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第一種,學生觀看視頻
這種教學法是教師將歐姆定律的探究過程在課前以邊講邊操作的方式制作成錄像,然后在上課時直接播放給學生看.教師在上課時不需要做任何講解,一直等到實驗數據分析、歸納得出歐姆定律以后再進行課堂訓練,以幫助學生理解歐姆定律的意義,學會用歐姆定律進行簡單的計算.
第二種,學生瀏覽課件
這種方法是教師將教學內容制作成幻燈片,如實驗題目、實驗方法、實驗電路圖、電路連接注意點、用實物連接電路、通過滑動變阻器的調節對電壓與電阻進行控制、實驗數據表格及數據閱讀分析、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,學生則合著老師的講解進行觀察、思考、分析、歸納與記憶.在歐姆定律得出以后,同樣進行課堂訓練,以鞏固知識,加深理解.
第三種,學生實驗探究
這種方法是教師上課時先通過演示實驗啟發學生發現問題、提出猜想與假設,然后再引導學生思考實驗研究方法,幫助學生討論、設計與制訂實驗計劃、分組進行實驗探究,記錄、分析、歸納實驗結論,再在此基礎上對實驗誤差進行評估與交流等等.具體過程如下:
第一步,教師在演示電路板上用導線將干電池組、開關、小燈泡連接成一簡單的電路,閉合開關小燈泡發光后,啟發學生思考討論,要想改變小燈泡的亮度可怎么做?有幾種方法?當學生討論回答出改變電池節數和用滑動變阻器串聯移動滑片兩種方法時,再引導學生明確燈泡亮度的變化是由于燈泡電壓的變化使得通過燈泡的電流發生了變化,從而啟發學生提出通過燈泡的電流與電壓有關的猜想與假設.
第二步,移去變阻器,在上述簡單電路中并聯接入另一只不同規格的燈泡,閉合開關,引導學生觀察兩燈泡亮度的不同,思考討論燈泡并聯電壓相同,兩燈泡電阻的不同使得通過燈泡的電流不同,從而引起燈泡亮度不同,在此基礎上啟發學生提出通過燈泡的電流與電阻有關的猜想與假設.
第三步,當學生得出電流與電壓和電阻有關的猜想后,教師引導學生討論實驗探究方法、規劃實驗方案、設計實驗電路圖、畫出實驗記錄表格.
第四步,分組進行探究與實驗、記錄實驗數據、分析討論與歸納實驗結論,引導學生在坐標紙上將研究電流與電壓關系的實驗數據用描點的方法作圖,驗證電流與電壓的正比關系.
第五步,在實驗結論得出后,介紹歐姆定律及其公式表達形式,討論各物理量單位的使用,對各小組實驗進行評估,分析誤差和錯誤產生的原因.
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行簡單的計算.
以上三種教學方案中,第一種方案是老師在課前要進行實驗操作錄像并作配音講解;第二種方案是老師只要從網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備演示及分組實驗器材.第一種和第二種教學方案中,學生在課堂上主要是在老師放錄像和課件時認真地聽講、觀察、思考和記憶,這是一種接受式學習方式.而第三種教學方案中,學生在老師的引導下自主發現并提出問題、進行猜想與假設,自行制訂實驗規劃、設計實驗電路圖,小組合作實驗探究,師生共同討論、歸納建構物理知識,這是一種以生為本的體驗式的學習方式.前兩種與后一種在落實課程目標和促進學生發展等方面有著明顯的差別.我們可以從《歐姆定律》這節課的教學目標進行分析:
教育部2011年新版義務教育物理課程標準將歐姆定律的實驗探究由原來的教師演示實驗改成了學生必做的實驗.根據新課標,《歐姆定律》一課的教學目標大致有以下幾個方面:
1.知識與技能目標:
(1)理解歐姆定律及其變換公式的物理意義,能初步運用歐姆定律計算有關問題.
(2)學會同時使用電流表和電壓表測量一段導體兩端的電壓和其中的電流.
(3) 進一步體會用圖像法研究物理問題的優越性.
2.過程與方法目標
(1)通過實驗探究電流、電壓、電阻的關系,會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓.
(2) 提高學生依據實驗事實,分析、探索、歸納問題的能力,知道通過實驗總結物理規律的研究方法.
3. 情感態度與價值觀目標
介紹歐姆的故事,增進學生熱愛科學、追求科學、獻身科學的學習熱情.重視學生對物理規律的客觀性、普遍性和科學性的認識,注意學生科學世界觀的形成.
教師如果采用前兩種多媒體教學方案替代第三種學生實驗探究教學方案,就會改變多媒體教學輔地位,違背教學規律,弱化教學效果.
首先,不恰當地使用多媒體教學手段,會抑制學生的學習興趣,難以調動學生主體的積極性,從而影響教學效果.
