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篇1
UR=1.5 V,IR=1.5 A,
電阻的實際功率
P=URIR=1.5×1.5=2.25 W.
例2如圖3,電源電動勢E=3.0 V,內電阻r=1.0 Ω,圖4為燈L的U-I特性曲線,求燈泡的實際功率是多少?
解析此情景和例1是同一類型,不同之處在于外電路用電器是個非線性元件.在圖4中作電源的U-I關系圖象,如圖虛線所示,兩圖象的交點即為電阻R的工作點.
UL=1.6 V,IL=1.4 A,
電阻的實際功率P=URIR=1.6×1.4=2.24 W.
類型二外電路兩個用電器為非線性元件
例3如圖5,電源電動勢E=3.0 V,內電阻r=1.0 Ω,圖6為燈L1、L2的U-I特性曲線,求燈泡的L1L2實際功率各是多少?
解析因為電源與燈泡L1L2串聯,所以通過三者的電流相等,根據路端電壓與干路電流的關系U=E-Ir,在圖6中作電源的U-I關系圖線,兩燈工作時I1=I2=I,U1+U2=U,以電壓軸為基準,作一條等電流線,如圖虛線所示,四條圖線的交點即為兩燈和電源的工作點.
U1=0.6 V,I1=1.0 A,U2=1.4 V,I2=1.0 A,
故燈L1L2的實際功率
P1=U1I1=0.6×1.0=0.6 W,
P2=U1I2=1.4×1.0=1.4 W.
例4如圖7,電源電動勢E=3.0 V,內電阻r=1.0 Ω,圖8為燈L1L2的U-I特性曲線,求燈泡的L1L2實際功率各是多少?
解析因為電源與燈泡L1、L2并聯,所以三者的電壓相等,根據路端電壓與干路電流的關系U=E-Ir,在圖8中作電
2.當交流電路為正弦式交變電路時,P=UI的適用條件為電壓與電流的相位差為π的整數倍.這就是在含有感抗電路中無法利用P=UI來計算有功功率的原因.源的U-I關系圖線,兩燈工作時U1=U2=U,I1+I2=I,以電流軸為基準,作一條等電壓線,如圖虛線所示,四條圖線的交點即為兩燈和電源的工作點.
U1=1.0 V,I1=1.0 A,U2=1.0 V,I2=1.0 A,
故燈L1L2的實際功率
P1=P2=U1I1=1.0×1.0=1.0 W.
類型三外電路兩個用電器一個為非線性元件一個為線性元件
例5如圖9,電源電動勢E=3.0 V,內電阻r=1.0 Ω,R=1.0 Ω,圖10為燈L的U-I特性曲線,求燈泡的L實際功率是多少?
思路一因為電源與燈泡L,R串聯,所以通過三者的電流相等,根據路端電壓與干路電流的關系U=E-Ir,在圖10中作電源的U-I關系圖線,兩燈工作時I1=I2=I,U1+U2=U,以電壓軸為基準,作一條等電流線,如圖虛線所示,四條圖線的交點即為兩燈和電源的工作點.
U1=1.0 V,I1=1.0 A,U2=1.0 V,I2=1.0 A,
故燈L1L2的實際功率
P1=P2=U1I1=1.0×1.0=1.0 W.
思路二在電路分析中我們經常要把一部分有源電路等效為電源,即等效電源.等效電源的電動勢E′等于開路時的路端電壓,等效電源的內阻r′等于該有源電路除源(電源的電動勢看作零,電源看作電阻)后的等效阻值.電源和一個定值電阻串聯組成的等效電源如圖11所示,
E′=E,r′=R+r,
根據路端電壓與干路電流的關系U=E-Ir,在圖12中作等效電源的U-I關系圖象,如圖虛線所示,兩圖象的交點即為電阻L的工作點.
UR=1.0 V,IR=1.0 A,
燈泡的實際功率
P=ULIL=1.0×10.0=1.0 W.
例6如圖13,電源電動勢E=3.0 V,內電阻r=1.0 Ω,R=1.0 Ω,圖14為燈L的U-I特性曲線,求燈泡的L實際功率是多少?
思路一因為電源與燈泡L和電阻并聯,所以兩者的電壓相等,根據路端電壓與干路電流的關系U=E-Ir,在圖14中作電源的U-I關系圖線,兩燈工作時U1=U2=U,I1+I2=I,以電流軸為基準,作一條等電壓線,如圖虛線所示,四條圖線的交點即為兩燈和電源的工作點.
U1=1.0 V,I1=1.0 A,
故燈L的實際功率
P1=U1I1=1.0×1.0=1.0 W.
思路二等效電源法
如圖15,虛線框內部分當做等效電源.閉合電路的歐姆定律U=E-Ir表述了干路電流I和路端電壓U的函數關系,干路電流I和路端電壓U分別為函數的自變量和因變量.將電阻看做電源的一部分,則自變量應該變化為燈泡電流IL.
由電流關系有
I=IR+IL(1)
IR=UR(2)
則由閉合電路歐姆定律有U=E-(IL+URr,
變形得到新的函數關系為U=RR+rE-ILRR+rr.
在圖16中作等效電源的U-I關系圖象,如圖虛線所示,
其中E′=RR+rE,r′=RR+rr,
兩圖象的交點即為電阻L的工作點.
篇2
二、加強學生動手操作,提高學生實驗能力
動手實驗是學生自主開展實驗學習的基礎,也是學生創新意識形成的基本過程,對提高實驗課教學效果,培養學生綜合素質有著積極的促進作用。因此,教師應注重培養學生獨立實驗的基本技能和能力,加強學生的動手練習,促使學生養成良好的實驗習慣,為培養學生實驗創新能力打下基礎。例如,教學“伏安法測電阻”實驗中,教師要先從小處入手,讓學生討論電路中電流表和電壓表的連接方法和使用特征,引導學生通過歐姆定律的估算法,確保實驗時選擇合適的量程,并讓學生對比歐姆定律的實驗電路圖找出兩實驗的異同點。促使學生掌握基本的實驗能力。這樣學生在學習和探索電學實驗時就可以在一定程度上拋開課本,不必完全按照課本所要求的實驗方法來動手操作,對促使學生進行實驗創新有一定的益處。通過這種方法,既可以幫助學生深化實驗原理,掌握電學方面的物理知識,又可以通過促使學生在動手動腦中學會觀察和思考,提高學生分析問題和解決實驗問題的能力,繼而培養學生的創造性思維。
三、自主設計實驗步驟,激發學生創新意識
傳統實驗教學中,無論是演示實驗還是學生實驗,給出的實驗步驟往往是固定和單一的,致使學生習慣在教材中尋找實驗方法,按照步驟一點點進行實驗,不利于學生創新精神的培養。為改變這種現象,教師可以有意識地引導學生自主設計實驗步驟,給學生提供更多思維發展的空間,在不違反實驗基本規律的前提下讓學生來設計具體的實驗步驟,培養學生的創新意識。例如,在 “探究物體質量和其體積之間關系”的實驗時,教師可以提出這樣的問題:“我們可以選擇哪些物質作為實驗的對象”、“實驗時我們需要哪些工具”、“為了更好地探究物體質量和其體積之間的關系,我們需要哪些實驗步驟”等。學生根據教師循序漸進的問題會逐步思考實驗所需的對象、工具以及步驟等,從而對實驗得出一個相對完整的認識,這樣,學生在實驗時會根據自己的理解,獨立思考添加一些步驟或工具等,完成探索物體質量和體積之間關系的實驗。通過這種方法,既可以深化學生對物理基礎知識的理解,又可以引導學生初步完成實驗設計,對激發學生創新意識,落實創新教育有積極作用。
篇3
2015年蘇錫常鎮二模卷第10題:將兩個金屬電極鋅片和銅片插入一個水果中就可以做成一個水果電池,某興趣小組欲測量水果電池的電動勢和內阻。
(1)甲同學用多用表的直流電壓(0~1 V)檔估測某水果電池的電動勢,穩定時指針如圖[TP12GW39。TIF,Y#]1中A所示,則讀數為[CD#3]V;用多用表的歐姆×100檔估測水果電池的內阻,穩定時指針如圖1中B所示,則讀數為[CD#3]Ω。上述測量中存在一重大錯誤,是[CD#3]。
(2)乙同學采用如圖2所示電路進行測量,并根據測量數據做出了[SX(]1[]I[SX)]-R圖象,則根據圖3,該水果電池的電動勢為[CD#3]V,內阻為[CD#3]Ω。(結果保留兩位有效數字)
[TP12GW40。TIF,BP#]
答案如下:(1)0。84;3。2×103;不能用多用電表電阻檔直接測電源內阻;(2)0。96±0。02 (1。6±0。1)×103
1。2 試題分析
本題圍繞一個重要的電學實驗――“測量電源電動勢和內阻”展開考查,具體涉及多用電表的讀數及操作、實驗電路的設計、圖象法處理數據等內容。如表1所示。
[JZ][HT6]表1
[BG(!][BHDFG2,WK3,K10,K17W]
序號[]考查內容[] 易錯點解析 [HJ*3]
[BHDG4*2,WK3,K10ZQ*3,K17ZQ*3W]1[]會正確進行多用電表的讀數[]讀電壓時應注意量程(“0~1 V”),讀電阻時要注意多用電表歐姆檔刻度不均勻,還有讀數應乘以所選的倍率
[BH]2[]會正確使用多用電表歐姆檔[]用多用電表歐姆檔測電阻時必須把電阻從回路中取出,因此不能直接測電源的內阻
[BHG4*2]3[]“安阻法”測電源電動勢和內阻的原理[]由閉合電路歐姆定律得到1/I-R圖象是線性的,且圖線的斜率大小等于1/E,圖線的縱截距大小等于r/E
[BHDG2]4[]圖象法處理實驗數據[]單位要換算成國際單位(A和Ω) [HJ2mm]
[BG)F][HJ]
1。3 試題評價
本題用水果電池代替常見的干電池、鉛蓄電池、手機鋰電池作為實驗對象,給人一種獨辟蹊徑、眼前一亮的感覺。水果電池取材方便、貼近生活、變化豐富,既適合學生進行探究,也體現了“從生活走向物理”的教育理念。
2 兩處不同
2。1 實驗對象
本題的實驗對象變成了水果電池。在平時的教學中,許多教師都會習慣性地選擇干電池進行實驗,這是因為干電池比較穩定,實驗操作也較簡單方便。實際上,學生在初中就已經接觸過水果電池,在化學課“原電池”部分也學習過相關內容,所以對水果電池并不陌生。筆者在講評課上與學生進行了交流。
師:水果電池的工作原理是什么?
