時間:2023-09-17 14:51:04
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇歐姆定律的含義,愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維,激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運動和力”的歷史。消除學(xué)生對力的作用效果的錯誤認(rèn)識;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學(xué)時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實驗直接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個力學(xué)的出發(fā)點,不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時,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的運動狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時,常??梢园训厍蚩闯山瞥潭认喈?dāng)好的慣性系。
二、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驗方法歸納出物體在單個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: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)時還應(yīng)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,以及與運動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學(xué)時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進行科學(xué)方法的教育。②要強調(diào)萬有引力跟質(zhì)點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誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質(zhì)點的萬有引力。萬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。
四、機械能守恒定律。這個定律一般不用實驗總結(jié)出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。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。高中教材是用實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。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)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認(rèn)為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導(dǎo)出來,主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實驗條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時應(yīng)注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導(dǎo)體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導(dǎo)體說的。②I、U、R是同一電路的三個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點和關(guān)鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內(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這個關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。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。
關(guān)鍵詞:全電路;歐姆定律;實驗教學(xué);感性教學(xué)
中圖分類號:G712 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)08-0098-02
歐姆定律是《電工基礎(chǔ)》中最常用的基本定律之一,技工院校現(xiàn)在使用的《電工基礎(chǔ)》教材(中國勞動社會保障出版社出版,第四版)中把歐姆定律分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律兩部分。對于部分電路歐姆定律,由于中學(xué)物理課本已作詳細(xì)介紹,學(xué)生容易接受,但對于全電路歐姆定律,由于其涉及的概念較多且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜,再加上教材未附相應(yīng)的實驗,學(xué)生缺乏感性認(rèn)識。因此,學(xué)生很難理解和接受,也是其成為教師教學(xué)中重點和難點的原因。筆者針對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生的困惑和疑問,借助實驗來幫助學(xué)生理解,收到了較好的效果。
明確教學(xué)目標(biāo)是教師組織