夸美紐斯說過:“興趣是創造一個樂觀與光明的教學環境的主要途徑之一.”興趣作為誘發學生學習動機的重要因素,在物理教學中主要是靠教師引導學生觀察物理現象、動手做各種實驗來激發學生學習興趣的.雖然第一、第二種教學方案中的光、聲、像等信息作用于學生感官,以直覺形象也能激發學生濃厚的學習興趣,但由于是人為的錄制、合成的,學生沒有身臨其境、親自動手,就很難體會到電壓、電阻對電流的影響.即使通過多媒體教學展示了實驗過程,一部分學生會認為這是由老師設計制作好的,缺乏可信性.因此,當老師向學生介紹歐姆的故事時,學生就難以體會到科學家探索知識的艱苦與辛勞、成功與快樂,學生的科學世界觀就難以形成.
我們都有這樣的體會:電腦電視上歌舞銀屏再精彩,也還抵不住到劇院看現場演出,哪怕是一般的演出也會讓人感到很興奮.這是什么原因?這就是人們普遍具有的一種強烈的“參與”意識.卡拉OK的流行不就是人們這種參與意識的外在體現嗎?因此用錄像投影來代替做實驗,往往會抑制學生具有的人類天性――“參與”意識,甚至會讓學生對科學知識的形成產生懷疑,學習興趣就此會大打折扣,主體的積極性很難被調動起來,從而影響教學效果.
其次,不恰當地運用多媒體教學手段取代相關的實驗,會違背學生的認知規律.
物理學家牛頓認為:“科學研究離不開實驗,應在實驗的基礎上,運用歸納的方法總結規律,進而建立起理論.”這也是哲學中由實踐到理論、由感性認識到理性認識過渡的普遍規律.現行中學物理教材也正是遵循這一規律而編寫的.然而在教學中,如果違背學生的認知規律,不恰當地用多媒體教學手段去取代實驗,必然會導致事與愿違的結果.實踐證明:實驗是學生認識過程的起點,通過實驗有助于學生將感性認識上升到理性認識的高度,同時還可以使學生在反復的實踐中加深對所學知識的理解.第一、第二種教學方案雖然通過多媒體教學方式也能反映實驗過程,但這個過程不是學生自己動手做的,缺乏實踐體驗,因此就沒有感性認識,電流與電壓、電阻之間關系的結論就不能由學生自主建構.
再次,以多媒體教學手段取代物理實驗,會影響學生實驗技能和各種能力的發展,不利于學生學習情感、態度、價值觀的培養.
1 教材中兩點值得商榷的地方
在過去的教學過程中,按照教材提供的素材和呈現知識的順序進行施教.在實際教學中,學生就會出現以下的現象:(1)容易混淆電功和電熱這兩個物理概念.因為教材中,就是從電功公式推導出焦耳定律.很容易讓學生認為求電熱就用電功來計算,再遇到非純電阻電路不能清晰的區分開,要費力抹掉前面的那些“深刻印象”,重新認識問題,這樣的反復往往使學生感到比掌握新知識還要困難.(2)閉合電路歐姆定律各公式的適用范圍含糊不清.根據教材的設計,從純電阻電路推導出了公式I=ER+r或E=IR+Ir,再把公式推導成E=U外+U內.這種從特殊到一般的推導順序違背了學生的認知規律,學生不能理解E=U外+U內適用于一切電路.
2 適當調整教材中概念和規律的設計
在施教恒定電流的過程中,以電動勢、電功兩個概念和焦耳定律為基礎,貫徹能量轉化與守恒定律思想的講授順序,學生反映知識的系統是清晰的,掌握起來比較方便.
這樣的教學設計一方面從理論分析的角度使學生對概念和規律有了更深刻的理解;另一方面使學生體會到,許多概念和規律都靠邏輯關系聯系著,物理學是一個自洽的體系.
2.1 電動勢概念的建立
從非靜電力做功的角度引入電動勢的概念,教學設計上要有層次,努力使學生經歷一個理性的、邏輯的科學思維過程,并將其思維上的臺階搭建合理.
設計的幾個臺階:①電源能維持電荷逆勢而上,一定存在著“非靜電力”;②非靜電力一定要克服靜電力做功,靜電力做負功,所以電能在增加.從能量轉化的角度看,電源是把其他形式能轉化為電能的裝置,非靜電力做功的物理意義就是量度了產生多少電能.③把相同的正電荷從負極經電源內部移到正極,非靜電力在不同的電源中做功不一樣,即不同的電源非靜電力做功的本領是不同的,引入電動勢來表達電源的這種特性.
可以看出,以這樣方法引入電動勢,的確要比直接給出一個名詞費些時間,但這是值得,因為這里體現了物理學的基本思想之一,通過做功研究能量變化的思想,用比值定義物理量的思想.不僅如此,這樣的學習還有助于建立閉合電路中電荷運動的圖景.
2.2 焦耳定律的教學
教材中,根據功和能的關系,從電能的轉化引入電功的概念,然后根據靜電力做功知識和電流與電荷量的關系得到了電功的公式W=UIt.此處要強調電功的物理意義,功是能量轉化的量度,電流做了多少功,就有多少電能轉化為其他形式的能,即電功量度了電路中電能的減少,這是電路中能量轉化與守恒的關鍵.
焦耳定律的教學,我們要歸還焦耳定律的本來面貌,以物理學史的方式進行教學,更科學更合理.學生知道焦耳定律是一條實驗規律,電流的熱效應Q=I2Rt,反映了電流流經電阻就產生Q=I2Rt電熱.通過電動機電路,討論消耗的電能與產生電熱的關系,這樣學生對電功和電熱的關系就一目了然.