生1:水果中含有豐富的水果酸,是一種很好的電解質,將不同的金屬材料做成電極插入水果中,用導線將電極與用電器相連,回路中就會有電流通過。
師:如何判斷水果電池的正、負極?
生2:根據原電池的工作原理,水果電池兩電極必須存在金屬活動性上的差異。本題中鋅更活潑,所以鋅片失去電子,其反應方程為Zn-2e-[FY=]Zn2+。電子經外電路流向銅片,由于物理學中規定正電荷定向移動的方向為電流方向,所以外電路中電流從銅片流向鋅片,由此判斷銅片是水果電池的正極。
師:水果電池的電動勢、內阻與哪些因素有關?[HJ1。5mm]
生3:正負電極的活動性差異越大,水果電池的電動勢越大。由電阻定律R=ρ[SX(]l[]S[SX)]可知,增加兩電極間的距離,相當于增加導體長度,水果電池的內阻增大;增加電極插入的深度,相當于增大導體橫截面積,水果電池的內阻減小。
2。2 實驗器材和電路
由于實驗對象發生了變化,實驗器材和電路也需要進行相應的調整。在測量干電池的電動勢和內阻時,通常選擇學生電表(電壓表0~3 V、電流表0~0。6 A)和滑動變阻器進行實驗。由于水果電池的內阻很大(一般上千歐姆),為了便于讀數和操作,選擇電阻箱和微安表進行實驗。
實驗器材 水果,電極:銅片、鋅片,MF47多用電表,微安表:量程0~500 μA,電阻箱(0~9999 Ω),帶鱷魚夾的導線若干、開關、砂紙、小刀等。
實驗電路及測量原理 實驗電路如圖4,根據閉合電路歐姆定律E=I(r+R),整理得
[SX(]1[]I[SX)]=[SX(]1[]E[SX)](r+R)。
作出[SX(]1[]I[SX)]-R圖線,若圖線的斜率為k,[TP12GW41。TIF,Y#]縱軸截距為b,則電源的電動勢E=[SX(]1[]k[SX)],內阻r=[SX(]b[]k[SX)]。
3 三個追問
3。1 追問1(實驗誤差分析)[HJ]
本題中微安表也有內阻,因此會引起實驗誤差。用此電路測電池電動勢與內阻,測量值與真實值的關系是:E測[CD#3]E真、r測[CD#3]r真。(填“”或“=”)。
分析 若考慮微安表的內阻,不妨設其為rg,則根據閉合電路歐姆定律E=I(r+rg+R),整理得[SX(]1[]I[SX)]=[SX(]1[]E[SX)](r+rg+R)。作出[SX(]1[]I[SX)]-R圖線,若圖線的斜率為k,縱軸截距為b,則電源的電動勢E=[SX(]1[]k[SX)],內阻r=[SX(]b[]k[SX)]-rg。與上面推導的結果相比可得:E測=E真、r測>r真。
3。2 追問2(實驗注意事項)
為能較為準確地完成該實驗,在儀表、導線都正常工作的前提下,請依據水果電池的工作原理,提出一些實驗操作過程中需要注意的事項。(只需填寫一項即可)[CD#3]。
分析 水果電池很不穩定,容易極化,因此電池電動勢會明顯下降,內阻會明顯增大,因此實驗中讀數要快,每次讀完立即斷開開關。也可回答:用砂紙將金屬片表面的氧化層磨去以增加其導電性;將所選水果切開,用小刀在其上劃幾刀以增加其導電性等。
3。3 追問3(實驗思想方法)
某研究性學習小組對水果電池電動勢和內阻可能的影響因素進行探究。成員們通過討論,得出了以下一些可能影響的因素:水果種類、水果溫度、電極種類、電極間距、電極插入深度等。在進行實驗探究時,需要用到的物理思想方法是[CD#3]。
分析 本探究實驗運用“控制變量”的思想方法,分別對不同影響因素進行探究。
4 四點策略
4。1 “會操作”打基礎
研究近幾年各地高考實驗題不難發現,命題者越來越重視對基本儀器操作的考查。如2014年江蘇高考物理試卷第10題的第1問,考查了用螺旋測微器測合金絲的直徑。“為防止讀數時測微旋桿發生轉動,讀數前應先旋緊哪個部件?”真正操作過的學生會比較熟悉,反之則不容易得分。
針對這一變化,教師在指導學生復習實驗時,應特別關注基本儀器的使用。《考試說明》中所列的基本儀器主要有:刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧測力計、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器和電阻箱等。要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和使用規則,以達到熟練操作、正確讀數。
本題中所考查的多用電表使用,還包括諸如機械調零、歐姆調零、倍率的選擇等操作,假如在高考復習中讓學生操作一次多用電表,完成幾項測量任務,將會起到事半功倍的復習效果。
4。2 “懂原理”是關鍵
高考實驗題的命題往往是在幾個重點實驗的基礎上進行的,因此掌握這些實驗的原理是解題的關鍵所在。分析近五年江蘇高考物理試卷(如表2)可以發現,電學中常考的三個經典實驗:探究決定導線電阻的因素、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測量電源的電動勢和內阻,以及新增考點“練習使用多用電表”分別出現在各年的試卷上。
針對上述情況,教師在進行實驗復習教學時,應加強對實驗原理的分析。同時,也要關注基本實驗的變式,提升學生對實驗原理的遷移應用能力。
本題考查的測電源電動勢和內阻,可以用伏安法,也可以
[HT6][JZ]表2
[BG(!][BHDFG2,WK4,K18,K8W]
年份[]實驗名稱[]實驗原理(操作)
[BHD]2010年[]測量電源的電動勢和內阻[]“伏阻法”
[BH]2011年[]測量電阻的阻值[]“替代法”
[BH]2012年[]用多用電表探究黑箱中的電學元件[]多用電表的操作
[BH]2013年[]探究小燈泡的功率P與電壓U的關系[]“伏安法”
[BH]2014年[]測量合金絲的電阻率[]“伏安法”
[BG)F]
用安阻法、伏阻法,甚至可以用伏伏法或者安安法,但是實驗原理均為閉合電路歐姆定律E=U+Ir,都是在用各種方法尋找方程解出E和r。因此,在復習備考時牢牢抓住幾個基本實驗,確保每一個的原理都了然于心,高考解題時就游刃有余了。
4。3 “能分析”促嚴謹
實驗誤差的分析也是高考實驗題考查的重要內容。如2014年海南高考物理試卷第12題考查了用伏安法測量一電池的內阻,其中第(4)問“在你設計的電路中,產生系統誤差的主要原因是[CD#3]”。熟悉的學生知道該實驗的系統誤差主要是由于電壓表不能看成理想表而引起的。
《考試說明》中明確指出:認識誤差問題在實驗中的重要性,了解誤差的概念,知道系統誤差和偶然誤差;知道多次測量求平均值的方法可以減小偶然誤差;能在某些實驗中分析誤差的主要來源。這就要求教師多關注誤差分析,多對學生進行指導,而且筆者認為,教師不但要教會學生如何“定性分析誤差的來源”,還要啟發學生“合理給出減小誤差的方法”,從而不斷提高學生分析問題和解決問題的能力。
本題中由于微安表有內阻,會引起系統誤差,由閉合電路歐姆定律分析可以得到E測=E真、r測>r真。其實,通過前面的推導不難發現,只要知道了微安表的內阻值,該系統誤差就可以消除了。誤差分析能培養學生科學、嚴謹的研究態度,很好地體現了物理學中“情感態度價值觀”的課程目標,所以在復習中應引起足夠的重視。
4。4 “巧設計”提能力
高考實驗題中的設計性問題是對學生理解能力、創新能力的綜合考查,這類試題要求高、難度大,對學生很具有挑戰性。
篇4
【文章編號】0450-9889(2016)09B-0100-02
電力是現今社會經濟發展和人們生活都離不開的能源,正確地認識電力、完全地了解電力是人們不斷學習新知識,順應社會發展要求的表現,因而,在高中物理中電學知識成為教學的重點內容之一。如何在有限的課堂時間,讓學生對電學有更多、更全面的認識是高中教師在教學時所面臨的問題。而實驗則是教師在教學中能夠將書上抽象化的電學知識具體化的一種方法,故而,教師需要在教學時認識到實驗的重要性,通過實驗來提高高中物理電學教學效率。
一、電學的重要性
教師在教學中要想通過有效的實驗讓學生更快、更好地學習電學知識,前提是教師要認識到電學的重要性,只有在這一基礎上,實驗教學的開展才成為可能。電學對高中學生發展的重要性主要體現如下:
(一)電力是現今社會發展必不可少的條件。現今社會也可以被稱之為“電氣時代”,生產所用的機械設備、信息化時代下的互聯網,甚至平時家用的冰箱、電視等都需要電力作為能原,可以說,電力是現今社會發展必不可少的條件,電對社會發展具有重要作用。因此,作為社會的儲備人才,高中生必須掌握電學知識。對于高中生來說,電學不僅與自己現在的生活息息相關,而且與自己今后的工作密不可分。學習電學知識是電氣時代下社會對人才的基本要求,是高中生不斷學習新知識,提升自身能力的要求。教師在進行物理教學時要認識到電學的重要性,在課程時間的安排上要側重于電學。
(二)電學是高中物理知識的重要組成部分。作為高中生,其主要的任務可以說是認真學習,全力以赴地準備高考。從應試這方面來看,電學是高中物理知識的重要組成部分,在高考物理中占有較大的分值。為了讓學生從容地面對高考,在高考中能夠取得較好的成績,教師應該在教學時側重于電學,利用有限的課堂時間讓學生掌握好電學知識,使其在高考中立于不敗之地。因此,從物理高考的分值構成方面看,教師在教學時應重視電學方面的知識,將理論與實驗相結合,能更好地幫助學生學會和掌握電學知識。
二、實驗教學的作用
要在物理電學課程中運用實驗幫助教學,就必須認識到實驗教學的作用。只有這樣才能在教學中更好地運用實驗教學,以取得提高物理課堂效率的結果。
(一)實驗教學有利于幫助學生理解電學知識。經過初中的學習,高中生已經初步將形象思維轉換為抽象思維,能夠理解一些比較簡單的抽象的物理概念,但是對于電學中電荷守恒定律、歐姆定律等專業的物理概念還不能夠完全地利用抽象思維來進行理解,這就需要教師想辦法將抽象的物理概念形象化、具體化,而實驗就是其中一個有效的手段。教師可以利用物理實驗將電荷守恒定律、歐姆定律等物理知識表現出來,讓學生能夠通過物理實驗總結出概念,而不是照著書本上的概念背誦。
