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一、歐姆定律發(fā)現(xiàn)歷程溯源
2.相同之處
歐姆定律適用于線性元件,如金屬等,不適用于非線性元件,如氣態(tài)導(dǎo)體等。
三、三點(diǎn)質(zhì)疑
1.線性元件存在嗎
材料的電阻率ρ會(huì)隨其他因素的變化而變化(如溫度),從而導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻實(shí)際上不可能是穩(wěn)定不變的,也就是說(shuō)理想的線性元件并不存在。在實(shí)際問(wèn)題中,當(dāng)通電導(dǎo)體的電阻隨工作條件變化很小時(shí),可以近似看作線性元件,但這也是在電壓變化范圍較小的情況下才成立,例如常用的炭膜定值電阻,其額定電流一般較小,功率變化范圍較小。
2.對(duì)所有非線性元件歐姆定律都不適合嗎
在上述所有表述中都有歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體之說(shuō),又有歐姆定律適用的元件是線性元件之說(shuō),也就是說(shuō)金屬是線性材料,而我們知道,白熾燈泡的燈絲是金屬材料鎢制成的,也就是說(shuō)線性材料鎢制成的燈絲應(yīng)是線性元件,但實(shí)踐告訴我們燈絲顯然不是線性元件,因此這里的表述就不正確,為了避免這種自相矛盾,許多資料上又說(shuō)歐姆定律的應(yīng)用有“同時(shí)性”,或者說(shuō)“歐姆定律不適用于非線性元件,但對(duì)于各狀態(tài)下是適合的”,筆者總覺(jué)得這樣的解釋難以讓學(xué)生接受,有牽強(qiáng)之意,給教師的教造成難度,既然各個(gè)狀態(tài)下都是適合的,那就是整個(gè)過(guò)程適合呀。
3.對(duì)歐姆定律適合的元件I與R一定成反比嗎
I與R成反比必須有“導(dǎo)體兩端的電壓U相同”這一前提,在這一前提條件下改變導(dǎo)體的電阻R,那么通過(guò)導(dǎo)體的電流就會(huì)發(fā)生變化,因而導(dǎo)體的工作點(diǎn)就發(fā)生了變化,其制作材料的電阻率 ρ就隨之變化,因此導(dǎo)致電阻又會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的變化,這樣又會(huì)導(dǎo)致電流產(chǎn)生進(jìn)一步的變化,所以實(shí)踐中多數(shù)情況下I與R就不會(huì)成嚴(yán)格的反比關(guān)系,甚至相差很大。
四、兩條教學(xué)對(duì)策
1.歐姆定律的表述需要改進(jìn)
其實(shí)早就有一些老師對(duì)歐姆定律的表述進(jìn)行過(guò)深入的分析,并結(jié)合他們自身長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)提出了歐姆定律的表述的后半部分“I與R成反比”是多余的,應(yīng)該刪除,筆者也贊成這種做法,因?yàn)檫@種說(shuō)法本身就是不準(zhǔn)確的,這也是在上述三種大學(xué)普通物理教材中都沒(méi)有出現(xiàn)這個(gè)說(shuō)法的原因。
通過(guò)對(duì)歐姆定律發(fā)現(xiàn)歷程的溯源,可知?dú)W姆當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這一電路定律時(shí)也沒(méi)有提出“反比”這一函數(shù)關(guān)系,只是定量地給出了一個(gè)等式,因此,筆者認(rèn)為歐姆定律的現(xiàn)代表述有必要改進(jìn),既要傳承歐姆當(dāng)時(shí)的公式,也要符合實(shí)際情況,所以筆者認(rèn)為歐姆定律應(yīng)該表述為:通過(guò)導(dǎo)體的電流強(qiáng)度等于導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體此時(shí)的電阻之比。
那么,為什么連“I與U成正比”也省去呢?當(dāng)R一定時(shí),I與U成正比是顯然的,但如果在歐姆定律的表述中一旦出現(xiàn)“I與U成正比”的說(shuō)法,學(xué)生就會(huì)很自然地想到“I與R成反比”,而這種說(shuō)法是不對(duì)的,所以表述中最好不要出現(xiàn)“I與U成正比”和“I與R成反比”這兩種說(shuō)法。
2.線性還是非線性元件的區(qū)分不能以材料種類(lèi)為判斷標(biāo)準(zhǔn)
同樣是金屬材料,鎢絲的伏安特性是非線性的,而一些合金材料導(dǎo)體的伏安特性卻是非常接近理論線性,如標(biāo)準(zhǔn)電阻。所以我們?cè)趨^(qū)分線性元件還是非線性元件時(shí),不能以導(dǎo)體的材料種類(lèi)作為判斷的標(biāo)準(zhǔn),而只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定,得到I-U圖象,以此來(lái)作為判斷依據(jù)。
(1)牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)應(yīng)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(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)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(gè)力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過(guò)程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以……”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問(wèn)題時(shí),常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈?dāng)好的慣性系。
(2)牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時(shí)還應(yīng)請(qǐng)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(shí)關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬(wàn)有引力定律。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力恒量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)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(jī)械能守恒定律。這個(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)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(dǎo)出來(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問(wèn)題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過(guò)程(過(guò)程量被消去),使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)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(gè)定律不適用的問(wèn)題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
(5)動(dòng)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(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說(shuō),多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。
(6)歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對(duì)同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對(duì)不同導(dǎo)體說(shuō)的。②I、U、R是同一電路的3個(gè)參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動(dòng)勢(shì)的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。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(yīng)明確,普通物理學(xué)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(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個(gè)關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)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。
1.歐姆定律的理解問(wèn)題
歐姆定律是電力計(jì)算的基礎(chǔ),在初中階段我們只是簡(jiǎn)單地對(duì)歐姆定律做一些介紹,但是許多同學(xué)還是對(duì)于基本概念問(wèn)題感到疑惑,如果學(xué)生在歐姆定律的基本概念上犯了錯(cuò)誤的話,將會(huì)對(duì)于今后的學(xué)習(xí)生活帶來(lái)更大的錯(cuò)誤.歐姆定律的內(nèi)容是,在同一段電路中,通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與電阻成反比.隨著社會(huì)快速的發(fā)展,歐姆定律逐漸被人們看重,世人也逐漸明白歐姆定律的重要性.在初中物理中,老師主要建立學(xué)生對(duì)于歐姆定律的根本認(rèn)知,讓學(xué)生了解定律中的內(nèi)涵,在變換知識(shí)重點(diǎn)時(shí)也可以迎刃而解.歐姆定律只適用于最簡(jiǎn)單的純電阻電路,但是這在初中范圍內(nèi)已經(jīng)十分實(shí)用了,不考慮在工作時(shí)的損耗,電能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.在解決歐姆定律的問(wèn)題時(shí)要使用標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際單位制,單位使用伏(V)、安(A)、歐(Ω).例如在題目中對(duì)于歐姆定律的公式進(jìn)行進(jìn)一步的理解,在電流流過(guò)時(shí)改變長(zhǎng)短、改變橫截面積、改變導(dǎo)線的材質(zhì)等方法,這些因素是否會(huì)改變導(dǎo)線的電流變成了學(xué)生和老師進(jìn)行探討的課題.根據(jù)公式,改變橫截面積與改變導(dǎo)線的材質(zhì)會(huì)使電流的大小改變.電阻的概念問(wèn)題是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn),很多同學(xué)不知道電阻其實(shí)是導(dǎo)體本身的屬性,取決于導(dǎo)體本身的材質(zhì)與屬性,電阻值只是為了計(jì)算時(shí)方便使用的一種計(jì)量單位與外加的電壓與電流并沒(méi)有什么關(guān)聯(lián),所以要改正學(xué)生所想的電阻隨著電壓改變的錯(cuò)誤觀點(diǎn),要及時(shí)在學(xué)生的腦中建立正確的物理概念.