全電路歐姆定律教學(xué)的關(guān)鍵
掌握全電路歐姆定律對于學(xué)好《電工基礎(chǔ)》這門課程來說至關(guān)重要。因為后續(xù)章節(jié)中多處電路的分析和計算要應(yīng)用到這一定律。教學(xué)是一個教師與學(xué)生雙向互動的過程,作為教師,要組織好全電路歐姆定律教學(xué),必須先明確教學(xué)目標(biāo),做到心中有數(shù),才能更好地開展教學(xué)。
知識目標(biāo):(1)理解電動勢、內(nèi)電阻、外電阻、內(nèi)電壓、外電壓、端電壓、內(nèi)壓降等物理量的物理意義;(2)掌握全電路歐姆定律的表達形式,明確在閉合電路中電動勢等于內(nèi)、外電壓之和;(3)掌握端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律;(4)掌握全電路歐姆定律的應(yīng)用。
能力目標(biāo):(1)通過實驗教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力,使學(xué)生學(xué)會運用實驗探索科學(xué)規(guī)律的方法;(2)通過對端電壓與外電阻、端電壓與內(nèi)電阻之間的變化規(guī)律的討論,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和推理能力。
理解各物理量的物理意義是
學(xué)生掌握全電路歐姆定律的基礎(chǔ)
全電路歐姆定律的難點在于概念較多,且各物理量之間的關(guān)系復(fù)雜。因此,首先,應(yīng)讓學(xué)生準(zhǔn)確理解各物理量的含義。
全電路是指含有電源的閉合電路,如圖1所示。其中,R代表負(fù)載(即用電器,為簡化電路,只畫一個),r代表電源的內(nèi)電阻(存在于電源內(nèi)部),E代表電源的電動勢。整個閉合電路可分為內(nèi)、外兩部分,電源外部的叫外電路(圖1中方框以外的部分),電源內(nèi)部的叫內(nèi)電路。外電路上的電阻叫外電阻,內(nèi)電路上的電阻叫內(nèi)電阻。當(dāng)開關(guān)S閉合時,電路中就會有電流產(chǎn)生,I=,該式表明:在一個閉合電路中,電流強度與電源的電動勢成正比,與電路中內(nèi)電阻和外電阻之和成反比,這個規(guī)律稱為全電路歐姆定律。
要理解這個定律,要先理解以下幾個物理量的物理意義:第一個是電動勢,它是指在電源內(nèi)部,電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功。這個概念比較抽象,涉及知識面較廣,要使學(xué)生全面、深刻地理解它是有困難的。考慮到學(xué)生的接受能力和滿足后續(xù)知識的需要,需向?qū)W生講清兩個問題:一是電動勢的值可用電壓表測出——電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;二是電動勢的物理意義是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),是由電源本身的性質(zhì)決定的。第二個是電源的端電壓(簡稱端電壓),它是指電源兩端的電位差(在圖1中指A、B兩點之間的電壓,也等于負(fù)載R兩端的電壓)。需要注意的是,端電壓與電動勢是兩個不同的概念,它們在數(shù)值上不一定相等。第三個是內(nèi)壓降,它是指當(dāng)電流流過電源內(nèi)部時,在內(nèi)電阻上產(chǎn)生的電壓降。全電路歐姆定律也可表示為:“在閉合電路中,電動勢等于內(nèi)、外電壓之和。”
掌握各物理量的變化規(guī)律是
掌握全電路歐姆定律的重點
全電路歐姆定律的難點在于各物理量之間的變化規(guī)律,也是學(xué)生容易產(chǎn)生疑惑的地方??梢岳醚菔緦嶒瀬眚炞C各物理量之間的變化規(guī)律,以增加學(xué)生的感性認(rèn)識,提高學(xué)生的邏輯推理能力。
第一,驗證電源內(nèi)電阻的存在并計算其大小。對于電源的內(nèi)電阻,由于存在于電源的內(nèi)部,既看不見,也摸不著,學(xué)生對此存在質(zhì)疑。為此,可用圖2進行實驗,不但可以證明內(nèi)電阻的存在,還可測出內(nèi)電阻的大小。在圖2中,用1節(jié)1號干電池作電源,電阻R為已知值(可根據(jù)實際情況選定)。開關(guān)閉合前,記下電壓表的讀數(shù)U1(此值即為干電池的電動勢),開關(guān)閉合后,記下電壓表的讀數(shù)U2,發(fā)現(xiàn)U2比U1?。ㄒ姳?),就是因為電源內(nèi)部存在內(nèi)電阻的緣故。
根據(jù)公式r=R可算出該電池的內(nèi)電阻。再用不同型號的干電池(如5號干電池、7號干電池)進行重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)它們的電動勢雖然相等(為了后面實驗的需要,盡量選用電動勢相等的電池,并保留這些電池),但內(nèi)電阻不一定相同。
第二,端電壓U跟外電阻R的關(guān)系。
實驗電路如圖3所示,用1節(jié)1號干電池作為電源,移動滑動變阻器的滑動片,觀察電流表和電壓表的讀數(shù)變化,并將它們的讀數(shù)記錄到表2中。通過觀察發(fā)現(xiàn):當(dāng)滑動片從左向右移動時(為保證實驗設(shè)備安全,滑動片不要移到最右端),電流表的讀數(shù)慢慢變大,電壓表的讀數(shù)慢慢變小;當(dāng)滑動片從右向左移動時,電流表的讀數(shù)慢慢變小,電壓表的讀數(shù)慢慢變大。由此得出結(jié)論:端電壓隨外電阻上升而上升,隨外電阻下降而下降。根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可繪成曲線(如圖4所示),即電源的端電壓特性曲線。從曲線上可以看出:電源端電壓隨著電流的大小而變化,當(dāng)電路接小電阻時,電流增大,端電壓就下降;當(dāng)電路接大電阻時電流減少,端電壓就上升。
思考:如果滑動片移到最右端,電壓表、電流表的讀數(shù)將為多少?