(二)實驗教學有利于幫助學生記憶電學知識。實驗教學不僅能夠幫助學生理解物理知識,而且能讓學生通過自己動手進行物理實驗,從而更加清楚地知道在實驗中應該注意的地方,能夠更加清楚地記住實驗知識點。與單純的教師講解相比,學生通過自己動手進行實驗能夠更快、更牢靠地記住電學知識,讓教學取得事半功倍的效果。因此,鑒于實驗教學能夠幫助學生記憶電學知識,教師在教授電學知識時需要結合實驗,重視實驗在課堂教學中的作用。
三、利用實驗提高物理電學課堂教學效率的方法
在認識到電學對高中生發展的重要作用和實驗教學在課堂中的作用后,本文以蘇教版高中物理中的電學教學為例,探討如何利用實驗提高物理電學課堂教學效率的方法。
(一)將實驗與教學相結合。要想利用物理實驗來提高物理課堂的教學效率,需要教師在上課時將實驗與教學相結合。為此教師可以從三個方面做出選擇:在教授知識前先進行物理實驗,通過實驗結果的展示引出所講知識;在講解知識的同時進行實驗,讓學生在聽取知識原理時通過實驗幫助對知識的理解;在講授完知識點后通過進行物理實驗加深學生對該知識點的理解。本文認為,在講授知識原理前先進行物理實驗,通過實驗結果的展示能夠激發學生的好奇心:這個結果為什么是這樣的呢?通過學生的好奇心來提高其上課的積極性和注意力,這樣對物理課堂的開展更有幫助。
例如,在講述蘇教版高中物理選修3-1第一章時,對于電荷間的相互作用和靜電感應現象這一知識點,(下轉第108頁)(上接第100頁)教師可以這樣做:在正式上課前,先將驗電器與金屬小球拿出來,對學生說:“同學們,今天在正式講課前我們先做一個小實驗,大家看看能不能通過實驗得出結論。”然后告訴學生:“今天我所帶的驗電器是帶正電的,而三個金屬小球中,一個不帶電,一個帶正電,一個帶負電,現在我們分別用這三個金屬小球靠近驗電器。”得出當不帶電的金屬小球靠近驗電器時,驗電器的金箔張角有所減小;當帶正電的金屬小球靠近驗電器時,驗電器的金箔張角加大;當帶負電的金屬小球靠近驗電器時,驗電器的金箔張角減小且減小的幅度與不帶點的金屬小球相比更大。因此,教師就可以引導學生得出結論:電荷之間有相互作用,另外,電荷之間存在著靜電感應現象。當學生通過實驗學會該知識后,教師還可以讓學生利用幾分鐘進行思考討論:如果讓帶電的導體靠近不帶電的驗電器時,驗電器金箔的張角將會如何變化?讓學生通過實驗――知識講解――思考討論的授課順序,徹底地學會電荷間的相互作用和靜電感應現象。
(二)合理選擇實驗器材。利用實驗開展物理課堂講授電學知識,教師需要教會學生合理地選擇實驗的器材,不需要的器材不準備,必須的實驗器材不能缺。讓學生在學會合理選擇實驗器材的同時牢記相關知識。以蘇教版高中物理選修3-1為例,教師在講解歐姆定律一節時,在進行實驗前,可以通過引導讓學生知道進行實驗時所需要的實驗器材是什么。教師在進行實驗前可以問學生:“今天我們要學的是歐姆定律,歐姆定律是探究電路中電流與電壓、電阻之間的關系,那同學們思考一下,我們進行實驗時需要用到什么器材呢?”通過引導讓學生思考,了解到進行歐姆定律的實驗需要用到額定電壓為1.5伏的干電池、導線、開關、電流表、電壓表、滑動變阻器和5Ω、10Ω、20Ω的電阻各一個,當學生知道進行實驗需要用到的器材后開始實驗。另外,為了幫助學生更好地鞏固和記憶需要用到的實驗器材的特點和用途,教師在學生獨自進行實驗時也可以要求學生先不看書,將自己覺得需要用到的實驗器材放在桌面,然后再自己翻開書本進行檢查,以此來加深學生的印象。
篇5
2.重視考查學生的動手能力。
3.重視對實驗數據處理方法的考查。
4.電學實驗是命題熱點。
5.創新意識比較強,與實際聯系較密切。
二、結合實驗考查特點,合理制定教學策略
1.培養學生學會使用基本儀器。基本儀器的使用,是做好物理實驗的基礎。讓學生了解基本儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和注意事項,以達到熟練、正確的讀數。在教學中,教師可抓住各種基本儀器的共性加以指導。
2.培養學生理解實驗原理,進行實驗設計的能力。教學中教師應要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據,引導學生根據實驗原理對實驗進行設計,包括用什么物理定律、公式,電學實驗用什么電路圖等。還應弄清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需要的儀器和實驗條件,進而設計好實驗步驟,畫好記錄表格等。教學中,教師可先有示范讓學生模仿學習,也可由教師提示學生獨立摸索安裝調試儀器,進行實驗步驟以及完成實驗表格的填寫。
3.培養學生正確記錄實驗數據和處理數據的能力。教學中,教師應指導學生讀取和記錄數據的注意事項。教學中可引導學生采用圖象處理法,如在研究勻變速直線運動,探究彈簧彈力和伸長的關系,用單擺測定重力加速度,描繪小燈泡的伏安特性曲線,測定電源的電動勢和內阻,測定玻璃折射率等實驗中采用圖象處理法均可達到簡便、直觀的效果。最后,還應讓學生明白實驗結果的物理意義是什么,與理論計算有何偏差。通過這樣的分析與研究,許多深一層次的問題都可得到解決。
篇6
這對目前的汽車維修電工電子學課程提出了更新、更高的要求。電工電子技術是汽修類、機電類專業必修的基礎課程、必備課程,再教學過程中應做到知識和能力兼顧,與學歷教育的重理論輕實踐區分開。具體說來,筆者認為在加強實習教學環節中,應注意以下幾個方面:汽車電工電子學課程理論抽象且實踐性較強,對后續專業課特別是汽車電氣、電控方面的課程有著開電機和開路先鋒之功,武警士官學校的戰士學員文化底子較薄,普遍缺乏初高中物理電磁學等方面的知識,沒有一個鮮明和完整的知識體系。因此只有在教學方法上不懈探索、推陳出新、勇于實踐,師生才能真正降服“電老虎”。
現代汽車是集機械、電子、通訊和液壓傳動為一體的高科技產品,因此現代汽車維修涉及面廣,學科跨度大,特別是與通訊和電子、計算機、互聯網技術結合日趨緊密。為了切合當前武警部隊職業教育院校培養應用型人才的需要,有必要改進汽車電工電子基礎的教學方法,以學好基本理論為基礎,以技能教學為重點,提高學員的實踐操作能力,加強興趣教學。在教學過程中注意優化教學活動的策略,把握好活動過程中的操作環節,逐步提高學員的學習興趣與積極性,從而提高汽車電工電子技術的教學質量,適應當前的職業技術教學工作。
一、積極引導,樹立信心、培養情感
戰士生入校之初,對專業基礎理論的框架結構和必備知識幾乎一無所知,此時部分學生由于已有的生活和工作經驗會對專業知識充滿好奇心,而部分學生卻會因對專業的陌生而產生畏懼心理。如何讓克服恐懼,迎難而上,良好的教學開端起著不可替代的作用。一次我們要重視“電工與電子的緒論”課教學。所謂的‘緒論’就是開頭。“良好的開端是成功的一半”。在教學中也一樣,在上電工電子基礎課前必須充分調動學生的積極性,使他們對電子電工的學習產生濃厚的興趣,吸引學生的目光,營造良好的課堂氣氛。設置聯系實際,有意思的的提問使學員對學習電工基礎產生興趣,并產生強烈的求知欲,從而進一步調動學員學習的積極性和自覺性。
例如,在講運算放大電路時,這樣引入課題:“國慶60周年閱兵式的無人駕駛飛機是如何控制的”、“遙控汽車模型分那幾種控制?是比例遙控還是開關控制”等短短的幾個問題使學生的注意力一下就被吸引過來了。隨后就引入運算放大電路的線性比例控制,課堂氣氛立即活躍起來。情感是滋生興趣的催化劑,積極的情感體驗會使人將一種行為進行下去,使學生在學習過程中不斷調節自己的情感,而不是抱著消極的或應付的態度去學習,努力在學習中獲得真正的樂趣和滿足。還可以讓學生尋找課本中一些對自己成長有幫助和好處的知識,這些都有利于學習興趣的提高。
二、利用課下時間,培養學習興趣
首先在完成教學任務的前提之下,引導學生閱讀一些相關專業的報刊、雜志,也可鼓勵學生去網上搜集相關資料,以此多了解維修電工行業發展狀況及專業發展方向,拓寬其知識面,培養學生的創新思維能力。其次成立電工制作和維修興趣小組,利用課下時間制作簡單的電路(如門鈴、聲控燈、防盜報警器和雙聯燈等),意在激發自信培養學生的興趣。制作內容從簡單實用入手。
制作時,對于出現的線路故障,教員要和學員一起分析,找出故障產生的原因,提高學員的維修技巧。完成的作品可以拿到學員隊、系部進行展示,對學員產生激勵效應。再次在教學過程中教員應起好示范作用,多參加一些有益的維修活動,提高自己的專業水平,向學員闡述自己的心得體會,與學員交流汽車駕駛中常見的故障現象和原因,增強實際學員學習的興趣和信心。
三、充分發揮直觀教具的作用
電子電工基礎是研究電磁現象及規律在工程技術領域中應用的一門技術基礎課程。在電工基礎教學中要加強直觀教學,采用實物、模型等教學手段,充分發揮學生的視覺、聽覺、觸覺等各種器官的互相協調作用。如學習變壓器的構造及工作原理時,通過實物以及學生自述其所知的變壓器用途,引導學生了解變壓器的結構、“變”什么和“變”的原理,積極思維,掌握要領和理解原理,從而產生學習興趣。
四、利用多媒體課件教學,提高學員學習興趣
電子電工基礎是一門抽象的學科。在教學中,往往有許多情況難以被學生想象,實驗又無法進行,這對學員的理解就比較困難了。同時有些實驗雖然可以演示,但其過程無法看到,變化小,學員不理解,也不是很相信。利用計算機制作逼真的多媒體模擬課件,可以幫助學員擺脫這些認識障礙。例如:二極管具有單向導電性能,也就是說:對PN結加正向電壓是會導通的,那么它的電阻就比較小;反之加反向電壓時,不導通,反向電阻就比較大的。用FLASH制作動畫效果,將整個實驗過程通過模擬方法予以完成,這樣不僅將抽象的東西形象化了,學員也易于接受,讓學員在學習理論知識的同時也能夠親自動手實踐,在實踐中領會、驗證理論知識。激發了學員的學習興趣和積極性,從而明顯增強學員的學習效果。多媒體教學在理論實踐結合教學中的作用關鍵就在于對理論知識直觀展現,在實踐操作之前必須通過多媒體講解,促進理論與實踐的過渡銜接,不僅使學員輕松、直觀理解本節課的相關理論原理,而且克服了隨后實踐中的盲從性,提高了學生學習的自主性、探究性,更增多了學生學習、實踐中的成功因素。