2.3 閉合電路歐姆定律的教學
教材的基本思路:電源所產生的電能即非靜電力做功等于內外電路產生的電熱.即
EIt=I2Rt+I2rt,
可推導出
E=IR+Ir
或
I=ER+r,
1.通過建立理想化模型,培養學生的想象能力。例如:在教學“質點”這一概念時,我們可以首先通過研究物體的運動,使學生認識到:由于物體都有形狀和大小,要確定運動中的物體的位置及其變化,并非是一件容易的事情,從而給予學生一個明確的非建立一個物理模型不可的印象。然后,再從眾多的事例分析中,讓學生發現,在某些情況下由于物體的大小和形狀對我們所研究的現象產生的影響較小,可以忽略不計,以致能把它看做是一個無大小、無形狀的點,即質點。經過這樣的教學,不僅使學生掌握了“質點”這個概念。而且使學生學會了認識自然規律的最基本的方法,還培養了學生科學的想象能力。縱覽整個中學物理教材。不難發現可以采用這種方法進行教學的概念還有:剛體、理想流體、理想氣體、點電荷、電力線、光線等等。
2.通過物理公式的導出過程培養學生的想象能力。物理學是一門從科學實驗中發展起來的自然科學,它的每一個規律的建立都是以實驗為依據的,所以,我們在通過物理公式的導出過程中培養學生的想象能力的教學中,務必要注意兩個問題:其一,在由實驗得出必要的具體數據之后,要引導學生對這些數值進行認真細致地分析、研究,總結出它們的數值間的關系(這些關系一般反映了某一物理規律的某一個側面);其二,引導學生通過科學的想象,把上述各個方面的關系按其內部聯系綜合出一個完整的、正確的物理規律(通常用數學語言加以描述),例如:在推導“歐姆定律”的過程中,我們在認真測得一些數據之后,應提出如下幾個問題:①電阻不變時,電流強度與電壓的關系是怎樣的?②電壓不變時,電流強度與電阻的關系是怎樣的?③分析每一次測出的3個數據能得出什么樣的關系是怎樣的?④怎樣用字母符號表示這一關系?經過對上述四個問題的解答。學生一般能獨立地推導出歐姆定律的數學表達方式I=U/R。
3.通過對相關或相似的物理問題、物理概念、物理規律之間的比較。培養學生的想象能力和辯證思維能力,在教學中把規律性相同或相似的物理問題、物理概念、物理規律,運用類比的方法進行講解,既可消除學生中所存在的一些錯誤和模糊認識,又可以使學生通過聯想、比較,產生由此及彼、舉一反三、觸類旁通的效果。從而也能培養學生的想象能力,此外還有利于學生們的記憶。教學中我們發現,常用的歸類比較的做法主要應用在以下三個方面:
(1)對相關的物理問題進行比較。例如:交直流發電機(電動機)在機構原理上的比較;液體內部壓強的大小求法與計算物體重力勢能的比較;物體質量的計算與物體浸入在某液體時所受浮力大小計算的比較;幻燈機成像調節(或照相機成像調節)與放大鏡成像調節的比較;柴油機工作原理與汽油機工作原理的比較,等等。
(2)把表達形式相似而本質不同的概念進行比較。例如:質量與重量;密度與比重,力矩定義式與功的定義式;動量與功率,電源電壓與路端電壓:電勢與電勢差;靜電場與引力場,電勢能與重力勢能;質點與點電荷;電力線與磁力線;電壓與水壓等的比較。
(3)把表達形式或規律相似而本質不同的物理定律、公式進行比較;右手定則與左手定則的比較;動能(動量)定理與機械能(動量)守恒定律的比較;動量守恒定律與機械能守恒定律的比較,等等。
邏輯思維(Logicalthinking)是指人們在認識過程中借助于概念、判斷、推理等思維形式能動地反映客觀現實的理性認識過程,又稱理論思維。它是作為對認識著的思維及其結構以及起作用的規律的分析而產生和發展起來的。只有經過邏輯思維,人們才能達到對具體對象本質規定的把握,進而認識客觀世界。它是人的認識的高級階段,即理性認識階段。在初中物理教學中培養學生的邏輯思維能力對更高層次的物理學習打下堅實的基礎。那么,在初中物理教學過程中如何培養學生的邏輯思維能力呢?筆者認為可以在課堂物理知識教傳授、解答物理問題、參加物理實驗等幾條途徑來實施。
2.在初中物理教學中培養學生邏輯思維能力的方法
2.1在物理知識授課中培養學生邏輯思維教師在物理概念、原理、公式等授課過程中要著重培養學生的邏輯思維能力。課堂教學是目前傳授知識的主要方式與方法,課堂也是老師與學生接觸與溝通機會最多的地方,因此,在課堂教學中教師可以更為直接的培養學生的邏輯思維能力。例如,教師在講解物理公式時所展現的推導過程就是一個培養學生邏輯思維能力的過程。已知歐姆定律U=IR,其中U為電壓,I為電流,R為電阻。下面推導串聯電路的串聯公式。
例一:如圖,這是一個最簡單的串聯電路,我們假設電阻R1和R2的電流和電壓分別為I1、I2和U1、U2,而電路的總電阻為R,總電流為I,總電壓為U。這里有一個條件是不計電源內阻。現在開始推導:由串聯電路的特點我們可以得到U=U1+U2(1)I=I1+I2(2)由歐姆定律可以得到U=IR,U1=I1R1,U2=I2R2,將這三個式子帶入(1)試可以得到IR=I1R1+I2R2(3)由(2)和(3)式可以得到R=R1+R2最后我們得出一個結論:串聯電阻的總電阻等于串聯電路中各電阻之和。這就是串聯電路的物理規律。在推導串聯電路的物理規律的過程中,我們先給出推導的先決條件,即物理環境;然后,根據我們已學到的物理知識(歐姆定律),將推導所需要的公式一一列出;最后,根據所列出的公式的內部聯系,推導出結論。這個過程雖然簡單,但我們不難想象,當教師在講臺之上為學生們展示這個推導過程時,學生必須緊跟教師的思維步伐,即學習教師的邏輯思維線路,切忌沒有根據的憑空推導。試想,如果學生能夠獨立完成這一推導過程,那么學生也就鍛煉了邏輯思維能力。2.2在解答物理問題時培養學生的邏輯思維能力在所有的初中物理問題中,力學題目的解答最能夠培養學生的邏輯思維能力。解答力學題目,注重思維過程,必須對整個物理過程有清楚的認識。將力學題目的解答過程分為四個步驟:獲取信息,思維啟動,思維邏輯,思維深化。當學生思維啟動后,就需將物理過程向物體的狀態轉化。在力學范疇內物體的運動狀態有平衡狀態(靜止、勻速直線運動、勻速轉動)和非平衡狀態。物體處于何種狀態由所受的合力和合力矩決定。學生必須對物理過程和物體所處狀態有清楚的了解,減少了解題的盲目性。下面將舉一個力學類題目的例子來說明邏輯思維的在解此類題目的重要性。
關鍵詞:電磁;教學方法;學科體系
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)17-0064-02
一、電磁學
電磁運動是物質的一種基本運動形式,電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用。其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現象和磁現象分開處理,實際上,這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的。透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系,才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學。對此,在教學實踐中,應從以下幾個方面來認真分析處理教材。