2.基本概念的應(yīng)用問(wèn)題
歐姆定律中的基礎(chǔ)元件其實(shí)很簡(jiǎn)單就是導(dǎo)線中的電阻,歐姆定律中主要討論的就是電壓、電流與電阻三者之間的關(guān)系,要理解他們之間的關(guān)系,讓學(xué)生理解電流隨著電壓與電阻的變化而變化,對(duì)于多個(gè)變量的問(wèn)題要盡量將變量統(tǒng)一成為一個(gè),這樣方便學(xué)生對(duì)于事物的處理能力,在初中學(xué)習(xí)生活中要使學(xué)生盡量掌握這種方法幫助解決其他的物理問(wèn)題,當(dāng)學(xué)生掌握這些知識(shí)時(shí),可以進(jìn)一步地學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)和簡(jiǎn)單的電力計(jì)算,這也是初中物理的重點(diǎn)知識(shí).在基本元件使用時(shí),學(xué)生要注意電阻在電路中是串聯(lián)還是并聯(lián),在使用情況不同的場(chǎng)景下,電阻所起到的作用是一樣的,但是電流與電壓的關(guān)系卻恰恰相反.在并聯(lián)的情況下,每條支路的電流總和為從電源出來(lái)的電流,這條定律在現(xiàn)在大學(xué)的知識(shí)中依舊使用,只是變得更加高級(jí)———在一個(gè)節(jié)點(diǎn)流入和流出的電流之和為零;并聯(lián)電路的電壓都是相同的.在串聯(lián)的情況下,回路中的電阻的電流都是相同的,電壓根據(jù)電阻進(jìn)行分壓.在使用基礎(chǔ)式子時(shí),學(xué)生要理清串聯(lián)與并聯(lián)之間的關(guān)系,通過(guò)變量之間的關(guān)系才可以記住繁瑣的知識(shí)點(diǎn).在題目中我們經(jīng)??吹酵ㄟ^(guò)改變支路的個(gè)數(shù)或者電阻的個(gè)數(shù)來(lái)討論電流與電壓的大小,經(jīng)過(guò)這樣的問(wèn)題,我們要時(shí)刻保持警惕,清楚準(zhǔn)確地了解并聯(lián)與串聯(lián)的關(guān)系導(dǎo)致電流電壓的不同.
3.基本元件的使用問(wèn)題
在初中物理知識(shí)中,主要使用的基本元件是電流表、電壓表和變阻器,這些元件是最基本的,不僅僅要在題目中能分辨出它們,還要在現(xiàn)實(shí)生活中可以自在地使用這些元器件.這些內(nèi)容是學(xué)生無(wú)法立即掌握的知識(shí),要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的演示才可以讓學(xué)生明白這些儀器的使用與操作.這項(xiàng)工作要直接將學(xué)習(xí)的內(nèi)容建立在學(xué)生的頭腦中,不要讓學(xué)生對(duì)于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)有誤解,不帶有一絲疑問(wèn)地學(xué)習(xí)下去,認(rèn)真地做好演示.在研究方法上我們將選擇在上述中說(shuō)過(guò)的控制變量法,對(duì)于所擁有的三個(gè)變量進(jìn)行限制:如固定電阻不改變,研究電流與電壓的關(guān)系;固定電壓不變,研究電流與電阻的關(guān)系,在這樣的情況下我們才可以看清變量之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系.要直接在電源的正極開(kāi)始,按照正極入、負(fù)極出的原則進(jìn)行接線,要將線路連接起來(lái)形成一個(gè)閉合回路,電壓表要并聯(lián)在電阻上,這樣不會(huì)使線路斷路,不要忘掉電源和滑動(dòng)變阻器在線路中的重要作用,可以根據(jù)真實(shí)的題目來(lái)進(jìn)行連線.這時(shí)候電流表所顯示出來(lái)的數(shù)為所接線路上的電流值,電壓表所顯現(xiàn)出來(lái)的數(shù)字為所并線路上的電壓數(shù)值.
4.歐姆定律的變量問(wèn)題
在初中物理的歐姆定律的講解中,變化量的問(wèn)題往往是難住學(xué)生與老師的一類(lèi)的題型,難住學(xué)生使學(xué)生無(wú)法在知識(shí)中找到有效解決這類(lèi)問(wèn)題的方法,難住教師是因?yàn)榻處熞驗(yàn)檫@類(lèi)題目過(guò)于繁瑣,無(wú)法將這類(lèi)知識(shí)有效地、系統(tǒng)地將學(xué)生教會(huì),所以找出有效的方法教給學(xué)生是解決變量問(wèn)題得分少的方法.本著從易到難的原則,先從一個(gè)電阻的問(wèn)題講起,再擴(kuò)展到兩個(gè)電阻、三個(gè)電阻的情況,在此基礎(chǔ)上逐漸拓寬學(xué)生的思路,逐漸掌握所學(xué)知識(shí),讓學(xué)生找到學(xué)習(xí)的目標(biāo)以及方法.當(dāng)定值電阻接在電源兩端后,電壓由U1變?yōu)閁2,電路中的電流由I1增大到I2,這個(gè)定值電阻是多少呢?很簡(jiǎn)單利用歐姆定律的概念就可以解出ΔU=ΔI•R,通過(guò)這個(gè)公式可以得到電阻的值.當(dāng)難度增加時(shí),由一個(gè)電阻變?yōu)閮蓚€(gè)電阻,定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電壓恒定的電源兩端,電壓表V1的變化量為ΔU1,電壓表V2的變化量為ΔU2,電流表的示數(shù)為ΔI,在這樣的問(wèn)題上將變化電阻上的電壓與電流之比轉(zhuǎn)化為定值電阻上電壓與電流之間的關(guān)系就可以了,將變化的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為固定的關(guān)系之間的數(shù)值,明顯地簡(jiǎn)化了許多變量問(wèn)題的計(jì)算.當(dāng)變量變?yōu)槿齻€(gè)電阻時(shí),難度進(jìn)一步的增大,大部分學(xué)生認(rèn)為這是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù),大部分學(xué)生放棄了這類(lèi)題,在遇到這類(lèi)問(wèn)題時(shí)我們要將三個(gè)電阻盡量化為兩個(gè)電阻的問(wèn)題,在這個(gè)問(wèn)題上學(xué)生可以恢復(fù)自信心,跨過(guò)思維障礙.通過(guò)電壓表與電流表的位置,將電阻進(jìn)行合并,這樣不管有多少電阻都可以化簡(jiǎn)為兩個(gè)電阻,這樣學(xué)生會(huì)感覺(jué)題目簡(jiǎn)單多了.
5.實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題
在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,我們?cè)谂龅綇?fù)雜的電路時(shí),很難將線路在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上理清或是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路是沒(méi)有思路,不了解線路是怎樣的,無(wú)法在原有的知識(shí)上將思維進(jìn)行發(fā)散,讓自己的思維投入到更深層次的知識(shí)學(xué)習(xí)中,在每做一步實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)要仔細(xì)想一想,這一步會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)線路有怎樣的影響,不要只是照葫蘆畫(huà)瓢,只知其然不知其所以然.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)遇到許多他們無(wú)法預(yù)測(cè)的問(wèn)題,在遇到問(wèn)題時(shí)不要驚慌,仔細(xì)分析,當(dāng)解決一類(lèi)問(wèn)題時(shí),學(xué)生的激情就會(huì)提升上來(lái),會(huì)使學(xué)生解決問(wèn)題的能力提升,所以改變這一問(wèn)題的根本方法就是提升學(xué)生的自信心以及對(duì)待問(wèn)題的好奇心和決心.對(duì)待問(wèn)題要舉一反三,進(jìn)行邏輯思維,對(duì)于電路要進(jìn)行不斷的猜想,這樣得到的結(jié)論才是有意義的,學(xué)生通過(guò)猜想與假設(shè)的階段,即使不成功也會(huì)提供給自己不少的經(jīng)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中找經(jīng)驗(yàn)才可以提升自己的能力.學(xué)生之間也要有溝通和交流,讓彼此的思想互相交流一下,有助于電路的優(yōu)化,群策群力幫助學(xué)生得到更好的學(xué)習(xí)效果.