在職業汽修專業基礎課程的教學過程中開展多媒體教學一般常采用以下幾種方法:
直觀演示法、視頻展示現場法:隨著計算機技術的飛速發展,多媒體直觀演示法包括利用現代制作的各類多媒體課件、影視資料。多媒體直觀演示法,是教員以多媒體展示各種實物或者實驗,使學員獲得關于事物現象的感性認識的方法。學員們看的盡心,聽得盡情,興趣盎然。
多媒體教學在理論實踐結合教學中的作用關鍵在于對理論知識直觀展現,在實踐操作之前必須通過多媒體講解,促進理論與實踐的過渡銜接,不僅使學員輕松、直觀理解本節課的相關理論原理,而且克服了隨后實踐中的盲從性,提高了學生實踐的自主性、探究性,更增多了學員實踐中的成功因素。
五、掌握夠用、實用、管用,結合實際工作需要的原則;辨析概念,夯實基礎,儲備專業基礎知識
任何知識的掌握都離不開基礎知識。電學部分的基礎知識多、散、要辨析清楚、固記腦中。筆者認為關于此點要詳細闡述一下。
(一)關于電路
電路部分要記住電路的形式、狀態、及組成部分。
1.串聯、并聯
初中物理中就曾要求學生掌握最基本的兩種連接方式:串聯、并聯。能否正確分析辨別他們對汽車維修電工電子基礎課程的學習至關重要。識別電路的類型,可以從以下幾個方面入手:
(1)根據定義:“逐個順次連接”為串聯,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地連在電路的兩點間,(“首”為電流流入用電器的哪一端,“尾”指電流流出用電器的那一端)此電路為并聯電路;
(2)根據電路路徑法,此法為識別兩種電路最常用的方法。讓電流從正極出發經過用電器回到電源負極,途中不分流始終為一條路徑,則連接方式為串聯,若電流在某處分流,且每條路上只有一個用電器,電流在電路中有分有合,則連接方式為并聯;
(3)拆除法,拆除其中的一個用電器,若其余用電器都不工作,則用電器為串聯連接。(因為串聯電路中各用電器工作之間相互影響),若其余用電器照樣工作,則用電器為并聯連接;
(4)開關作用法,并聯有干路、支路之分,且開關的位置不同,其控制作用各異,而串聯電路中開關的位置的變化不影響控制的作用,所以控制作用相同時容易串聯,控制作用不同則為并聯;
(5)節點法,在識別電路時,不論導線有多長,只要其間無用電器、電源等,導線兩端均可看成同一個點,從而找出各用電器的共同點,認清電路。
2.通路、開路、短路
電路中出現的這三種狀態,其中通路為處處相通的電路,開路為電路中有處斷開的電路,這兩種狀態易于接受,便于分清。但是學員對于短路的分辨顯得力不從心,不知道何處短路,為什么短路。其實只要注意分析的要點即可辨出何處短路。電流具有走捷徑的特點,捷徑是指這條路徑中電阻很小,小到可以忽略不計、即為空導線,當一根空導線,或開關、或電流表(電阻小到可以認為沒有)與某個用電器并聯時,電流只走空導線,開關或電流表而不走用電器,使該用電器被短路,從而不能工作。
(二)三個重要的物理量―電流、電壓、電阻
電學部分學習成績的好壞在很大程度上取決于對這三大物理量中涉及到的概念、單位、工具使用等知識的辨析程度。
1.概念辨析
電荷的定向移動形成電流,這是電流的形成定義,簡單便于理解;電壓是形成電流的原因,沒有電壓就沒有電流;電阻是指導體對電流的阻礙作用,即阻礙作用越大,電流越小。
2.表示符號
物理量的表示符號要與其他單位的符號區分開來。電流、電壓、電阻三物理量分別用I、U、R表示,而單位表示字母分別為A(安培)、V(伏特)、Ω(歐姆)。
3.工具的使用
(1)電流表
電流表是測量電流的工具,使用時必須與被測電路串聯,電流必須從正接線柱流入,而從負接線柱流出,禁止不經過用電器直接連線電源兩極上。選擇合適的量程。
(2)電壓表
電壓表是測量電路兩端電壓的工具,使用時必須與待測電路并聯,電流也從正接線柱流入從負接線柱流出,注意選擇合適的量程。
(3)滑動變阻器
調節電路中的電流和用電器兩端的電壓。由于滑動變阻器上有四個接線拄使用起來就要注意了,接線柱選擇一上一下連入電路,串聯在電路中,鑒于滑動變阻器所起的作用,在使用前,滑片調至阻值最大處。
(三)電功(W)、電功率(P)
物理學中電功沒有確切的定義,只是描述性的,當電能轉為其它形式能時,就說做了電功。即電功就表示有多少電能轉化為其它形式的能,如果知道了電功的多少,就知道了消耗多少電能。
而用電器單位時間內消耗的電能叫做電功率。電功率的大小不僅取決于消耗電能的多少,也取決于所用的時間的長短。
(四)快速識別電路圖,正確連接實物圖
電路圖的識別在前面已經說明了方法,但是當電路中加入電流表、電壓表、滑動變阻器等器材后,電路的識別就變得困難起來。但我們知道電流表、滑動變阻器使用時必須串聯、電壓表與用電器并聯,串聯易辯并聯難分。因此在分析次類電路時要想方設法排除這些相關干擾因素,即可把電壓表暫時隱蔽起來,辯清電路后再加回原處。概括去表法中去的就是電壓表,注意去后分析清楚電路連接方式后還要一個個的加上去,看它們分別測哪個用電器兩端的電壓。
根據電路圖連接實物對于學員來說困難也較大,這里要注意原則:一一對應。若題中沒有電路圖,只給相關的要求,最好做前要先按要求畫簡單的電路圖,再由電路圖去連實物;也可以按要求先連好實物,再由實物圖畫出要求的電路圖。
六、理解規律,把握關鍵
由于電學知識點散、亂不成體系,沒有規律,所以學員學習較為困難。只要熟記規律,加深理解,形成一個完整的知識體系,那解起題目來方可得心應手。
(一)三個物理量在串、并聯電路中的特點
在串聯電路中:電流處處相等;電路兩端的總電壓等于部分電路兩端電壓之和;總電阻等于各導體的電阻之和。
在并聯電路中:干路電流等于各支路電流之和;各支路兩端的電壓相等;并聯電路總電阻的倒數等于各并聯導體的電阻倒數之和。
(二)歐姆定律
經驗告訴學生:由于電壓是形成電流的原因,因此電壓越高,電流越大;而電阻是導體對電流的阻礙作用,即電阻越大,電流越小。
通過實驗的具體探索得到了歐姆定律的內容:一段導體的電流,跟這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。此定律非常重要,一定要加強理解,熟悉其使用的條件及注意事項。
(三)電功定律
某段電路上的電功,跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流以及通電的時間成正比。物理學中用電路兩端的電壓U,電路中的電流I,通過的時間t,三者的乘積來計算電功。
(四)焦耳定律
導體中有電流通過時,導體就要發熱,此現象稱為電流的熱效應。英國物理學家焦耳經過多年的研究,做了大量的實驗,精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和時間的關系:電流流過某段導體時產生的熱量跟通過這段導體的電流的平方成正比,跟這段導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。
七、疏通關系,構建框架
在掌握了上述理論知識的基礎上,還要想法疏通各個物理量之間的關系,熟悉各物理量的單位及換算關系,能夠快速選擇相應的計算公式,列式解答。
(一)重要的計算公式
1.三個物理量的關系公式
串聯時:I=I1=I2、U=U1=U2、R=R1=R2(若有幾個等阻值為R0的電阻串聯則R=nR0)
并聯時:I=I1=I2、U=U1=U2、1/R=1/R+1/R(若有幾個阻值為R0的電阻并聯則總電阻R=RO/n)
2.歐姆定律:I=U/R
此公式中只有電流、電壓、電阻三個物理量,但它的作用非常重要。在使用公式時要注意:
①三個物理量都要針對同一段導體,或同一個電路而言;
②三個物理量的單位都要使用國際單位,即分別為A、V、Ω;
③已知其中的任意兩個量都可以求出第三個量。
3.電功公式:W=UIt
電功率公式:P=UI
電功、電功率這兩個物理量的計算由于歐姆定律及其變形公式的影響,使計算電功率公式特別多,在選擇使用時難以選擇,所以要注意選取的技巧,要求的問題所在電路為串聯時:電功選用公式:W=IRt,電功率選用P=IR;而當要求所在的電路為并聯時,則分別選用W=U/R.t,P=U/R,這樣選擇都想利用所在電路的特點(電流相等或電壓相等)加快解題。
4.焦耳定律:Q=I?Rt
焦耳定律的公式與電功公式的形式基本一樣,使用時同樣要注意公式的選擇問題,當所求問題的電路為純電阻(除了電能轉化為內能外,別無其他形式的能產生)電路時,幾個公式可以任意選取;若不是純電阻電路只可使用公式Q=I?Rt不然的話計算有誤。
(二)單位的換算
只要牽扯到計算的地方就少不了遇到單位換算,這部分內容完成的正確與否,直接確定最終計算的是否有效,因此一定要注意單位及換算。
單位換算的前提有兩個:一是記住每個物理量的單位及表示符號;二要牢記各單位間的換算進率。
其中電流、電壓、電阻這三個物理量的單位較多,注意每個物理量的任何兩個相鄰的單位間的換算進率都為1000,記住何時乘以進率1000,什么時候除以進率1000。
還要注意一點,由于歐姆定律及其變形公式的影響,電功、電功率、焦耳定律的公式較多,產生的單位同樣很多,使用時各物理量均使用國際單位。
八、加強訓練,鞏固知識
理科知識的學習,離不開大量練習去鞏固所學的知識。同樣電學知識的鞏固理解,熟練運用都要加大訓練的力度,同時也要注意訓練的題型,做題的策略培養。并要善于總結和歸納要領。
九、加強非專業知識能力培養
學員在結束學習回到崗位工作后,工作得好壞更多地取決于自我表現。比如:自我管理能力、自主學習的能力、溝通能力、創新能力、踏實認真的工作態度和團隊精神等。所以,在基礎教育,特別是在專業基礎教育中,應注重培養學員養成良好的個人習慣,培養有知識、有技能、會學習、會做人的高適應性的中等技術應用型人才。
總之,部隊教學應在依托地方職業教育的基礎之上在教學過程中緊密結合武警部隊遂行任務特點,本著突出職教特色、基于電工電子技術特點,緊密結合汽車電氣、電控技術,不斷創新教學模式方法;多給學員創造觀察、實踐、分析、猜想、歸納的機會,培養出具有創新意識、知識全面、訓練有素的適應社會需求的高技能人才。
