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在物理復習的整個知識體系中,電學知識板塊兒尤為重要。一是:它占整個三式合一理化試題物理部分的40%左右,即70分中的近30分屬于物理電學試題。二是:電學知識在生產實踐中的重要作用已凸顯出來。而要學生全面掌握、領會初中階段電學知識,對于相當一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學復習課:有的先把所要用到的電學公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習;有的則通過學生作題中所反饋的問題對知識進行補充強調,再練習;有的直接強調萬變不離其宗,讓學生多看教材,然后講例題等。復習中講例題沒錯,但選擇的例題過多,又無代表性,既延長了復習時間,又不能使學生的知識得到升華。久而久之,學生疲勞,老師厭煩。要使復習課在短時間內生動、奏效,應選擇恰當的例題,在講例題的基礎上,對知識進行歸納和升華。
復習課,一要體現“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學方式多樣化等新課程理念;二要體現“知識與技能、過程與方法以及情感態度和價值觀”三維目標的培養;三要優化學生的認知結構,讓學生在教師的引導、幫助下,把學到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學的復習要從學生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進行歸納總結。
例1:如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進行測量和研究發現:電動機的線圈電阻為1Ω,保護電阻R為4Ω。當閉合S后,兩電壓表的示數分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學出版社出版,經陜西省中小學教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習冊》中的一道題)
學生通常按下列方法計算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動機中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個值0.5A和4A。
于是第二空的對應值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個問題:
1.根據歐姆定律計算出兩個串聯元件中的電流不相等,與串聯電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當U=2V時,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當UM′=4V時,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯電路中的電壓關系相矛盾。
對此,應找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應對歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導學生分析如下:
1.對電路狀態的分析。
(1)當S、S、S都閉合時,R與R并聯,并聯后作為一個整體再與R串聯。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當S、S閉合S斷開時,則由圖-2演變為圖-2(a)到(b)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,A測整個電路中的電流。
(3)當S、S閉合S斷開時,則由圖2演變為圖-2(c)到(d)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個量是針對同一個用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當圖-2中的S、S、S都閉合時,A測R中的電流為I,V測R兩端電壓為U。此時能否用U與I的比值來計算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時,由于R與R并聯,所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結果,實屬偶然巧合。
若R≠R時,那么R=U/I,若再按R=U/I來計算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因為電壓相等是并聯電路電壓的特點,R、R中的電流是不相等的。上述中錯誤地認為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個不同電阻(或用電器,或電路)的對應量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應用歐姆定律解題時,一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個量必須是同一狀態、同一時刻存在的三個物理量,即必須滿足“同時性”。
在圖-2中,當S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當S、S閉合S斷開時,不難看出,R與R串聯:I=I=I則I=U源/(R+R);當S、S閉合S斷開時,R與R串聯:I=I=I,則I=U/(R+R)。因為R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小不相等,這是因為S、S閉合時與S、S閉合時電路狀態不同,R是在不同的狀態下工作,不是同一時間內電流的大小,電流不相等。
在利用公式計算的過程中,不能用第一狀態下的量值與第二狀態下的量值代入關系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態下R兩端的電壓值與第二狀態下R中的電流的比值來計算R的電阻值。在計算電流、電壓時,也不能這樣處理。
因此在利用公式計算時,帶值入式的物理量必須是同一狀態下的物理量,必須滿足“同時性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個量的單位必須同一到國際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應滿足“統一性”。
除各物理量的主單位外,還應記住常用單位及其單位換算關系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學公式計算時也要統一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉換的知識,電動機工作時實質上也是一個發電機。電動機工作時,其閉合線圈切割磁感線會產生感應電流,所產生的感應電流對流過電動機線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當于一個“RL”串聯電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動機工作時產生的阻抗目前初中階段無法計算出來,但無論電動機工作時產生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機兩端的實加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明,電阻R所在的這部分電路與電動機所在的這部分電路有著本質的不同。從能量轉化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉化為熱能;而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉化為熱能,大部分轉化為機械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時候電能全部轉化為內能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機、電風扇,等等,除了發熱外,還對外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導體和通常狀態下的電解質溶液;但是對于氣態導體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導體是否適用,關鍵是看該導體的電阻是否為常數。當導體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當導體的電阻隨電壓、電流變化時,其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導體溫度保持恒定時才能成立。當導體溫度變化時,歐姆定律對該導體不成立,因為電阻是溫度的函數。
在講解歐姆定律的應用時,常舉白熾燈的例子,實際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關系式R=U/I仍然成立,只不過對非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個值0.5A和4A,一個是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個是用歐姆定律計算在非純電阻電路(含電動機的電路)中的電流為4A,顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析,我們對電學知識得到了進一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實際問題時必須注意“三性”;(4)復習了電功率、焦耳定律等相關電學公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學生能夠領悟到,復習不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯系,優化知識結構;仔細觀察,認真分析;發散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現出知識與技能、過程與方法,以及情感態度和價值觀的培養。
參考文獻:
[1]王較過.物理教學論.陜西師范大學出版社,2003.
[2]閻金鐸,田世坤.初中物理教學通論.高等教育出版社,1989.
[3]梁紹榮等.普通物理學―電磁學高等教育出版社,1988.