1.電磁學的兩種研究方式。整個電磁學的研究可以分“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式在中職教材里均有體現。只有在明確它們各自的特征及相互聯系的基礎上,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養學生的思維能力。場的方法是研究電磁學的一般方法。場是物質與物質的相互作用的特殊方式。中職汽車電氣設備構造與維修教材中的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來,組成一個關于場的系統,該系統包括中職教材電學部分的各章內容。“路”是“場”的一種特殊情況。可以這樣理解,整個教材結構是以“路”為線的大骨架,其思路可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。“場”和“路”之間存在著內在的聯系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律,是以“場”為基礎的,而“場”是電磁運動的實質,因此可以這樣去定義即“場”是實質而“路”是方法。
2.教學知識規律。教材知識內容可歸結為物理范疇。物理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律,以及它們的相互聯系。物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關系,并把這些關系用定律的形式表達出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎上進行的。但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性。該部分內容所遵循的是電學部分的重要物理規律即庫侖定律。庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結果跟在真空中相差很小。其適用范圍只適用于點電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況。在物理學范疇中,恒定電流是重要的物理規律。它的內容有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的。歐姆定律的運用有對應關系,電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體。“磁場”這一部分內容闡明了磁與電現象的統一性,用研究電場的方法進行類比,可以較好地解決磁場和磁感應強度的概念。
“電磁感應”這部分內容,重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律。在這部分知識中,能的轉化和守恒定律是將各知識點串起來的主線。本部分以電流、磁場為基礎,它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。電磁感應的重點和核心是感應電動勢。運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”內容是在電場和磁場的基礎上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場,對場的認識又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步。
3.電磁場物質屬性的表現,使學生建立世界是物質的觀點。電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的。大量的科學實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其他電荷有力的作用。運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場――磁場,磁體的周圍也存在著磁場。磁場也是一種客觀存在的物質。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用。現在的科學實驗和廣泛的社會生產實踐完全肯定了場的客觀存在,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形態。運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其他運動的電荷(電流)有磁場力的作用。所有磁現象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發生作用的。麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象并取得如下結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的,形成一個不可分割的統一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波。從場的觀點來闡述路即電荷的定向運動形成電流。產生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;二是存在電場。導體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處.導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷。當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止。
二、學科體系的系統性貫穿始終,知識學習與智能訓練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題。電場強度、電勢、磁場磁感應強度是反映電、磁場具有物質性的實質性概念。電場線、磁感線是形象地描述場分布的一種手段,要進行比較,找出兩種曲線的共性和區別以加強對場的理解。
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用。在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別,比如,場不是力,電勢不是能等。場中不同位置場的強弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度。在電場中用電場力做功,說明場具有能量。通常說電荷的電勢能是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就無從談起電荷的電勢能了。
3.演示實驗和學生實驗,使得抽象的概念形象化。把各種實驗做好,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養和訓練。安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現象的分析,引導學生從實驗觀察和現象分析中來發展思維能力。從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養統一在使學生真正掌握科學知識體系上。
4.培養學生運用所學知識去分析和解決問題的綜合能力。學習電磁學首先要抓住場和路這兩個方面,解答綜合題時,首先應搞清不同的運動形式或不同的物理過程是怎樣聯系在一起的。一般聯系渠道有兩條:一是力,二是能,從而形成兩條解題思路。從力的角度考慮,全面分析受力情況(三種性質的力和電磁場力)并和運動狀態的改變聯系起來。從能的角度來考慮,緊緊扣住能的轉化和守恒定律,從而引導學生認識能的轉化和守恒定律的正確性和普遍性。經過教學實踐使學生明確:能量的不同形式,就是物質運動的不同形式;能量由一種形式轉化為另一種形式就是物質運動由一種形式轉化為另一種形式;能量不能創生也不能消滅,就是運動的不可消滅性。
三、結語
知識目標
1.會根據用電器的額定電壓、額定功率算出用電器正常工作時的電流和用電器的電阻.
