發(fā)布時(shí)間：2023-09-06 17:05:09
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的歐姆定律本質(zhì)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
我們可以從以下幾個(gè)方面加以區(qū)別理解。
一、它們描述的對(duì)象不同。電動(dòng)勢(shì)是電源具有的，是描述電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量；電壓是針對(duì)一般電路中的兩個(gè)點(diǎn)而說(shuō)的，即某段電路兩端的電壓。
二、二者做功的力不同。電動(dòng)勢(shì)是反映電源非靜電力做功特性的，它的數(shù)值大小等于電源非靜電力從電源負(fù)極向正極移送單位正電荷所做的功，電動(dòng)勢(shì)W/q中的W就是非靜電力所做的功，即電動(dòng)勢(shì)E是與非靜電力做功相聯(lián)系的。電壓是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差值，是反映電場(chǎng)力做功本領(lǐng)的物理量，電場(chǎng)力在電場(chǎng)中移動(dòng)單位正電荷所做的功就是電勢(shì)差，公式電壓U=W/q中W 是電場(chǎng)力做的功，可見(jiàn)電壓U是與電場(chǎng)力做功相聯(lián)系的。
三、物理意義不同。電動(dòng)勢(shì)是描述電源轉(zhuǎn)化其它形式能量本領(lǐng)的量度，在閉合電路中某種非靜電力作用在被移動(dòng)的電荷上， 增加了電荷的電勢(shì)能，在此其他形式的能如化學(xué)能、太陽(yáng)能、機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為電能。不同的電源這種由非靜電力做功轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，所以電動(dòng)勢(shì)也不同。而電壓是電勢(shì)能變化的量度，即是描述將電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量的多少，電壓在數(shù)值上等于移動(dòng)單位正電荷電場(chǎng)力做的功。它們都反映了能量的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化的過(guò)程是不一樣的。
四、在給定電路中變與不變不同。對(duì)于一個(gè)給定的電源，電動(dòng)勢(shì)是常量，與外電路是否接通無(wú)關(guān)，也與外電路的組成情況無(wú)關(guān)，一節(jié)普通干電池不管新舊，它的電動(dòng)勢(shì)永遠(yuǎn)是1.5伏。而電路中的電壓是變量，隨外電路電阻的改變而改變，如并聯(lián)支路數(shù)目增減，電阻變化時(shí)將引起電路各部分電流，電壓重新分配，電壓將發(fā)生變化。
關(guān)鍵詞：經(jīng)典理論 量子力學(xué) 聯(lián)系
中圖分類號(hào)：O413.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（a）-0143-02
量子力學(xué)于20世紀(jì)早期建立以來(lái)，經(jīng)過(guò)飛速的發(fā)展，逐漸成為現(xiàn)代物理學(xué)科中不可分割的一部分。量子力學(xué)是現(xiàn)代量子理論的核心，它的發(fā)展不僅關(guān)乎人類的物質(zhì)文明，還使人們對(duì)量子世界的認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)展[1]。
但是，量子力學(xué)并不是一個(gè)完備的理論，其體系中還存在許多問(wèn)題，特別是微觀與宏觀，即經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。為解決這些迷惑，歷史上相關(guān)科學(xué)家提出了很多實(shí)驗(yàn)與理論。該文旨在以量子力學(xué)發(fā)展史上提出的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，以展示經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。
1 問(wèn)題的提出
1935年3月，愛(ài)因斯坦等人在EPR論文中提出了“量子糾纏態(tài)”的概念，所謂的“量子糾纏態(tài)”是以兩個(gè)及以上粒子為對(duì)象的。在某種意義上，“量子糾纏態(tài)”可以理解為是把迭加態(tài)應(yīng)用于兩個(gè)及以上的粒子。若存在兩個(gè)處于“量子糾纏態(tài)”的粒子，那這兩個(gè)粒子一定是相互關(guān)聯(lián)的，用量子力學(xué)的知識(shí)去理解，只要人們不去探測(cè)，那么每個(gè)粒子的狀態(tài)都不能夠確定。但是，假如同時(shí)使這兩個(gè)粒子保持某一時(shí)刻的狀態(tài)不變，也就是說(shuō)，使兩個(gè)粒子的迭加態(tài)在一瞬間坍縮，粒子1這時(shí)會(huì)保持一個(gè)狀態(tài)不再發(fā)生變化，根據(jù)守恒定律，粒子2將會(huì)處于一個(gè)與粒子1狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。如果二者相距非常遙遠(yuǎn)，又不存在超距作用的話，是不可能在一瞬間實(shí)現(xiàn)兩個(gè)粒子的相互通信的。但超距作用與當(dāng)今很多理論是相悖的，于是，這里就形成了佯謬，即“EPR佯謬”。
同年，薛定諤提出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，后人稱之為“薛定諤的貓”。設(shè)想把一只貓關(guān)在盒子里，盒中有一個(gè)不受貓直接干擾的裝置，這套裝置是由其中的原子衰變進(jìn)行觸發(fā)，若原子衰變，裝置會(huì)被觸發(fā)，貓會(huì)立即死去。于是，量子力學(xué)中的原子核衰變間接決定了經(jīng)典理論中貓的生死。由量子力學(xué)可知，原子核應(yīng)該處于一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)是由“衰變”和“不衰變”兩個(gè)狀態(tài)形成的，那么貓應(yīng)該也是處在一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)應(yīng)該是由“死”與“生”兩個(gè)狀態(tài)形成的，貓的生死不再是一個(gè)客觀存在，而是依賴于觀察者的觀測(cè)。顯然，這與常理是相悖的[2]。
這兩個(gè)佯謬的根源是相同的，都是經(jīng)典理論與量子理論之間的關(guān)系。
2 近代研究進(jìn)展
2.1 驗(yàn)證量子糾纏的存在
華裔物理學(xué)家Yanhua Shih[3]曾做過(guò)一個(gè)被稱為“幽靈成像”的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象大致可以描述為：假設(shè)存在一個(gè)糾纏光源，這個(gè)光源可以發(fā)出兩種互為糾纏的光子，通過(guò)偏振器使兩種光子相互分離，令第一束光子通過(guò)一個(gè)狹縫，第二束不處理，然后觀察兩束光的投影，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第二束光的投影形狀與第一束光通過(guò)的狹縫形狀完全相同。
人們發(fā)現(xiàn)，如果僅僅使用經(jīng)典理論，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是無(wú)法解釋的，必須應(yīng)用量子理論，才能解釋“幽靈成像”的現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也恰好驗(yàn)證了“量子糾纏”現(xiàn)象的存在。
2.2 量子世界中的歐姆定律