學生在初中的學習當中已經了解了一些串并聯電路的知識,對于一些簡單的電路圖學生可以清楚地了解其中的串并聯關系,但是一些學生只是簡單地知曉在串聯電路當中的電流是相等的等知識,而對實驗操作當中的高低電勢等知識卻沒有清楚的認識,同時也很少知道儀器的負極和正極該如何進行接。為了解決這些問題,因此在進行物理教學的時候,常常會需要對一些物理規律進行解析。比如可以強調在遇到有多條支路的電路時,可以選擇一條比較容易的支路進行連接,其他支路可以逐漸連接到電路當中;在進行儀器聯連接的時候,可以根據正極接高勢,負極接低勢的規律進行操作;在有電流流經的時候,電路所含有的電勢會有不同程度的降低。這些內容具有一定的復雜性,老師需要進行重點強調,使學生進行分別記憶,不僅可以有效解放學生的固定思維,也可以有效提高學生的物理解題能力。
二、閉合電路歐姆定律
一些學生無法靈活運用閉合電路歐姆定律,這是由于學生只是記憶公司,而沒有了解公式當中所蘊含的規律,因此在實際教學過程中,需要使學生掌握物理公式出現的原因,才能有效應用公式進行解決實際問題。尤其是在學習閉合電路歐姆定律的時候,需要對電源電動勢進行準確理解。電動勢是電源的特性之一,具有較強穩定性;在進行測量電動勢大小的時候可以通過測量未接電源之前的電壓,其數值是相同的;在測量電阻的時候,如果電路處于串聯的狀態,則總電阻則與多個電阻保持一致。如果電路處于并聯的狀態,則總電阻為各個電阻相加的數值。另外根據歐姆定律I=E/(R+r)可以了解到電阻、電壓、電流變化的影響,并且從中可以了解到許多規律。比如在總電阻變大的時候,電路當中的電流減少,并且電壓增加;在串聯電路當中,電阻的變化和電流、電壓是相反的;在并聯電路當中,電阻的變化和電流、電壓的變化是相同的。通過這些規律的學習,可以有效幫助學生進行靈活應用歐姆定律解決所遇到的物理問題。
三、電荷在磁場中的運動
靜電場是電荷周圍存在的一種特殊形式的物質,電荷之間的相互作用是通過電場實現的。對電場的任何一點來說,放在這點的電荷所受的電場力跟它的電荷的比值,總是一個常量,可以用來表示電廠的強弱叫做這一點的電場強度。電場強度是矢量,它的方向規定為正電荷所受電場力方向。除了用電場強度來描述電場的強弱及方向外,電場線也用來形象表示電場強弱及方向。電場線是在電場中畫出的一系列從正電荷出發到負電荷終止的曲線,并且使曲線上每一點的切線方向都跟該點的電場強度方向一致;電場強度越大的地方,電場線越密,電場強度越小的地方,電場線越疏,沿著電場線的方向是電勢降落的方向。
在復雜電路的某一段電路或一個電路元件的分析與計算時,可事先假定一個電流的方向,這個假定的方向叫做電流的“參考方向”。我們規定:若電流的“參考方向”與實際方向相同,則電流值為正值,即I>0;若電流的“參考方向”與實際方向相反,則電流值為負值,即I<0。和分析電流一樣,有時很難對電路或元件中電壓的實際方向做出判斷,必須對電路或元件中兩點之間的電壓任意假定一個方向為 “參考方向”,在電路中一般用實線箭頭表示,箭頭所指的方向為參考方向。當電壓的“參考方向”與實際方向一致時,電壓值為正,即U>0;反之,當電壓的“參考方向”與實際方向相反時,電壓值為負,即U<0。電流與電壓有了參考方向后,電流與電壓就有了正負。
電流與電壓參考方向,在應用基爾霍夫定律解決復雜電路計算中,貫穿始終。
歐姆定律是分析與計算電路的基礎。如果電阻元件上的電壓與通過它的電流參考方向相同,歐姆定律可表示為U=IR,如果電阻元件上電壓的參考方向與電流的參考方向不同時,則歐姆定律可表示為U=-RI。除了歐姆定律,分析與計算電路還離不開基爾霍夫電流定律和電壓定律。基爾霍夫電流定律應用于節點,基爾霍夫電壓定律應用于回路。
基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一節點上的各個支路電流之間的關系的。由于電流的連續性,電路中任何一點(包括節點)均不能堆積電荷。因此“任何一瞬時,流入任一節點的支路電流之和恒等于流出該節點的支路電流之和”,這就是基爾霍夫電流定律的基本內容。
基爾霍夫電壓定律是用來確定回路中的各段電壓之間的關系。“在任一回路中,從任何一點出發以順時針或逆時針方向沿回路循行一周,回路中各段電壓的代數和等于零”,這就是基爾霍夫電壓定律的基本內容。為了應用基爾霍夫電壓定律,必須選定回路的參考方向,當電壓的參考方向與回路的循行方向一致時取正號,反之取負號。列方程時,不論是應用基爾霍夫定律或歐姆定律,首先都要在電路圖上標出電流、電壓或電動勢的參考方向;因為方程式中的正負號是由它們的參考方向決定的,若參考方向選得相反,則會相差一個負號。
如圖所示電路中,已知R1=10Ω,R2=5Ω,R3=5Ω,Us1=12v,Us2=6V。
求:R1、R2、R3所在支路電流I1、I2、I3。
解:1.先假定各支路電流的參考方向,如圖所示。
2.根據KCL列出節點電流方程,由節點A得到I1+I3-I2=0。
3. 選定回路的繞行方向就是電勢降落的方向,如圖所示。
4. 根據KVL列出兩個網孔的電壓方程。
網孔AdcBbA:-I2R2-I3R3+Us2=0;其中I2R2、I3R3為負是因為電流與電壓參考方向相反,歐姆定律用負的。
網孔AbBaA:I1R1+I2R2-Us1=0;其中Us1為負是因為它電壓的方向與循行方向相反。
代入電路參數,得方程組:
I1+I3-I2=0
-6=-5I2-5I3
12=10I1+5I2
解方程組,得:I1=0.72A,I2=0.96A,I3=0.24A。
從基爾霍夫定律的應用中可以看到,電流、電壓的方向問題就是解題的對錯問題,足以見證電流、電壓方向的重要性。如果沒有靜電場的電場線的形象講解,學生就很難看出電流與電壓實際方向的一致性,那么,歐姆定律正負公式推出就難講述,歐姆定律講不好,基爾霍夫定律就很難講,更別說應用基爾霍夫定律解決實際問題了。所以,靜電場內容是是直流電內容講解的前提和基礎,兩章內容密不可分。
參考文獻:
一、人人“三會” 電路-------會連接、會畫、會分析
《課程標準》指出:“實驗是物理課程改革的重要環節”要求學生能動腦動手地“學”科學,改變過去以書本為主、實驗為輔的教與學的方式,把實驗地位空前提升。要解決學好抽象的電學這個問題,以實驗課堂為主陣地,通過用電器工作過程中的具體情境學習抽象的電學。
利用課外活動時間讓學生走進實驗室操作,并且利用多媒體、實物講解操作過程:什么是串聯?什么是并聯?什么是首尾相連?什么是兩端分別連在一起?還有如何判斷電路是串聯還是并聯?講解連接電路時要注意的事項。對于特別害羞的女同學,她們不敢動手,要善于開導,訓練她們的膽量,提高她們的動手實踐能力,讓她們通過實驗體會接線柱接反了的現象,比你講解多次效果明顯。這樣,人人會連接、分析電路,就能做好電路圖和實物圖之間的互相轉化。
二、培養探究意識,做好探究性教學實驗
在實施素質教育的過程中,物理教學主要是以探究性學習為主,注意對整個物理概念和結論的過程的探究,通過提出疑問、設計方案、動手操作、思考解決、得出結論等具體步驟,讓學生自主地參與教學的整個過程。電學學習更是如此。
為此,要精心設計實驗,激發學生探究的主體性,做好探究性實驗,充分發揮探究式邊學邊實驗的教育功能,實現教與學的雙贏。而不是簡單的把書中的演示實驗做一遍,然后直接把結論告訴學生。
如“探究電阻上電流跟兩端電壓關系”時,可以創設這樣的情境:先把一個2.5V的小燈泡接在一節干電池上,看看小燈泡的發光情況,再把電源換成兩節干電池上,看看此時小燈泡的發光情況。
三、理解歐姆定律并突破定律
歐姆定律一章,是在學習了電流、電壓、電阻三個重要物理量的基礎上來學習這三個物理量之間的關系。它是貫穿整個電學的重要規律,奠定了整個電學的基礎,是學習下一章電功率的前提,因此,本章內容處于重要地位,起著承上啟下的作用。因此,歐姆定律是學好電學的關鍵。
歐姆定律最難理解的知識點是:
當導體兩端電壓一定時,導體的電流與導體中的電流成反比?