2.理解計算實際功率的思路.
能力目標
培養學生審題能力和初步綜合運用學過的電學知識解題的能力.
情感目標
使學生獲得解決實際用電的初步知識.
教學建議
教材分析
有關電功率的計算涉及的物理量較多,綜合性較強,而且靈活性強,對學生來說有一定難度.
本節習題課就是要幫助學生解決問題.教師在選擇例題時應精心選擇,要有目的性,如:課本上的例題1要解決的問題是要學生學會在使用電功率的公式時,應注意公式各個量的對應關系,熟悉電功率公式,為下道例題做鋪墊.
例題2的目的是要學生掌握解電功率習題的思路,抓住解題中的變量和不變量,其中不變量在初中就是電阻不變.電壓變電功率、電流變.
教材(人教版)中的例題2沒有從最簡便的方法解題突出了電功率的決定式的作用.
重點·難點·疑點及解決辦法
理解計算實際功率的思路.
教法建議
有關電功率的計算涉及的物理公式較多對初中學生來說,有一定難度.在講例題前可以幫助學生復習一下電功率的公式和歐姆定律的公式.講例題前應給學生一定的思考時間,要在教會學生獨立思考上下功夫.鼓勵學生一題多解,教師也應在一體多變上下功夫.
計算涉及的物理量比較多,題目的難度比較大.解題時要認真審題,理清解題思路,挖掘題目中的隱含條件,加深對額定電壓、額定功率、實際電壓、實際功率的認識和理解,提高運用知識的能力,弄清串、并聯電路中電功率的特點,加深對計算過程中必須對各物理量一一對應的重要性的認識.
明確目標
會根據用電器的額定電壓、額定功率算出用電器正常工作時的電流和用電器的電阻.
培養學生的審題能力.
理解計算實際功率的思路.培養學生的審題能力,通過一題多解、一題多變,訓練學生思維的靈活性.
培養學生運用電功率知識解決實際問題的能力.
進一步理解計算實際功率的思路.
培養歸納解題思路的能力.
教學設計方案
重難點:重點電功率公式的運用,難點是靈活運用電功率、歐姆定律公式解決問題.
教學過程:
一.引入新課
方案一.復習引入新課
問:(1)歐姆定律的內容是什么?
(2)串聯電路的電流、電壓、電阻有什么特點?
(3)什么叫電功?什么叫電功率?
(4)用電器在什么情況下正常工作?
(5)實際功率和額定功率之間有什么關系?
方案二:直接引入課題
二.進行新課
解決問題:
1)已知用電器銘牌,求用電器正常工作時,電流.
2)已知用電器銘牌,求用電器實際工作時,電壓或電流或功率.
3)電功率在串聯、并聯電路中的應用.
例1:課本中的[例題1].
例題小結:
①若已知用電器的額定狀態,可求出用電器正常工作時的電流I=P額/U額和用電器的電阻R=U額2/P額.(一般地說,應當把用電器上所標明的額定條件,理解為給出了用電器的電阻.不考慮溫度對電阻的影響.)
②額定電壓相同的燈泡,額定功率大的燈泡電阻小,燈絲粗.
分析:當電燈兩端電壓發生變化時,可認為燈絲的電阻沒有改變,根據歐姆定律I=U/R可知,I隨U的變化而變化,所以燈泡實際發出的功率也變化.
解題思路:
①根據額定狀態求出燈泡的電阻.
②根據I=U/R求出燈泡在新電壓上的電流.
③根據P=UI求出新電壓下的功率.
請兩位同學上黑板分別算出燈泡在210伏和230伏電壓下的功率P1和P2,其他同學在課堂作業本上解此題.
討論:本題還有沒有其他解法?學生回答,教師指出:用比例法P1∶P額=(U12∶U額)2求P1較為方便.
例題小結:
①用電器的實際功率是隨著它兩端的實際電壓的改變而改變的;
②求實際功率的思路.
例3:將燈L1(PZ220-25)和燈L2(PZ220-60)并聯接在220伏的電壓上再將它們串聯接在220伏的電路上,兩種情況下哪盞燈泡亮些?為什么?