第一種,學(xué)生觀看視頻
這種教學(xué)法是教師將歐姆定律的探究過(guò)程在課前以邊講邊操作的方式制作成錄像,然后在上課時(shí)直接播放給學(xué)生看.教師在上課時(shí)不需要做任何講解,一直等到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、歸納得出歐姆定律以后再進(jìn)行課堂訓(xùn)練,以幫助學(xué)生理解歐姆定律的意義,學(xué)會(huì)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
第二種,學(xué)生瀏覽課件
這種方法是教師將教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片,如實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)電路圖、電路連接注意點(diǎn)、用實(shí)物連接電路、通過(guò)滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)對(duì)電壓與電阻進(jìn)行控制、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)閱讀分析、歐姆定律的文字描述、公式、單位等等.在課堂上,教師邊講解邊放幻燈片,學(xué)生則合著老師的講解進(jìn)行觀察、思考、分析、歸納與記憶.在歐姆定律得出以后,同樣進(jìn)行課堂訓(xùn)練,以鞏固知識(shí),加深理解.
第三種,學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究
這種方法是教師上課時(shí)先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想與假設(shè),然后再引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)研究方法,幫助學(xué)生討論、設(shè)計(jì)與制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,記錄、分析、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論,再在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行評(píng)估與交流等等.具體過(guò)程如下:
第一步,教師在演示電路板上用導(dǎo)線將干電池組、開(kāi)關(guān)、小燈泡連接成一簡(jiǎn)單的電路,閉合開(kāi)關(guān)小燈泡發(fā)光后,啟發(fā)學(xué)生思考討論,要想改變小燈泡的亮度可怎么做?有幾種方法?當(dāng)學(xué)生討論回答出改變電池節(jié)數(shù)和用滑動(dòng)變阻器串聯(lián)移動(dòng)滑片兩種方法時(shí),再引導(dǎo)學(xué)生明確燈泡亮度的變化是由于燈泡電壓的變化使得通過(guò)燈泡的電流發(fā)生了變化,從而啟發(fā)學(xué)生提出通過(guò)燈泡的電流與電壓有關(guān)的猜想與假設(shè).
第二步,移去變阻器,在上述簡(jiǎn)單電路中并聯(lián)接入另一只不同規(guī)格的燈泡,閉合開(kāi)關(guān),引導(dǎo)學(xué)生觀察兩燈泡亮度的不同,思考討論燈泡并聯(lián)電壓相同,兩燈泡電阻的不同使得通過(guò)燈泡的電流不同,從而引起燈泡亮度不同,在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生提出通過(guò)燈泡的電流與電阻有關(guān)的猜想與假設(shè).
第三步,當(dāng)學(xué)生得出電流與電壓和電阻有關(guān)的猜想后,教師引導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)探究方法、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)記錄表格.
第四步,分組進(jìn)行探究與實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析討論與歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論,引導(dǎo)學(xué)生在坐標(biāo)紙上將研究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用描點(diǎn)的方法作圖,驗(yàn)證電流與電壓的正比關(guān)系.
第五步,在實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出后,介紹歐姆定律及其公式表達(dá)形式,討論各物理量單位的使用,對(duì)各小組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估,分析誤差和錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因.
第六步,討論歐姆定律變換公式及其物理意義,利用歐姆定律及變換公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
以上三種教學(xué)方案中,第一種方案是老師在課前要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作錄像并作配音講解;第二種方案是老師只要從網(wǎng)上下載課件并稍作修改即可;第三種方案是老師在課前要準(zhǔn)備演示及分組實(shí)驗(yàn)器材.第一種和第二種教學(xué)方案中,學(xué)生在課堂上主要是在老師放錄像和課件時(shí)認(rèn)真地聽(tīng)講、觀察、思考和記憶,這是一種接受式學(xué)習(xí)方式.而第三種教學(xué)方案中,學(xué)生在老師的引導(dǎo)下自主發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想與假設(shè),自行制訂實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖,小組合作實(shí)驗(yàn)探究,師生共同討論、歸納建構(gòu)物理知識(shí),這是一種以生為本的體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)方式.前兩種與后一種在落實(shí)課程目標(biāo)和促進(jìn)學(xué)生發(fā)展等方面有著明顯的差別.我們可以從《歐姆定律》這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析:
教育部2011年新版義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)將歐姆定律的實(shí)驗(yàn)探究由原來(lái)的教師演示實(shí)驗(yàn)改成了學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn).根據(jù)新課標(biāo),《歐姆定律》一課的教學(xué)目標(biāo)大致有以下幾個(gè)方面:
1.知識(shí)與技能目標(biāo):
(1)理解歐姆定律及其變換公式的物理意義,能初步運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題.
(2)學(xué)會(huì)同時(shí)使用電流表和電壓表測(cè)量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流.
(3) 進(jìn)一步體會(huì)用圖像法研究物理問(wèn)題的優(yōu)越性.
2.過(guò)程與方法目標(biāo)
(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流、電壓、電阻的關(guān)系,會(huì)用滑動(dòng)變阻器改變部分電路兩端的電壓.
(2) 提高學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí),分析、探索、歸納問(wèn)題的能力,知道通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律的研究方法.
3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
介紹歐姆的故事,增進(jìn)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、追求科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情.重視學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的客觀性、普遍性和科學(xué)性的認(rèn)識(shí),注意學(xué)生科學(xué)世界觀的形成.
教師如果采用前兩種多媒體教學(xué)方案替代第三種學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)方案,就會(huì)改變多媒體教學(xué)輔地位,違背教學(xué)規(guī)律,弱化教學(xué)效果.
首先,不恰當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w教學(xué)手段,會(huì)抑制學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,難以調(diào)動(dòng)學(xué)生主體的積極性,從而影響教學(xué)效果.
夸美紐斯說(shuō)過(guò):“興趣是創(chuàng)造一個(gè)樂(lè)觀與光明的教學(xué)環(huán)境的主要途徑之一.”興趣作為誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重要因素,在物理教學(xué)中主要是靠教師引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、動(dòng)手做各種實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的.雖然第一、第二種教學(xué)方案中的光、聲、像等信息作用于學(xué)生感官,以直覺(jué)形象也能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,但由于是人為的錄制、合成的,學(xué)生沒(méi)有身臨其境、親自動(dòng)手,就很難體會(huì)到電壓、電阻對(duì)電流的影響.即使通過(guò)多媒體教學(xué)展示了實(shí)驗(yàn)過(guò)程,一部分學(xué)生會(huì)認(rèn)為這是由老師設(shè)計(jì)制作好的,缺乏可信性.因此,當(dāng)老師向?qū)W生介紹歐姆的故事時(shí),學(xué)生就難以體會(huì)到科學(xué)家探索知識(shí)的艱苦與辛勞、成功與快樂(lè),學(xué)生的科學(xué)世界觀就難以形成.
我們都有這樣的體會(huì):電腦電視上歌舞銀屏再精彩,也還抵不住到劇院看現(xiàn)場(chǎng)演出,哪怕是一般的演出也會(huì)讓人感到很興奮.這是什么原因?這就是人們普遍具有的一種強(qiáng)烈的“參與”意識(shí).卡拉OK的流行不就是人們這種參與意識(shí)的外在體現(xiàn)嗎?因此用錄像投影來(lái)代替做實(shí)驗(yàn),往往會(huì)抑制學(xué)生具有的人類(lèi)天性――“參與”意識(shí),甚至?xí)寣W(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的形成產(chǎn)生懷疑,學(xué)習(xí)興趣就此會(huì)大打折扣,主體的積極性很難被調(diào)動(dòng)起來(lái),從而影響教學(xué)效果.
其次,不恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體教學(xué)手段取代相關(guān)的實(shí)驗(yàn),會(huì)違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.