歐姆定律是由德國(guó)物理學(xué)家Ohm于19世紀(jì)早期提出來(lái)的，它是一種基于觀察材料的電學(xué)傳輸性質(zhì)得到的經(jīng)驗(yàn)定律，其內(nèi)容是：在同一電路中，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端所加的電壓成正比，跟導(dǎo)體自身電阻成反比，即 （U指導(dǎo)體兩端電壓；R指導(dǎo)體電阻；I指通過(guò)導(dǎo)體的電流）。
18世紀(jì)二、三十年代，人們認(rèn)為經(jīng)典方法在宏觀領(lǐng)域是正確的，但是在微觀領(lǐng)域?qū)?huì)被打破。Landauer公式給出了納米線電阻的計(jì)算方法，即（h為普朗克常量；e為電子電量；N為橫波模式數(shù)量）；而在宏觀中，（為材料的密度；l為樣品的長(zhǎng)度；s為樣品的橫截面積）。由此發(fā)現(xiàn)，在宏觀領(lǐng)域，樣品的電阻是隨著樣品的長(zhǎng)度增加而增加的，而在微觀領(lǐng)域，樣品的電阻與樣品的長(zhǎng)度沒(méi)有關(guān)系。
Weber[4]等人制備了原子尺度的納米線并進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在微觀領(lǐng)域，歐姆定律也是滿足的。Ferry[5]認(rèn)為樣品的電阻是由多種機(jī)理所導(dǎo)致的，而他最后得到的結(jié)果正是由于多種機(jī)理的相互疊加。經(jīng)過(guò)分析，他認(rèn)為歐姆定律何時(shí)開始生效取決于納米線中電子耗散的力度，力度越大說(shuō)明開始生效時(shí)的尺度越小。但這也同時(shí)引發(fā)了另一個(gè)問(wèn)題的思考：低溫條件下，歐姆定律是仍然成立的，也就是說(shuō)經(jīng)典理論仍然成立，但往往是希望在低溫下研究比較純粹的量子效應(yīng)。低溫條件下歐姆定律的成立要求在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，必須花費(fèi)更多的精力來(lái)使得經(jīng)典理論與量子理論分離開。
2.3 生活中的量子力學(xué)――光合作用與量子力學(xué)
Scholes等[6]從兩種不同的海藻中提取出了一種名為捕光色素復(fù)合體的化學(xué)物質(zhì)，并在其正常的生活條件下，通過(guò)二維電子光譜術(shù)對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了分析研究。他們首先使用了飛秒激光脈沖模擬太陽(yáng)光來(lái)激發(fā)這些蛋白，發(fā)現(xiàn)了會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在的量子狀態(tài)。也就是說(shuō)，這些蛋白吸收的光能能夠在同一時(shí)刻存在于不同地點(diǎn)，而這實(shí)際上是一種量子迭加態(tài)。由此可見(jiàn)，量子力學(xué)與光合作用是有很大聯(lián)系的。
3 結(jié)語(yǔ)
從近幾年來(lái)量子力學(xué)的基本問(wèn)題和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究可以看出，雖然經(jīng)典理論與量子理論的聯(lián)系仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，但是當(dāng)代科學(xué)家已經(jīng)能夠通過(guò)各種精妙的實(shí)驗(yàn)逐步解決歷史遺留的一個(gè)個(gè)謎團(tuán)，使得微觀領(lǐng)域的單個(gè)量子的測(cè)量與控制成為可能，并且積極研究宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)，將生活與量子力學(xué)逐漸的聯(lián)系起來(lái)。對(duì)于“經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系”這一專題還需要進(jìn)行不斷研究，使量子力學(xué)得到進(jìn)一步完善與發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫昌璞.量子力學(xué)若干基本問(wèn)題研究的新進(jìn)展[J].物理，2001，30（5）：310-316.
[2] 孫昌璞.經(jīng)典與量子邊界上的“薛定諤貓”[J].科學(xué)，2001（3）：2，7-11.
[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.
[4] Weber B， Mahapatra S， Ryu H， et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science，2012，335（6064）：64-67.
關(guān)鍵詞：技校 電工基礎(chǔ)課 教學(xué)改革 抽象枯燥 直觀化
技校電工基礎(chǔ)課程教學(xué)打破舊的教學(xué)觀念，改革創(chuàng)新以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，把抽象枯燥的理論知識(shí)直觀化是對(duì)技校電工基礎(chǔ)實(shí)施教學(xué)改革的指導(dǎo)思想。探索新的教學(xué)方法，讓學(xué)生真正掌握所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)成合格的技術(shù)工人才是改革的目的。
一、電工基礎(chǔ)課程教學(xué)的現(xiàn)狀及弊端
電工基礎(chǔ)課是電工專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程的理論性很強(qiáng)，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)有些抽象。對(duì)于剛剛接觸電工理論的中技學(xué)生而言，如何將難懂的，看不見(jiàn)摸不著的知識(shí)講得通俗易懂，激發(fā)學(xué)生的興趣，一直是教師頗費(fèi)腦筋的問(wèn)題。
現(xiàn)在，電工基礎(chǔ)課程有些概念過(guò)于抽象，學(xué)生不容易理解。萬(wàn)事開頭難，只有頭開好了，學(xué)生覺(jué)得好學(xué)、好玩，才會(huì)慢慢喜歡這門課程，故課本上有些概念沒(méi)必要說(shuō)得那么專業(yè)。畢竟，中技學(xué)生主要是以實(shí)習(xí)為主不是搞研究，對(duì)于理論課的內(nèi)容，只要學(xué)生按照自己的思維方式把它消化吸收就可以了。
二、電工基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革的幾種設(shè)想
筆者以第一章《電路的基本知識(shí)和基本定律》內(nèi)容談?wù)劷虒W(xué)改革問(wèn)題。
1.關(guān)于§1-2電流
電流這個(gè)概念，課本上是這樣說(shuō)的，“電荷的定向流動(dòng)稱為電流”。課本上的這一定義毫無(wú)問(wèn)題，但是，電荷是微觀的東西，說(shuō)一根導(dǎo)線通電有電荷定向流動(dòng)形成電流，肉眼是看不見(jiàn)的。如何使抽象的電荷形象化，加深學(xué)生對(duì)電流概念的理解呢？我們通過(guò)實(shí)際電工教學(xué)摸索，認(rèn)為這一章中的多數(shù)概念用水來(lái)做比喻很恰當(dāng)，能讓學(xué)生比較容易地接受電流概念。當(dāng)然，雖然以水為例講解電的概念，在道理上有相通的地方，但本質(zhì)上不同，這一點(diǎn)還應(yīng)該向?qū)W生說(shuō)明。教師可以對(duì)學(xué)生解釋說(shuō)：水流的形成是水（分子）的定向流動(dòng)，同理，電流的形成是電荷的定向流動(dòng)，這樣，用水做對(duì)比，學(xué)生馬上就明白了。之后，趁熱打鐵，再用水流方向來(lái)對(duì)電流方向進(jìn)行類推，也就不難了。再有，電流大小，課本上是這樣定義的“一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少”。對(duì)于“一定時(shí)間”和“導(dǎo)體橫截面”學(xué)生都能理解，因?yàn)椴怀橄螅珜?duì)于“電荷量”即電量的理解，有點(diǎn)費(fèi)勁。電量，顧名思義，電荷的數(shù)量，但是，它看不見(jiàn)，1庫(kù)侖電量怎樣理解呢？若以水流大小為例，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)水管橫截面的水量叫水流大小或水流強(qiáng)度。這里，水管比喻為導(dǎo)體，水量比喻為電量，則這樣之后，也能加深對(duì)電流大小的理解。
