畫出兩個定值電阻串聯(lián)的電路圖。(同學回答略,板演電路圖參見課本圖8-7)
(3)問:串聯(lián)電路電流的特點是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結,在板演電路圖上標出I1、I2和I。
板書:〈1.串聯(lián)電路中各處的電流相等。I1=I2=I?!?/p>
(4)問:串聯(lián)電路的總電壓(U)與分電壓(U1、U2)的關系是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結,在板演電路圖上標出U1、U2和U。
板書:〈2.串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓之和。U=U1+U2。〉
(5)幾個已知阻值的電阻串聯(lián)后,總電阻和各電阻之間有什么關系?這是本節(jié)課學習的主要內(nèi)容。
2.進行新課
(1)實驗:測R1和R2(R3)串聯(lián)的總電阻。
問:實驗的方法和原理是什么?
答:用伏安法測電阻。只要用電壓表測出R1和R2串聯(lián)電阻兩端的總電壓放用電流表測出通過串聯(lián)電阻的電流,就可以根據(jù)歐姆定律逄出R1和R2串聯(lián)后的總電阻。
要求學生設計一個測兩個定值電阻(R1=2歐、R2=4歐)串聯(lián)總電阻的實驗電路。如課本圖8-5所示。
進行實驗:
①按伏安法測電阻的要求進行實驗。
②測出R1(2歐)和R2(4歐)串聯(lián)后的總電阻R。
③將R1和R3串聯(lián),測出串聯(lián)后的總電阻R′。將實驗結果填在課文中的結論處。
討論實驗數(shù)據(jù),得出:R=R1+R2,R′=R1+R3。實驗表明:串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和。
(2)理論推導串聯(lián)電路總電阻計算公式。
上述實驗結論也可以利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點,從理論上推導得出。
結合R1、R2的串聯(lián)電路圖(課本圖8-6)講解。
板書:〈設:串聯(lián)電阻的阻值為R1、R2,串聯(lián)后的總電阻為R。
由于U=U1+U2,
因此IR=I1R1+I2R2,
因為串聯(lián)電路中各處電流相等,I=I1=I2
所以R=R1+R2?!?/p>
請學生敘述R=R1+R2的物理意義。
解答本節(jié)課文前問號中提出的問題。
指出:把幾個導體串聯(lián)起來,相當于增加了導體的長度,所以總電阻比任何一個導體的電阻都大,總電阻也叫串聯(lián)電路的等效電阻。
板書:〈3.串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和。R=R1+R2?!?/p>
口頭練習:
①把20歐的電阻R1和15歐的電阻R2串聯(lián)起來,串聯(lián)后的總電阻R是多大?(答:35歐)
②兩只電阻串聯(lián)后的總電阻是1千歐,已知其中一只電阻阻值是700歐,另一只電阻是多少歐?(答:300歐。)
(3)練習
例題1:
出示課本中的例題1投影幻燈片(或小黑板)。學生讀題并根據(jù)題意畫出電路圖(如課本圖8-7)。標出已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號。請一名學生板演,教師講評。
討論解題思路,鼓勵學生積極回答。
小結:注意審題,弄清已知和所求。明確電路特點,利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點求解。本題R1、R2串聯(lián),所以I=I1=I2。因U1、U2不知,故不能求出I1或I2。但串聯(lián)電路的總電壓知道,總電阻R可由R1+R2求出,根據(jù)歐姆定律I=U/R可求出電流I。
板書:〈例題1:
已知:U=6伏,R1=5歐,R2=15歐。
求:I。
解:R1和R2串聯(lián),
R=R1+R2=5歐+15歐=20歐。
電路中電流:I=U/R=6伏/20歐≈0.3安。
答:這個串聯(lián)電路中的電流是0.3安?!?/p>
例題2:
出示課本中例題2的投影片,學生讀題,畫電路圖(要求同例題1)。
討論解題思路,鼓勵學生積極參與。
①問:此題中要使小燈泡正常發(fā)光,串聯(lián)一個適當電阻的意義是什么?
答:小燈泡正常發(fā)光的電壓是2.5伏,如果將其直接連到6伏的電源上,小燈泡中電流過大,燈絲將被燒毀。給小燈泡串聯(lián)一個適當電阻R2,由于串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路電壓之和,即U=U1+U2。串聯(lián)的電阻R2可分去一部分電壓。R2阻值只要選取合適,就可使小燈泡兩端的電壓為2.5伏,正常發(fā)光。
②串聯(lián)的電阻R2,其阻值如何計算?