當導體電阻一定時,導體兩端電壓與導體中的電流成正比?
學生初學歐姆定律時最難理解知識點,所以在實驗時應注意探究的方法、結合圖像得出電流與電壓、電阻的關系。首先鞏固練習電路分析,然后理解串并聯電路的特點,利用變化的量表示不變量或抓住其中相等的量列出關系式(電源電壓一般不變、串聯電流相等、并聯電壓相等……),若能熟能生巧,在做計算題時,這些隱含的條件便會在學生看到題的同時馬上就跳出來,再結合歐姆定律,你就能輕易地解出此題。
定律中的電流、電壓和電阻都必須是同一個導體或同一段電路上對應的物理量。不同的導體之間的電流、電壓和電阻間不存在U=IR關系。因此在運用歐姆定律公式時,必須將同一個導體或同一段電路的電流、電壓和電阻三者一一對應,再帶入計算。對于歐姆定律及導出公式,前者既有物理意義又有數學意義,后面兩個只有數學意義,所以就不成比例關系變形公式并非歐姆定律的內容,切勿混淆。把上述問題弄明白了,電學難題就迎刃而解了。
四、加強學生說題訓練,升華學生思維
新課程倡導自主、合作、探究的學習方式,讓課堂激揚,充滿生命活力,讓學生成為學習的主人。但相當多學生來自農村,許多學生生性膽怯,不善言談,我們要用激勵方式,讓他們敢于開口,表達自己的想法。因此我以"說題"(把題目的已知條件和所求的內容用自己組織的物理語言敘述出來,)為突破口,消除知識點在審題過程中的錯誤,是做題更高一層的升華,以此來提高學生學習物理的能力。
利用“說題”來強化所學知識內容,通過“說題”為學生學習而設計活動,為學生發展而開展活動,提高課堂效率,就能使我們的課堂變得生機勃勃、充滿智慧的歡樂與發展創造的快意。
五、加強變式訓練,總結中考重要考點
對于初中物理知識中最大的一塊知識“電學”, 題型雜亂,變幻莫測,學生如果抓不住解題規律,就題做題,進步不會很大。為了讓學生更好的解決這部分的問題,深入理解基本內容,培養分析問題和解決問題的能力,針對電學的一些考點,我進行了以下幾種變式處理練習,簡化學習難度:
(一)經典中考試題,變換已知量的數據進行未知量的求解;把已知量和未知量求解交換進行的;達到舉一反三的目的,觸類旁通。
(二)同類的題型歸類,找出題目中存在的異同
滑動變阻器在電學實驗中的作用:
相同點:保護電路;
不同點:探究電流與電阻:保持電阻兩端電壓不變:
探究電流與電壓關系實驗中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,多次測量,從而找出規律。
伏安法測電阻中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,實現多次測量,從而減小實驗誤差。
伏安法測小燈泡電功率中的作用:改變小燈泡兩端電壓,使之分別小于、等于、大于燈泡的額定電壓,以便測出不同電壓時的實際功率。
滑動變阻器在測電阻實驗中還可做定值電阻用
(三)固定的套路,變換求解
電學綜合題有何規律可循呢?分析歷屆中考物理的電學計算題,我們也稱之為電學綜合題,此題看似簡單,其實暗藏玄機?細分析做此題也有固定的套路:
1.由實物圖轉化為電路圖,建立物理模型
2.做出每種情況的等效電路,注意同一性、同時性
3.抓住物理量那些變化,那些未變,用變化量表示不變量;利用電路特點,根據各狀態之間的聯系建立等式關系
4.解未知量
在進行變式練習時,認真鉆研教材,精選例題;精講例題,以點代面,突出重點;一題多變,等幾個方面進行。應注意練習的層次,層層推進,使學生在解題時達到異中求同、同中存異、多題同解,溝通相關知識的聯系,培養其聯想思維、縱向思維能力化題型,通過解題的比較,體會解題思想,善于用概念、規律去揭示問題的本質特征,培養知識遷移運用的能力。
實踐證明,通過師生共同努力,在教學過程中吸引學生主動參與學習,注重以上“策略”,初中生完全可以學好物理電學。
參考文獻:
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2017)1-0019-3
人教版高中物理選修3-1第二章第七節《閉合電路的歐姆定律》是電學知識的核心內容,其中包含了許多科學思想方法,是學生學習和體會科學思想方法的好素材。作為一節典型的規律探究課,本節內容較抽象,學生在學習時,對電源內電路認識模糊,難以理解電源有內阻;對內外電路的電壓與電源電動勢的關系及路端電壓與負載關系感到疑惑,對其中蘊含的科學方法未能深刻領會。“如何有效突破這些教學難點?”“如何設計好閉合電路歐姆定律的探究過程,有效實施三維目標教學?”一直是廣大物理教師研究的重要課題,本文試圖通過對本節課的教材、教法的分析,探究形成學生認知困難的主要原因以及在本節課中如何有效實施探究教學,培養學生的核心素養。
1 教材、教法分析
人教版教材是把《閉合電路的歐姆定簟釩才旁詰繚礎⒌綞勢、歐姆定律、串并聯電路、焦耳定律和導體的電阻之后來學習的。很顯然,這種安排的意圖是在承接“從做功角度認識電動勢”的基礎上,引導學生從功能關系角度來建立閉合電路的歐姆定律,體現了循序漸進的教學原則。順應這種構想,教材對本節內容以如下方式呈現:先直接給出閉合電路的概念,然后從功能關系出發, 根據能量守恒,理論推導出閉合電路的歐姆定律和U+U=E,再根據閉合電路的歐姆定律,理論分析路端電壓與負載的關系。這種呈現方式的好處是:既充分體現了功和能的概念在物理學中的重要性,又有利于學生從理論角度理解閉合電路的歐姆定律。從教材體系來看這種呈現方式具有一定的合理性和科學性。
筆者曾多次參與“閉合電路的歐姆定律”的觀摩教學,領略了執教老師們的各種處理方法,比較有代表性的是以下兩種教法:
第一種教法是沿用原教材的思路,采用比較傳統的方式,注重理論探究,先從理論上推導得出閉合電路歐姆定律的數學表達式,再應用定律討論了路端電壓隨外電路電阻的變化規律,最后引導學生運用規律解題,把立足點放在訓練學生的解題能力上。
第二種教法注重突出實驗的地位,發揮實驗在探究教學中的作用。利用實驗創設懸念,引入課題,設計探究實驗,讓學生在實驗中總結歸納出內外電壓之間的關系,再利用教材中的圖2.7-3實驗探究路端電壓與負載的關系。
根據課后反饋發現,沿用原教材思路設計的教學,效果并沒有達到設計者想象的結果,究其原因,主要有以下幾個方面:
1.教材中的閉合電路的歐姆定律是從理論角度得出的,注重于數學推理,比較抽象,缺乏令人信服的探究實驗,學生無直接經驗感知和相應的認知過程,難以形成深刻的理解。
2.教材對閉合電路,特別是內電路的建構過于直接,無感知過程,學生對教材中為了突出閉合電路而提供的閉合電路中電勢高低變化的模型圖難以理解,加之學生對部分電路的歐姆定律印象深刻,對電源內部的電路無直觀印象,對電源也有內阻心存疑慮,難以突破初中形成的“路端電壓不隨外電路變化”的思維定勢。
3.教材是利用純電阻電路中的能量守恒關系推導得到IR+Ir=E和U+U=E,這種處理方式,會讓學生對U+U=E的普適性產生懷疑:非純電阻電路還適用嗎?