物理學(xué)家牛頓認(rèn)為:“科學(xué)研究離不開(kāi)實(shí)驗(yàn),應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用歸納的方法總結(jié)規(guī)律,進(jìn)而建立起理論.”這也是哲學(xué)中由實(shí)踐到理論、由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)過(guò)渡的普遍規(guī)律.現(xiàn)行中學(xué)物理教材也正是遵循這一規(guī)律而編寫(xiě)的.然而在教學(xué)中,如果違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,不恰當(dāng)?shù)赜枚嗝襟w教學(xué)手段去取代實(shí)驗(yàn),必然會(huì)導(dǎo)致事與愿違的結(jié)果.實(shí)踐證明:實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)過(guò)程的起點(diǎn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生將感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的高度,同時(shí)還可以使學(xué)生在反復(fù)的實(shí)踐中加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解.第一、第二種教學(xué)方案雖然通過(guò)多媒體教學(xué)方式也能反映實(shí)驗(yàn)過(guò)程,但這個(gè)過(guò)程不是學(xué)生自己動(dòng)手做的,缺乏實(shí)踐體驗(yàn),因此就沒(méi)有感性認(rèn)識(shí),電流與電壓、電阻之間關(guān)系的結(jié)論就不能由學(xué)生自主建構(gòu).
再次,以多媒體教學(xué)手段取代物理實(shí)驗(yàn),會(huì)影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和各種能力的發(fā)展,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng).
一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
歐姆定律探究電流與電壓、電阻的關(guān)系歐姆定律內(nèi)容、公式歐姆定律的應(yīng)用伏安法測(cè)電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)
二、知識(shí)梳理
(一)歐姆定律的探究(探究電流與電壓、電阻的關(guān)系)
1.探究方法:控制變量.
2.實(shí)驗(yàn)電路圖:如圖1所示.
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在電阻一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;在電壓一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比.
(二)歐姆定律
1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
2.表達(dá)式:I=■
3.適用范圍:歐姆定律所研究的電路是電源外部的一部分或全部電路;在非純電阻電路中(如含有電動(dòng)機(jī)的電路),公式中的U、I、R的關(guān)系不成立.
4.適用條件:歐姆定律公式中的各個(gè)物理量具有同一性,即I、U、R是對(duì)同一段電路(或?qū)w)、同一時(shí)刻(或狀態(tài))而言的.
5.公式變形:由歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式可得到公式R=■、U=IR,用于計(jì)算導(dǎo)體的電阻和導(dǎo)體兩端的電壓.
(三)歐姆定律的應(yīng)用
1.伏安法測(cè)電阻
伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理是R=■.用伏安法測(cè)量導(dǎo)體電阻的大小,即用電壓表測(cè)量導(dǎo)體兩端的電壓大小,用電流表測(cè)量導(dǎo)體中電流大小,根據(jù)公式R=■,即可得到導(dǎo)體電阻的大小.在用伏安法測(cè)電阻時(shí),要正確選擇電壓表與電流表的量程,同時(shí),要利用多次測(cè)量求平均值以減小實(shí)驗(yàn)誤差.
2.推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻
如圖2,根據(jù)串聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)可知:
I=I1=I2,U串=U1+U2
再根據(jù)歐姆定律變形公式可得:
IR串=I1R1+I2R2
所以,R串=R1+R2
結(jié)論:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體電阻之和.(若有n個(gè)導(dǎo)體串聯(lián),其總電阻為R串=R1+R2……+Rn)
3.推導(dǎo)并聯(lián)電路的總電阻
如圖3,根據(jù)并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)可知:
I=I1+I2,U=U1=U2
再根據(jù)歐姆定律的變形公式可得:
■=■+■
所以,■=■+■
結(jié)論:并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)導(dǎo)體電阻倒數(shù)之和.(若有n個(gè)導(dǎo)體并聯(lián),其總電阻為■=■+■+……+■)
三、典型例題
例1 由歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式可以得出公式R=■.關(guān)于此表達(dá)式,下列說(shuō)法正確的是( ).
A.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是原來(lái)的2倍時(shí),導(dǎo)體的電阻也是原來(lái)的2倍
B.當(dāng)導(dǎo)體中電流是原來(lái)的2倍時(shí),導(dǎo)體的電阻是原來(lái)的0.5倍
C.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓增加幾倍,導(dǎo)體中的電流也增加幾倍,導(dǎo)體的電阻不變
D.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí),導(dǎo)體的電阻也為零
解析 公式R=■是由歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式變形得到的,它表示一段導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體電流的比值是不變的,它反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用.電阻是導(dǎo)體本身的一種屬性,跟導(dǎo)體兩端電壓、電流均無(wú)關(guān).
答案 C.
例2 小明同學(xué)想探究“一段電路中的電流跟電阻的關(guān)系”,設(shè)計(jì)了如圖4所示的電路圖(電源電壓恒為6V).
(1)根據(jù)小明設(shè)計(jì)的圖4,用鉛筆將圖5的實(shí)物連接完整.
(2)小明將第一次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)填入了下面表格中,然后將E、F兩點(diǎn)間的電阻由10Ω更換為20Ω,讓滑動(dòng)變阻器的滑片P向 移動(dòng)(選填“A”或“B”),直到電壓表的示數(shù)為 V.此時(shí)電流表的指針位置如圖6所示,請(qǐng)把測(cè)得的電流數(shù)值填入表格.
(3)小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到如下結(jié)論:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比.請(qǐng)你對(duì)以上的探究過(guò)程和得出的結(jié)論做出評(píng)價(jià),并寫(xiě)出兩點(diǎn)評(píng)價(jià)意見(jiàn): ; .
解析 (1)連接實(shí)物圖時(shí),電壓表要并聯(lián)在定值電阻兩端,并注意選擇合適的量程;連接滑動(dòng)變阻器要注意連接“一上一下”兩個(gè)連接柱.
(2)因?yàn)閷?dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體兩端的電壓均有關(guān),所以探究“一段電路中的電流跟電阻關(guān)系”時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端電壓相同.當(dāng)E、F兩點(diǎn)間的電阻由10Ω更換為20Ω時(shí),如果滑動(dòng)變阻器滑片P不移動(dòng),則電壓表示數(shù)會(huì)變大,為了保持電壓表示數(shù)不變,滑片P應(yīng)向B端移動(dòng),直到電壓表示數(shù)與第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)一樣,即4V.
(3)通過(guò)數(shù)據(jù)分析找出物理規(guī)律是研究物理問(wèn)題的常用方法,但僅通過(guò)一兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就得到結(jié)論并不科學(xué),常常會(huì)使結(jié)果帶有偶然性,因此需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn);得出的結(jié)論是有條件限制的,結(jié)論缺少前提條件.
答案 (1)如圖7所示.
(2)B 電壓表的示數(shù)為4V 0.2
(3)實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少(沒(méi)有進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn));結(jié)論缺少“電壓一定”的前提條件
例3 小華想測(cè)出一個(gè)電阻Rx的電阻值,將選用的器材連接成如圖8所示的電路,R0為已知阻值的定值電阻.由于電源電壓未知,所以,沒(méi)能測(cè)出電阻Rx的阻值.請(qǐng)你選添合適的器材,幫他完成這個(gè)實(shí)驗(yàn).要求:(1)用兩種不同的方法,分別畫(huà)出電路圖,簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法,并寫(xiě)出電阻Rx的表達(dá)式.(2)每一種方法在不拆除原有電路接線的條件下,只允許選添一種器材和導(dǎo)線接入電路.
解析 方法1:如圖9,用電流表測(cè)出通過(guò)Rx的電流I,用電壓表測(cè)出Rx兩端的電壓U,則電阻Rx=■.
方法2:如圖10,用電流表測(cè)出通過(guò)Rx的電流為I,用電壓表測(cè)出Rx和R0兩端的總電壓為U,則電阻Rx=■-R0.
方法3:如圖11,先用電流表測(cè)出電路中的電流為I1,再將導(dǎo)線并聯(lián)在電阻Rx兩端,測(cè)出電流表為I2,則電阻Rx=■R0 .