2.關(guān)于§1-3電壓與電位
“電壓”的概念，課本上是這樣說(shuō)的，“電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所做的功稱為兩點(diǎn)間的電壓”。我們覺(jué)得，沒(méi)必要這樣去對(duì)學(xué)生講，只需這樣去講，“水壓是對(duì)水（分子）的壓力，而電壓是對(duì)電荷的壓力”就可以了。
對(duì)于“電位”概念的理解，課本是這樣說(shuō)的，“如果在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，那么電路中某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓”。電位這個(gè)概念比電壓更難理解。 我們?nèi)匀灰运粸槔ㄟ^(guò)以水位參考點(diǎn)的不同，某點(diǎn)水位高度值也發(fā)生變化，讓學(xué)生理解電位的概念。比如，若以地面為參考點(diǎn)，a點(diǎn)水位為5米，b點(diǎn)水位為2米，若以地面以上5米為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)水位為0米，b點(diǎn)水位為-3米；若以地面以下5米為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)水位為10米，b點(diǎn)水位為7米。在這里，由于水位參考點(diǎn)選取的不同，各點(diǎn)水位值也發(fā)生了變化，并且有正水位、零水位、負(fù)水位。然后向?qū)W生說(shuō)明，電位的概念和水位有相似之處，在電路中，由于參考點(diǎn)選取的不同，各點(diǎn)電位值也發(fā)生變化，并且有正電位、零電位、負(fù)電位，這樣對(duì)比，使學(xué)生形象地明白了電位的概念。繼續(xù)趁熱打鐵，不管水位的參考點(diǎn)如何變化，任意兩點(diǎn)比如a、b之間的水位的壓力差值是不變的，總是3米，因?yàn)閰⒖键c(diǎn)是人為選定的，顯然參考點(diǎn)不能影響水位的壓力差值，進(jìn)而也形象地說(shuō)明了電壓與電位差的關(guān)系即任意兩點(diǎn)電（水）壓等于兩點(diǎn)之間的電（水）位差。
3.關(guān)于§1-4電動(dòng)勢(shì)
“電動(dòng)勢(shì)”，課本上是這樣說(shuō)的，“在電源內(nèi)部，電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移動(dòng)到正極所做的功叫做電源的電動(dòng)勢(shì)”。我們是這樣給學(xué)生解釋的，水在自然壓力即重力下，由高水位處流向低水位，若想由低水位處流向高水位，必須借助于外力。同理，正電荷在電壓的作用下，由高電位流向低電位，若想由低電位流向高電位，必須借助于外力即電源力才能實(shí)現(xiàn)，即“電荷”在電源力作用下有從高電位運(yùn)“動(dòng)”到低電位的趨“勢(shì)”簡(jiǎn)稱電動(dòng)勢(shì)。這樣，學(xué)生也好理解一些。
4.關(guān)于§1-6歐姆定律
歐姆定律內(nèi)容如下：對(duì)于不含電源電路，當(dāng)在電阻兩端加上電壓時(shí)，電阻中就有電流流過(guò)，流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比。對(duì)于該定律，我們可采用的啟發(fā)式和對(duì)比式方法教學(xué)。水流是由于水（分子）的定向流動(dòng)，那么，為什么水要定向流動(dòng)，因?yàn)槭艿搅藟毫Σ哦ㄏ蛄鲃?dòng)；那么，為什么必須施加壓力才能讓水定向流動(dòng)呢，因?yàn)樗艿搅俗枇Γ唬ㄗ詈罂偨Y(jié)）顯然水流大小與水壓成正比，而與水受到的阻力成反比。對(duì)比，則電流是由于電荷的定向流動(dòng)，那么，為什么電荷要定向流動(dòng)，因?yàn)槭艿搅藟毫措妷翰哦ㄏ蛄鲃?dòng)；那么，為什么必須施加電壓才能讓電荷定向流動(dòng)呢，因?yàn)殡姾墒艿搅俗枇措娮瑁蛔詈罂偨Y(jié)，顯然電流大小與電壓成正比，而與電荷受到的阻力即電阻成反比，這就是歐姆定律。這樣，一步一步地把歐姆定律明白地講了出來(lái)，學(xué)生也很容易接受，之后，再理論聯(lián)系實(shí)際，馬上再通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證歐姆定律，最終使學(xué)生深入地理解這個(gè)重要定律。
5.關(guān)于§1-8電功與電功率
關(guān)于電功的概念，我們不用采取課本上的推導(dǎo)講解，可以采取擬人化，即將電荷比喻為人。我們知道，人干活，顯然人多，力氣大，時(shí)間長(zhǎng)，干的活多，不妨理解為做功；同理，電荷干活的時(shí)候，在電壓（力）作用下，電荷運(yùn)動(dòng)干活做功，顯然電壓力（U）越大，電荷越多即I，時(shí)間t越長(zhǎng)，電荷干活做功越多，從而推出電功W的定義電功多少與電壓U、電流I、時(shí)間t成正比，即W=UIt。再通過(guò)歐姆定律推出W=I2Rt=（U2/R）t，電功概念理解之后，電功率就好理解了，由于人干活的效率與時(shí)間成反比。同理，電功率就是電荷干活的效率，故也應(yīng)與時(shí)間成反比，則電功率P=UI=I2R=U2/R。
物理規(guī)律是指客觀事物內(nèi)部固有的、本質(zhì)的聯(lián)系和發(fā)展的必然趨勢(shì)，是事物現(xiàn)象中相對(duì)統(tǒng)一，相對(duì)靜止，相對(duì)穩(wěn)定的方面。規(guī)律表現(xiàn)為若干概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，它反映了有關(guān)物理量之間在特定條件下的相互制約關(guān)系。物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，往往體現(xiàn)了物理的思維方法和研究方法。
在物理教學(xué)中，重視對(duì)學(xué)生“物理思維方法”的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生整體思維素質(zhì)的提高起著積極的作用。在初中物理教學(xué)中，應(yīng)著重應(yīng)培養(yǎng)以下幾種思維方法：
1、理想化的思維方法
人們?yōu)榱丝茖W(xué)研究，通常需要建立一種理想化的模型，拋開具體事物中的無(wú)關(guān)因素和次要因素，抓住影響事物的主要因素，從而使物理問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。理想化的方法是科學(xué)家們常用的一種思維方法。教學(xué)中我們應(yīng)充分利用好教材，向?qū)W生滲透這種思維方法，從而使學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)科學(xué)家們?yōu)楹?jiǎn)化實(shí)際問(wèn)題所采用的這種思維方法。
2、類比思維方法
許多物理規(guī)律的建立，都采用了類比的思維方法。在物理教學(xué)中，我們也應(yīng)重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行類比思維方法的訓(xùn)練，使學(xué)生逐步領(lǐng)會(huì)這一思維方法。
例如，在功率、電功率的教學(xué)中，為了反映做功快慢的情況，我們均可采用類比方法，仿照速度的概念建立，能較容易地引導(dǎo)學(xué)生形成功率、電功率的概念。又如在慣性的教學(xué)中，為了幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)慣性是物體的固有屬性這一知識(shí)，我也采用了類比方法進(jìn)行教學(xué)：一個(gè)正常健康人具有勞動(dòng)能力（假定成立），正常健康人在參加勞動(dòng)時(shí)具有勞動(dòng)能力，在休息時(shí)也具有勞動(dòng)能力。物體的慣性正如正常健康人的勞動(dòng)能力，物體無(wú)論是否處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，都具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，也就是一切物體任何時(shí)候都具有慣性。運(yùn)用類比方法能幫助學(xué)生深刻理解慣性概念，起到較好的效果。