4.作為一節規律探究課,本節課包含了許多科學思想方法,教材過于注重理論推導,忽視了實驗探究,淡化了猜想、類比、比較、分析等多種科學思想方法教育,這對培養學生的探究能力和體驗研究物理問題的方法是不利的,也不利于提高課堂教學的有效性。
第二種“通過設計多個實驗來進行實驗探究”的處理方法,調動學生學習的主動性和積極性,學生能獲得更直觀的認識,有效地突破一些教學難點,但由于本節知識點多,思維量大,設計過多的實驗(特別是設計繁雜的分組實驗)勢必會分散學生的注意力,干擾學生的正常思考,擠壓學生思考和實踐應用的時間,影響了學生主體作用的發揮,效果同樣不盡如人意。
2 教學建議
2.1 尊重學生的認知規律,科學設計探究過程
從物理學史來看,歐姆定律是基于實驗而發現的,并非演繹推理的結果,教材通過功能關系分析來建立閉合電路的歐姆定律。這種處理方法帶來的負面影響是學生缺乏感性認識,沒有參與知識發現過程中的情感體驗,難以形成深刻的理解,課堂上學生學習的積極性也不高。規避這種負面影響的方法就是在教學設計時,應當尊重學生的心理特點和認知規律,科學地設計探究過程,讓學生在親身探究中理解定律,體驗方法。基于這種指導思想,筆者在教學設計時,先用兩節新電池和內阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電,產生了與學生日常生活經驗相矛盾的現象來設置“懸念”――引入新課。然后,引導學生針對“引入實驗”中的現象展開探究,讓學生在實驗探究中分析、思考、歸納,得出電源內電壓和外電壓之間的關系。接著再引導學生利用功能關系,從理論角度來推導、探究,讓實驗得出結論在理論上獲得支撐。最后,引а生利用所學規律解決引入實驗和實際生活中的問題。這種在引入實驗為基礎的“實驗和理論推導相互結合的探究過程”的設計,既避免了設計過多的實驗,又讓學生親身體驗了探究的過程,加深了對知識的理解,深刻領會到物理學科的嚴謹性和流暢性,感受到物理的探究之美和應用之美。同時,又能激發學生的學習熱情,使物理課堂教學產生無窮的樂趣,進而實現高效的物理課堂教學。
2.2 合理創設問題情境,引導學生質疑探究
作為一節規律探究課,本節課的重點是如何落實探究教學,讓學生在探究中理解閉合電路的歐姆定律,感知科學探究的過程和方法。在探究教學中,問題是探究的起點,沒有問題就不可能有探究,正是在問題的驅動下,學生才能積極思考,從而產生探究欲望。這就需要教師在深入挖掘規律形成過程的基礎上,精心創設問題情境,以問誘思,引導學生融入到探究學習的情境中去。例如:在構建“閉合電路”概念時,用兩節新電池和內阻較大的9 V電池組分別給燈泡供電后,可設置如下問題情境:“為什么燈泡接到電動勢為9 V的電池時,亮度反而暗了?難道電池壞了?”“為什么電池與燈泡接通時兩端的電壓變小?減小的電壓哪兒去了?”“電池有內阻?可能嗎?”“我們來看看電池(觸摸電池),電池變熱了,什么原因導致工作的電池會變熱?”學生在問題的引領下觀察、實驗、體驗,由此認識到“電源內部也有電阻和電流”“電源內部電流的通路,稱為內電路”。這種以問題啟發學生思考,以實驗引導學生體驗來構建閉合電路的方法,既彌補了教材對內電路建構的非直觀性,也讓學生經歷了在質疑中分析、探究的過程,學生對閉合電路的認識潛移默化、水到渠成,遠比直接灌輸效果好。
在引導學生從能量角度驗證實驗探究結果時,設置如下問題情境:“剛才我們通過實驗探究了閉合電路中的電流規律,這個結論可靠嗎?”“如果我們能從理論上找到依據,是不是更可靠?如何從理論上來分析呢?”“從能量角度行嗎?”“內、外電路在時間 t 內消耗多少電能? ”“這些能量從何而來?”學生在上述問題的引導下,發現也可以從能量角度來推導得出與實驗相同的結果。
在引導學生探究路端電壓與負載的關系時,設置以下問題情境:“實驗表明,燈泡變暗是由于路端電壓變小的緣故,你們能說說路端電壓與什么有關嗎?”“它們之間具體的關系是什么?”“如何設計實驗來研究呢?”“從實驗數據中能得出什么結論?”“能從理論上分析為什么會發生這樣的變化嗎?”“如果外電阻斷開,路端電壓為多少?外電阻短路,路端電壓又為多少?”“誰能說說路端電壓隨外電阻變化的根本原因是什么?”在這一個個問題的引領下,學生從實驗探究到理論分析兩個方面找到了路端電壓與外電阻的關系,不僅體驗了科學探究過程,提高了理論分析和實驗探究的能力,也養成了樂于探索、勤于動手的好習慣。
2.3 注重滲透科學方法教育,加深對規律本質的認識
作為一根主線,科學探究法貫穿在整個課堂教學過程中,教學中要注意尊重學生的心理特點和認知規律,強化科學探究法的顯性教育:以引入實驗為線索,引導學生經歷“觀察實驗、提出問題、猜想假設、設計實驗、分析論證”等過程,領會科學探究的方法。
“閉合回路中的電勢變化”抽象而難以理解,突破這一難點的最重要的方法就是“比法”。教材試圖以圖1的模型來形象地說明這個問題,但這種模型對學生來說還是比較抽象,難以理解。筆者用如圖2所示的“電梯加滑梯”模型和閉合電路加以類比,來說明閉合電路中的電勢高低變化情況。這樣的方法,既簡單又源于學生的生活經驗,學生容易接受,教學中應注意引導學生體會類比法的作用。
“演繹推理法”在“閉合電路歐姆定律的推導”和“路端電壓與負載的關系推導”中兩次用到,教學中要注意借助問題情境,把規律的探究以一個個問題的形式呈現出來,讓學生在問題的引領下經歷演繹、推理過程,構建對“閉合電路的歐姆定律”和“路端電壓與負載關系”的正確理解,體驗演繹推理過程中獲得成功的愉悅。