第三,端電壓與內(nèi)電阻r的關(guān)系。
根據(jù)公式U=E-Ir分析可知:當(dāng)電流I 不變時,內(nèi)阻下降,端電壓就上升;內(nèi)阻上升,端電壓就下降。實驗電路同圖3,只需將電路中的電源用前面已測過內(nèi)阻值的不同型號的電池代替即可,觀察電流表、電壓表的讀數(shù),上述結(jié)論即可得到驗證。
應(yīng)用規(guī)律,解決實際問題
首先向?qū)W生提出問題:你是否注意到,電燈在深夜要比晚上七八點鐘亮一些?這個現(xiàn)象的原因何在?在回答這個問題之前,可先通過實驗驗證這一現(xiàn)象的存在,如圖5所示。圖中5個燈泡完全相同,先將開關(guān)全合上,使燈泡發(fā)光,再逐個斷開開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡逐漸變亮,原因分析:隨著開關(guān)的斷開,外電阻增大,導(dǎo)致干路電流減小,使得內(nèi)壓降下降,從而端電壓增大,即燈泡兩端的實際電壓增大,故燈泡變亮了。上述問題也得到了解決。
在教學(xué)過程中,如果盡可能地增加一些實驗,通過生活中的實驗記錄其數(shù)據(jù)并指導(dǎo)學(xué)生得出規(guī)律,提高感性認(rèn)識,不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也會提高教學(xué)效果。
參考文獻:
[1]李書堂.電工基礎(chǔ)(第4版)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2001.
[2]畢淑娥.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004.
[3]王兆良.關(guān)于“全電路歐姆定律”的教學(xué)[J].福建輕紡,2007(2).
關(guān)鍵詞:電動勢;電壓;電流;電阻;功率
中圖分類號:G633.7 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-6148(2016)12-0060-3
1 P于閉合電路歐姆定律
1.定律內(nèi)容:在外電路為純電阻的閉合電路中,電流的大小跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電阻之和成反比。
2.定律的得出:仔細(xì)分析人教版和教科版教材,他們給出定律的過程是相同的。在電源外部,電流由電源正極流向負(fù)極,在外電路上有電勢降落,習(xí)慣上稱為路端電壓或外電壓U,在內(nèi)電路上也有電勢降落,稱為內(nèi)電壓U';在電源內(nèi)部,由負(fù)極到正極電勢升高,升高的數(shù)值等于電源的電動勢。理論和實踐證明電源內(nèi)部電勢升高的數(shù)值等于電路中電勢降低的數(shù)值,即電源電動勢E等于外電壓U和內(nèi)電壓U'之和,即E=U+ U'=U+Ir。若外電路為純電阻,則U=IR,所以E=IR+Ir,I=
從教學(xué)實際看,上述給出定律的方法很多同學(xué)并不能理解,只能生硬的接受,這給學(xué)生對定律的理解和運用帶來困難。在教學(xué)中筆者嘗試從能量角度推導(dǎo)定律,效果較好,過程如下:從能量轉(zhuǎn)化觀點看,閉合電路中同時進行著兩種形式的能量轉(zhuǎn)化:一種是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,另一種是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
設(shè)一個正電荷q,從正極出發(fā),經(jīng)外電路和內(nèi)電路回轉(zhuǎn)一周,其能量的轉(zhuǎn)化情況如下:
在外電路中,設(shè)外電路的路端電壓為U,那么正電荷由正極經(jīng)外電路移送到負(fù)極的過程中,電場力推動電荷所做的功W=qU,于是必有qU的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(如化學(xué)能、機械能等)。在內(nèi)電路中,設(shè)內(nèi)電壓為U',那么正電荷由負(fù)極移送到正極的過程中,電場力所做的功W=qU',于是必有qU'的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。若電源電動勢為E,在電源內(nèi)部依靠非靜電力把電量為q的正電荷從負(fù)極移送到正極的過程中,非靜電力做的功W=qE,于是有qE的其他形式的能(化學(xué)能、機械能等)轉(zhuǎn)化為電能。