分析:要判斷兩燈的亮與暗,只要比較二燈的實際功率大小就可以了.
解:并聯時,每盞燈的實際電壓均為220伏,則其實際功率就等于燈的額定功率,因此可直接判斷出燈L1比燈L1亮.
串聯時,因每盞燈兩端的電壓均小于220伏,所以兩燈均不能正常發光,根據例1的結果知道,燈L1的電阻R1大于燈L2的電阻R2,又因為兩盞燈串聯,所以通過它們的電流一樣大.因此可根據P=UI=I2R判斷出P1>P2,L1這盞燈亮些.
例題小結:在并聯電路中,電阻大的用電器消耗電功率小;在串聯電路中,電阻大的用電器消耗的電功率大.
例4:標有"6V3W"的小燈泡能不能直接接到9伏的電源上?若要使小燈泡接上后正常發光,應怎么辦?
分析:學生根據已有的知識不難判斷,因為9伏已大于燈泡的額定電壓6伏,如果直接接上去,因實際功率比額定功率大得多,燈泡會燒壞,所以不能直接接入.若要接,應和燈泡串聯一個電阻R再接入,讓電阻R分擔3伏的電壓.
解:不能直接接入.應和一個阻值是R的電阻串聯后再接入.
I=I額=P額/U額=3瓦/6伏=0.5安.
R=(U-U額)/I=(9伏-6伏)/0.5安=6歐.
討論此題還有哪些方法求R.
例題小結:當加在用電器兩端的實際電壓比額定電壓大許多時,用電器可能會燒壞,應和它串聯一個電阻再接入.
探究活動
【課題】觀察比較兩只燈泡燈絲的粗細,判斷額定功率的大小.
【組織形式】學生分組或個人
【活動方式】
1.提出問題
關鍵詞:探究式教學;素質教育;創新;多樣式學習
在2011年版物理課程標準中,明確要重視科學探究式教學,實施科學探究式教學對提高學生的科學素養具有重要的作用.探究式教學是培養學生創新思維和創新能力的一個主要途徑,它以三維目標為依據,以教材為素材,讓師生在具體的教學情景中生成探究主題,通過觀察、分析、推理、實驗、總結等一系列的過程,再現物理知識或規律的生成過程,并得出我們所應該掌握的結論,目的是培養學生問題意識和自主探究能力.在初中物理教材中,有許多內容是可以用探究式教學的,而且效果比傳統的教學方式要好的多,例如,在“壓強”這一章節中,我們就可以采用探究式學習從壓力到壓力的作用效果,再到壓強的概念.類似這樣的實例還有很多,這樣會讓學生在探究式學習中體會知識的形成過程,并成為知識的再發現者.
一、如何選擇探究內容
探究式教學日益成為初中物理課堂的主要教學方式,是素質教育實踐過程中的改革成果,但是在我們的教學實踐中要真正落實好探究式教學,對老師提出了更高更新的要求,教師不僅要了解所教物理知識的重點難點,更要掌握探究式學習的思維突破點在何處,如何引導學生探究,如何解決探究過程中的細節問題等.我覺得要完成好探究活動,首先要做的就是選擇好探究內容,并且在選擇的過程中要考慮以下四個方面:
1.探究內容要能激發學生學習的興趣.探究式學習不僅要讓學生獲得知識與技能方面的提高,更重要的是通過體驗和感悟科學探究的過程和方法,激發他們自主學習興趣和求知欲望,并在探究過程中培養自主學習的能力,提高科學探究的能力.因此,探究的內容必須能夠充分發揮學生內在的動機,激起學生的探究欲望.選擇滿足學生現實需要、貼近學生實際生活的知識作為探究點,能夠有效地培養學生提出問題和猜想的能力,同時,在興趣的引導下獲取知識,將大大的提高課堂教學效率.例如,在探究平面鏡成像規律時,可用澆不滅的蠟燭的演示實驗來調動學生的學習興趣,激發學生探究的欲望.
2.探究內容應是教學重點和難點.物理教學的重點通常是物理概念和規律,在探究學習過程中,學生通過科學探究體驗、感悟知識產生的原因和發展過程,掌握獲取知識的過程和方法,使自己的認知結構趨于合理化和系統化,這不僅有利于學生對物理知識的深刻把握,更有利于學生對科學探究的理解,有利于學生科學探究能力的提高.比如,力學中有密度概念、壓強概念、液體內部壓強規律、杠桿平衡的條件等,這些概念與規律都是適合探究式學習的內容.
3.探究內容要符合學生的認知能力.一般來說自主探究的內容要符合學生的認知發展水平,使學生能夠理解和把握,如,具體形象的內容易以研究的形式呈現,而抽象概括的內容先要具體化,分層進行探究.例如,在學習電流與電壓和電阻關系的時候,學生在探究“影響電路中電流的因素”以后,已經初步認知影響電路中電流的因素,再去定量研究其中的關系,難度大大降低,遵循了初中生的認知發展規律.