另外,本節課中,要特別注意引導學生在了解路端電壓與負載電阻的關系的基礎上,通過極限法分析和理解電路斷路時的路端電壓和短路電流的現實意義,體會極限法在物理學習中的作用和意義,有效地訓練學生突破思維定勢,培養創造性的思維能力。
2.4 注重理論聯系實際,物理與生活的聯系
研究和學習物理最重要的方法就是理論聯系實際,將理論和實際、物理與生活聯系起來,可以幫助學生更透徹地理解所學的物理知識,培養學生的創造性思維和邏輯思維能力。歐姆定律與生產、生活聯系密切,教學設計時,應注意還原知識的產生背景,注重將知識應用于實際生活。例如:新課引入可以從生活現象來提出問題,引發學生思考探究;在得出路端電壓與外電阻R的關系后,引導學生通過將R推向兩個極端情況的分析,來理解實際中“為什么電源開路時路端電壓就等于電源的電動勢”及“為什么電源不能用導線直接相連”;在學完了本節知識后,可引導學生用本節課所學知識分析解決新課引入及生產、生活中的實際問題。讓學生充分地感知從生活走進物理、從物理回到生活的過程,培養學生利用物理知識分析解決實際問題的能力,建構對知識(尤其是難點知識)的正確理解,從而真切地感受所學物理知識的實用性,充分理解物理學科對時展的深遠意義。
課型:復習課
【教學目標】
一、 知識目標
1. 理解閉合電路的歐姆定律,并用它進行有關電路問題的分析和計算.
2. 理解路端電壓與負載的關系.
二、 能力目標
1. 通過對U-I圖線的分析培養學生應用數學工具解決物理問題的能力.
2. 利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力.
三、 情感目標
通過本節課教學,加強對學生科學素質的培養,通過探究物理規律培養學生創新精神和實踐能力.
【教學重難點】
1. 閉合電路的歐姆定律
2. 路端電壓與電流(外電阻)關系的公式表示法及圖線表示法.
【考點再現 設疑激思】
一、 電動勢
1. 電源是通過非靜電力做功把 的能轉化成 的裝置.
2. 電動勢:非靜電力搬運電荷所做的功跟搬運的電荷電量的比值,E= ,
單位:V .
3.電動勢的物理含義:電動勢表示電源 本領的大小,在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.
電動勢與電壓有什么區別?
(1、其它形式、電能 2、 Wq 3、將其它形式的轉化為電能)
(電動勢反映其它形式的能轉化為電能的本領,電壓形成電場,促使電流做功.)
二、閉合電路歐姆定律
1.定律內容:閉合電路的電流跟電源電動勢成 , 跟內、外電路的電阻之和成 .
2.定律表達式為I=
3.適用條件
4.閉合電路歐姆定律的兩種常用關系式:
(1)E=
(2)E=
你認為電源的內阻是恒定的還是不斷變化?定律表達式怎樣推導出來的?
電路中電流一定從高電勢流向低電勢,對嗎?
(1、正比、反比;2、I=ER+r; 3.純電阻電路;4.E=U內+U外、E=U外+Ir)
(電源內阻短時間可認為不變、定律從能量守恒推導、不對,內電路電流方向從低電勢流向高電勢)
三、路端電壓U與外電阻R的關系
根據U= 知,當外電路電阻R增大時,電路的總電流I ,電源內電壓U內 ,路端電壓U外 .
(E-Ir 、減小、減小、增大)
四、U-I關系圖
由U= 可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而內電壓 ;
1.當電路斷路即I=0時,縱坐標的截距為 .
2.當外電路電壓為U=0時,橫坐標的截距為 .
3.圖線的斜率的絕對值為電源的 .
注意點:縱軸起點是否為零.
電源的U-I關系圖與電阻的U-I關系圖有什么不同?
(E-Ir、減小 1.E 2.I短 3.r)
(電源的U-I關系圖反映路端電壓與電流關系、電阻的U-I關系圖反映電阻兩端電壓與通過它的電流關系)
五、電源的功率
1.電源的總功率P總= .
2.電源的輸出功率P出=.
(1.EI 2.UI)
考點說明: 閉合電路歐姆定律是二級要求,常在選擇題中出現動態電路分析,實驗中常考查U-I圖線的有關知識點.
復習考點還須引導學生多閱讀教材,多思考,多歸納總結,多聯系實際.
【典型例題剖析 學會歸納總結】
題型1閉合電路歐姆定律的動態分析
例1 如圖所示,電源電動勢E=12 V,內阻r=1 Ω,R1=5 Ω,R2=12 Ω,R3的最大阻值為6 Ω.
(1)求:流過電流表的最小電流?
(2)若R3的阻值減小,其它元件均不變,判斷電路中電壓表、電流表的示數如何變化?
答案:(1)0.8A;(2)V1、V2減小A增大
方法點撥:支路-干路-支路
學生的疑點:1.總電阻的變化不清;
2.內電壓變化忘了分析;
3.路、支路,電壓、電流變換搞昏了頭.
【當堂鞏固1】
如圖所示,電源電動勢E=8 V,內阻不為零,電燈A標有“10 V,10 W”字樣,電燈B標有“8 V 20 W”字樣,滑動變阻器的總電阻為6 Ω.閉合開關S,當滑動觸頭P由a端向b端滑動的過程中(不考慮電燈電阻的變化) ( A )
A.電流表的示數一直增大,電壓表的示數一直減小
B.電流表的示數一直減小,電壓表的示數一直增大
C.電流表的示數先增大后減小,電壓表的示數先減小后增大
D.電流表的示數先減小后增大,電壓表的示數先增大后減小
探究:P移動電路總電阻怎樣變化?