點(diǎn)評(píng) 本題采用特殊方法測(cè)量電阻.因?yàn)橐延须娏鞅恚@樣就可以測(cè)出電阻Rx和已知電阻R0的電流值.但由于缺少電壓表,因此解決本題的關(guān)鍵是如何測(cè)量出電阻Rx兩端的電壓.解決本題的方法是開(kāi)放性的,只要能測(cè)出電阻Rx兩端的電壓(或Rx和R0兩端的總電壓),即可利用R=■求出電阻Rx的阻值(或電阻器Rx與R0的總電阻,從而可求Rx的阻值).另外,將導(dǎo)線并聯(lián)在電阻Rx或已知電阻R0兩端,可使得電路中電流發(fā)生變化.根據(jù)電流表的數(shù)值,并利用歐姆定律即可求出電阻Rx的阻值.
例4 在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上,小明和小紅所在的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測(cè)量托盤(pán)所受壓力的壓力測(cè)量?jī)x,如圖12、圖13所示.兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同,壓力表是由電壓表改裝而成,R1為定值電阻,阻值為10Ω,R2為滑動(dòng)變阻器,規(guī)格為“10Ω 1A”.金屬指針OP可在金屬桿AB上滑動(dòng),且與它接觸良好,金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì).M為彈簧,在彈性限度內(nèi)它縮短的長(zhǎng)度與其所受的壓力大小成正比.當(dāng)托盤(pán)所受壓力為零時(shí),P恰好位于R2的最上端;當(dāng)托盤(pán)所受壓力為50N時(shí),P恰好位于R2的最下端,此時(shí)彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi).
(1)圖12裝置中,當(dāng)P位于R2的最下端時(shí),電壓表的示數(shù)為3V,則電源電壓是多少?
(2)圖12裝置中,壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤(pán)多少伏的刻度線上?
(3)在圖12、圖13兩種裝置中,兩個(gè)壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同?試說(shuō)明理由.
解析 (1)圖12裝置中,當(dāng)P位于R2的最下端時(shí),
電路中的電流I=■=■=0.3A.
電源電壓U=I(R1+R2)=0.3A×(10Ω
+10Ω)=6V.
(2)圖12裝置中,當(dāng)托盤(pán)所受壓力為25N時(shí),P恰好位于R2的中點(diǎn),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R2為5Ω.電壓表測(cè)R2兩端電壓.
電路中的電流I=■=■=0.4A.
電壓表的示數(shù)為U2=IR2=0.4A×5Ω=2V.
壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤(pán)2V的刻度線上.
(3)圖12裝置中壓力表的刻度是不均勻的,圖13裝置中壓力表的刻度是均勻的.
圖12裝置中,當(dāng)改變托盤(pán)所受的壓力時(shí),R2接入電路中的電阻發(fā)生變化,電壓U2=■,U2與R2不是正比關(guān)系,壓力表的刻度不均勻.
張君甜
【摘 要】隨著高中新課程改革的深入發(fā)展,教育教學(xué)大環(huán)境也隨之悄然發(fā)生著。人們的教育理念發(fā)生了很大的變化,不僅改變了“老師教學(xué)生學(xué),教師為主導(dǎo)”的片面教學(xué)觀,還開(kāi)始注重應(yīng)用更好的引導(dǎo)方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生,倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多元化。哲學(xué)家狄德羅說(shuō)過(guò):“有了真正的方法,還是不夠的;還要懂得運(yùn)用它。至于如何去運(yùn)用,這要我們不斷從學(xué)習(xí)和反思中獲取方法,做高效型教師,打造高效課堂。為此,根據(jù)我校實(shí)施“271”課程改革的大環(huán)境結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),推出了這種高中物理“合作討論探究式小組學(xué)習(xí)法”,旨在轉(zhuǎn)變教學(xué)過(guò)程中教師的教學(xué)行為和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。
關(guān)鍵詞 高效課堂;高中物理的“有效教學(xué)”;物理教學(xué);小組合作討論探究式學(xué)習(xí)
在高中物理教學(xué)的課堂上,教師教得辛苦,學(xué)生學(xué)得痛苦。高耗低效,缺乏策略,成為教與學(xué)的阻礙。因此,教師應(yīng)當(dāng)充分利用好每一堂,特別是在新授內(nèi)容的公式和規(guī)律的推導(dǎo),教師要不斷的有層次的向?qū)W生提出引導(dǎo)問(wèn)題,有目的的引導(dǎo)學(xué)生去一層一層破解物理實(shí)質(zhì),讓學(xué)生通過(guò)與小組成員合作討論對(duì)新授進(jìn)行的發(fā)散探究,學(xué)生因?yàn)樽约悍e極參與了問(wèn)題討論,對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)自然也就更深一個(gè)層次了這也就達(dá)到了深化知識(shí)目標(biāo)目的。一堂好的物理課必然是一堂高效率的課堂教學(xué),如何抓住課堂,開(kāi)展高中物理的“有效教學(xué)”探索實(shí)踐活動(dòng),這正是本文所要研究的內(nèi)容。下面我們就于《閉合電路的歐姆定律》課題為例題探討“271”討論探究式學(xué)習(xí)高中物理的主要過(guò)程。
第一,教師課前要向?qū)W生詳細(xì)解讀教學(xué)目標(biāo):教學(xué)目標(biāo)要明了,目標(biāo)性強(qiáng),教學(xué)前一定要讓學(xué)生明確知道我們這節(jié)課的目標(biāo),學(xué)習(xí)起來(lái)才不會(huì)盲目,不會(huì)被動(dòng),也便于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的自我評(píng)價(jià)。
《閉合電路的歐姆定律》教學(xué)目標(biāo)(部分展示):(1)經(jīng)歷閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過(guò)程,體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用,從而理解電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和。(2)熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達(dá)式及其適用條件。
第二,預(yù)習(xí)自學(xué)、自主探究:這個(gè)環(huán)節(jié)最具挑戰(zhàn)性的,必須保證學(xué)生有足夠的興趣,全身心地投入進(jìn)去,所以預(yù)習(xí)案和探究案要精心設(shè)計(jì),按照學(xué)生學(xué)習(xí)的最初狀態(tài),讓興趣和創(chuàng)造的欲望引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生以預(yù)習(xí)案和探究案為學(xué)習(xí)“路線圖”,預(yù)習(xí)自學(xué),解決了傳統(tǒng)課堂學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)、盲目學(xué)習(xí)的問(wèn)題。
《閉合電路歐姆定律》預(yù)習(xí)案(部分展示):分為①知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)②知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用預(yù)練
①知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)(部分展示):
閉合電路是由哪幾部分組成的_______,電動(dòng)勢(shì)E、外電壓U外與內(nèi)電壓U內(nèi)三者之間的關(guān)系________。電動(dòng)勢(shì)等于電源_______時(shí)兩極間的電壓。用電壓表接在電源兩極間測(cè)得的電壓U外_______E。
第三,提出質(zhì)疑,探究案二次探究:在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上,學(xué)生通過(guò)完成探究案上的訓(xùn)練題目,檢驗(yàn)自學(xué)效果,提出質(zhì)疑。質(zhì)疑的過(guò)程,實(shí)際上是一個(gè)積極思維的過(guò)程,是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出問(wèn)題的過(guò)程,質(zhì)疑是創(chuàng)新的開(kāi)始,也是創(chuàng)新的動(dòng)力,創(chuàng)新來(lái)自質(zhì)疑。該過(guò)程教師當(dāng)適時(shí)的發(fā)揮引導(dǎo)作用,引領(lǐng)學(xué)生朝著目標(biāo)研究、比較、創(chuàng)新。學(xué)生在探究案的引領(lǐng)下進(jìn)行二次探究,對(duì)教材和知識(shí)的把握也提升到一個(gè)新的層次,很好地解決了傳統(tǒng)課堂學(xué)生缺乏獨(dú)立思考、深入探究的問(wèn)題。
通過(guò)你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑?①疑惑點(diǎn):________ ②疑惑內(nèi)容:________
《閉合電路歐姆定律》探究案(部分展示):
探究:閉合電路的能量轉(zhuǎn)化
某閉合電路,外電路有一電阻R,電源是一節(jié)電池,電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻r,當(dāng)電鍵閉合后,電路電流為I。①整個(gè)電路中在t時(shí)間內(nèi)電能轉(zhuǎn)化為什么能?各是多少?