3、分析與綜合的思維方法
任何事物和現(xiàn)象，都是由許多要素、許多屬性組成的統(tǒng)一體。分析就是以事物的整體與部分為客觀基礎(chǔ)，為了從總體上把握事物的性質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就必須了解其各個(gè)組成部份和要素的性質(zhì)、特點(diǎn)和相互聯(lián)系。綜合是把事物各個(gè)部分、側(cè)面做為基礎(chǔ)，分析以綜合為前提。分析與綜合所關(guān)心和強(qiáng)調(diào)的面不同，但都是重要的思維方法。掌握分析與綜合的方法，訓(xùn)練分析與綜合的思維方法，提高分析與綜合的能力，是中學(xué)物理科學(xué)方法教育的最主要內(nèi)容。因此，教師應(yīng)充分重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行分析與綜合思維方法的訓(xùn)練。
例如，《歐姆定律》的教學(xué)中、為了探索電流、電壓、電阻這三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物理量之間的關(guān)系，就采取了先分析后綜合的思維方法。先保持其中一個(gè)物理量不變，研究其余兩個(gè)物理量之間的變化關(guān)系；再保持另外一個(gè)物理量不變，研究剩余的兩個(gè)物理量之間的變化關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)在得出：“保持電阻不變時(shí)，電流跟電壓成正比；保持電壓不變時(shí)，電流跟電阻成反比”結(jié)論的基礎(chǔ)上，再綜合得出了歐姆定律。在教學(xué)中，教師因充分認(rèn)識(shí)到引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)探索電流、電壓、電阻三者變化關(guān)系的思維方法，這比學(xué)生知道歐姆定律的結(jié)論更為重要。
又如，在《電阻》一節(jié)的教學(xué)中，我也采用了分析與綜合的思維進(jìn)行教學(xué)。由于導(dǎo)體可以用不同的材料制成長(zhǎng)度不同或橫截面積不同的導(dǎo)體。教師首先提出問(wèn)題；導(dǎo)體的電阻是否跟材料、長(zhǎng)度、橫截面積都有關(guān)呢？接著引導(dǎo)學(xué)生思考如何探索上述問(wèn)題，通過(guò)討論學(xué)生較容易想到采用如同探究《歐姆定律》類似的控制變量的方法進(jìn)行探索。再通過(guò)實(shí)驗(yàn)在分別得出結(jié)論的基礎(chǔ)上，再綜合得出導(dǎo)體的電阻跟材料、長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系。采取上述方法進(jìn)行教學(xué)，以便學(xué)生有更多機(jī)會(huì)接受分析與與綜合思維的訓(xùn)練。
4、抽象與概括的思維方法
抽象是在人腦中把事物的本質(zhì)屬性抽出來(lái)的過(guò)程。概括是在人腦中把抽象出來(lái)的事物的本質(zhì)屬性加以綜合，推廣到同類事物的過(guò)程。抽象與概括也是形成概念與規(guī)律的常用思維方法。例如，慣性概念的形成，為了使學(xué)生在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，我們首先精選了如下兩個(gè)典型事例：
（1）玻璃杯盛半杯水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋。當(dāng)用小棒猛擊塑料板，塑料板離杯飛出，雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中。以此引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)靜止的物體（雞蛋）具有保持靜止的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫做慣性。
（2）兩塊長(zhǎng)方體木塊A、B一起沿著水平面向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)木塊B突然停止時(shí)，能觀察到木塊A仍能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)致使出現(xiàn)滑離木塊B。 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)的物體（木塊A）具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)， 我們把這種性質(zhì)也叫做慣性。
在抽象出靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體都具有保持原來(lái)狀態(tài)的性質(zhì)（慣性）的基礎(chǔ)上，把這些共特征概括起來(lái)得出：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性。在教學(xué)中教師引導(dǎo)學(xué)生概括知識(shí)時(shí)，應(yīng)在學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，上升到科學(xué)的概括，才能使學(xué)生正確理解和掌握教材的基本概念、基本理論。由于一切概念、規(guī)律、公式都是抽象和概括的結(jié)果，因此，在教學(xué)中教師應(yīng)重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行抽象與概括這一思維方法的訓(xùn)練。
當(dāng)然，知識(shí)不等同于能力，能力的形成需要一個(gè)過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程就是學(xué)生主動(dòng)探究的過(guò)程，反映在物理學(xué)科上，就滲透在物理概念和規(guī)律的形成過(guò)程中.通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)探究過(guò)程達(dá)到能力的培養(yǎng)和提高。通常所說(shuō)的物理學(xué)科能力，就是在實(shí)際物理場(chǎng)景中進(jìn)行識(shí)模、建模，并運(yùn)用科學(xué)的思維方法，以數(shù)學(xué)工具為手段聯(lián)系生活實(shí)際解決問(wèn)題的能力。在能力提高的過(guò)程中，不僅包含著科學(xué)研究方法的獲取，還包含科學(xué)思維的培養(yǎng)，一旦形成，不僅將有利于學(xué)科內(nèi)部知識(shí)的同化，還將促進(jìn)不同學(xué)科之間，知識(shí)和能力的相互融合，這個(gè)過(guò)程是良好思維品質(zhì)形成的重要渠道，因此在加強(qiáng)物理學(xué)科能力的培養(yǎng)過(guò)程中，運(yùn)用研究性學(xué)習(xí)的方法和態(tài)度來(lái)進(jìn)行指導(dǎo)，注重知識(shí)的獲取過(guò)程，通過(guò)過(guò)程達(dá)到能力的提高。當(dāng)然，研究性學(xué)習(xí)不僅僅包含課題研究類、項(xiàng)目設(shè)計(jì)類，更多的形式表現(xiàn)為課堂教學(xué)過(guò)程。如果偏離課堂教學(xué)過(guò)程，一味地講究活動(dòng)的形式，無(wú)論調(diào)查報(bào)告寫了多少，選擇了多少對(duì)象，出了多少科技制作都是偏離了研究性學(xué)習(xí)的宗旨，多多少少走了杜威倡導(dǎo)的實(shí)用性教育的彎路。研究性學(xué)習(xí)的課堂具有明確的研究目標(biāo)和研究目的，是為達(dá)到某種結(jié)果而精心設(shè)計(jì)的課堂，不是對(duì)學(xué)生提出的所有問(wèn)題都進(jìn)行研究，向外擴(kuò)展與發(fā)散不是無(wú)限制的，也不是隨機(jī)性地確定研究對(duì)象，更不是將所有的課堂都搞成活動(dòng)研究課。校本課程的開發(fā)注重社會(huì)、自然和生活實(shí)際，立足于教材，以解決問(wèn)題為形式，以教材中蘊(yùn)含的科學(xué)方法和學(xué)科思想為核心，注重學(xué)生在知識(shí)獲取過(guò)程中的情感體驗(yàn)，以及良好思維品質(zhì)的培養(yǎng)，尤其是注重思維的深刻性、靈活性和發(fā)散性。