參考文獻
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1.1 精心準備實驗,達到預期目的。上實驗課應當和其他課一樣備好課,寫好教案,提前預做實驗,以便取得第一手資料,懂得每一個實驗的關鍵,這樣才能取得主動權,做到心中有數。許多老教師,雖然講課多年,每個實驗在他們心中了如指掌,但每次上課前仍要認真預做。因為時間、條件變了,因素也隨著變化,只有預做才能做到萬無一失。同時,為了使每一位學生都能做好實驗,上課前檢查每一組儀器也是至關重要的。否則實驗開始了,才發現有的器材短缺,有的儀器不能使用,致使一部分學生做不成實驗,白白浪費了寶貴的時間。因此,能否精心準備實驗課是實驗成敗的關鍵。
1.2 發揮指導作用,體現主導地位。在實驗課上,學生是活動的主體,教師要充分發揮其主導作用,要認真觀察學生實際操作的全過程,仔細分析實驗中存在的問題,及時給予指導。教師是在學生獨立完成實驗的過程中進行教學工作的,工作的重點,不是一般的講解和輔導,而應有計劃、有針對性地指導。特別對于基礎薄弱、動手能力差的學生,要耐心指導,引導他們分析出現問題的原因,指出努力改進的方向。如,每次做實驗時,教師要指導學生弄懂實驗原理,學會正確使用物理儀器,掌握計數、讀數和處理實驗結果的技巧,能夠通過分析、推理得出正確結論。比如在電學實驗中,教師要反復強調電流表、電壓表的連接特點,讓學生學會用歐姆定律正確估算量程,避免量程過大使測量值的誤差大,又避免量程過小燒壞儀表。學生掌握了基本實驗技能,就能獨立動手操作,打好實驗的基礎,學到課本上沒有的或者是一帶而過的知識。
2.物理實驗技能的基本要求
2.1 培養學生學會使用基本儀器的技能。掌握基本儀器的使用是做好物理實驗的基礎。基本儀器主要有:刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。新課標要求"學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數。"要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和使用規則。
2.2 培養學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計的技能。使學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據,根據實驗的原理、要求對實驗進行設計,包括用什么物理定律、公式,電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需的儀器和實驗條件,進而設計好實驗步驟,畫好記錄表格等。
2.3 培養學生正確記錄實驗數據,并能進行運算和分析的能力。要培養學生這方面的技能,應要求學生集中精力,按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數據,有的實驗則要求測量或操作時動作迅速,要把握時機,如:溫度測量、電學測量,要按實驗先后順序將需要測定的各量測出,并記錄下來。讀取數據和記錄必須注意:①讀數要及時,并馬上記錄;②要記錄完整數據,按有效數字的方式記錄;③數據的單位要正確。然后進行數據處理、運算,對實驗結論進行分析。在整理數據時,如發現有不合理的數據,應對該數據補測。要指導學生按有效運算法去處理數據對實驗結果進行適當分析討論。
2.4 培養學生了解誤差概念,學會對誤差計算和分析的能力。實驗后,要指導學生分析實驗誤差的原因,說明實驗的誤差主要有系統誤差和偶然誤差。系統誤差主要是由于儀器本身的缺陷,實驗原理、裝置不完善而引起的,如:螺旋測微器零點不準;風的吹動使天平產生誤差;電表指針不對準零刻度等。減少系統誤差的方法是校準儀器,或是改進實驗方法。改進實驗的方法,可改變儀器的位置或儀器的布置,撤換某件儀器,改變所選取的某個參數,改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上,分別稱衡,可以發現天平不等臂引入的誤差。
2.5 培養學生會寫一般的實驗報告的能力。學生在實驗結束后,應根據原始記錄和實驗時的體會,寫出實驗報告。實驗報告內容主要有:實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數據、數據計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能,對實驗報告的寫法、格式要嚴格要求,書寫時,要求層次清楚,語言流暢,文字精練、正確,圖文并茂,要總結出實驗成功的經驗或實驗失敗的原因,使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果,并讓別人看懂。
3.邊學邊實驗是一種高效率、輕負擔的中學物理教學活動
我們開展邊學邊實驗所需的儀器,大多是廣大師生自制的。縱觀初中物理所涉及的全部物理實驗,其精確度要求不高,有的只要能表現出一些物理現象和事實就算達到了教學目的。可以說所有初中物理實驗除配備一定的基本儀器和必要器件外,都可以就地取材,通過自制儀器來進行。邊學邊實驗教學可以根據教材、學生,以及器材的實際情況采用多種方式進行。我們主要采用了以下兩種形式:
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2. 優化教學內容
教學內容的優化可從以下四方面著手:
2.1 熟悉教材。教材是教師講課和學生學習的依據。鉆研教材,要有兢兢業業、一絲不茍的精神。
2.2 處理教材。教學中教師如果完全按照教材進行教學,學生接受不了,教師的課也講不好;如果完全按照學生的基礎上課,則可能會變成初中知識補習課。教學既要適當降低起點,又要緊扣教學大綱,所以,有必要對教材內容進行增刪取舍、加工創造,而不是單純地講教材。對于理論性較強、難度較大、學生難以掌握的內容,要刪繁就簡,分解難點;對于學生。
2.3 豐富教材。教材一般比較集中、概括,有的內容抽象、平淡無味,完全是純理論的知識,教師必須在原有教材的基礎上,對某些問題有所發揮和補充。
2.4 聯系實際。教師要具備現代化的教材觀,不斷學習現代教育教學理論,充分運用自己的聰明才智,結合學生的專業需要,把握教材,促使教學內容與生產實際相聯系。
3. 優化教學過程
要讓學生學會知識,學會方法,就必須精心設計教學過程,正確處理知識、方法、能力三者的關系,真正體現學生為主體、教師為主導的完美結合。
3.1 對于簡單問題,可采用自學――提問答疑――總結提高的教學過程。比如“變壓器的用途和結構”作為學生的自學內容時,可同時提出幾個問題以便于學生自學:為什么要變壓?變壓器主要由哪幾部分組成?為什么采用高壓輸電、低壓配電?三相變壓器的U1、U2、N1、N2指的是什么?通過問題的解答,形成新的知識。
3.2 對于復雜問題,可采用分解――綜合――練習――總結提高的教學過程。例如,講解戴維寧定律時可分解為電壓的計算、混聯電路的簡化、全電路歐姆定律三部分進行講解,然后再將三者綜合在一起,接著通過總結歸納得出用戴維寧定律分析復雜直流電路的一般方法。通過復雜問題的分解,可提高學生分析、解決問題的能力。
3.3 對于實驗問題,要掌握知識,形成技能,實現由具體向抽象的提升。例如“電磁感應現象”演示實驗,開始教師設疑:既然電能產生磁場,那么磁能生電嗎?然后進行實驗演示,指導學生觀察。教師一環扣一環地提出問題,引導學生進行思考。
教師所提問題要有針對性,難度要有梯度、富有啟發性,在學生一時難以回答的問題上要做適時地點撥、提示,以喚起學生的解答欲望。
4. 優化教學方法
教學有法,但無定法,貴在得法。對職業學校學生而言,教師一定要循序漸進,按階段分解學習難度,尤其在開始階段要放低學習和考試的難度。
電工基礎課的特點之一就是實驗多,所以,在教學中一定要強化技能訓練。具體方法是:
4.1 充分發揮直觀教具的作用。例如教元器件識別這部分內容,盡管電阻、電容、電感都是最普通、最常用的電子元件,但對于沒見過、沒用過這些元器件的學生來說,課堂上的理論教學只能是紙上談兵。學生很難有感性認識,很難想像出真正的元器件是怎樣的。如果把這些內容放到實訓室里對照實物進行講解,講解后讓學生從收音機或電視機的主板上尋找各種電阻和電容、電感等,并記下型號,進行測量。這樣學生不僅初步認識了元器件的外形、型號,了解了元器件的應用情況,也學會了萬用表、直流穩壓電源等儀器、儀表的使用,使學生學得輕松愉快。
4.2 注重演示實驗。演示實驗可以直觀說明一些現象或規律,便于學生觀察、學習,往往能很好地激發學生的學習興趣,使學生積極地開動腦筋。演示和實物教學,可結合實驗課進行。例如楞次定律,左、右手定則,旋轉磁場,電磁繼電器,單相、三相交流電動勢的產生等都可采用演示教學法。還可以在力所能及的條件下,將某些課堂演示實驗改為學生實驗,使某些現象、規律、公式通過學生自己動手,在教師的指導下總結出來。這樣,學生既對所學的知識印象深刻、理解透徹,又鍛煉動手能力,激發學習興趣,對學生創新能力的培養還能起到潛移默化的作用。
4.3 注重實踐環節,培養綜合技能。在教學過程中,要充分利用教學資源,最大限度地給學生提供練習技能的機會。例如,常見的日光燈電路安裝、電器絕緣電阻的測量、單相電度表接線錯誤的排除等,都可利用課余時間讓學生在實驗室獨立操作。通過實驗和實踐,把抽象的電工理論變得具體、生動,使學生在愉悅的教學環境中感受到有趣、有用。同時,要多安排學生到變電站、抽水機站和生產現場去參觀實習,使學生看到在學校里沒有的設備,進而提高學生的綜合職業能力。
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物理學從本質上說是一門實驗科學,物理規律的發現和物理理論的建立都必須以嚴格的物理實驗為基礎,并受到實驗的檢驗。因此,在物理教學中,實驗教學的開展尤其重要。