教師引導,學生敘述,分步板書(參見課本例題2的解)。
本題另解:
板書:〈R1和R2串聯(lián),由于:I1=I2,
所以根據(jù)歐姆定律得:U1/R1=U2/R2,
整理為U1/U2=R1/R2?!?/p>
3.小結
串聯(lián)電路中電流、電壓和電阻的特點。
4.布置作業(yè)
本節(jié)后的練習:1、2、3。
(四)說明
1.本節(jié)測串聯(lián)電路總電阻的實驗,由于學生已學習了伏安法測電阻的知識,一般掌握較好,故實驗前有關要求的敘述可從簡。但在實驗中教師要加強巡回指導。
2.從實驗測出串聯(lián)電阻的總電阻和運用歐姆定律推導出的結果一致。在此應強調實踐和理論的統(tǒng)一。在推導串聯(lián)電阻總電阻公式時,應注意培養(yǎng)學生的分析、推理能力。
3.解答簡單的串聯(lián)電路計算問題時要著重在解題思路及良好的解題習慣的培養(yǎng)上下功夫。
第五節(jié)電阻的并聯(lián)
(一)教學目的
1.使學生知道幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻的阻值都小。
2.復習鞏固并聯(lián)電路電流、電壓的特點。
3.會利用并聯(lián)電路的特點,解答和計算簡單的電路問題。
(二)教具
每組配備干電池二節(jié),電壓表、電流表、滑動變阻器和開關各一只,定值電阻2只(5歐和10歐各一只),導線若干條。
(三)教學過程
1.復習
問:請你說出串聯(lián)電路電流、電壓和電阻的特點。(答略)
問:請解答課本本章習題中的第1題。
答:從課本第七章第一節(jié)末所列的數(shù)據(jù)表可以知道,在長短、粗細相等條件下,鎳鉻合金線的電阻比銅導線的電阻大;根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知,通過銅導線和鎳鉻合金中的電流一樣大;根據(jù)歐姆定律得U=IR,可得出鎳鉻合金導線兩端的電壓大于銅導線兩端的電壓。
問:請解本章習題中的第6題。(請一名學生板演,其他學生自做,然后教師講評。在講評中要引導學生在審題的基礎上畫好電路圖,按規(guī)范化要求求解。)
2.引入新課
(1)請學生閱讀本節(jié)課文前問號中所提出的問題,由此提出本節(jié)學習的內(nèi)容。
板書:〈第五節(jié)電阻的并聯(lián)〉
(2)問:并聯(lián)電路中電流的特點是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結。
板書:〈1.并聯(lián)電路的總電流等于各支路中電流之和。即:I=I1+I2。〉
(4)問:并聯(lián)電路電壓的特點是什么?舉例說明。
學生回答,教師小結。
板書:〈2.并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。〉
(5)幾個已知阻值的電阻并聯(lián)后的總電阻跟各個電阻之間有什么關系呢?這就是本節(jié)將學習的知識。
3.進行新課
(1)實驗:
明確如何測R1=5歐和R2=10歐并聯(lián)后的總電阻,然后用伏安法測出R1、R2并聯(lián)后的總電阻R,并將這個阻值與R1、R2進行比較。
學生實驗,教師指導。實驗完畢,整理好儀器。
報告實驗結果,討論實驗結論:實驗表明,幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻都小。
板書:〈3.幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻都小?!?/p>
問:10歐和1歐的兩個電阻并聯(lián)的電阻小于多少歐?(答:小于1歐。)
(2)推導并聯(lián)電路總電阻跟各并聯(lián)電阻的定量關系。(以下內(nèi)容教師邊講邊板書)
板書:〈設:支路電阻分別是R1、R2;R1、R2并聯(lián)的總電阻是R。
根據(jù)歐姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,
由于:I=I1+I2,
因此:U/R=U1/R1+U2/R2。
又因為并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,即:U=U1=U2,
可得:1/R=1/R1+1/R2。
表明:并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù),等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。〉
練習:計算本節(jié)實驗中的兩個電阻(R1=5歐,R2=10歐)并聯(lián)后的總電阻。
學生演練,一名學生板演,教師講評,指出理論計算與實驗結果一致。
幾個電阻并聯(lián)起來,總電阻比任何一個電阻都小,這是因為把導體并聯(lián)起來,相當于增加了導體橫截面積。
(3)練習
例題1:請學生回答本節(jié)課文前問號中提出的問題。(回答略)
簡介:當n個相同阻值的電阻并聯(lián)時總電阻的計算式:R=R''''/n。例題1中:R′=10千歐,n=2,所以:R=10千歐/2=5千歐。
例題2.在圖8-1所示電路中,電源的電壓是36伏,燈泡L1的電阻是20歐,L2的電阻是60歐,求兩個燈泡同時工作時,電路的總電阻和干路里的電流。(出示投影幻燈片或小黑板)
學生讀題,討論此題解法,教師板書:
認請此題中燈泡L1和L2是并聯(lián)的。(解答電路問題,首先要認清電路的連接情況)。在電路圖中標明已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號。解題要寫出已知、求、解和答。
(過程略)
問:串聯(lián)電路有分壓作用,且U1/U2=R1/R2。在并聯(lián)電路,全國公務員共同天地中,干路中電流在分流點分成兩部分,電流的分配跟電阻的關系是什么?此題中,L1、L2中電流之比是多少?