在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生些許的創(chuàng)新以及嶄新的思維方式都應(yīng)予以展露，這將極大地滿足學(xué)生心理的體驗(yàn)，在任何課堂中，這個(gè)過(guò)程都是具體可操作的。在科學(xué)史上，我們所說(shuō)某些物理思想之偉大，就是因?yàn)樗某霈F(xiàn)超出了那個(gè)特定的歷史條件，巧妙解決了現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，對(duì)后來(lái)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和解決新問(wèn)題具有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義，所以在科學(xué)史上成為一個(gè)里程碑。同樣，學(xué)生創(chuàng)新性的思維火花一旦點(diǎn)燃，將對(duì)研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐的活動(dòng)開展起到積極的作用。所以在課堂教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新性思維并對(duì)其予以肯定，也應(yīng)將創(chuàng)新性思維作為教學(xué)過(guò)程情感目標(biāo)的重點(diǎn)。
在研究性學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)中，如何在學(xué)習(xí)前人解決該問(wèn)題的方法時(shí)，又不壓抑學(xué)生思維的創(chuàng)新；如何展示前人的思路，揭示蘊(yùn)含的思想，將負(fù)載著的深刻學(xué)科思想剖析出來(lái)，又讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自身的能力得以提高，這應(yīng)當(dāng)是研究性學(xué)習(xí)課堂和研究性活動(dòng)過(guò)程中重點(diǎn)思考的問(wèn)題。所以說(shuō)立足于教材，站在課程論的角度上，識(shí)別出各種能力依賴的載體，同時(shí)也揭示出思維方法的順承性與階段性，將有助于學(xué)生能力的提高，把方法論蘊(yùn)含在知識(shí)的形成過(guò)程中，使知識(shí)與方法相互依存，相互滲透，促進(jìn)能力的提高。不但方法論的教學(xué)有所依托，能力的培養(yǎng)也不再顯得空洞，物理思想不再是游離于教材之外的說(shuō)教，兩者合情合理地被同化和吸收，達(dá)到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”完美融合的境界。形式與內(nèi)容的完美統(tǒng)一，才能展示出物理學(xué)科固有的和諧之美。
為此，在研究性學(xué)習(xí)的課堂中，通過(guò)研究性的方法，使學(xué)生從不同的角度認(rèn)識(shí)到物理概念所反映和揭示的物理本質(zhì)，認(rèn)識(shí)一類物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性。認(rèn)識(shí)到揭示物理現(xiàn)象的物理概念、反映物理過(guò)程的物理規(guī)律，是構(gòu)成物理大廈的基石，所以說(shuō)只有正確理解物理概念，才能深化對(duì)物理規(guī)律的理解；反過(guò)來(lái)，也只有深刻理解物理規(guī)律，才能真正掌握相關(guān)物理概念。在開展研究性學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)中，注重概念形成的階段性，不能將一個(gè)龐大的對(duì)象列入研究的目標(biāo)，注重研究對(duì)象的具體性，目標(biāo)的指向性和階段性，不應(yīng)脫離學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，這樣既有研究的興趣，又有可持續(xù)性研究的可能。在概念規(guī)律的教學(xué)過(guò)程中，既要點(diǎn)播到位，引申有度，合理把握概念、規(guī)律形成的過(guò)程，注意概念形成的階段性和層次性，從而促進(jìn)能力的培養(yǎng)和提高，又要使學(xué)生在研究性活動(dòng)中親身感受與領(lǐng)悟。所以說(shuō)觀察物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生用研究的態(tài)度分析物理過(guò)程，掌握一系列的相關(guān)概念，揭示概念之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，掌握所遵循的物理規(guī)律。具體講，是以原有的思想和教學(xué)模式來(lái)對(duì)待“研究性學(xué)習(xí)”中的教師觀、學(xué)生觀，還是以研究性的態(tài)度對(duì)待新型的教學(xué)觀，說(shuō)到底就是以培養(yǎng)什么人才作為教學(xué)的最終目的。用舊的觀念對(duì)待新的課程觀所起到的負(fù)面影響，遠(yuǎn)大于用舊觀念對(duì)待舊課程觀形成的危害。因此，在新課程即將實(shí)施的今天，用研究性學(xué)習(xí)的態(tài)度對(duì)待教與學(xué)，已是每位教育工作者必須首先定位和思考的問(wèn)題。
一、溫故而知新
伏安法測(cè)電阻是基于學(xué)生對(duì)歐姆定律知識(shí)的應(yīng)用，能有效訓(xùn)練學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能的掌握，應(yīng)用的不僅僅是歐姆定律這個(gè)知識(shí)，還要應(yīng)用電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等一系列常見(jiàn)的電學(xué)器材進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和測(cè)量.因此，在本節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，我們可以通過(guò)一系列的問(wèn)題達(dá)成溫故而知新的效果，啟發(fā)學(xué)生對(duì)伏安法測(cè)電阻本質(zhì)原理的掌握和應(yīng)用.
問(wèn)題1 歐姆定律的內(nèi)容是什么？公式是什么？有幾個(gè)變式？
問(wèn)題2 如果想測(cè)量一個(gè)定值電阻的阻值大小你準(zhǔn)備怎么測(cè)量？原理是什么？
問(wèn)題3 結(jié)合這個(gè)原理，你準(zhǔn)備怎么設(shè)計(jì)電路圖和表格來(lái)測(cè)量相應(yīng)的物理量，從而求出電阻的大??？
分析 本處的問(wèn)題能循序漸進(jìn)，從上一節(jié)課的歐姆定律內(nèi)容著手，讓學(xué)生在鞏固復(fù)習(xí)的過(guò)程中達(dá)成對(duì)公式R=U/I新認(rèn)知和新應(yīng)用，并對(duì)電壓表和電流表的組合應(yīng)用構(gòu)建新認(rèn)知，有效的啟發(fā)了學(xué)生的原有知識(shí)的鞏固和拓展，并且通過(guò)問(wèn)題3來(lái)激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考和分析，由于三個(gè)問(wèn)題具有明顯的梯度性，直接促使每個(gè)層面的學(xué)生都能參與到相應(yīng)問(wèn)題的思考之中，確保了每個(gè)學(xué)生都一定的思維興趣和思維深度.