舊的物理實驗教學模式較為僵化,中學物理實驗教學的基本原則沒有得到充分的體現,首先是教學方式呆板,從教學內容到教學方式沒有給學生留出足夠的發展空間,往往是學生照著現成的實驗步驟或跟著教師動幾下,取幾個數據,實驗課就算完成了任務,這樣的實驗,怎么可能有大的收獲呢?舊的實驗形式往往是一個班的學生同一時間做同一個實驗,用同一種方法、相同的儀器,都要在規定時間內做完,得出同一結論,這種教學模式不利于提高學生發現問題和解決問題的能力,不利于引導學生突破思維定勢這個思維障礙,不利于學生創新思維方法的形成,不利于學生智能的發展,也不利于學生協作精神的培養。物理就是以實驗為基礎的學科,也就是物理的定義、定理、規律、定律都建立在大量的實驗和實踐活動中,我們的實驗教學可以在課內,也可以在課外;可以使用實驗室所配備的器材,也可以自備自制教具,更應密切聯系生活,積極挖掘生活中的常用物品作為實驗素材。這些器材學生更熟悉,更有利于使學生明白物理就在身邊,物理與生活聯系非常緊密。而且通過這些課本上沒有出現的器材啟發學生的創新能力,這種類似的方法我們可以用來解決其他什么問題,調動學生剛剛起步的創新的意識和創新的精神。總之,我們不是為做實驗而做實驗,我們做實驗是學習這種研究事物內在的聯系,領會研究問題的方法。這些都與物理新課標所倡導的重視學習的過程與方法是一致的。
需要指出的是:在教學中應該讓學生知道,觀察事物是科學方法中提取大量事實的第一步,也是我們要進行任何創造和超越的第一步,我們所需要的不僅僅是大家觀察到的結果,更重要的是觀察這個活動的本身。觀察在生活中無處不在,比如觀察水的沸騰實驗中要求學生注意觀察在給水加熱的過程中,能看到什么?在此基礎上引導同學討論觀察的方法和應注意的問題。可以提示看到的不同的現象是由不同的原因引起的,但是具體到是哪些原因,應該由學生通過多次的實驗得出一定的結論,而不是老師在黑板上把各種條件羅列出來,再提供給學生實驗。那樣做實際上限制了學生的思維,是不利于學生形成創新思維的。
人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地加以思索和總結得到的。在科學之旅教學中用三棱鏡做光的色散實驗讓彩虹出現在教室里,使學生感到新奇,通過實驗,能夠對物理事實獲得具體的明確的認識,有助于理解物理概念和規律。那么在這里學習的就不僅是色散的知識,更重要的是學習了這種探索事實根源的方法——實驗。要督促學生認真做實驗,引導學生利用課本做好初中物理開始階段的實驗,指導學生做好教材中安排的實驗,有利于培養學生正確使用教科書的好習慣,養成尊重科學的好品質。但初中階段學生做實驗時,其動機和目的是有不確定性的,實驗中經常會出現一些違反操作規范的事,初中生進實驗室做實驗,往往存在只看“熱鬧”,不看“門道”的現象;而動手操作的學生往往對實驗探究也存在諸多茫然,“做”而不“學”。因此教師要注意發現學生實驗中出現的各種問題并及時進行指導,培養學生良好的實驗習慣和嚴謹的科學作風。
學生實驗能力的培養是一項長期的工作,應貫穿在整個物理教學過程中,只要有可能就讓學生參與。在課堂演示實驗中也要盡可能創造機會讓學生動手,如聲的產生中的音叉實驗、摩擦起電實驗等就請學生做;將其中的一些演示實驗改成學生分組實驗,如平面鏡成像特點實驗、決定導體電阻大小的因素實驗等;做好教材中的小實驗;讓學生參與教師準備和整理實驗器材,使學生有更多的接觸實驗器材的機會,以便了解器材的性能、用途。處理好實驗性的習題,準備好相關的實驗器材,讓學生親自動手做,進行觀察從中得出結論。
實驗中要有實事求是的科學態度。必須教育學生每做一個實驗都要了解實驗目的,正確使用儀器,作必要的記錄,得出相應的結論,整理好實驗器材。向學生適當介紹一些物理學大師所做的物理實驗以及所取得的成就,并在以后的學習中能夠運用這些方法來探索知識。
當學生做了一些基本實驗后,教師應當對學生實驗提出較高層次的要求——做驗證性的和設計性的實驗。比如在做完歐姆定律的實驗后應該總結實驗時所采用的物理方法:控制變量的方法,這種方法在物理的實驗中是最常用的,是應該掌握的。這樣在學完密度知識后根據實驗室所能提供的器材可以要求學生解決如何測金屬塊的密度問題,學生就可以根據控制變量的方法提出設計方案,也可以提出一些具體問題,自己設計實驗方法進行實驗。這不僅是對前面知識的應用,也是一種對物理方法的使用。
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二、結合實驗考查特點,合理制定教學策略
1.培養學生學會使用基本儀器
基本儀器的使用,是做好物理實驗的基礎。讓學生了解基本儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和注意事項,以達到熟練、正確的讀數。在教學中,教師可抓住各種基本儀器的共性加以指導,如基本儀器都有一定的量程,都需要零點校正或零誤差修正等等。
2.培養學生理解實驗原理,進行實驗設計的能力
教學中教師應要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據,引導學生根據實驗原理對實驗進行設計,包括用什么物理定律、公式,電學實驗用什么電路圖等。還應弄清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需要的儀器和實驗條件,進而設計好實驗步驟,畫好記錄表格等。教學中,教師可先有示范,讓學生模仿學習,也可由教師提示,學生獨立摸索安裝調試儀器,進行實驗步驟以及完成實驗表格的填寫。
3.培養學生正確記錄實驗數據和處理數據的能力
教學中,教師應指導學生讀取和記錄數據的注意事項。如記錄要及時、完整,注意按有效數字的方式記錄,注意數據單位的正確性等等。一般要求學生實驗前列出表格,使用該表格能記錄直接測出的各物理量,能填寫計算出來的中間數據和最后數據等內容。進行數據的處理、運算對實驗結論進行分析。在整理數據時,如發現有不合理的數據,應對該數據進行補測。數據的處理方法可分為計算處理法和圖象處理法。學生處理數據的第一意識是計算處理法,對圖象處理法是一個薄弱環節。教學中可引導學生采用圖象處理法,如在研究勻變速直線運動,探究彈簧彈力和伸長的關系,用單擺測定重力加速度,描繪小燈泡的伏安特性曲線,測定電源的電動勢和內阻,測定玻璃折射率等實驗中采用圖象處理法均可達到簡便、直觀的效果。最后,還應讓學生明白實驗結果的物理意義是什么,與理論計算有何偏差。通過這樣的分析與研究,許多深一層次的問題都可得到解決。
4.教學中抓住關鍵實驗,深化原理拓展,注重方法遷移
電學實驗是高考命題熱點。在教學中一定要強化學生對電路的認識。我們可將電路按功能分為(1)電源電路(2)測量電路(3)保護電路(4)測量儀表四部分。這種分類可深化學生對原理的識。教學中可科學歸納,將相同實驗原理或實驗方法歸類整合,進一步明確該種原理和方法在不同實驗中所起到的相同作用。如以歐姆定律為主要設計思想的實驗:測定金屬的電阻率,描繪小燈泡的伏安特性曲線、電流表改裝電壓表、測電源電動勢和內阻等。在深入理解實驗原理后,可讓學生設計某個達到相同目的的實驗,從而培養學生的創新能力和遷移能力。
5.注意挖掘非實驗題中所隱含的實驗原理和設計方法
在教學中,我們發現許多習題的設計與實驗的設計是相通的,實驗的原理和方法都隱含在習題中。例如,我們平時都做過求斜面或平面上動摩擦因數的習題,其中的題干就是設計測動摩擦因數實驗的方法。教學中,若能有意識的加強學生在這方面的訓練,就能收到事半功倍的效果。
6.注重培養實驗中的物理思維方式
在實驗中常用的物理思想方法有等效法、累積法、控制變量法、留跡法、圖象處理平均值法,這要學生能夠領會和理解,并能在每個實驗中找出到底用了什么物理思維方式。比如在驗證動量守恒定律的實驗中就用了等效法(用位移代替速度)、累積法(重復打了許多點)、留跡法(用復寫紙留下小球落地后的點)等物理思維方法。在教學中,教師啟發學生找出各實驗中的思維方法,能夠讓這些思維方法深入學生的腦海中,并用于那些可能遇到的探索型、創新型物理實驗題。
三、充分利用實驗資源,激發學生的學習熱情
在物理教學中充分利用現有的實驗資源,發揮一切實驗條件,讓實驗滲透到學生學習的方方面面,這不僅可以加強學生對實驗的理解,而且可以培養學生的動手能力,激發學生的學習熱情。結合自己的教學實踐,列舉以下幾種方法和大家共同探討。
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1 以偏概全試誤,深究實驗原理與方法
在物理實驗中,而學生對實驗的原理和方法理解有時較片面,容易機械處理書本上的操作步驟,不求甚解,學習的效果不佳。
如:在(蘇科版九年級物理教科書)“電壓、電壓表”使用的教學中,第二課時是用電壓表探究串并聯電路的電壓特點,以往只是要求學生按規定的步驟去操作,可是學生對實驗原理理解不深,主要體現在不理解多次測量的本質,不明白實驗中為什么必須用不同規格的燈泡多測幾次,為了解決這個難題,在設計這節課的時候,運用試誤理論,對教學內容做適當的調整:先研究串聯電路的電壓特點,結合學生已學的電學知識,弄清楚串聯電路中電壓特點和要測的幾段電壓,讓學生獨立進行實驗操作:連接電路、收集數據、分析數據,讓學生按自己的經驗去做,尊重學生經驗,教師通過檢查,挑選一組僅用兩個相同燈泡且只測了一組數據的小組進行匯報,分析數據并得出特殊情況下的結論:串聯后兩燈分配電源提供的電壓,而且是平均分配而很多學生會以偏概全,將這一結論錯誤地用于所有的電路,在試誤過程中,為了充分讓學生認識到該結論的片面性,教師在此基礎上提出問題:
1.1這個結論對嗎?試利用所測的實驗數據加以說明
針對這個問題,因為有的學生用的是不同規格的燈泡,所以能立即得出上述結論不正確。
1.2結合上述問題,這個實驗的步驟如何改進?