答:(略)
板書:〈在并聯(lián)電路中,電流的分配跟電阻成反比,即:I1/I2=R2/R1?!?/p>
4.小結
并聯(lián)電跟中電流、電壓、電阻的特點。
幾個電阻并聯(lián)起來,總電阻比任何一個電阻都小。
5.布置作業(yè)
課本本節(jié)末練習1、2;本章末習題9、10。
參看課本本章的"學到了什么?,根據(jù)知識結構圖寫出方框內(nèi)的知識內(nèi)容。
(四)說明
關鍵詞:教育游戲;初中物理;多媒體技術
德國學者沃爾夫岡•克萊默將游戲定義為一種由道具和規(guī)則構建的,游戲者主動參與并且在整個過程中包含競爭,充滿變化的娛樂活動[1]。將游戲運用到教育中,主要是借助游戲的娛樂性和趣味性,使學習者可以在輕松的氛圍中獲得知識[2]。在游戲設計開發(fā)環(huán)節(jié)加入各種先進的電子、媒體技術,可以使游戲在表現(xiàn)形式上更加多樣化,用戶體驗更加真實。使用多種媒體技術對游戲進行開發(fā)設計,可以讓學習變得輕松愉快,可以實現(xiàn)“寓教于樂”的教育目標[3]。如學生學習歐姆定律這一內(nèi)容時,傳統(tǒng)的教學方法中,大多數(shù)教師都是照本宣科地進行理論講解,容易使教學變得枯燥乏味。而使用多媒體技術可以把枯燥乏味的知識融入到游戲中,讓學生在放松的情況下掌握相關的知識,因此研究教育游戲具有重要意義。
一、國內(nèi)外教育游戲的研究現(xiàn)狀
(一)國外研究現(xiàn)
狀國外學者對教育游戲的研究開始于20世紀80年代初,初代教育游戲是將教學和電視游戲相結合,學習者在電視上進行游戲的同時掌握知識技能。隨著計算機的普及和多媒體技術的發(fā)展,教育游戲的載體也逐步從電視發(fā)展為計算機,教育游戲軟件的種類也更加豐富多樣。國外教育游戲在理論方面也有一套完整的設計開發(fā)模式。如KRISTIAN將已有教育理論與游戲設計整合提出了體驗式游戲模型,強調在教育游戲設計中加入即時反饋,以及根據(jù)學習者的技能水平為其提供相應的挑戰(zhàn)的內(nèi)容[4]。
(二)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國學者最開始是致力于挖掘游戲的教育價值,之后有學者提出了娛教技術,才正式確定了游戲的教育地位。通過娛教技術,可以使學校教育在時空上得到擴展,將學習者日常生活的一些有趣的體驗融入到傳統(tǒng)的學校教育中,為學習者提供系統(tǒng)的學習生活情境[5]。目前我國物理游戲大多是以零散的單機游戲為主,需要玩家擁有一定的物理常識和體驗才能過關。如在某個光學游戲中,玩家需要靈活運用入射角等于反射角這一光學物理知識,才能完成游戲任務,這些游戲雖然沒有系統(tǒng)的對某個知識點進行教學,但深受學習者的喜愛。這也表明教育游戲終將成為未來教學新的突破口,游戲與教育相結合會逐步成為一種發(fā)展趨勢,因此制作出更多、更好的教育游戲已經(jīng)是教育的一個潮流[6]?;谝陨戏治?,在《超級電工》游戲的設計制作中,要充分結合課程標準,使用娛教技術的相關理論進行設計開發(fā),在發(fā)揮游戲娛樂性的基礎上,更要注意對學習效果的檢測,不然就會本末倒置[7]。
二、《超級電工》教學游戲開發(fā)設想
(一)課程內(nèi)容
本游戲的教學內(nèi)容是初中物理中的歐姆定律,所以在設計游戲時,考慮了如何將歐姆定律體現(xiàn)在游戲過程中,使游戲設計既符合歐姆定律的相關原理,又能與日常生活中的一些現(xiàn)象聯(lián)系起來,使游戲既貼合課程標準,又具有趣味性。
(二)游戲內(nèi)容
游戲設定為超級電工,任務是幫助主人修好電路點亮電燈。游戲給定電壓值和電流值,選擇適當?shù)碾娮柽B接,將電壓減小到電燈的額定電壓。電阻選擇完成后拉下電閘,如果電壓達到電燈額定值燈亮;如果電壓小于額定值燈閃爍;如果電壓大于額定值電燈爆炸。游戲過關可獲得金幣獎勵,如果到游戲結束時間還沒有選好電阻并拉下電閘主人會生氣。
(三)游戲結構設計
游戲的結構初步設計為四個部分:主界面、游戲幫助、游戲關卡小提示。主界面:用一個簡單的動畫效果吸引學生眼球。介紹游戲規(guī)則,讓學生了解游戲怎么玩,明白獎勵制度。游戲關卡:設置游戲關卡主要目的是讓學生通過游戲方式快速學習、記憶電阻和歐姆定律的相關公式,學生完成關卡會得到相應的金幣獎勵。小提示:用于輔助學生完成游戲任務,在學生忘記相關公式時可以點擊小提示查看公式表,但是在點擊小提示時會扣除一定的金幣,如果金幣數(shù)量不夠則無法開啟小提示。具體的游戲界面如圖1所示。教育游戲的實質是利用游戲來激發(fā)學習者的興趣,達到特定的教育目標[8]。針對于教育游戲的特性,筆者認為在游戲設計中應該注意兩個環(huán)節(jié),首先游戲設計必須按照相關課程標準進行設計,不可脫離理論知識;其次需要將教學目標完美融合到游戲場景、任務要素中[9]。
三、應用價值