(外電路中電流做功產(chǎn)生的熱為:E外=I2Rt;內(nèi)電路中電流做功產(chǎn)生的熱為:E內(nèi)=I2rt)
②電路中電能是什么能轉(zhuǎn)化來(lái)的?在電源內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的?(是有化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的,依靠非靜電力做功實(shí)現(xiàn)的。電池化學(xué)反應(yīng)層非靜電力做的功:W=Eq=EIt)
根據(jù)能量守恒定律可以得到怎樣的一個(gè)等式:
(1)W=E外+E內(nèi)(2)EIt=I2Rt+I2rt
(3)E=IR+Ir=U內(nèi)+U外 或者(4)I=E/(R+r)
第四,①分組合作,討論解疑:這個(gè)環(huán)節(jié)是高效課堂的重要組成部分,是課堂走向自主的基礎(chǔ)。運(yùn)用分組合作學(xué)習(xí),在小組中學(xué)生能主動(dòng)操作、觀察、思考、討論,學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)增多;分組合作學(xué)習(xí)有助于學(xué)生提高口頭表達(dá)能力。在學(xué)習(xí)小組中學(xué)生相互啟發(fā)、相互幫助、共同解決問(wèn)題。這樣更能能培養(yǎng)學(xué)生之間團(tuán)結(jié)、協(xié)調(diào)的合作意識(shí),提高學(xué)生的人際交往能力。②展示點(diǎn)評(píng)、拓展提升:這個(gè)過(guò)程可以讓學(xué)生充分發(fā)揮初生牛犢不怕虎的精神,在黑板上展示疑難,展示困惑,展示方法,提高學(xué)生的思維水平和表達(dá)能力。
分小組討論,展示點(diǎn)評(píng):
(1)(2)兩式反映了閉合電路中的什么規(guī)律?(能量守恒)
(3)式反映了閉合電路中的什么規(guī)律?(因消耗其他形式的能量而產(chǎn)生的電勢(shì)升高E,通過(guò)外電路R和內(nèi)電路r而降落。外電路電勢(shì)降低,內(nèi)電路電勢(shì)升中有降)
(4)式反應(yīng)了閉合電路中的什么規(guī)律?(電流與那些因素有關(guān),這就是閉合電路的歐姆定律)
①內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比,這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。②公式:I=E/(R+r)③適用條件:外電路是純電阻的電路。④根據(jù)歐姆定律,外電路兩端的電勢(shì)降落為U外=IR,習(xí)慣上成為路端電壓,內(nèi)電路的電勢(shì)降落為U內(nèi)=Ir,代入E=IR+Ir得E=U內(nèi)+U外該式表明,電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和。
通過(guò)這樣一次自主探究一次小組合作探究過(guò)程,學(xué)生通過(guò)功能關(guān)系的分析建立閉合電路歐姆定律學(xué)生應(yīng)該感到熟悉并且容易理解,已經(jīng)可能夠嫻熟地從做功的角度認(rèn)識(shí)并理解電動(dòng)勢(shì)的概念了。
第五,清理過(guò)關(guān),當(dāng)堂檢測(cè):學(xué)生經(jīng)過(guò)激烈的討論,思維比較活躍,這時(shí)需要靜心總結(jié)歸納,反思學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況,清理過(guò)關(guān)。最后一項(xiàng)是當(dāng)堂內(nèi)容檢測(cè),當(dāng)堂檢測(cè)可以分段講授、講練結(jié)合也可口筆結(jié)合、當(dāng)堂訓(xùn)練等形式,讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)成就感。檢測(cè)環(huán)節(jié),教師也可以對(duì)例題進(jìn)行開(kāi)拓變形,將題目的已知條件作些變更,使一題變?yōu)槎囝},可使學(xué)生的思維得到充分發(fā)揮,也能較好地發(fā)揮例題的潛在功能,有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)創(chuàng)性和流暢性。
例題如圖1所示,用粗細(xì)相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)閉合導(dǎo)體線框,以v勻速進(jìn)入右側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示.在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小為U,下列判斷中正確的是( ).
A.U=14BLv
B. U=34BLv
C. U=BLv
D. U=12BLv
易錯(cuò)解法
同學(xué)在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí),經(jīng)常這樣解題:
解根據(jù)導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E=BLv①
設(shè)每邊的電阻為R,根據(jù)閉合電路歐姆定律
I=E4R②
根據(jù)部分電路歐姆定律,MN邊的電阻為R,
兩端電壓為U=IR③
由以上三式解得 U=14BLv
最后選A.
正確的解法:
解根據(jù)導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E=BLv①
設(shè)每邊的電阻為R,根據(jù)閉合電路歐姆定律:
I=E4R ②
根據(jù)部分電路歐姆定律.MN兩端電壓為路端電壓,U=3IR③
由以上三式解得: U=34BLv
最后選B
分析過(guò)程
第一、從兩種解法對(duì)比分析,可以很明顯地看出,同學(xué)對(duì)路端電壓的理解不到位,路端電壓應(yīng)該是外電路的總電壓,而不是內(nèi)電阻的電壓,在本題中,MN邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則MN邊就是電路中的電源,它本身的電阻就是內(nèi)電阻,所以要想做對(duì)本題,需要理解好電路中電源和內(nèi)阻由什么充當(dāng),內(nèi)電壓和外電壓怎么求.這樣才能做對(duì).
第二、從含源電路歐姆定律角度進(jìn)一步分析.從上邊的分析來(lái)看,學(xué)生能夠理解上邊的基本概念和計(jì)算方法,但是學(xué)生還是不理解直接從MN求為什么不對(duì),問(wèn)題出在了哪里.
補(bǔ)充知識(shí)
一段含源電路歐姆定律:電路中任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于連接這兩點(diǎn)的支路上各電路元件上電勢(shì)降落的代數(shù)和,其中電勢(shì)降落的正、負(fù)符號(hào)規(guī)定如下:
a.當(dāng)從電路中的一點(diǎn)到另一點(diǎn)的走向確定后,如果支路上的電流流向和走向一致,該支路電阻元件上的電勢(shì)降取正號(hào),反之取負(fù)號(hào).
b.支路上電源電動(dòng)勢(shì)的方向和走向一致時(shí),電源的電勢(shì)降為電源電動(dòng)勢(shì)的負(fù)值(電源內(nèi)阻視為支路電阻).反之,取正值.
如圖2所示,對(duì)某電路的一部分,由一段含源電路歐姆定律可求得
UA-UB=I1R1-ε1+I1r1+ε2-I2r2-I2R2-ε3-I2R3
根據(jù)以上知識(shí)能很好地解決同學(xué)的疑問(wèn),可以解釋為什么直接計(jì)算MN邊的電壓U=IR不對(duì).正確的計(jì)算,應(yīng)該是一段含源的歐姆定律,MN本身就是一個(gè)電源,它兩端的電壓應(yīng)該除了內(nèi)阻電壓降之外,還要加上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以直接從MN邊計(jì)算的方程應(yīng)該是U=-IR+E,就可以得出正確答案.
鞏固練習(xí)
例(選自2007年,山東理綜卷)用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框,以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是( ).
A. Ua
B.Ua
C.Ua=Ub
D.Ub
答案B
本文就一道路端電壓?jiǎn)栴},分析了學(xué)生易出現(xiàn)的錯(cuò)誤,并從一段含源電路歐姆定律進(jìn)一步分析了產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因.從正反兩面的分析過(guò)程、補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)的講解再加上鞏固練習(xí),因此夯實(shí)了學(xué)生的相關(guān)知識(shí),分析與解決問(wèn)題的能力都得到相應(yīng)的提高.