根據實際情況,學生很容易能自己找到解決問題的辦法:實驗不能只測一次,要多測幾次,而且要換用不同規格的燈泡進行多次測量,避免實驗結論的偶然性和片面性,通過試誤學生能認識到,多次測量不是簡單的多幾組數據,而是要充分的考慮到某種可能的因素對實驗的影響,改變這一因素多測幾次以求實驗結論的普遍性,盡量避免出現以偏概全的結論。
2 儀器缺失試誤,明了儀器作用與效果
在初中階段,學生有一定的抽象思維能力,但這種思維的獨立性和批判性還很不成熟,邏輯思維能力較弱,對事物的認識多停留在事物的表面現象上,如:實驗中器材的選擇,很多學生不知道一些儀器的用途,會認為某些器材可有可無,忽略這個器材在實驗中的特殊用途,為了解決這個問題,在實際的教學中,利用試誤理論有時可以讓學生的眼睛一亮:原來如此!
如:在歐姆定律的教學中,滑動變阻器是一個很重要的實驗器材,在常規的探究方法中,學生對于滑動變阻器的作用不能深入理解,總是似是而非,印象不深,要讓學生能清楚地認識到它在實驗中所起的作用,筆者進行了如下設計的:
在探究完電流與電壓的關系以后,試誤過程采用精設的系列問題串進行引導。
師:在探究電流與電阻關系時,還需要滑動變阻器嗎?
生:不需要,(學生認為電源是穩壓電源,可以保證電壓不變)
在沒有滑動變阻器情況下,學生改變電阻進行實驗,記錄數據,展示學生的實驗記錄。
師:分析所測量的數據,電阻變大,電流變小,但是能得到電流與電阻成反比的結論嗎?
生:不能
師:為什么不能?原因在哪?
教師引導學生討論,找出問題的原因:不能使電阻兩端的電壓相等。
師:同一電源不能使電阻兩端的電壓相等,什么儀器能控制電阻兩端的電壓相等呢?
生:滑動變阻器。
通過試誤學習,學生充分了解到滑動變阻器在本實驗中的作用與效果,然后讓學生利用滑動變阻器再做一次實驗,重新記錄實驗的數據,分析得出實驗結論:導體兩端電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比,同時,學生也認識到此實驗中滑動變阻器有不可或缺的作用:控制電阻兩端的電壓不變。
3 條件疏漏試誤,探尋實驗條件與技巧
初中學生在實驗操作中經常不注意實驗條件,操作不規范甚至不正確,要讓學生意識到實驗操作的嚴謹性和規范性,有時也可以利用試誤理論。
如:在平面鏡成像的實驗中,對平面鏡的操作條件是:平面鏡要與桌面垂直,學生對“垂直”的這一條件印象不是很深,學生在實驗過程中發現在桌面上無論怎么移動鏡后面的棋子,都不能與鏡前的棋子在鏡中的像重合,學生大多數想不到平面鏡沒有與桌面垂直這個答案,為了讓學生能加深對這一實驗條件的認識,注重實驗操作的嚴謹性,教師也可以采用試誤的方法,在學生操作的過程中,巡回檢查,收集學生不正確的操作,在匯報實驗數據的過程中,列出平面鏡斜放這種現象,試誤:請學生把鏡面斜放,確定像的位置,再請學生說出觀察到的現象:在桌面上無論怎么移動后面的棋子都不能與鏡前的棋子在鏡中的像重合,無法確定像的位置。
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第十八章電功率是初中物理的重點章之一,本章有兩大特點,一是與生活聯系緊密,二是綜合性強。《電能 電功》是本章第一節的內容,本節內容由電能、電能的計量和電功三部分組成,是前面學習歐姆定律的延續,又是后面學習電功率、焦耳定律等知識的基礎,具有承前啟后的重要作用。
二、結合實際——說學情
九年級的學生思維活躍,具有強烈的求知欲和集體榮譽感,但是他們課堂氣氛沉悶,不愛舉手發言,所以我通過引入小組競爭機制來調動課堂氣氛。
三、設計主旨——說理念
物理是來源于生活,又服務于生活的,課堂應融合鮮活的、豐富的社會生活,學生才有體驗的情景和樂趣。“教”和“學”是一個過程,是學生感知、感受、感悟的過程,在這個過程中,學生應該處于主體地位,成為課堂的主人。所以本節課我的設計理念是:“聯系生活實際,爭做課堂主人”。
四、結合課標——說目標
根據課程標準、教材內容、以及學生實際等因素,我確定本節課的教學目標為:
知識與技能
知道電能的單位,電能表的用途和讀數方法,掌握電能的計算。
知道電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程。會用電功的公式進行相關計算。
過程與方法
觀察家用電能表,學會讀數,了解家庭用電情況。
情感態度與價值觀
通過視頻播放“1度電的作用”,培養學生節約用電、低碳環保的意識。
教學重難點
重點:電能和電能的計量
難點:電功的概念
五、結合模式——說教法學法
本節課綜合應用學生組內合作、組間競爭、分組討論等多種形式的學習方法,并輔以教師點撥講授,培養學生動口、動腦的能力,體現“爭做課堂主人”的設計理念。
六、結合內容——說教學過程
本節課我將從以下幾個環節展開教學:
1.課前小測:通過課前小測,達到“回眸教材·溫故知”的目的。
2.引入新知:
觀看一組圖片———美麗的紅衛,通過這組圖片讓學生親身感受到,家鄉美麗的夜景是離不開電的,鼓勵學生好好學習,用科學知識建設更美麗的家鄉。
3.出示提綱:我出示本節課的學習提綱,既讓學生明確本節課的學習要點,又使教師的教學更有條理性。
4.學習新知:我將本節課按照知識點分為三大部分,每一部分都是由“預習展示——教師點撥——小組pk”的環節組成。
(1)預習展示:展示預習成果。我將每組學生按照成績由低到高排列為1-5的序號,在這個環節時,難易程度不同的題讓編號不同的學生完成。我這樣的設計,既讓每個學生都參與到課堂中來,也達到分層教學的目的。
(2)教師點撥:根據“三講三不講”原則中的“學生通過自己學習能夠學會的不講”,在每次的展示之后,我只針對學生預習中出現的問題及重難點進行講解,既鍛煉了學生的自主學習能力,也充分體現了“爭做課堂主人”的設計理念。
(3)小組pk:檢測學生學習成果,這一環節不但有鞏固新知的作用,小組間競爭機制也調動了學生的學習氣氛。
第一次小組pk之后,我安排了課堂拓展:以視頻的形式,播放出一度電在生產生活中的應用,通過這段視頻樹立學生節約用電、低碳環保的意識,同時也體現了“聯系生活實際”的設計理念。
第二次小組pk之后,我安排了能力拓展,讓學生以小組的形式討論一道與生活息息相關的題,既鍛煉了學生小組合作能力,又再次體現了“聯系生活實際”的設計理念。
新課程要求教學評價應改變過去的教師單獨評價,鼓勵學生本人、同學參與到評價中來。所以本節課我采用學生自評,學生互評,教師點評等多元化評價機制。使學生更好地了解他人,認識自我。
5.中考鏈接
我出示兩道中考真題,讓學生明確中考考察形式,降低學生對中考的畏懼感,樹立學生面對中考的信心。
6.課堂總結
在臨近課堂尾聲,師生共同對本課內容進行總結。并設置了由學生出演的情景劇“交電費”,不但讓學生體驗到自身學習的價值,也感受到了物理知識是生活中必備的一項技能,又一次的體現了“聯系生活實際”的設計理念。
7.布置作業
必做題注重應用,選做題注重開放,使學生的學習由課內延伸到課外。
8.課后小測:教師可以通過課后小測來了解學生掌握情況,便于對下一步教學計劃做出新的調整。
9.說板書設計
上課前我在黑板上貼一個大大的圓,吸引學生注意力,激發學生求知欲望。隨著課堂的深入,最后完成板書。我這樣的設計,是為了鼓勵學生電學雖然越學越難,但是無論是學習還是生活,遇到困難的時候都要用微笑面對,鼓勵學生做一個不畏困難的陽光少年,使得教學過程得以感情升華,為課堂教學增色生輝。
七、說教學預設
電能和電能的計量是本節課的重點,我是通過設置習題反復訓練來幫助學生突破的,通過這些環節學生應該基本都能掌握。
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Shen Yuntao
【Abstract】The repeated use of physical language to achieve the formation of science and ways of thinking process, and use of this “concept”, “image”, “formula” and “calculated” language constitutes a high school physics high school physics Analysis of the four elements.