因此,根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,在閉合電路中,由于電場力移送電荷做功,使電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(qU+qU'),應(yīng)等于在內(nèi)電路上由于非靜電力移送電荷做功,使其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能(qE),因而qE=qU+qU',即E=U+U'。若外電路為純電阻R,內(nèi)電路的電阻為r,閉合電路中的電流強度為I,則U=IR,U'=Ir,代入上式即得I=
E/(R+r)。
3.定律的理解:不論外電路是否為純電阻,E=U+ U'=U+Ir總是成立的,只有當(dāng)外電路為純電阻時,才能成立。閉合電路歐姆定律的適用條件跟部分電路歐姆定律一樣,都是只適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電。
2 不同的物理量間的圖像關(guān)系以及對圖像的理解(以外電路為純電阻為例)
圖像1 電路中的總電流與外電阻的關(guān)系即I-R圖像
圖像2 外電壓與外電阻的關(guān)系即U-R圖像
由閉合電路歐姆定律可得:
分析可得:R增大,U增大;R減小,U減小,但不成線性關(guān)系。R0,U0; R∞,UE。故U-R圖像如圖2所示。當(dāng)外電路短路(R=0),外電壓為0;當(dāng)外電路開路R∞,外電壓等于電動勢E,即若題目中告訴某一電源的開路電壓,則間接告訴了電動勢E的值。
圖像3 外電壓與總電流的關(guān)系即U-I圖像
由閉合電路歐姆定律可得:U=E-U'=E-Ir。
分析可得:由于E、r為定值,故U與I成線性關(guān)系,斜率為負(fù),故圖像應(yīng)如圖3所示。當(dāng)I=0,U=E,即圖像的縱截距表示電動勢;當(dāng) 此時外電路短路,此電流即為短路電流,即橫截距表示短路電流。斜率k=-r,即斜率的絕對值表示內(nèi)電阻。
由上述分析可知,若給出了U-I圖像,則由圖像就可以知道電源電動勢E和內(nèi)阻r這兩個重要的參量。若將不同電源的U-I圖像畫在同一個圖中,如圖4所示,則可以比較不同電源的電動勢和內(nèi)阻的大小。由圖4可知E1=E2、r1
圖像4 電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系,即P-R圖像
圖像5 電路中的功率與總電流的關(guān)系,即P-I圖像
與閉合電路相關(guān)的功率有3個:電源的總功率、電源內(nèi)部的熱功率、電源的輸出功率。
由P=IE可知P與I成正比,圖像應(yīng)為過原點的一條傾斜的直線。
由P=I2r可知圖像應(yīng)為頂點過原點的關(guān)于縱軸對稱的開口向上的拋物線的一半。
由P=P-P=IE-I2r可知圖像應(yīng)為過原點的開口向下的拋物線的一部分。
若將3個功率與電流的關(guān)系圖像畫在同一圖像中,則分別對應(yīng)著圖6中的圖線1、2、3。
利用圖線1可求電動勢E,利用圖線2可求內(nèi)阻r,需要特別注意的是:此圖像中3條圖線不能隨意畫?!?”“2”交點說明此時P=P,即P=0,外電路短路,電流最大,此狀態(tài)下圖線“3”與橫軸交點值一定是“1”“2”交點對應(yīng)的橫坐標(biāo)值,否則就是錯誤的。“2”“3”交點的含義為P=P,此狀態(tài)下R=r,則“2”“3”交點對應(yīng)的橫坐標(biāo)一定為 ,若不是則錯誤。還必須注意的是“2”“3”的交點一定是“3”的最高點,因為R=r時,P最大,若不是這樣則此圖畫錯了。
案例 在圖7(a)所示電路中,R0是阻值為5 Ω的定值電阻,R1是一滑動變阻器,在其滑片從最右端滑至最左端的過程中,測得電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線如圖7(b)所示,其中圖線上的A、B兩點是滑片在變阻器的兩個不同端點時分別得到的,討論以下問題:
問題1 滑片從最右端滑至最左端的過程中,電流表示數(shù)如何變化?