二、啟發(fā)而提升
學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程，基本都能想法用電壓表測(cè)量未知定值電阻的電壓，用電流表測(cè)量未知電阻的電流，從而設(shè)計(jì)出如圖1所示的電路圖.鑒于學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)，我們還需要通過(guò)問(wèn)題和實(shí)際的調(diào)控來(lái)提升學(xué)生對(duì)測(cè)量固定物理量的掌握和應(yīng)用情況.具體可以采用以下類似的問(wèn)題來(lái)啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生的思維，促使學(xué)生能力的提升.
問(wèn)題1 通過(guò)同學(xué)們的思考，可以采用如圖1所示的方法來(lái)測(cè)量未知電阻Rx的值，測(cè)量一個(gè)固定不變的電阻值時(shí)，這種方法有什么缺陷？
問(wèn)題2 這種方法既然存在較大的誤差，你有什么好的方法來(lái)減小誤差呢？
問(wèn)題3 改變電電源或者滑動(dòng)變阻器，你覺(jué)得哪個(gè)更方便一些呢？
基于學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)情況，如果學(xué)生之中有同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖2所示的電路圖，我們可以把問(wèn)題2和問(wèn)題3進(jìn)行變動(dòng)，變成下面的問(wèn)題：
問(wèn)題4 還有同學(xué)有其他的設(shè)計(jì)方法嗎？展示一下，交流一下，并說(shuō)說(shuō)你這樣設(shè)計(jì)的理由和優(yōu)點(diǎn)？
分析 基于學(xué)生已經(jīng)參與的測(cè)量設(shè)計(jì)，我們可以充分結(jié)合學(xué)生已經(jīng)設(shè)計(jì)出來(lái)的電路圖和測(cè)量步驟來(lái)啟發(fā)學(xué)生如何減小測(cè)量固定值時(shí)的誤差，如何結(jié)合已學(xué)的物理器材來(lái)減小測(cè)量值的誤差，教師通過(guò)問(wèn)題的形式來(lái)提升學(xué)生，不僅從知識(shí)與技能的復(fù)習(xí)角度上滿足了學(xué)生的需求，還從知識(shí)與技能的連貫性、遞進(jìn)性、對(duì)比性等角度滿足了學(xué)生的能力提升，同時(shí)給學(xué)生思維和思維成果展示的機(jī)會(huì)，充分促使學(xué)生綜合物理素養(yǎng)的提升.
三、反問(wèn)而突破
如果把伏安法測(cè)定值電阻比作學(xué)生的軍事演練的話，那么伏安法測(cè)小燈泡電阻就是學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗，學(xué)生既要依托于伏安法測(cè)定值電阻來(lái)思考如何采用伏安法來(lái)測(cè)量小燈泡的電阻.而教師有必要通過(guò)我們的教學(xué)行為讓學(xué)生深度領(lǐng)悟伏安法測(cè)電阻的方法與技能，并能通過(guò)親身體驗(yàn)來(lái)區(qū)分伏安法測(cè)定值電阻和小燈泡電阻的本質(zhì)差異所在.所以我們可以根據(jù)以下幾個(gè)教學(xué)行為和問(wèn)題鏈來(lái)達(dá)成以上的目的.
首先讓學(xué)生按照他們自己的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行伏安法測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，很大程度是為了鞏固學(xué)生對(duì)伏安法測(cè)定值電阻的知識(shí)與操作兩個(gè)層面的掌握深度.而學(xué)生收集來(lái)的數(shù)據(jù)及后續(xù)的數(shù)據(jù)分析正是我們要突破的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生能力提升的關(guān)鍵之處.
其次通過(guò)反問(wèn)、追問(wèn)、質(zhì)問(wèn)等形式來(lái)完成關(guān)鍵重點(diǎn)內(nèi)容的突破.問(wèn)題如下：
問(wèn)題1 各個(gè)小組一起展示你們的測(cè)量數(shù)據(jù)吧？并一起交流？
問(wèn)題2 你們測(cè)量小燈泡的數(shù)據(jù)對(duì)比剛才測(cè)量定值電阻的數(shù)據(jù)是否存在一定的差異？
問(wèn)題3 這些差異是誤差嗎？
問(wèn)題4 就大家的分析，這些數(shù)據(jù)之間的差異不是誤差的話，我們能不能通過(guò)求這些數(shù)據(jù)的平均值來(lái)減小我們測(cè)量電燈泡的誤差？
問(wèn)題5 你能分析一下，小燈泡的電阻隨電壓變化的根本原因是什么嗎？
問(wèn)題6 由此可見(jiàn)，我們?cè)诜卜y(cè)量定值電阻和小燈泡電阻時(shí)，能采有相同的方法嗎？在兩次測(cè)量過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的作用一樣嗎？
一、新知導(dǎo)入環(huán)節(jié)巧妙運(yùn)用，以思維導(dǎo)圖構(gòu)建學(xué)生思維情景
物理學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，而物理概念又是從實(shí)際生活中概括而來(lái)的，有著嚴(yán)格的界定."亞里士多德錯(cuò)覺(jué)"告訴我們，日常生活的習(xí)慣和經(jīng)歷往往會(huì)讓我們產(chǎn)生一些膚淺的、感性的經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)有時(shí)會(huì)與科學(xué)的物理概念相違背，這就不可避免的為學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定的阻礙.如果教師在講授的過(guò)程中沒(méi)有充分考慮到學(xué)生的前概念而展示新概念給學(xué)生看，這樣從表面看，學(xué)生在課堂上接受了新概念，但在解決問(wèn)題的時(shí)候又會(huì)按照自己頭腦中的前概念去處理.這時(shí)，若是引入思維導(dǎo)圖，則可以很好的解決此類問(wèn)題.
整個(gè)中學(xué)物理大致上可以分為熱學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等幾個(gè)大的部分，每一部分既相互區(qū)別又相互關(guān)聯(lián).以聲學(xué)為例，聲學(xué)一塊在初中物理蘇科版中涉及很多，但筆者經(jīng)過(guò)近幾年的教育教學(xué)實(shí)踐后總是覺(jué)得聲學(xué)是初中物理的難點(diǎn)之一，而令人費(fèi)解的是聲學(xué)領(lǐng)域中初中學(xué)生能夠接觸到并感興趣的例子尤其多.如回音、超音速飛機(jī)、趴在地上聽敵人數(shù)量的例子等等.這些例子一旦講出來(lái)學(xué)生的興趣都會(huì)非常濃厚，但是在實(shí)際教學(xué)到對(duì)應(yīng)的知識(shí)的時(shí)候，如聲音的介質(zhì)種類以及對(duì)聲音傳播的影響、聲音產(chǎn)生的原理、聲音在空氣中傳播的速度等問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生在前后聯(lián)系上存在很大的問(wèn)題.尤其是在聲音的特征一節(jié)中涉及到聲音的音調(diào)和響度兩者的區(qū)別的時(shí)候，以及在人耳聽不到的聲音再引入頻率的問(wèn)題的時(shí)候，有很多學(xué)生在接受上明顯存在問(wèn)題.于是筆者立刻聯(lián)想到了思維導(dǎo)圖，并手繪了一個(gè)思維導(dǎo)圖，在聲音的新課導(dǎo)入的時(shí)候用于創(chuàng)設(shè)情景.學(xué)生在看了思維導(dǎo)圖之后既喚醒了自己的潛在知識(shí)，而且又能更好的接受新概念. 從實(shí)際效果來(lái)看，使用思維導(dǎo)圖引入的課，效果明顯好于不使用思維導(dǎo)圖的情況.