本研究把初中二年級物理中的歐姆定律作為研究內(nèi)容進行分析,根據(jù)國家課程標準的理論指導和技術手段及開發(fā)平臺將其設計并制作成教育教學游戲,可體現(xiàn)出以下應用價值。首先,可以增強學習者學習物理的主動性。教學內(nèi)容以游戲的方式呈現(xiàn),設置多種難度不同的關卡,學習者可以通過體驗游戲的不同關卡,來理解歐姆定律的基本內(nèi)容,學習串并聯(lián)情況下電阻總值的計算方法,在一種輕松的游戲氛圍下自主學習,并且能通過玩游戲的方式來掌握歐姆定律。通過游戲探究閉合電路中電壓和電阻之間的關系,并將所學的知識應用到生活中。其次,可以加強學習者學習效果。眾所周知,人們對自己感興趣的事物學習的主動性更強,學習效果會更明顯。而把這些繁雜和抽象的物理電學方程式融入在游戲中,能使學生在體驗游戲的過程中充分理解并掌握知識點,有效提高學習者的學習效果。
四、結語
在物理學習中繁多的定律公式學習起來是非常枯燥乏味的,但是如果在游戲中加入了教學內(nèi)容,根據(jù)學生的心理特征設計制作出貼合科學教育目標的教育游戲,不僅能激發(fā)學習者的學習興趣,還能提高學習者的學習效果。另外教育游戲是結合學習者的特點設計的,有一定的獎懲措施,能激發(fā)學習者的學習動力及學習的積極性和自主探索能力。
作者:曾思遙 單位:云南師范大學
參考文獻:
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關鍵詞: 初中物理教學 綜合素質 物理教師
新時期國家之間的競爭是科技的競爭,科技的競爭是人才的競爭。目前,擺在教育工作者面前最緊迫的任務是如何轉變教育觀念,改進教學方法,為新世紀大面積培養(yǎng)具有較高思想素質和文化素質、健康身體素質和心理素質、較強的勞動技能的綜合型人才及各種類型人才,下面談談物理教師的綜合素質。
一、轉變觀念,樹立正確的人才觀和素質觀
傳統(tǒng)教育重知識的教學輕能力的培養(yǎng),一直把學習成績作為對人才的標準,限制了學生多方面能力的發(fā)展,扼殺了眾多人才。今天,面向基礎教育的教師應以全新的思想指導教學實踐,首先要樹立正確的人才觀,從整體素質和社會需要評價、衡量人才。我們的社會不僅需要科學家、專家、學者,而且需要更多的普通專業(yè)技術人員和普通勞動者。學習成績好的能考上大學的是人才,學習成績不太好但有較強組織能力、活動能力、操作能力的同樣是人才。只要有一技之長,能對社會作貢獻的人就是人才。其次要樹立正確的素質觀。我國有十幾億人口,僅靠培養(yǎng)少數(shù)人為目標的天才教育或精英教育是無法使中華民族永遠屹立于世界民族之林的。只有全面推進素質教育,提高全民族的素質,才能把人口的包袱轉化為人才的優(yōu)勢,才能在當今的經(jīng)濟競爭和綜合國力的競爭中以足夠的人才優(yōu)勢穩(wěn)操勝券。因此,教學必須面向全體學生,教會他們求知,教會他們做人。
二、在物理課教學中樹立科學思維的意識
初中物理中的“歐姆定律”的教學,依據(jù)大綱和編者的意圖,補充和調整教參上擬定的教學目標。調整后的目標是:(1)知道“分離變量法”是探索物理規(guī)律的一種基本方法,知道列表對比法是分析實驗數(shù)據(jù)、歸納實驗結論的基本方法之一;(2)理解歐姆定律的內(nèi)容、公式及其變換式的物理意義,會用歐姆定律分析、解決簡單電路的有關問題;(3)培養(yǎng)學生的實驗操作能力、分析思考能力和總結概括能力。因為在教學過程中,指導學生親自參與整個實驗研究過程和數(shù)據(jù)分析過程,不僅能理解實驗結論和定律的內(nèi)容,而且知道結論和定律是如何得出的,在得出結論時用了什么方法和手段,在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的。歸納得出歐姆定律后,再引導學生反復討論記錄表格中的實驗數(shù)據(jù),把每一組U/I的值與導體的電阻值相比較,自然使學生明白變形公式R=U/I的物理意義。應用歐姆定律解答簡單電路的有關問題不是本節(jié)內(nèi)容的重點,只要引導學生討論一兩個例題即可。這樣的教學才能揭示物理的研究方法和學法,才能讓學生沿著科學家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的足跡體會科學的思維方法。
三、科學使用教材,優(yōu)化教學內(nèi)容
教材是教學之本,是連接教與學、知識與方法、能力與發(fā)展的紐帶?,F(xiàn)有的初中物理教材有了較大的進步,雖增大了實驗容量,但大部分是教師演示實驗,學生分組實驗較少。學生學到的知識不能適應高速發(fā)展的當今社會。這就要求教師不斷學習現(xiàn)代教育教學理論,充分運用自己的聰明才智,豐富自己的知識積累,站在科學方法論的高度,研究教材、把握教材、使用教材,優(yōu)化教學內(nèi)容。
優(yōu)化教學內(nèi)容,必須依據(jù)學生的身心特點和知識發(fā)展水平及未來社會的需要,做到:一是對教材中某些教學內(nèi)容進行適當調整和補充,使之更適合學生學習和社會需要。如在伏安法測電阻的實驗教學中,教師要引導學生選擇實驗器材、設計實驗電路,完成課本規(guī)定的實驗內(nèi)容后,提出新的問題:在上述實驗中若只允許你使用電壓表,實驗能否進行?需要補充什么輔助器材?教師作適當點撥,讓學生充分思考、醞釀、討論,設計實驗方案,進一步進行實驗,使伏安法測電阻的實驗原理和思想在學生頭腦中得到進一步理解和升華。同理,引導學優(yōu)生對實驗進行誤差分析,并進行補償討論,培養(yǎng)尖子生的綜合實驗素質。另外,電學中影響電阻大小的因素、歐姆定律、電磁感應、影響電功大小的因素等演示實驗,都可以大膽地作為學生實驗、教師適當指導,讓學生自己操作、觀察、分析實驗現(xiàn)象,自己歸納實驗結論。這樣不僅能掌握知識和規(guī)律的內(nèi)容,還能知道知識的來龍去脈,學會研究方法。二是精選教學素材,真正把融于教材中的思想觀點、方法內(nèi)容、智力價值和精神素養(yǎng)挖掘出來,展示給學生。舉例講解更要貼近學生的生活實際,激發(fā)學生的情感,開發(fā)學生的智慧。如在牛頓第一定律、機械能的轉化與守恒、電阻的教學中,都應滲透內(nèi)因與外因的辯證關系。