分析:滑片從最右端滑至最左端的過程中,由電路結(jié)構(gòu)可知外電阻R變小,由I-R圖像可知電流表示數(shù)變大。
問題2 滑片從最右端滑至最左端的過程中,電壓表示數(shù)如何變化?
分析:滑片淖鈑葉嘶至最左端的過程中,由電路結(jié)構(gòu)可知外電阻R變小,電壓表測量的是外電壓,由U-R圖像可知電壓表示數(shù)變小。
問題3 電源電動勢和內(nèi)阻各為多大?
分析:圖7(b)給出的是外電壓與電流的關(guān)系,由圖可求得斜率絕對值為20,將圖線延長與縱軸相交,可得縱截距為20,由U-I圖像的物理含義可知電源電動勢E=20 V,內(nèi)阻r=20 Ω。
問題4 滑片從最右端滑至最左端的過程中,電源的輸出功率如何變化?最大輸出功率為多少?
分析:由題目所給條件可求得R1的最大阻值為75 Ω,滑片從最右端滑至最左端的過程中,外電阻的變化范圍為80 Ω~5 Ω,由P-R圖像可知P先變大再變小。調(diào)節(jié)過程中可以滿足R=r,則當(dāng)R1的有效阻值為15 Ω時,電源輸出功率達最大 ,即為5 W。
問題5 若在上述條件下,僅將R0的阻值改為30 Ω,滑片從最右端滑至最左端的過程中,電源的輸出功率如何變化?電源的最大輸出功率為多少?
分析:滑片從最右端滑至最左端的過程中,外電阻的變化范圍為105 Ω~30 Ω,由P-R圖像可知P一直變小。由于無法滿足R=r,則電源輸出功率不可能為,則當(dāng)R與r最最接近即R1=0 Ω時電源輸出功率最大,計算可得為4.8 W。
與閉合電路歐姆定律應(yīng)用相關(guān)的題目較多,題型多種多樣,解決這類題目的關(guān)鍵是要搞清電路結(jié)構(gòu),搞清電表的測量對象,分清已知量與未知量,再運用相應(yīng)規(guī)律求解則可。當(dāng)然,這也不是一蹴而就的,只有多做、多練、多思考才能達到較好的效果。在解答閉合電路問題時,部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律經(jīng)常交替使用,這就要求我們認(rèn)清研究對象是全電路還是某一段電路,是這一段電路還是另一段電路,以便選用對應(yīng)的歐姆定律,并且要注意每一組物理量(I、U或I、E、R、r)的對應(yīng)關(guān)系是對同一研究對象的,不可“張冠李戴”。
參考文獻:
一、初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)中的問題原因
在日常生活中,不斷有家長反映:自己的孩子在小學(xué)成績一直都很不錯,可到了初中,特別是到了初二開始學(xué)習(xí)物理后,成績一下子就滑了下來,總覺得物理難以學(xué)懂。我們在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn),有一些學(xué)生吃力地學(xué)習(xí)了一段時間后,仍不見顯著進步,就干脆放棄了學(xué)習(xí)物理。更讓我們感到擔(dān)憂的是,在中考沖刺時,有些學(xué)生會因為在物理課程上喪失信心,影響到了其他課程的學(xué)習(xí),甚至就放棄了學(xué)習(xí)備考。也就是說,因為物理學(xué)習(xí)中存在的問題,不僅僅是只影響到學(xué)生的物理學(xué)習(xí),甚至影響到了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到了困難沒有得到有效的解決,使得學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題日積月累,一點一點被放大,學(xué)生僅有的一點學(xué)習(xí)熱情被一點一點消磨,使得學(xué)生把對學(xué)習(xí)興趣轉(zhuǎn)移到其他上面,甚至完全放棄了學(xué)習(xí)。