二、課堂分析環(huán)節(jié)巧妙運(yùn)用，以思維導(dǎo)圖促進(jìn)概念系統(tǒng)形成
物理知識(shí)是人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)條件，也是學(xué)習(xí)物理的直接對(duì)象，在物理學(xué)中，物理現(xiàn)象、物理概念以及定律等共同構(gòu)成了物理知識(shí).物理概念反映的是物理現(xiàn)象的一些共同點(diǎn)和本質(zhì)屬性，是對(duì)于人們頭腦中意識(shí)的抽象概括.物理現(xiàn)象只有經(jīng)過(guò)物理概念的概括才能被學(xué)生吸收，這也是學(xué)習(xí)物理規(guī)律的基礎(chǔ)所在.就這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，物理概念在思維導(dǎo)圖的引領(lǐng)下進(jìn)行有效聯(lián)系，在整個(gè)學(xué)生思維中物理學(xué)體系構(gòu)建上占有舉足輕重的作用和地位.比如在初中物理中，學(xué)好力學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生物理思維的初步搭建以及為高中物理的力學(xué)部分的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，還可以通過(guò)對(duì)力學(xué)部分的學(xué)習(xí)，使自身分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力提升一個(gè)檔次.另外力學(xué)問(wèn)題跟同學(xué)們的生活實(shí)際聯(lián)系又異常緊密，通過(guò)對(duì)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)一個(gè)個(gè)的學(xué)習(xí)中，對(duì)力學(xué)問(wèn)題一個(gè)個(gè)的解答中逐步培養(yǎng)起學(xué)生仔細(xì)觀察的能力、提出問(wèn)題的能力，使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)的興趣越來(lái)越濃厚.
而初中物理力學(xué)的知識(shí)架構(gòu)中紛繁復(fù)雜，合力、分力、平衡力、非平衡力、速度、方向等等因素同時(shí)拋出，讓一些思維能力尚未完全發(fā)展的學(xué)生一下難以接受.筆者就針對(duì)上述部分設(shè)計(jì)出了如圖2的思維導(dǎo)圖.在教學(xué)過(guò)程中適時(shí)拋出，促進(jìn)學(xué)生練習(xí)思維導(dǎo)圖，逐步的讓知識(shí)在大腦中結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化.
三、難點(diǎn)突破環(huán)節(jié)巧妙運(yùn)用，以思維導(dǎo)圖提升分析理解能力
在初中的物理學(xué)中，已經(jīng)開始重視對(duì)學(xué)生的概念教學(xué)了.但是仍有很多學(xué)生覺(jué)得物理概念理解困難，難以背誦和應(yīng)用；物理規(guī)律雖然容易背誦，但是卻很難有效的運(yùn)用；部分學(xué)生也反映在課堂上能夠聽懂，但在課后的習(xí)題中卻很難融會(huì)所學(xué)的知識(shí).學(xué)生對(duì)物理概念的理解困難使得學(xué)生對(duì)整個(gè)物理學(xué)的學(xué)習(xí)都產(chǎn)生了恐懼.我們從認(rèn)知心理學(xué)的角度出發(fā)，不難發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述情況的原因主要在這樣幾個(gè)方面.
1.學(xué)生對(duì)于物理概念的理解是松散而零星的，沒(méi)有形成完整的知識(shí)體系，因而對(duì)于物理概念的理解和記憶就會(huì)出現(xiàn)困難.
2.學(xué)生沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)認(rèn)知的沖突過(guò)程，認(rèn)知性知識(shí)是學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.因此，思維導(dǎo)圖的使用能夠增加學(xué)生的結(jié)構(gòu)意識(shí)，更重要的是能夠幫助學(xué)生提高分析和解決物理問(wèn)題的實(shí)際能力. 例如，初中物理的歐姆定律內(nèi)容，不僅僅是中考的重要考點(diǎn)，也是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn).這部分重點(diǎn)內(nèi)容是：歐姆定律表達(dá)式及其所揭示的物理意義、歐姆定律表達(dá)式的變形和應(yīng)用 、伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)技能，與這些重點(diǎn)內(nèi)容相關(guān)的考點(diǎn)很多，如電阻的關(guān)系、歐姆定律實(shí)驗(yàn)的電路圖的設(shè)計(jì)、實(shí)物圖的連接、探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的分析等等都是常見(jiàn)卻困難的考點(diǎn).很多學(xué)生由于基礎(chǔ)知識(shí)掌握本不牢靠，加之知識(shí)的運(yùn)用能力稍弱，于是常常會(huì)出現(xiàn)卡殼的現(xiàn)象，也知道如何做，就是找不到那把鑰匙.在這種情況下往往只要把已知知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單梳理，根據(jù)知識(shí)脈絡(luò)梳理出問(wèn)題的解決思路并可最終解決.例如這樣的一道題目：有一定值電阻，如果在它兩端加12 V的電壓，通過(guò)它的電流是0.4 A，那么它的電阻是Ω；如果在這個(gè)電阻器兩端加15 V的電壓，那么通過(guò)它的電流是A，它的 電阻是Ω.象這種歐姆定律的綜合運(yùn)用題目考察的比較活.筆者在一些同學(xué)解題卡殼的時(shí)候請(qǐng)這部分同學(xué)繪制歐姆定律的思維導(dǎo)圖如圖3.結(jié)果很多同學(xué)在按照思維導(dǎo)圖操作之后能迎刃而解.
綜上所述，我們從學(xué)生課后學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，思維導(dǎo)圖的引進(jìn)是對(duì)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的一種創(chuàng)新和革命.這種方式給學(xué)生提出了新的學(xué)習(xí)要求，也是一種更為有效的學(xué)習(xí)方式，增加了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率也在這種輕松的環(huán)境下得以提高.在進(jìn)一步的研究中，我們發(fā)現(xiàn)要更加重視對(duì)物理教學(xué)內(nèi)容的分析和實(shí)踐，要不斷創(chuàng)新教學(xué)手法，積極推廣思維導(dǎo)圖在初中物理學(xué)中的作用.