四、物理教師要善于轉化薄弱學科的學生
教師可以進行問卷調查,綜合起來物理薄弱成績差異主要體現(xiàn)在:
1.學生層面分析存在的問題。(1)學生學習興趣不濃厚,始終認為物理學科不重要。(2)學生學習習慣差,上課聽講效率不高,不能當堂掌握所學知識,課下又不能訓練鞏固,致使知識的負積累越來越多。(3)沒有養(yǎng)成良好的思維習慣,對物理的學習,其實就是一種思維習慣的培養(yǎng)。但學生課上不按老師的思路進行思考,慢慢地和教師的思維逐漸脫節(jié),難以養(yǎng)成良好的思維習慣。(4)學生基礎知識掌握不牢固,運用知識解決問題的能力較差。
2.教師層面分析存在的主要問題。(1)對學生不熟悉,只關注部分成績好的學生和個別成績差的學生,對中間學生的關注不夠,致使有很多有潛力的學生沒有被發(fā)現(xiàn)。(2)由于趕進度,課上提問力度不夠。(3)課堂效率低,有的知識不能做到堂堂清,對學生擴展和興趣方面的知識關注多,忽視最根本的基礎知識和基本技能。課堂練習量小,能力提升靠課下作業(yè)。(4)學優(yōu)生培養(yǎng)力度不夠,且作業(yè)檢查力度不到位。
總之,要通過各種形式加強物理學科的教與學,努力提高學生的學習成績,增強學生學習物理的自信心。
根據(jù)調查可以發(fā)現(xiàn),很多高中生普遍認為高中物理理解起來很難,很多同學因為找不到學習的正確方向而放棄了學習。而老師針對這個情況要做到通過一切可以運用的手段來提升學生的趣味性,“興趣是最好的老師”,有了學習的興趣,才可以談物理學習的進步,而如果很多學生對物理沒有興趣,那么老師講得天花亂墜都沒有任何意義。物理老師可以提前使用PPT或者是其他展示軟件設置和課程相匹配的教學課件,通過向同學播放有趣課件的方式來提高學生對物理的學習興趣。
二、提高物理課堂效率
過去的物理教學課堂,單純依靠板書來完成,物理老師進行板書會消耗大量的時間和精力,老師板書的時間可以多講兩到三個知識點。而電教媒體可以改善傳統(tǒng)教學模式,可以大范圍的展示知識脈絡,讓很多抽象知識更加的清晰直觀,不僅增強課堂的趣味性,并且大大提升了物理課堂的效率,讓很多知識的呈現(xiàn)方式更加簡單明了。通過使用電教媒體,在教學過程中老師可以和同學達成互動,讓更多的學生對高中物理產(chǎn)生濃厚的興趣。
三、創(chuàng)設物理教學新情境
每當物理課堂進行了新理論的教學后,必然要通過不同的方式對知識加以鞏固和實踐。而很多物理知識因為較為抽象,單靠單純的背誦和機械的重復是沒有任何效果的,不僅乏味并且效率很低。這個時候,就可以利用多媒體創(chuàng)設不同的物理學習情境,把知識和物理情境結合在一起,能讓學生在短時間內(nèi)鞏固自己已學知識,并且可以充分的理解。例如,在高二物理第二章恒定電流中的《歐姆定律》一節(jié)中,很多學生認為歐姆定律難以理解,老師在這時就可以利用多媒體創(chuàng)設幾個可以應用歐姆定律的例子和情境,這就可以讓學生了解到歐姆定律的多種用途,還有歐姆定律的來源和起因。又如,在《電阻定律》這一節(jié)中,因為電阻定律適用于很多領域,但是單憑老師的口頭講解,學生無法在腦中形成一個易于理解的總體概念,這個時候,老師可以通過制作有關不同類型電阻的動畫,讓學生加深對電阻形成的印象,以及對電路閉合等知識的了解,通過這種方法,大大提升了課堂效率,使得學習程度不同的學生都能接受,還在無形中提升了學生的抽象思維能力。
四、進行課程聯(lián)想,提高物理學習創(chuàng)造力
在老師運用多媒體進行教學時,可以采用很多不同方式來表述整節(jié)課的中心課程。多媒體可以展示出豐富多彩的圖片和課程有關的動畫,以及帶有趣味性的小故事等。通過多媒體教學,能夠促進學生進行課程聯(lián)想,能夠與之前所學知識緊密結合,在日常生活中也能提高學生的創(chuàng)造力。例如,在高二物理第三章第一節(jié)《磁現(xiàn)象和磁場》這一章節(jié)中,可以先問學生發(fā)現(xiàn)了身邊哪些磁現(xiàn)象,然后通過劃分小組,討論身邊的磁現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的,隨后,老師就可以直接引入本節(jié)課的主題,通過多媒體來展示日常生活中的各種磁現(xiàn)象,并且以動畫的形式來解釋磁現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,從而對整體的磁現(xiàn)象進行講解,在多媒體的展示過程中,可以聯(lián)系之前學過的知識,提問之前學過的知識哪些和磁現(xiàn)象有關,或者能對磁現(xiàn)象造成影響等問題,通過這種方式,來提升學生的思維發(fā)散能力,能夠由點及面,層層深入,找到適合自己的物理學習方法。久而久之,學生在腦海中形成了固定的發(fā)散模式,物理成績則會突飛猛進。