題型2探究含電容電路的判斷與計算
例2 如圖所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω, C=100 F,當S斷開時,電容器中帶電粒子恰好處于靜止狀態.求:
(1)S閉合后,帶電粒子加速度的大小和方向.
(2)S閉合后流過R3的總電荷量.
答案:(1)10 m/s2向上;(2)400 C
方法點撥 電容器兩極電壓與R2兩端電壓關系?R3在電路中有什么作用?
學生疑點:1.電容兩端電壓變化沒搞清;
2.與電容串聯的電阻作用不明;
3.電路結構認識不清.
【當堂鞏固2】
如圖電路中,當滑動變阻器的觸頭P向上滑動時,則 ( D )
A.電源的總功率變小
B.電容器貯存的電荷量變大
C.燈L1變暗
D.燈L2變亮
題型3 探究 U-I圖象的應用
例3 如圖所示,直線A為電源的路端電壓U與電流I的關系圖象,直線B是電阻R的兩端電壓與通過其電流I的關系圖象,用該電源與電阻R組成閉合電路,則電源的總功率為 W,電源的輸出功率為 W電源的效率為
.
答案:6 W 4 W 23
探究:圖線的交點有什么物理意義?(工作點)
【當堂鞏固3】
如圖所示,為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關系曲線.由圖可知,兩者不成線性關系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發生了變化的緣故.參考這條曲線探究下列問題(不計電流表的內阻).
(1) 若把一個這樣的電燈串聯,接到電動勢為6 V,內阻為10 Ω的電源上,如圖甲所示求流過燈泡的電流和燈泡的電阻?
(2) 若將兩個這樣的電燈并聯后接在這個電源上,如圖乙所示,則通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻?
方法點撥:寫出U=E-Ir其中I為通過電源的電流,并作圖找交點.
答案:(1)0.35 A 7.1Ω (2)0.24 A 17.5Ω(提示寫出U=E-2Ir其中2I為通過電源的電流,并作圖找交點)
學生難點:
1.圖像特別是曲線,不會找具體信息;
電磁學是高中物理極為重要的一部分,主要包括電場、磁場、電磁感應、恒定電流、交變電流、電磁波等等,內容龐雜,很多概念非常抽象,對學生的抽象思維能力要求較高,學生普遍反映難度很大。那么教師應該怎樣引導學生學好電磁學呢?在多年的教學過程中,筆者深刻感受到重視基本知識點的教學是關鍵,重點應抓好以下三個方面。
一、深度挖掘電磁學基本知識點
很多重要的基本知識點,只有深度挖掘,做到深入透徹的理解,而非一知半解,才能避免在遇到實際問題時盲目地套用公式,出現錯誤。
比如庫侖定律就是在電磁學部分遇到的第一個重要知識點,書本中是這樣描述庫侖定律的:真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與這兩個電荷的電荷量的乘積成正比,與這兩個電荷的距離的平方成反比,作用力的方向沿著這兩個電荷的連線。很多學生就只注意到庫侖定律中關于力的大小特點的描述,而往往忽略了這句話中隱含的重要信息,即三個適用條件:(1)“真空”,即兩個電荷要處于真空中或者空氣中;(2)“靜止”,即兩個電荷要處于靜止狀態;(3)“點電荷”,點電荷是一種典型的物理模型,兩個電荷間的距離遠大于電荷自身的大小時電荷才可以看成是點電荷,也就是說當兩個帶電體相距很近的時候庫侖定律是不適用的。
在電磁感應部分最重要的知識點就是楞次定律,書本中是這樣描述楞次定律的:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。我們不妨把引起感應電流的磁通量稱為原磁通量,那么我們就可以把楞次定律簡單地表述為:感應電流總是阻礙原磁通量的變化。可見楞次定律中最為關鍵的字眼就是“阻礙”,但是很多學生往往搞不清楚阻礙的是什么?怎么阻礙?阻礙的不是原磁通量,而是原磁通量的變化。所以我們首先要分析清楚原磁通量的方向及變化情況,然后根據阻礙關系就能分析出感應電流的磁場的方向,最后根據右手螺旋定則得出感應電流的方向。
二、注重知識點之間的聯系與區別
雖然電磁學部分知識點很多,給人的感覺會很亂,但是我們仔細分析就會發現很多知識點之間還是有著一定聯系的,把相關的類似的知識點放在一起分析比較,學生對知識點的印象就會更深刻,有利于學生更好地理解。
比如可以把電場和磁場的性質、電場線和磁感線的性質放在一起比較其聯系與區別。電場和磁場雖然我們看不見摸不著,但都是客觀存在的,電場對放入其中的電荷有力的作用,磁場對電流和運動電荷也會有力的作用,即電場和磁場都能提供力的作用。但電場線和磁感線都是為了方便描述電場和磁場而人為假想出來的,不是真實存在的,其指向都有著一定的特點,其切線均表示電場或者磁場的方向,其疏密均表示電場和磁場的強弱。區別之處在于電場線是不閉合的,磁感線是閉合的。還可以把點電荷和質點的性質放在一起比較,兩者都是理想化的物理模型,現實生活中并不存在點電荷和質點,只有當滿足了所需條件時,才能將現實生活中的電荷和實際物體看作是點電荷和質點。
再比如重力加速度g、電場強度E和磁感應強度B也有著很多相似之處。物體在重力場中會受到重力G=mg,在電場中會受到電場力F=Eq,在磁場中會受到磁場力(包括安培力F=BIL和洛倫茲力f=Bqv)。重力加速度g決定于物體所處的重力場、電場強度E決定于電荷所處的電場、磁感應強度B決定于電流或者電荷所處的磁場,所以我們就可以說g、E和B這三個量均只決定于場,與其他因素無關,所以我們分別用這三個量描述三種場的強弱和方向。
又如重力勢能和電勢能之間也有著很多相似之處。物體在重力場中具有重力勢能,當物體在重力場中移動時,重力可能做功也可能不做功,類似的電荷在電場中具有電勢能,當電荷在電場中移動時,電場力可能做功也可能不做功。當重力或電場力做功時就會引起重力勢能和電勢能的變化,力做正功勢能就減少,力做負功勢能就增加。故這兩種能的變化均決定于相應的力做功的情況。我們還可以進一步推廣到動能、機械能以及今后在熱學部分將會學到的分子勢能,我們會發現,所有的能的變化,都決定于相應的力做功的情況。