如圖1所示,取小車(chē)和砝碼(包括砝碼盤(pán))組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得 a=mgM+m=mg1M+m=
F1M+m(前提條件:平衡了小車(chē)的摩擦力)
關(guān)鍵詞:《閉合電路歐姆定律》;教學(xué)設(shè)計(jì);高中物理
一、教學(xué)設(shè)計(jì)
1.課題
閉合電路的歐姆定律(人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)選修3-1)
2.教材分析
本節(jié)內(nèi)容是全章的重點(diǎn),是歐姆定律的延伸,教材從能量入手,循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生推出閉合電路的歐姆定律,教學(xué)過(guò)程簡(jiǎn)單、學(xué)生易于接受。之后應(yīng)用定律解決物理規(guī)律問(wèn)題,使學(xué)生明白物理規(guī)律可以用已知定律從理論上導(dǎo)出,將理論應(yīng)用于實(shí)際。
3.教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能:①理解內(nèi)、外電路及電源的內(nèi)阻。②知道電源電動(dòng)勢(shì)等于沒(méi)接入電路時(shí)兩極板間的電壓。③理解閉合電路的歐姆定律及其公式并能熟練地解決電路問(wèn)題。過(guò)程與方法:①培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。②培養(yǎng)獨(dú)立思考、自主探究物理問(wèn)題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀:①激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲。②培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作學(xué)習(xí)精神。
4.教學(xué)重、難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):①閉合電路歐姆定律的內(nèi)容。②路端電壓與電流的關(guān)系公式及圖像表示。教學(xué)難點(diǎn):①閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。②路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。
二、教學(xué)過(guò)程
1.自主學(xué)習(xí)
課前教師下發(fā)學(xué)案,學(xué)生根據(jù)學(xué)案進(jìn)行預(yù)習(xí),重點(diǎn)思考并回答以下問(wèn)題:
(1)什么是電源?
(2)電源電動(dòng)勢(shì)的概念和物理意義是什么?
(3)什么是內(nèi)電路?什么是外電路?在回路中的電流方向如何?
(4)在內(nèi)、外電路中電勢(shì)是如何變化的?
(5)怎樣計(jì)算內(nèi)電路以及外電路中消耗的電能?
(6)如何計(jì)算電池內(nèi)部非靜電力所做的功?
(7)內(nèi)電路和外電路上消耗的電能與電源內(nèi)部非靜電力做的功有什么關(guān)系?
(8)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系是怎樣的?
【設(shè)計(jì)意圖】課前預(yù)習(xí)使學(xué)生將學(xué)習(xí)活動(dòng)延伸到了課外,保證了學(xué)生思考的空間,增加了有效學(xué)習(xí)的時(shí)間。只有學(xué)生本人了解自己已經(jīng)掌握了哪些知識(shí),需要學(xué)習(xí)哪些知識(shí),才能有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)復(fù)習(xí)、查閱資料,避免傳統(tǒng)課堂“一刀切”的現(xiàn)象,學(xué)生帶著問(wèn)題積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)新知識(shí),滿(mǎn)足了高中生思維發(fā)展和自我意識(shí)發(fā)展的需要,有利于開(kāi)發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的潛能。
2.交流探究
師友之間根據(jù)預(yù)習(xí)情況交流學(xué)習(xí)。由徒弟向師傅講解本節(jié)課的相關(guān)內(nèi)容,師傅補(bǔ)充完善不足之處,在合作中解決疑難問(wèn)題,突破重難點(diǎn)。教師巡視了解每對(duì)師徒的學(xué)習(xí)情況,對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中存在疑問(wèn)的師徒進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),對(duì)學(xué)習(xí)深度不夠的師徒進(jìn)行誘導(dǎo)點(diǎn)撥。如,有些師友根據(jù)理論知識(shí)推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律之后便欣然接受,此時(shí)教師應(yīng)該提醒學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證;在師友探討路端電壓與負(fù)載的關(guān)系之前,教師應(yīng)提出問(wèn)題:能否用實(shí)驗(yàn)探究路端電壓與負(fù)載的關(guān)系,并引導(dǎo)師友合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,完成實(shí)驗(yàn)步驟,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成U-I圖像,進(jìn)而依據(jù)圖像解釋U、I的關(guān)系以及在短路、斷路中的特殊現(xiàn)象。
【設(shè)計(jì)意圖】該環(huán)節(jié)采用學(xué)生之間交流合作學(xué)習(xí)的方式完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容,并在教師的點(diǎn)撥下激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物理定律和探究物理規(guī)律的積極性,從而通過(guò)學(xué)生的親身經(jīng)歷完成了教學(xué)重難點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這一做法顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)中教師“高高在上”的地位,而是十分“親民”走到學(xué)生之中參與、啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),消除了教師與學(xué)生之間的距離感。同時(shí),學(xué)生之間通過(guò)交流不僅可以在學(xué)習(xí)上取長(zhǎng)補(bǔ)短、互利共贏,更可以在性格上相互影響、共同發(fā)展,這樣不但能鍛煉學(xué)生與人交流合作的能力,又有利于開(kāi)拓思路、培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)新能力。
3.互助提高
鼓勵(lì)學(xué)生積極上臺(tái)講解本節(jié)課自己學(xué)到的知識(shí),板演相關(guān)例題,其他學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講并進(jìn)行補(bǔ)充,也可以提出自己的質(zhì)疑并闡述觀點(diǎn)進(jìn)行全班討論。教師注意指導(dǎo)學(xué)生使用物理術(shù)語(yǔ),規(guī)范學(xué)生的解題步驟,引導(dǎo)學(xué)生歸納需要注意的問(wèn)題以及總結(jié)相關(guān)規(guī)律。
【設(shè)計(jì)意圖】全國(guó)教育心理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)教師所青睞的講授式教學(xué)方式學(xué)生對(duì)知識(shí)的記住率只有5%,而極少數(shù)教師鼓勵(lì)的學(xué)生教別人的方法,使學(xué)生本人對(duì)知識(shí)的記住率高達(dá)95%。本環(huán)節(jié)中,教師把課堂真正讓位給學(xué)生,讓學(xué)生做主講,不但鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力,同時(shí)在學(xué)生教會(huì)其他同學(xué)時(shí)自己也會(huì)收獲新的體會(huì),而全班同學(xué)的參與交流又可以各抒己見(jiàn)、集思廣益、通力合作,真正實(shí)現(xiàn)人人參與、人人發(fā)展、人人進(jìn)步的高效課堂的發(fā)展趨勢(shì)。
4.總結(jié)歸納
教師組織學(xué)生一起梳理本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn),針對(duì)學(xué)生仍然不理解以及容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的知識(shí)點(diǎn)予以講解;明確學(xué)生易混、易錯(cuò)、易漏的問(wèn)題,對(duì)解題規(guī)律、注意事項(xiàng)、解題方法和技巧等進(jìn)行全面的總結(jié),歸納出知識(shí)體系,以便學(xué)生能夠得心應(yīng)手的運(yùn)用。例如,教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)閉合電路歐姆定律反映的只是電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的數(shù)量上的關(guān)系,他們的本質(zhì)是不同的,電動(dòng)勢(shì)反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小,而路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)的大小,因而用電壓表直接接在電源兩級(jí)上,其示數(shù)不等于電源電動(dòng)勢(shì),但很接近電源電動(dòng)勢(shì):U=IRV=?RV=,當(dāng)RV>r時(shí),U≈E。
【設(shè)計(jì)意圖】本節(jié)課的問(wèn)題是由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)解決的,規(guī)律也是由學(xué)生自己探究驗(yàn)證出來(lái)的,甚至例題都是學(xué)生自己解讀體悟的,可以說(shuō)全程都是由學(xué)生自己完成的,因而在本環(huán)節(jié)中學(xué)生可以很容易地總結(jié)歸納出本節(jié)課的知識(shí)體系,真正做到將學(xué)來(lái)的知識(shí)變?yōu)樽约核鶕碛械闹R(shí),實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效率的最大化。
5.當(dāng)堂鞏固
教師根據(jù)學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況出示有代表性的一或兩道典型題,學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成后師友當(dāng)堂交換批改,之后交流做題心得與體會(huì)。教師檢查學(xué)生的掌握情況,布置課后作業(yè)。
【設(shè)計(jì)意圖】本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意在幫助學(xué)生檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果,深化學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知,培養(yǎng)他們自行解決物理問(wèn)題的信心和決心,端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。同時(shí),教師可以根據(jù)學(xué)生的掌握情況,及時(shí)反饋、適時(shí)調(diào)整并通過(guò)課后作業(yè)將學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)延伸到課下,為下節(jié)課埋下伏筆,使整堂課留有余味。
三、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)建議
在設(shè)計(jì)學(xué)案時(shí)應(yīng)當(dāng)充分分析教材以及學(xué)生,做到環(huán)環(huán)相扣,循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生完成自學(xué);在學(xué)生進(jìn)行交流探究時(shí),教師應(yīng)該注意學(xué)生探究的內(nèi)容要與本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容相關(guān),探究要有深度不能屈于表面;在互助提高階段,教師應(yīng)該積極鼓勵(lì)內(nèi)向的學(xué)生大膽發(fā)言,提高其與同學(xué)溝通以及表達(dá)能力。本文中《閉合電路歐姆定律》的教學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)高中學(xué)生個(gè)性心理發(fā)展特點(diǎn),通過(guò)課前預(yù)習(xí)以及課上互助式學(xué)習(xí)充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,有利于改變傳統(tǒng)教學(xué)方式在高中物理教學(xué)中出現(xiàn)的弊端,以便于為物理教師的有效教學(xué)提供參考。
參考文獻(xiàn):
[l]李志剛.“和諧互助”式教學(xué)策略研究概述[J].中國(guó)教育學(xué)刊,2010,31(12).