五、結束語
一、利用心理相容理論,培養(yǎng)師生間的深厚感情,激發(fā)和發(fā)展學生的課堂學習興趣
所謂心理相容,是指雙方舉止言談,思想觀點等方面能互為對方心理所接受、所認可。師生間的心理相容、關系和諧,可消除學生的逆反心理,可引起學生對教師的肯定反應,并在課堂教學中配合默契,使雙邊活動積極,課堂氣氛活躍,課堂上下主動,課堂組織井然有序,從而最大限度地發(fā)揮教師的主導功能和學生的主體功能,并從中激發(fā)學生課堂學習的興趣。
二、把握優(yōu)質課教學諸要素及環(huán)節(jié),力求全方位激發(fā)學生的學習興趣
1.復習檢查提問,采用“單兵操練”。復習檢查提問不吃“大鍋飯”,采用多種形式、多種渠道,對不同層次的學生進行“單兵操練”,能調動動全體學生的學習積極性,使之動腦、動耳、動手、動口。教師可根據(jù)上節(jié)課的重點內(nèi)容和新援課的需要,提出若干問題,使學生帶著問題、帶著疑難、帶著求知的企盼心情聽、看、記、想。
2.課堂引入引人入勝。教師為講授新課,設計引人人勝的課堂引入,可使學生產(chǎn)生強烈的好奇心,從而激起學生課堂學習的濃厚興趣。例如我講《閉合電路的歐姆定律》時,是這樣引入新課的:先用提問的方法復習了電動勢的物理意義和數(shù)值的計算公式;又復習了部分電路歐姆定律的內(nèi)容,并板書了一道題目讓同學們思考。接著我說:部分電路歐姆定律只是研究一段純電阻電路上的問題。如果研究的對象是包括電源在內(nèi)的閉合電路,那么電路中的電流強度又跟什么有關呢?關系如何呢?黑板上的這個題目該如何計算(黑板上出現(xiàn)圖示)請同學們思考后計算一下電路中的電流強度是多少?同學們靜靜地思考后,有的互相交流眼神,似有疑難,有的欲翻書。就在此時,我說:解決上述問題,需要閉合電路的歐姆定律。好,這節(jié)課我們學習這一定律,并運用它解決一些具體問題。這時同學們把目光投向了我。
一、物理規(guī)律教學的重要性
物理規(guī)律是物理學知識體系的核心構件,物理規(guī)律教學也是中學物理教學成功的關鍵環(huán)節(jié)。
1.物理規(guī)律是物理學知識體系的核心
物理學的知識體系是以一系列的物理規(guī)律凝聚而成的。在物理學發(fā)展史上,人們正是以一系列的物理規(guī)律為中心而建立了物理學的各個分支體系。例如光的反射定律和折射定律是光學知識的中心,歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律和焦耳定律是電學知識的中心等等。
2.使學生掌握物理規(guī)律是物理知識教學的中心任務
學習和研究自然科學,中心任務是掌握自然規(guī)律并用來為人類服務。物理學是自然科學中的一門重要學科,學習物理知識的中心任務應該是掌握物理規(guī)律并應用于實際。
在物理教學中,要使學生建立概念和掌握規(guī)律之間存在著不可分割的、辯證的聯(lián)系。一方面,形成清晰、準確的概念是掌握規(guī)律的基礎,如果概念模糊不清,就談不上準確地掌握規(guī)律;另一方面,掌握了物理規(guī)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、作用點),才能理解同一直線上或互成角度的二力合成的規(guī)律(如圖1)和二力平衡條件(如2)等;反之,通過掌握力的合成規(guī)律和二力平衡條件,又能更深刻地理解力的三要素概念。所以,物理規(guī)律的應用比物理概念的應用更為廣泛,理解和掌握物理規(guī)律才能更有效地利用物理知識去解決實際問題。由此可見,使學生掌握好物理規(guī)律是物理知識教學的中心任務。
二、物理規(guī)律的特點及其分類
1.物理規(guī)律的特點
物理規(guī)律反映了在一定條件下某些物理量之間內(nèi)在的必然聯(lián)系,它是客觀存在的,不以人的主觀意志而轉移。它具有以下特點:
(1)物理規(guī)律只能發(fā)現(xiàn),不能創(chuàng)生。
任何客觀規(guī)律都只是被發(fā)現(xiàn),而不能被“創(chuàng)生”,但不同學科的規(guī)律被認識與發(fā)現(xiàn)的途徑又是不盡相同的。物理學規(guī)律揭示的是物質的結構和物質運動所遵循的規(guī)律,因此必然與人們認識物理世界的途徑有關,即都與觀察、實驗、抽象、思維、數(shù)學推理等有著密不可分的聯(lián)系。
(2)物理規(guī)律反映了有關物理概念之間的必然聯(lián)系。
任何一個物理規(guī)律,都是由一些概念組成的,這些概念常常表現(xiàn)為物理量,可以用一些數(shù)字和測量聯(lián)系起來,物理規(guī)律則把概念之間的一定關系用語言邏輯或數(shù)學邏輯表達出來。
例如,歐姆定律是由導體、電流(I)、電壓(U)、電阻(R)等概念組成的,研究對象是導體,電流(I)、電壓(U)、電阻(R)是3個可測量的物理量。它表明了通過研究對象(導體)的電流與研究對象(導體)的電阻(R是反映研究對象本身的量)和加在研究對象(導體)兩端的電壓(U)之間的定量關系。