三、重視初中已學知識點的拓展延伸
有些知識點難度不大,但由于學生在初中時已經接觸過,學生在遇到這部分知識點時就會比較大意,以為自己已經掌握了,其實是一知半解,導致遇到實際問題時錯漏百出。
課前為兼顧中下層次學生的學習,可制定思維導圖,若學生的基礎一般,則在老師的引導下制作。如下圖:
制作思維導圖是一個復習的過程,容易對知識進行梳理及記憶。制作完成后,則可以進行針對性的練習,加深對知識的理解。教師需要精心編寫好針對性的練習,練習的設計要注重層層引入,突破一個子題目后再進行下一個子題目。
二、在思維導圖引導下通過練習層層加深理解
制作思維導圖是成功的第一步,接著必須通過練習層層加深理解和應用。如為針對歐姆定律的內容、公式和應用進行理解,在思維導圖的引導下完成如下的練習:
1. 根據歐姆定律I=U/R,下列說法正確的是( )
A. 通過導體的電流越大,這段導體的電阻就越小
B. 導體兩端的電壓越高,這段導體的電阻就越大
C. 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
D. 導體的電阻與電壓成正比,與電流成反比
2. 根據歐姆定律可以得到公式R=U/I,關于這個公式,下列說法中正確的是( )
A. 同一導體的電阻與加在它兩端的電壓成正比
B. 同一導體的電阻與通過它的電流成反比
C. 導體兩端的電壓為零時,導體的電阻也為零
D. 同一導體兩端的電壓增大幾倍,通過它的電流也增大幾倍,電壓與電流的比值不變
3. 如圖所示是兩電阻R1、R2的U-I圖線,由圖可知( )
A. R1=20Ω R2=10Ω
B. R1=10Ω R2=20Ω
C. R1=30Ω R2=20Ω
D. R1=20Ω R2=30Ω
4. 將10Ω、100Ω和1000Ω的三個電阻并聯,它們的總電阻是( )
A. 小于10Ω
B. 在10Ω與100Ω之間
C. 在100Ω與1000Ω之間
D. 大于1000Ω
5. 標有“10Ω、1A”和“15Ω、0.6A”的兩只電阻,把它們串聯起來,兩端允許加的最大電壓是( )
A. 25V B.15V C.10V D.19V
6. R1和R2并聯在電源上,通過R1的電流是干路中電流的1/4,R1與R2之比是( )
A. 4:1 B. 1:4 C. 1:3 D. 3:1
通過這一系列層層遞進的習題設置,學生理解知識的結構,對于自己所學內容的薄弱環境也有了很好的把握,可以大大提高中考復習的效率。
三、利用思維導圖尋求解題的方法
思維導圖是能使訓練學生以最短時間解決各知識點之間的聯系,尋求出解決問題的方法。教師要設計好訓練題,配合思維導圖,使學生學會分析問題思路。
初、高中物理教材在編寫方式及內容要求上存在著較大的差異.初中物理注重學生的感性認識,重記憶、重靜態的描述,內容淺顯直觀,以定性分析為主,并且圖文并茂.為了開闊眼界、激發學生的學習興趣,在閱讀材料中提供軼聞趣事,為初中物理教學提供了積極的作用.但是,由于先入為主,給學生造成了一定的思維定勢,這為以后的高中教學帶來了一些障礙.高中物理注重學生的理性認識,重理解、重動態的描述,并以定量計算為主,物理概念相對抽象、嚴密,在數學工具的應用上要求也有很大幅度的提高,并且對邏輯思維能力要求較高,這樣一來就形成了強烈的反差.這對于剛升入高中的學生來說會產生臺階.
2.銜接臺階———初中高調高中嚇唬
正因為初中物理重基礎,重記憶,初中教師會在第一節課上高調宣稱“物理不難,會背就行;丟了難題,還有70(總分為80分)”,而且這一論調能在后面的多次考試中得到反復驗證,扎根于學生腦海.對比地,高中物理教師一般會通過比較高、初中物理的差異等來引起學生的注意.本意無可厚非,但事實卻表明,這對學生而言無異于當頭棒喝,讓學生覺得高中物理難學.如果為再引起學生重視而將首次考試難度提高,那學生的物理學習熱情就會被徹底催毀.
二、解決———高、初教師齊努力
1.初中教師要啟下
把握好初中物理與高中物理知識的銜接,讓知識如行云流水般地平穩過渡.現行教材的知識體系是根據學生的認知水平呈螺旋狀上升的,無論初中、高中(甚至大學)都有力、熱、光、電等幾大板塊,只是要求、難度各異.初中教師應明確初中的許多物理概念是不嚴密的,應該告訴學生這些知識點的局限性.例如,在初中物理教材中,速度的定義為物體在單位時間內通過的路程.這時,教師應講清楚這個定義是對于物體作勻速直線運動而言的,由于物體在各個時刻運動的快慢和方向是相同的,因此任意時刻的速度都等于整段時間內的平均速度.在變速運動中,各個時刻的運動快慢和方向都不同,這樣定義出來的速度只能是平均速度.為高中學習瞬時速度、平均速度打下良好的基礎.重視物理規律的內涵和外延,將新知識與原有的知識有機銜接起來.例如,歐姆定律的內涵是導體中的電流與導體兩端的電壓成正比,與導體的電阻成反比,即部分電路歐姆定律.歐姆定律的外延是電路中的電流與電源電動勢成正比,與整個電路的總電阻成反比,即全電路歐姆定律.重視培養學生思維能力的銜接.由于初中生在思維上主要以具體形象思維為主,所以初中物理教材在編排上注重聯系實際、貼近生活、并且圖文并茂,加強了形象思維能力的培養,但教材中也不乏有抽象思維能力的訓練.要在實驗的基礎上,經過分析、概括等過程,實現由具體形象思維到抽象邏輯思維的過渡,實現從“實物”到“質點”的跨越.教師要把科學方法的教學放到比知識的教學更為重要的位置,“授人以魚不如授人以漁”.這就要求初中物理教師在教學過程中,應積極采用探究式教學法,把科學家從事科學研究的一些基本做法反映到教學中來,讓學生體驗科學的結論都有其科學的產生過程,即“問題假設求證結論”的探究路徑.教師要注重對結論的產生過程的教學,促成學生抽象邏輯思維的形成.