[2]李志剛,吳越.活力課堂[M].上海:上海教育出版社,2009.
關(guān)鍵詞:概念和規(guī)律;必然性;創(chuàng)設(shè)情境;適用范圍
物理知識(shí)中最重要最基本的內(nèi)容是物理概念和規(guī)律,它們是整個(gè)物理知識(shí)的基本組成元素,學(xué)好物理概念和規(guī)律,并使學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力在形成概念和掌握規(guī)律的過(guò)程中得到發(fā)展,是物理教學(xué)的首要任務(wù)。物理概念和規(guī)律是人類(lèi)在探索物理世界過(guò)程中,在大量觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用邏輯思維的方法,把物理現(xiàn)象,物理過(guò)程的本質(zhì)屬性加以抽象、概括形成的。任何概念和規(guī)律的形成并非一蹴而就,都需要一個(gè)發(fā)展的過(guò)程,其發(fā)展、完善的過(guò)程不乏有過(guò)程的科學(xué)分析,研究方法的確立以及人文價(jià)值的體現(xiàn),這都是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念中的內(nèi)容。
物理概念和規(guī)律的教學(xué),一般要經(jīng)過(guò)四個(gè)環(huán)節(jié):引入概念和規(guī)律的必然性,建立概念和規(guī)律的過(guò)程,討論概念和規(guī)律的適用性, 應(yīng)用概念和規(guī)律解決問(wèn)題的思路。
一、引入概念和規(guī)律的必然性
每一個(gè)概念和規(guī)律的引入都有它的必然性,當(dāng)我們研究問(wèn)題時(shí)用以前的概念和規(guī)律無(wú)法解釋時(shí),這就為概念和規(guī)律的引入創(chuàng)造了必然性,例如:在引入速度時(shí),根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),體育課100米賽跑,班里誰(shuí)最快?汽車(chē)與騎自行車(chē)同時(shí)開(kāi)始,哪個(gè)快?學(xué)生用時(shí)間或路程比較物體運(yùn)動(dòng)快慢,當(dāng)甲同學(xué)跑150米用30秒, 乙同學(xué)270米用50秒,甲乙誰(shuí)快?此時(shí)用時(shí)間或路程比物體運(yùn)動(dòng)快慢就不可行,就需要建立速度的概念來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。
引入概念和規(guī)律的核心方法是創(chuàng)設(shè)物理情境,提供感性平臺(tái),概念和規(guī)律的基礎(chǔ)是以感性現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn),通過(guò)對(duì)具體的物理現(xiàn)象及其特性進(jìn)行概括、提煉、歸納、匯總,才能形成概念,對(duì)于物理現(xiàn)象變化規(guī)律及概念之間的本質(zhì)聯(lián)系進(jìn)行概括、歸納,就形成了物理規(guī)律,因此,教師要給學(xué)生提供豐富的感性素材??梢赃\(yùn)用實(shí)驗(yàn)來(lái)展示感性素材的物理現(xiàn)象和過(guò)程,利用直觀教具,利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn),以及學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)來(lái)展示感性素材,讓學(xué)生從這些不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,找出共性,從而概括定義。為形成概念、規(guī)律而選用的事例,必須是包括主要類(lèi)型的,本質(zhì)聯(lián)系明顯的。
二、建立概念和規(guī)律的過(guò)程
物理概念和規(guī)律是人腦對(duì)物理現(xiàn)象和過(guò)程等感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象的產(chǎn)物,在獲得感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、綜合、概括,排除次要因素,抓住主要矛盾,找出一系列現(xiàn)象的共性、本質(zhì)屬性,才能使學(xué)生正確形成概念。如功的概念的建立,是通過(guò)大量的生活情景,引導(dǎo)學(xué)生找出這些過(guò)程的共性,即不論哪個(gè)過(guò)程,都要有一個(gè)力,且物體都沿著這個(gè)力的方向移動(dòng)一段距離。從而提煉出“功”的定義,在對(duì)共性進(jìn)行概括和提煉時(shí),教師要有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生突出本質(zhì),摒棄非本質(zhì),才能建立起正確的概念與規(guī)律。
三、討論物理概念和規(guī)律的適用范圍
教學(xué)實(shí)踐證明,只有學(xué)生真正理解了的東西,才能牢固地掌握。因此,在物理概念和規(guī)律建立以后,還必須引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律進(jìn)行討論,以深化認(rèn)識(shí)。一般要從以下三個(gè)方面進(jìn)行討論:一是討論其物理意義,二是討論其適用范圍和條件,三是討論有關(guān)概念和規(guī)律間的關(guān)系。例如對(duì)于歐姆定律的討論,首先應(yīng)該讓學(xué)生知道歐姆定律研究的是電流與電壓、電阻的關(guān)系。而非電壓與電流、電阻的關(guān)系,或是電阻與電壓、電流的關(guān)系。其次要強(qiáng)調(diào)應(yīng)用歐姆定律的對(duì)應(yīng)性,這是學(xué)生特別容易出錯(cuò)的地方,另外還要從電壓、電阻的作用入手說(shuō)明電流與電壓成正比,與電阻成反比的內(nèi)在聯(lián)系,只有把這三個(gè)方面的問(wèn)題交代清楚了,學(xué)生在理解和掌握歐姆定律時(shí)才會(huì)少出錯(cuò)誤。
四、運(yùn)用物理概念和規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題
學(xué)習(xí)物理知識(shí)的目的在于運(yùn)用,在這一環(huán)節(jié)中,一方面要用典型的問(wèn)題,通過(guò)教師的示范和師生共同討論,深化活化對(duì)所學(xué)的概念和規(guī)律的理解,逐步領(lǐng)會(huì)分析、處理和解決物理問(wèn)題的思路和方法;另一方面,更主要的是組織學(xué)生進(jìn)行運(yùn)用知識(shí)的練習(xí),要幫助和引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)的基礎(chǔ)上,逐步總結(jié)出在解決問(wèn)題時(shí)的一些帶有規(guī)律性的思路和方法。其次,物理知識(shí)來(lái)源于自然,它又要服務(wù)于自然,使科學(xué)技術(shù)真正成為生產(chǎn)力。