2.物理規(guī)律的分類
在大千世界里,物理現(xiàn)象千姿百態(tài),物理運動各有不同的形式,有宏觀的、微觀的,有機械運動現(xiàn)象、熱現(xiàn)象、光現(xiàn)象、電磁現(xiàn)象等,所以物理規(guī)律就有多種多樣,物理規(guī)律也就有不同的表述形式。中學物理規(guī)律主要包括以下類型:
(1)物理定律
一般是直接從觀察實驗的結果中概括總結出來的物理規(guī)律,如牛頓運動定律、能量轉化與守恒定律、歐姆定律、光的反射定律、焦耳定律等。
(2)定理、原理
定律和原理一般是從已知的物理規(guī)律或理論出發(fā),對某特定事物或現(xiàn)象進行演繹、推理,從而得出在一定范圍內(nèi)有關物理量之間的函數(shù)關系或新的論斷,并經(jīng)得起實踐檢驗的物理規(guī)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
這是利用數(shù)學式子來描述物理量之間關系的物理規(guī)律。
如串聯(lián)和并聯(lián)電阻的計算公式:R=R1+R2+…+Rn;
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn。
(4)法則、定則
即利用特定方法表示的物理規(guī)律,如矢量合成的平行四邊形法則、右手定則和左手定則等。
(5)其他
如力(包括二力、共點力)的平衡條件、串聯(lián)電路的分壓規(guī)律、并聯(lián)電路的分流規(guī)律、平面鏡和透鏡成像規(guī)律、晶體融化和凝固規(guī)律、液體壓強規(guī)律等。
三、物理規(guī)律教學的一般過程
人類在研究和探索物理規(guī)律的過程中逐步形成了物理學研究的基本方法。學生認識物理規(guī)律的過程也相當于一個探索與研究的過程,因此,物理規(guī)律的教學方法與物理學的研究方法大體上是一致的。
1.提出問題,創(chuàng)設便于發(fā)現(xiàn)規(guī)律的物理環(huán)境
作為新授課的物理規(guī)律的教學,首先要按照導入新課的方法,以提出問題的形式導入學習物理規(guī)律的課題。教師要有意識地提供一個便于探索規(guī)律、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的物理環(huán)境。創(chuàng)設物理環(huán)境常用的方法有實驗法和舉例法。
(1)實驗法
教師借助于演示實驗或學生實驗,使物理現(xiàn)象或過程展示出來,讓學生觀察。例如講授牛頓第一定律時所做的小車分別通過毛巾、棉布、木板表面所滑動距離大小的實驗(圖3)。
(2)舉例法
即列舉出學生在日常生活中熟悉的、能引導發(fā)現(xiàn)規(guī)律的物理現(xiàn)象。例如,講授影響蒸發(fā)快慢的因素時,舉出以下例子:“同樣濕的衣服,晾在樹蔭下干得慢”;“同樣多的水,倒在碟子里干得快,裝在瓶子里干得慢”。
2.探索物理事實的內(nèi)在聯(lián)系,形成規(guī)律
這一教學過程主要是把第一步驟所擺出來的物理事實進行抽象思維,探討物理規(guī)律現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系,提供建立規(guī)律的科學依據(jù)。根據(jù)不同的物理規(guī)律,可以采用下列具體方法:
(1)實驗歸納法
例如,用一般水做實驗得到“浮力等于物體所排開的水重”,再改用煤油或酒精做實驗也得到了同樣的結果,而且把物體全部浸入水中或部分浸入水中做實驗都得到了同樣的結論,最后歸納得到了阿基米德原理。
(2)單因子實驗法
對于多因子的物理過程,可運用單因子實驗,先分別固定幾個物理量而研究其中兩個量之間的關系,最后綜合為一個完整的物理規(guī)律。例如,研究電流與電壓、電阻之間的關系,可以先保持電阻不變而改變電壓,觀察分析電流隨電壓的改變情況,得到電流與電壓之間的關系;再保持電壓不變而改變電阻,觀察分析電流隨電阻的改變情況,得到電流與電阻之間的關系。最后綜合成為一條物理規(guī)律,即歐姆定律。
(3)先定性后定量推演法
限于中學實驗條件,精確測定數(shù)據(jù)有困難,有些定量的實驗不易成功,因此,可以在觀察定性實驗現(xiàn)象的基礎上進行定量推演或分析介紹,最后形成規(guī)律。例如焦耳定律,實驗時觀察通電后煤油溫度的高低來定性說明電流產(chǎn)生熱量的多少。實驗表明,電阻越大,電流強度越大,通電時間越長,電流產(chǎn)生的熱量越多。然后介紹科學家焦耳的研究成果,進而得出定量描述,形成焦耳定律:電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流強度的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比,Q=I2Rt。
3.下定論并對規(guī)律進行討論,加深理解規(guī)律
經(jīng)過第二步的探討和思維加工,初步形成規(guī)律后,要整理成文,用科學而又簡明的語言文字或數(shù)學工具來表述物理規(guī)律。