我今天要說的類比教學法應屬于講授法中的一種常用方法,講授法的特點就是通過教師的語言,適當輔以其他手段(利用實物、掛圖、類比、演示實驗等),使學生掌握知識,啟發學生思維,發展學生能力。講授法要求物理教師通過各種直觀演示,或以生動形象的事例喚起學生已有的感性認識,系統地講解物理知識,揭示事物的矛盾,講解問題的關鍵、要害,教給學生處理問題的方法,引導學生積極思考,學會掌握物理知識的特點。類比的教學法就是把學生不容易理解的問題通過類比后變得容易理解,把學生容易混淆的知識點通過類比變得清晰,把學生難于記憶的知識通過類比后變得容易記憶,通過比較、分析、綜合、概括、推理等思維過程和形式,把科學的客觀性、邏輯性與一些藝術手法結合起來,使學生在學習知識的過程中,掌握發現問題、處理問題、解決問題的方法,從而發展學生分析問題和解決問題的能力。
在中學物理的教學中,能夠應用類比方法教學的地方很多,如講靜電力學的問題時,我們就可以用類比的方法,通過學生已知的“重力勢能”來類比“電勢能”。在重力場中,物體因受重力作用而相對于某點(參考點)具有重力勢能,而在電場中,電荷因受電場力作用而相對于某點(參考點)具有電勢能;在重力場中,物體在重力作用下從高處向低處移動時,重力做功,對同一物體,高度差越大,重力做功越多。與此類似,電荷在電場中移動時,電場力做功,同一個電荷從一點移動到另一點時,電場力做功越多,就說這兩點間的電勢差越大,從而講清楚“電勢差”(即電壓)的概念;另外,說“電勢”和說“高度”一樣,得選一個高度的起點,即電勢零點和高度的起點是可類比的,選好高度的起點就可以測量物體的高度了,如選海平面為高度的起點,就可以測量各地的海拔高度,選人的腳底為高度的起點就可以測量人的身高等等,同理,選了電勢零點即可用電勢差(電壓)測量電場中各點電勢的高低了。
在學生剛接觸“電壓”這一概念時是比較抽象和難于理解的,電壓即“電位差”,如果用“水位差”來類比不就可以把抽象的問題變得形象化了嗎?,以U形管為例,當兩端水位高度一致時,U形管中的水是不會流動的,只有當兩端的水位高度不一致時,即有水位差時,U形管中的水才會流動,且水流方向是從高水位端流向低水位端。同理,在電路中,沒有電位差就不會形成電流,在電阻電路中,電流方向也總是從高電位端流向低電位端;在特殊情況下,水流可以從低水位端流向高水位端,如抽水機抽水時,那是外力對水做了功。類似的,電流也可以從低電位端流向高電位端,如電源內部,那是非靜電力做功的結果。相似嗎?
在講庫侖定律時,我們常把萬有引力定律拿來對比講解,因為庫侖定律的公式和萬有引力的公式真是有著驚人的相似,庫侖力和萬有引力的大小都與兩個物體之間距離的二次方成反比,與兩個物體的質量或電荷量的乘積成正比,力的方向都在兩個物體的連線上。利用這種相似性的類比,可以使學生更好地記住這兩個公式,這種相似性也可以啟發人們思考這樣的問題:庫侖力和萬有引力之間有沒有內在聯系?從更深層次上看,會不會是同一種相互作用的不同的表現呢?從而激發學生的求知欲。
在講到磁路歐姆定律時,我們往往用電路歐姆定律來類比,因為磁路和電路也有很多相似之處,如電路有電阻,磁路有磁阻;電路有電動勢,磁路有磁動勢;電路有電流,磁路有磁通;電路中的電流跟電動勢成正比,而磁路中的磁通跟磁動勢成正比;電路中電流跟電阻成反比,而磁路中磁通跟磁阻成反比;磁路歐姆定律的數學表達式為:磁通=磁動勢?M磁阻。電路歐姆定律:電流=電動勢?M電阻。可見他們非常相似,故教學時宜采用類比的方法進行教學。
2研究理論的基礎
2.1同伴教學的教學理念
很早以前美國著名的學習家愛德家?戴爾他提出了金字塔的理念,很形象的展現了我們聽到的東西是我們最容易忘記的,但對于教別人掌握的知識是我們最不容易忘記[2],而同伴教學法為學生設計相互討論合作環節所獲取的知識也不容易忘記。
2.2同伴教?W的流程
一般講解一個概念測試題的流程如下:關鍵知識點講解;出示概念測試題給學生;當正確率達到30%以下,重新進行講解后繼續出示概念測試題;當正確率達到30%到70%之間,讓學生們討論有異議的答案,并給出各自的合理理由說服對方,老師給出正確答案進入下一題;當正確率在70%以上,老師對錯誤的進行講解,進行下一題練習。注意概念題要有一定的質量要求,針對單個概念、不依靠公式可解、有較多的選項、難度不要太大、題目意思明確。同伴教學可以在學生學習過程中更好的去理解物理概念,他是一種自主探究式與合作探究來提高學生學習的效率和能力,其實也是一個輔助學生的學習系統[3]。
3同伴教學實踐探究
3.1研究對象
利用教育實習的機會。選取實習學校的兩個九年級平行班級,由于每個班級人數不相等,我選取每個班級上一學期的期末成績前40人,兩個班級分成一個實踐班另一個對照班。
3.2實踐實例
對使用同伴教學法教學的實踐班級所有學生提出課前預習要求,根據預習內容去完成一定的學習任務,采用答題卡來收集學生完成的答案。為了探究同伴教學法的效果,另外一個對照班級主要采用傳統教學法―講授法進行教學,并且完成課后的同伴概念測試題提交答案。兩個題都是對歐姆定律的理解分別對實踐班和對照班進行記錄。
首次答題結果正確率統計表(正確率/十分確信率) 討論后答題結果正確率統計表(正確率/十分確信率)
從上表可以看出第一輪答題實驗班級正確率都在40%并且其中有25%左右的學生通過課前預習對歐姆定律已有初步認識;對照班同學通過傳統教學答題的正確率都在60%左右并且有接近一半的學生確信概念;第一輪答題結果統計結束后讓學生在同伴間相互提出自己的看法,并與同伴激烈辯論最后成員一致確信的觀點,將討論后的選擇結果寫在同伴教學法概念測試題答題卡上,教師進行第二輪選擇結果的統計如表,從表可以看出實驗班學生通過同伴討論之后將正確率平均升高40%,同時實驗班學生的十分確信率在62%左右,說明學生通過討論之后對歐姆定律概念的理解深入。同伴教學法與傳統教學發相比,學生對概念的理解更加全面、正確,可以促進學生對歐姆定律概念的掌握。
4實踐效果分析
學生學習效果是我們研究的重要目的,從課堂教學中學生的反應來體現教學效果,具體從課堂教學中學生的參與度、對知識的掌握程度和學生對同伴教學的反饋等方面來說明。
4.1學生課堂參與度
學生參與度表現為參與教學活動的積極性和主動性。是判斷學生是否占主體地位的主要依據。
4.2學生對物理知識的掌握程度
應用同伴教學法目的是為了增加學生學習的興趣與學習效率,我應用測試來檢驗學生對知識內容的掌握程度,嚴格使用課本上比較基礎的知識內容制作一張40分的試卷,對使用同伴教學法實踐班學生進行測試檢驗,從測試的成績進行分析,測試結果顯示實踐班學生的成績整體上有了很大的提高。
4.3學生對同伴教學的反饋