4.探究內容要具有可操作性.根據學生的實際情況選擇合適的探究內容,要符合科學,能揭示自然現象,反映現實生活與實際,同時實驗所使用的儀器、設備等在現有條件下能夠滿足探究要求.如“大氣壓強”的測量,各個教材都進行了多次改革,刪去了托里拆利實驗,而改編成注射器測量、小吸盤測量等,雖然目前的各個版面的測量不一樣,但是都使得這個測量大氣壓強的實驗更適合學生探究,而且探究更安全,器材更簡單.
二、如何正確處理探究和其他教學方式之間的關系,整合運用多樣式學習方式
現針對初中物理重點、考點和易失分點,結合實驗探究題的幾種常見題型,談談個人對試題特點的理解,并分析說明應對各類題型的策略。
類型一、測量與計算相結合的實驗題
此類試題著重于基本實驗操作技能的培養和訓練,培養學生綜合應用物理知識和基本實驗技能解決實際問題的能力,以及各種實驗儀器操作的協調能力。這就要求我們必須掌握一些重點實驗的基本原理和過程,養成良好的物理實驗習慣。
為了保證解決此類問題的正確率,我們必須做到以下幾點:第一、正確的梳理相關的物理概念和物理規律;第二、回顧有關實驗儀器的使用過程和要點;第三、知道實驗的原理,并能預見實驗過程中可能出現的問題。
【例題1】甲、乙兩同學分別做"測定小燈泡的功率"實驗,除了小燈外他們所使用的器材規格均相同,小燈的額定電壓可能是"2.2V"、"2.5V"或"3.8V",小燈功率相差不大。甲同學正確連接好電路,閉合開關時記錄了第1組數據,當小燈正常發光時記錄了第2組數據,把滑片移到端點時小燈閃亮一下,后熄滅,并記錄了第3組數據,如下表所示。則他們所用電源的電壓為_______伏,甲同學所用小燈的額定功率為______ 瓦。當乙同學所選用的小燈正常發光時,電壓表的示數如圖1所示,而滑片恰好在滑動變阻器的中點上,此時滑動變阻器連入電路的電阻值為_______歐,乙同學所選用小燈正常發光時的電流為______安。
物理量
實驗序號 電壓表
示數 電流表
示數 小燈
亮暗程度
1 1.3V 0.16A 暗
2 2.5V 0.26A 正常發光
3 4.5V 0A 不發光
分析:本題涉及到串聯電路的特點、歐姆定律及其應用、滑動變阻器的正確使用過程、測量小燈泡的功率的原理等物理知識和規律;涉及到"伏安法"實驗電路中,常見的故障:把滑片移到端點時小燈閃亮一下,后熄滅,說明燈泡燈絲燒斷,此時電壓表的示數為電源電壓。甲同學正確連接好電路,閉合開關時記錄的第1組數據,恰好是變阻器阻值最大時,由串聯電路電壓的特點可知變阻器兩端電壓為:4.5V-1.3V=3.2V,再根據串聯電路電流特點及歐姆定律可求出變阻器的最大電阻為3.2V÷0.16A=20Ω。運用P=UI通過第二組數據可以求出甲同學所用小燈的額定功率。對于乙同學實驗的過程,由于電源電壓不變,且已知所用燈泡正常發光時的電壓,則可求出變阻器此時兩端電壓,再利用歐姆定律可求出的電流即等于燈泡的額定電流。
答案:4.5,0.625,10,0.23。
類型二:探究型實驗題
探究性實驗是指應用實驗手段探索未知規律的實驗類型,探索形式可是定性的,也可是定量的,中考物理探索性實驗題主要是定性的探索,主要考查分析實驗和總結實驗的能力。
其解答方法一般是:首先認真觀察分析題目給定的物理圖景,然后應用所學過的物理概念、規律和方法,對此現象進行探究,分析產生現象的原因,解題時必須抓住現象中關鍵性因素及變化規律和特點,才能找到反映物理現象的本質。
解探究題要深入了解課本上的物理規律,做到了如指掌,才能對基礎探究題做到萬無一失;二是掌握探究的方法,了解探究的全過程(提出問題、猜想與假設、制訂計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作),熟練運用各種探究方法如"控制變量法""等效替代法""類比法"等,以不變應萬變的解答提高性的題目。特別值得一提的是,在運用了"控制變量法"的實驗結論表述時,一定要體現這個思想方法。
類型三:設計型實驗題
讓我們自行設計實驗方案,能考查綜合運用能力、創新能力和獨立解決問題的能力。常見設計型實驗題多數是力學和電學題目,并有以下特點:①基礎性:大部分題目以課本知識為依托,不脫離教材,考查我們對知識的靈活運用能力;②開放性:設計題大部分沒有惟一答案,只要求寫出其中的一種或幾種;③貼近生產、生活,把日用品作為實驗儀器來驗證物理規律,考查知識的遷移能力與運用能力。
設計型實驗題所能涵蓋的內容較多,提供的信息較少,出題的知識點不好把握,要求我們要富有創新精神,能靈活運用所學知識去分析問題和解決問題,變"學物理"為"做物理",遇到問題需要充分發揮自己的想像力。