【Key words】Physical; language; thinking; four elements
物理學家費米曾說過這樣一段話:“計算的途徑有兩種。第一種,是我所愿意采用的,即一幅清晰的圖像。第二種是有嚴格的數學架構。”雖然,他的這段話是說給另外一位物理學家聽的,但如果把這句話投射到中學物理教學上的話,似乎也頗有意義。在筆者看來,高中物理的教學過程中,應適當引導學生從語言學習的角度來學習物理,熟練掌握簡單的物理語言,以形成基本的理科思維方式。如費米所述,物理語言的核心正是“圖像”和“公式”,學生要會利用這兩種語言方式圍繞“概念”并結合“計算”闡明物理過程,解決物理問題。理科思維方式的形成過程是通過物理語言的反復運用來實現的,而“概念”,“圖像”,“公式”和“計算”正是構成高中物理語言的四要素。接下來,我們逐一剖析。
1.關于概念
1.1 簡單說明:概念可以是物理語言的敘述對象,也可以是形成物理語言的基本字符。由此,概念一般可分為基本型和計算型。屬于基本型的有:質點,重心,參考系,慣性,直線及曲線運動,電場,磁場等。計算型的概念有:位移,速度,加速度,摩擦力,合力,功,動能,常量(G,k)等。基本型的概念大多在于描述一個基本事實或是提供一個統一的規范,涉及一定的物理環境。計算型的概念經常是基本型概念的展開,聯系具體的物理量,可以是組成公式的基本字符,參與運算,往往具有單位,二者之關系像是電腦里的“文件夾”和“文件”,是一種結構化思維。比如直線運動就包含位移,速度,加速度,時間等具體的物理量;再如電場,圍繞其展開就有電場強度,電勢差等。基本型的概念具有概括性,整體性。而這里要特別說明的是計算型概念,它涉及細節,更具體,常用一個英文字符來簡記,即形成物理語言的每一個“字”,其目的是把定律,定理的文字描述向公式過渡。
1.2 具體應用:拿“牛頓第一定律”來說,該節有一個要點,就是有提出把運動的概念進行細分,分成勻速運動和變速運動,前者不需要力來維持,而后者必需要力來維持。可以推測在伽利略之前的人們可能都沒有認真思考過如何對運動進行分類,所以老是對力和運動的關系問題混淆不清,甚至自相矛盾,而伽利略用他那著名的理想實驗捕捉到了唯一不需要力來維持的勻速直線運動,把這個特殊的運動形式排除以后就會發現,其他的運動都是需要有力參與的。后來牛頓明確了力,慣性,質量等概念,再借助于加速度(由伽利略定義),進而提出了牛頓第二定律。再如,學習萬有引力定律時,萬有引力和重力的異同,以及向心加速度和重力加速度的區別,都是令學生困惑的,前者要用到受力圖,后者得借助運動學公式來辨析。物理概念的建立是為了解決或闡述某個物理問題,反過來,在已建立的物理概念的基礎上又去研究新的問題,從而建立新的物理概念,這種鏈鎖式的問題解決,形成了物理概念體系。
2.有關圖像
2.1 簡單說明:它太重要了!高中物理公式并不算多,但題型多變,特別體現在圖像上。圖像能夠傳遞物理知識信息,具有交流物理意識的作用,這也對學生的想象力提出了要求。物理想像不同于文學藝術中的想像,它比文學藝術中的想像更概括、更抽象。物理想像也不同于數學想像,它不僅需要空間想像,也需要對客觀事物狀態及發展過程的較為形象的想像。圖像能成為學生思維的起點和路標,如果學生只對著問題“ 干想” 就很難打開思路,而借助圖像擬題者設計的物理情景、物理過程復原出來,就使思維有了起點,圖畫出來了,解題的方法也有了。因為借助圖像能產生形象思維,很容易由圖像中的形象尋找到幾何關系,聯想到物理公式,再與記憶中有關的表象進行比較,找出已有的經驗,從而得到解決問題的方案。
2.2 具體應用:針對大多數的物理習題來說,使用最普遍的莫過于受力圖,運動過程圖,電路光路圖,電磁場線圖等。而這些當中,除了電路光路圖外,其它圖大都屬于矢量圖的范疇,也是主要的難點所在,即便是它們常常被限制只能出現在二維平面中。就高一來講,接觸較多的有受力分析圖(力的示意圖)和運動過程圖等。比如第一章里所涉及的“力的三要素”,“重力”,“彈力”,“摩擦力”,“力的合成、分解”等是構成受力分析圖的基礎。當然,以后還有諸如電場力,磁場力等新成員加入其中。對受力分析圖來說,由于質點概念的引入,力的作用點往往都統一了,那么“力的三要素”中,力的方向和大小就顯得更為要緊,受力圖的關鍵就在于找好各力的方向,并判斷其是恒力還是變力。雖然不同性質的力其方向找法不盡相同,但多數情況下,各力都會平行或垂直于題設情景中的某一平面或某一連線,以它們為參考是必要的,便捷的。而在“直線運動”里出現的習題往往就畫個初始情景,甚至有的只給出文字敘述。這就要求學生能按照題設條件想象出被研究對象的大致運動過程,還有的可能包含多過程或多物體,更涉及討論,隱含條件等,想象好之后就要表達在紙上,形成草圖。在高中物理教材的大多數章節里,受力圖和運動過程圖幾乎都有伴隨(“恒定電流”等章節除外),可以說貫穿了整個高中物理的始終,是解答眾多習題的法門。而就一般中學生來說,這種想象能力的培養和訓練可謂困難重重,其重要性自是不言而喻,教學當中要盡量督促學生動起手來。當然,還有其它諸如電場圖,磁場圖,電路圖,實驗裝置圖,物理現象圖和一些用于記錄數據的圖表等,不同的圖像有著不同的用途和不同的細節,這里不多闡述。
3.談談公式
3.1 簡單說明:公式是物理定律,定理,以及物理概念的抽象表達,其重要性顯而易見。此外,物理定律有著令人驚訝的普適性,這也正是它吸引人的地方。曾經有人問李政道,乍一接觸物理學,有什么東西給他印象最深?他毫不遲疑地回答說,是物理法則普適性的概念深深地打動了他。我們知道,有些公式來自于實驗事實,如牛頓第二定律,歐姆定律等;有的來自于推導,如動能定理,動量定理等。教材會用最簡單的方式引入它們,但由于普適性的緣故,它們可以適用于更多,更復雜的問題,這就讓出題人擁有了幾乎無限的發揮空間。學生總是感覺看得懂教材,聽得懂講解,但真正考試的時候總是束手無策,看到答案的時候又感慨不已:原來還是關于那些基本公式的應用。這就要求學生對公式能有較高的熟練度,敏感度。熟練度可以從習題練習中得到,敏感度則是經驗的積累。公式其實就是文字語言的簡記形式,等于是構成物理語言的“句”,其中的各字符都有相應的物理意義,大多屬于計算型概念的范疇。當然,正如房子是由磚砌成,但磚并不代表房子一樣,由定律所演化出的各種公式或推導出的各類定理并非字符或概念的機械累積,而是代表著自然界的法則,宇宙的“程序”,有著客觀的內部結構。
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3.2 具體應用:對于公式的應用,僅在中學物理范疇,一個“F合=ma”似乎就具有無窮的潛力;一個動能定理也能得以橫行無忌。我們需要做到的是,清楚定律的來龍去脈以及適用范圍,掌握定理的推導過程,結合物理情景,牢記于心;然后抓準每個字符(即計算型概念)的物理意義,熟悉其常見的擴展形式。要給學生指出,公式里頭有些字符特別活躍,易出狀況,常為命題者所鐘愛。比如“F合=ma”里的“F合”和“a”,再如動能定理里的“W總”和“v0”,“vt”,單擺周期公式里的“g”和“l”,向心力公式變形式“R=mv/qB”中的“R”等。它們常作為方程的擴展點,起著紐帶的作用,實現方程之間的“通信”,也是解題的線索。關注這些字符,可以很清楚地看到數據處理的流程,就象是在看一列面向過程的計算機程序一樣,這也是平時所謂的“解題思路”。處理一些例題的時候,要盡量把題上的方程還原回原始的公式,進而讓學生熟悉其常見的變化形式(這個過程也常涉及圖像)。在做計算題時,牽涉到很多東西,有受力分析,過程分析,隱含條件的挖掘,變量分析,特殊量的應用等等,每一個環節都需要習題來鞏固。
4.計算
4.1 簡單說明:高中物理的計算說來很基本,就無非加,減,乘,除,乘方,開方,基本函數,數列等,要強調的是,三角函數,二次函數,數列和平面幾何等數學內容滲透于物理過程是不可避免的,這也常常令學生忐忑不安,且多數時候還是在做字符運算,更是讓人心亂如麻。所以,除了熟悉基本的數學知識外,學生能盡快從數字計算過渡到字符運算也是相當重要的,這一過程尤其需要時間和精力。從物理語言角度來說,這一過程好比是在連句成“篇”,而關鍵的問題在于,該怎么個連法,即如何解方程。
4.2 具體應用:這里需要提示學生的就是,在讀完題以后,往往第一件事情就是把已知量,特殊量和未知量等“翻譯”成字符形式,公式一但被應用到具體問題中,就形成方程,如同讀文章有時要咬文嚼字一樣,寫方程時就應該注意哪些字符是已知,哪些未知,哪些可能會在過程中被消去,對每個“字”都要“咬準”。而引入下一個方程的線索,或是方程組的求解,也往往來自于這樣的字符分析。字符方程組的求解看似復雜,實則簡單,所謂字符的運算在多數時候其實就是一種“搬運”,比如提公因式,代入消元;又或等式兩邊同乘,同除等。很顯然,在計算前作好字符分析,鎖定好未知量是解決這類計算問題的關鍵所在。
5.總結
四要素中,“圖像”和“公式”無疑是骨架結構,“概念”和“計算”起著基礎和關聯的作用,四者緊密結合,互相滲透,教學時不可孤立或只片面強調某一方面,而要注意彼此的關聯性。就這樣,匯“字”成“句”,連“句”成“篇”,再配以“圖”,即構成了基本而頗具特色的物理語言。要說明一下,在物理語言當中,除了符號語言,圖像語言外,還有就是文字,但這里并沒有把文字語言作為要素,因為它是幾乎所有學科的前提和基礎,是一個通用的平臺,而并非是物理語言的自身特點。
以上這些,便是我個人對中學物理教學的一些粗淺見解,文中恐有諸多不妥之處,望同行指正,筆者感激不盡!
注:文中加下劃線處即來自于以下參考書目。
參考文獻
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