四、教學(xué)反饋環(huán)節(jié)巧妙運(yùn)用，以思維導(dǎo)圖檢驗(yàn)教學(xué)實(shí)際效果
如今，一些傳統(tǒng)的手段是無(wú)法檢測(cè)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)的，只有通過(guò)學(xué)生的思維導(dǎo)圖，教師才可以較為準(zhǔn)確而全面的了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握和理解.同時(shí)，學(xué)生也可以對(duì)比自己的思維導(dǎo)圖和專業(yè)性的思維導(dǎo)圖，這有助于學(xué)生的自我檢測(cè).在物理學(xué)中，物理思維導(dǎo)圖是準(zhǔn)確描述學(xué)生對(duì)于概念的理解的一種形式，具有很高的層次性.在制作思維導(dǎo)圖的過(guò)程中，學(xué)生要考慮很多方面，比如概念的分類、延伸和概念之間的邏輯關(guān)系等.通常情況下，思維導(dǎo)圖的制作都是從普通概念出發(fā)，再逐步延伸到一些特殊的概念，像重力彈力之類的；注重概念之間的聯(lián)系才能深入理解概念.學(xué)生在制作思維導(dǎo)圖的時(shí)候，需要認(rèn)真地考慮定律和公式之間的內(nèi)在聯(lián)系，要注重概念和公式之間的推理演變.總而言之，用物理思維導(dǎo)圖來(lái)指導(dǎo)學(xué)生的評(píng)價(jià)不僅僅可以促進(jìn)學(xué)生回顧構(gòu)建知識(shí)；同時(shí)也讓學(xué)生掌握了一定的分析思維能力.從整體的高度去回看所學(xué)知識(shí)，這樣取得的效果往往是事半功倍的.
一、在差異中找共性，讓同一物理思維的火花在不同的地方碰撞
初中物理實(shí)驗(yàn)的方法很多，它包括：控制變量法，類比法，轉(zhuǎn)換法，圖像法，等效替代法等。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)計(jì)，解題的過(guò)程中，如果不加以留意，不加以區(qū)分，往往張冠李戴。事實(shí)上，物理實(shí)驗(yàn)的每一種處理方法都能體現(xiàn)物理的思維，它對(duì)學(xué)生深刻理解物理概念，定理，乃至培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的創(chuàng)造性，遷移性都有不可小覷的作用。歸納，整理，再加以提煉，在差異中找共性，是避免學(xué)生模糊理解的行之有效的方法?，F(xiàn)舉一二實(shí)例加以說(shuō)明。
1.“轉(zhuǎn)換法”在物理實(shí)驗(yàn)中的妙用
所謂“轉(zhuǎn)換法”即有的物理量不便于直接測(cè)量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，通過(guò)轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象，從而獲得結(jié)論的方法。在蘇科版初中物理教材中，我們可以找到很多具有“轉(zhuǎn)換法”思想的實(shí)驗(yàn)。如（1）在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，電流通過(guò)阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無(wú)法直接觀測(cè)和比較，而我們通過(guò)轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導(dǎo)出那個(gè)電阻放熱多。（2）在研究電功與電流，電壓，通電時(shí)間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，我們可以直接測(cè)出電流，電壓，通電時(shí)間，但我們無(wú)法測(cè)出電功的多少。而我們通過(guò)轉(zhuǎn)換為小燈泡發(fā)光的亮暗程度加以比較，從而知道哪個(gè)小燈泡消耗的電能多，即電功大。（3）在研究小球的動(dòng)能與質(zhì)量，速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了比較出小球動(dòng)能的大小，通過(guò)轉(zhuǎn)換為小球推動(dòng)紙盒的距離遠(yuǎn)近，再加以比較，得出小球動(dòng)能的大小。（4）在研究聲音是由于物體的振動(dòng)而產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)中，我們選用音叉，乒乓球的目的，就是讓音叉微小的振動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)換為與音叉緊靠的乒乓球的振動(dòng)加以體現(xiàn)。這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散，轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練，解實(shí)驗(yàn)題的能力也隨著提高了。
2.“圖像法”在物理實(shí)驗(yàn)中的活用
圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，用來(lái)表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系，很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況，因此圖象在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究?jī)?nèi)在的物理規(guī)律，具有獨(dú)特之處。（1）如在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中，就是運(yùn)用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況，通過(guò)描點(diǎn)、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、水沸騰的特點(diǎn)。（2）在重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系等實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用到圖象法，圖像上直觀地呈現(xiàn)出重力與質(zhì)量的正比例關(guān)系。（3）在探究物質(zhì)的密度是物質(zhì)的特性時(shí)，可以設(shè)計(jì)坐標(biāo)圖，體積-密度，質(zhì)量-密度的關(guān)系是一根水平線，最終發(fā)現(xiàn)同種物質(zhì)的密度與質(zhì)量，體積無(wú)關(guān)。這樣把數(shù)形結(jié)合、圖形與文字結(jié)合起來(lái)處理數(shù)據(jù)、描述物理規(guī)律，能很好地促進(jìn)學(xué)生處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的能力，從而達(dá)到快速領(lǐng)會(huì)題意，正確解題的效果。
二、在共性中找差異，讓存異的思維加深對(duì)事物的多樣性的認(rèn)識(shí)
物理實(shí)驗(yàn)的很多地方，有他們的相似性，但在相似的背后卻有著本質(zhì)的區(qū)別。學(xué)生如果不加以區(qū)分，眉毛胡子一把抓，機(jī)械地學(xué)習(xí)，不動(dòng)腦子的記憶，往往陷入出題者精心設(shè)計(jì)的陷阱。在平常的實(shí)驗(yàn)或解題中，學(xué)生應(yīng)該自行歸納，總結(jié)，找出共性中的差異，加深對(duì)同一事物的多樣性的剖析，從而在解物理實(shí)驗(yàn)題時(shí)，達(dá)到游刃有余的境界?，F(xiàn)舉一二實(shí)例加于說(shuō)明。
1.“多次測(cè)量”的意義差異在物理實(shí)驗(yàn)中的凸顯
初中物理實(shí)驗(yàn)的絕大部分都用到多次測(cè)量，細(xì)數(shù)一下，有以下實(shí)驗(yàn)：測(cè)量物體的長(zhǎng)度；測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度；測(cè)量物質(zhì)的密度；研究物體重力與質(zhì)量的關(guān)系；研究杠桿平衡條件；研究歐姆定律；伏安法測(cè)定值電阻等。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，搞清楚不同實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的不同意義，就要深入了解實(shí)驗(yàn)，對(duì)比，歸納，總結(jié)。通常情況下，多次測(cè)量數(shù)據(jù)，最終通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算某個(gè)數(shù)據(jù)的平均值時(shí)，一般為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差，使數(shù)據(jù)更接近于真實(shí)值。如測(cè)量物體的長(zhǎng)度；測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的平均速度；測(cè)量物質(zhì)的密度；伏安法測(cè)定值電阻。而對(duì)于通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)，要?dú)w納，總結(jié)出某個(gè)定律，結(jié)論時(shí)，一般是為了尋找普遍規(guī)律，避免結(jié)論的偶然性。如研究物體重力與質(zhì)量的關(guān)系；研究杠桿平衡條件；研究歐姆定律。所以，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)題時(shí)要有甄別性，切忌機(jī)械答題，盲目而動(dòng)。
2.“滑動(dòng)變阻器”的使用差異在物理實(shí)驗(yàn)中的呈現(xiàn)