【例題2】鉛筆芯的主要成分是石墨。軟硬程度不同的鉛筆其用途是不同的。例如作畫用6B軟鉛筆,寫字用軟硬適中的HB硬鉛筆。鉛筆芯是導體,那么鉛筆芯的電阻大小與其硬度有何關系呢?請你設計一個實驗方案對這個問題進行探究。
(1)寫出實驗所需器材的名稱及數量;
(2)寫出主要實驗步驟及所要測量的物理量(用字母表示);
(3)分析測得的物理量,判斷鉛筆芯的電阻大小與軟硬度的關系。
分析:本題是對學生實驗能力的綜合考查,包括器材選擇、方案設計、數據處理等能力,是考查學生能力的一道好題,起到了選拔功能。作為一個電學實驗設計題,首先必須考慮的是電路的基本組成;為了反映電阻的大小,可以采用電壓一定時,電流大小的不同來體現。所以設計一個不同的鉛筆芯與電流表、電源組成的串聯電路來完成實驗的過程。
答案:略。
一、研究《課程標準》,通讀教材。
《課程標準》是教學的基本要求,它規定了中考的范圍和要求,是中考命題的依據之一,對于中考復習具有重要的指導作用。通過對《課程標準》的研究,明確考試的要求,了解題型和對學生的能力要求,使自己的復習有方向、有目標,使自己的復習能有一個明確的評價依據,從而有利于把握復習的廣度和深度,使復習更有的放矢。在研究《課程標準》的同時,還要仔細閱讀教材,因為教材是課堂教學的根本依據,也是中考命題的重要依據之一。學生一定要仔細閱讀教材,特別要注意教材中以下幾個方面:
1.物理概念和規律形成的過程和伴隨的科學方法。在最近幾年的中考物理試題中,此類題目的分值要占到10%左右。在初中物理教材中,物理概念和規律形成的過程經常采用的是“控制變量法”。如:速度、密度、壓強、比熱容等概念的形成過程,歐姆定律、影響液體蒸發快慢的因素、影響電阻大小的因素、液體內部壓強的規律、阿基米德定理等物理規律的得到等,都是采用“探制變量法”來進行研究的。近幾年的中考物理試題中除了考核“控制變量法”外,也考核了“等效替代法”,如作用在物體上的兩個力的作用效果可以由一個力的作用來替代;串并聯電路中,總電阻與各電阻的關系等。
2.教材中的實例分析(包括各類插圖、生活及有關科技發展的實例等)。
3.各種實驗的原理、研究方法、過程。
4.相關的物理學史。本人在多年的物理教學中發現,許多學生在復習迎考過程中埋頭苦做習題,忽視了最根本的、最必要的工作――閱讀教材,在升學考試中造成不該有的失分而后悔莫及。
二、整理知識內容,歸類掌握。
中考物理試卷中的各知識點覆蓋率較高,最近幾年都在80%―90%左右,但對十個重點知識點的覆蓋率則為100%。這十個重點知識是:比熱容和熱量的計算、光的反射定律和平面鏡成像特點、凸透鏡成像規律、歐姆定律、串并聯電路的特點、電功率、力的概念、密度、壓強、二力平衡。物理知識涉及的面很廣,基本概念、理論更是體現在不同的教學內容中。學生要對每個部分中的知識,按知識結構進行歸類、整理,形成各知識點之間的聯系,并擴展成知識面,做到基本概念牢固掌握,基本理論相互聯系,如:在對速度這一知識進行復習的時候,就可以把研究得到這一物理概念的思想方法遷移到密度、壓強、功率、比熱容等其它物理概念的形成過程中去,舉一反三,即要做到“書越讀越厚(知識內容多)――書越讀越薄(概括整理、總結)――知識越來越豐富”,這樣才能在考試時思維敏捷,得心應手。
三、題型歸類,掌握方法。
目前學生已做了大量的模擬考試題,許多學生仍然在題海中奮力拼搏,許多學生和家長認為,題目一定要多做,才能熟能生巧、才能觸類旁通。本人認為當前在有限的時間內做大量的題目,并不是明智之舉。學生應把所做的練習中的各類題型進行分析、比較、歸類,發現其中的異同點,掌握解決問題的方法。只有掌握了方法,才能在解決問題時多角度地理解題意,拓寬解決問題的思路和方法,才能在考試中充分發揮自己的能力。
四、加強實驗探究能力的訓練。
物理是以實驗為基礎的學科,新的教學改革中很重要的一點就是注重學生探究能力的培養。教材和歷年的中考試題中都十分注重對學生實驗探究能力的考核。近幾年來,中考物理中實驗考核的分值在上升,而從試題內容上看,已從單純的記憶型趨向實驗探求設計的模型。因此,在復習中學生要加強訓練。一般在實驗探究中,學生尤其要注意題目中提供的信息,明確探究的目的、實驗原理、實驗器材的作用和選擇、實驗操作步驟、對實驗現象的觀察分析和對實驗結果的分析歸納。
五、關注熱點問題,把握考試動態。
近幾年的中考物理中有五大類熱點問題:
1.估計、估算題主要涉及學生實際生活中與所學知識直接相關的實際事例。
2.動態、故障分析。
3.科學方法題主要考核物理概念、規律形成中的思想方法。
4.情景信息題即在考題中提供較多的情景信息,根據題目要求,從中篩選出有用的相關信息。