(1)規(guī)律的物理意義
解釋規(guī)律的內(nèi)容,說明它表示什么樣的物理含義,必要時還要與相近規(guī)律進行比較。用數(shù)學公式或圖像表述規(guī)律的,在教學中要引導學生討論如何根據(jù)規(guī)律的內(nèi)容得出公式或圖像;反之,又如何從公式或圖像來理解其物理意義。例如焦耳定律,其內(nèi)容是電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流強度的平方、導體的電阻、通電時間有關,這個關系是正比關系,由此得到焦耳定律的數(shù)學表達式為Q=I2Rt。
(2)規(guī)律表述中的關鍵詞語和公式中各字母的意義
例如,阿基米德原理的公式F浮=G排=ρ液gV,公式中字母F浮代表物體所受的浮力,G排表示排開液體的重力,ρ液是液體的密度,g是重力加速度,V表示排開液體的體積。這個公式中各字母代表的物理意義,學生必須十分清楚,運用過程中才不至于出現(xiàn)差錯。
(3)公式中各物理量的單位
中學階段,物理單位的教學也不容忽視。
例如公式Q=I2Rt,式中I、R、t的單位分別是安培、歐姆、秒,Q的單位必須是焦耳。
物理規(guī)律的公式中各物理量的單位都是確定的,不能隨便亂用。
(4)規(guī)律的成立條件和適用范圍
物理規(guī)律本身是反映在一定條件下物理事物內(nèi)在的必然聯(lián)系,并且物理規(guī)律是在一定條件下和一定范圍內(nèi)總結出來的,因此,也只能在這個條件下、這個范圍內(nèi)才成立。學生學習物理規(guī)律時,往往只知道死背條文而忽視了成立條件和適用范圍,在實際應用中亂套,在遇到情況變化時就難以下手,所以,在教學中要重視講清規(guī)律的成立條件和適用范圍。
在一般物理規(guī)律的表述中,前語是成立條件或適用范圍,后語是結果,即因果關系基本連結成一個完整的句子。通過分析規(guī)律的語句結構,從字里行間就可以知道規(guī)律的成立條件和適用范圍。例如牛頓第一定律,它的適用范圍是“一切物體”,條件是“沒有受到外力作用”(原因),結果是“保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)”。
有些規(guī)律在敘述中只提出成立條件,必要時可以補充說明適用范圍。例如阿基米德原理,要指出也適用于氣體。有些規(guī)律限于學生的基礎和認識水平,只強調成立條件,而暫不提適用范圍。例如,歐姆定律、焦耳定律,不提及只適用于純電阻電路。
四、學生學習物理規(guī)律中的常見問題
為了有效地引導學生學好物理規(guī)律,我們還必須研究和認清學生學習物理規(guī)律中的常見問題和心理障礙。在中學階段,主要存在以下幾個方面的問題:
1.感性知識不足
中學物理規(guī)律的教學,許多是從事實出發(fā)經(jīng)過分析歸納總結出來的。中學生抽象思維能力不強,他們理解物理規(guī)律特別需要有充分的感性材料作基礎。如果沒有足夠的、能夠把有關的現(xiàn)象與現(xiàn)象之間的聯(lián)系鮮明地展示出來的實驗或學生日常生活中所熟悉的曾親身感受過的事例作基礎,勢必造成學生學習上的困難。
例如,研究電磁感應和自感的有關規(guī)律,如果沒有足夠的、能夠逐步揭示現(xiàn)象間本質聯(lián)系的實驗作基礎,學生對這些規(guī)律就很難理解。
2.學生在日常生活中形成的錯誤觀念的干擾
學生在日常生活中積累了一定的生活經(jīng)驗,對一些問題形成了某些觀念。這些觀念中,有的比較正確,但往往有一定的表面性和片面性,甚至是錯誤的觀念。這些先入為主的錯誤觀念對學生正確理解物理規(guī)律往往起著嚴重的干擾作用。如:學生在運動和力的關系上往往有“物體受力才能運動,不受外力,物體根本不會運動”的觀念,這就給學生正確理解運動和力的關系帶來了很大的困難。
3.抽象邏輯思維能力不強
在物理規(guī)律的研究和運用中,有時要進行嚴格的邏輯推理和科學的想象等抽象思維活動;在運用物理規(guī)律解決某些問題時,要想取得正確而全面的解答,學生要具有較高水平的思維品質。然而,中學生在心理發(fā)展上正處在思維發(fā)展過渡期,對于不同年級的學生和不同的學生個體,這個發(fā)展在遲早快慢上有差異,有些學生由于沒有形成邏輯思維的習慣,抽象思維能力不強,這就使他們在學習和運用物理規(guī)律時遇到了較大的困難。
4.不會運用物理規(guī)律說明、解釋現(xiàn)象和分析解決實際問題
中學階段,學生在理解物理規(guī)律上,經(jīng)過努力并不會感到很困難,但是運用起來常常會束手無策。形成的原因,除了知識上的欠缺和思維習慣、思維定勢的干擾等因素外,最主要的是學生還未掌握運用物理知識去分析、處理、解決問題的思路和方法,因此,學生在完成認識的第二個“飛躍”上困難較大。
物理規(guī)律的教學要有階段性,要有一個逐步深化、提高的過程。對于同一物理規(guī)律,初中、高中有不同層次的要求,因此,我們應遵循學生的認知規(guī)律,由淺入深,一步步地通過一系列的教學活動,來提高物理規(guī)律的教學水平。
參考文獻
[1]閻金鋒 田世昆 中學物理教學概論[M]。
[2]閻金鋒 田世昆 中學物理教學概論(第二版)[M]。