這樣也就不難理解學(xué)生們在中考時,連最基礎(chǔ)最簡單的題目也不會做了。作為教育工作者,這樣的現(xiàn)象不僅讓我反思:初中物理真的有那么難學(xué)嗎?為什么到了初二因為物理學(xué)習(xí)的問題會對學(xué)生產(chǎn)生這么大的影響呢?怎樣才能學(xué)好初中物理呢?筆者影響學(xué)生物理學(xué)習(xí)的原因是很多的,可以從學(xué)生的生理和心理的角度、物理知識結(jié)構(gòu)的角度、教師的教學(xué)過程的角度、學(xué)生的學(xué)習(xí)教程的角度等多個方面來進行分析。本文主要是從學(xué)生學(xué)習(xí)過程的角度來分析學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中存在的問題。
二、從實際生活中獲得的感性材料不足
初中的物理規(guī)律多數(shù)是從事實中分析、歸納總結(jié)出來的。初中學(xué)生抽象思維能力不強,感性不足。如果沒有足夠的能夠把有關(guān)現(xiàn)象與現(xiàn)象之間的聯(lián)系鮮明的展示出來的實驗或?qū)W生日常生活中所熟悉的、曾親身感受過的事例作基礎(chǔ),勢必造成學(xué)生學(xué)習(xí)上的困難。例如,在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時,學(xué)生能夠從簡單的實驗分析、歸納總結(jié)出來,可以說是一個質(zhì)的飛躍。但許多學(xué)生對牛頓第一定律的文字表述比較陌生,常不能很好的理解定律的含義,這是由于抽象思維不強、感性材料不足而造成的。
三、相關(guān)的準(zhǔn)備知識欠缺
物理作為一門獨立的學(xué)科,它肯定有著嚴(yán)密的邏輯體系。掌握物理規(guī)律,往往需將以前學(xué)的知識作為基礎(chǔ),方能取得良好的學(xué)習(xí)效果。否則將會給物理規(guī)律的學(xué)習(xí)帶來困難。例如,在學(xué)“歐姆定律”時,就要聯(lián)系和綜合運用前面的知識作為基礎(chǔ)。如電路、電流、電壓、電阻等,如果學(xué)生在其中某一環(huán)節(jié)上準(zhǔn)備不足,沒有很好的理解和掌握,將會使這一規(guī)律的學(xué)習(xí)遇到困難。
四、抽象邏輯思維能力不強
在物理規(guī)律的研究和運用中,有時要進行嚴(yán)格的邏輯推理和運用科學(xué)的想象等抽象思維活動。初中學(xué)生還缺乏邏輯思維能力、沒有形成邏輯思維的習(xí)慣。其原因是它們心理發(fā)展正處于思維發(fā)展的轉(zhuǎn)折期,開始由經(jīng)驗型的形象思維向理論型的抽象思維轉(zhuǎn)化,而這個轉(zhuǎn)化在初中階段一般來說還不能完成。在學(xué)習(xí)物理規(guī)律時不能順利的度過而感到困難。往往是因為從經(jīng)驗出發(fā),想當(dāng)然的看待問題,用事物的現(xiàn)象代替本質(zhì),用外部聯(lián)系代替內(nèi)在聯(lián)系,在解釋物理現(xiàn)象時“就事論事”,不習(xí)慣于運用物理概念和規(guī)律進行分析、說理和表述。
五、生活中的錯誤觀念的干擾
學(xué)生在日常生活中積累了一定的生活經(jīng)驗,對一些問題形成了某些觀念,在這些觀念中,有的雖比較正確,但往往有一定的表面性和片面性。這些“先入為主”的錯誤觀念對學(xué)生正確地理解物理規(guī)律往往起著嚴(yán)重的干擾作用。例如,學(xué)生有“運動的物體才有慣性”,“物體運動得快,慣性越大”等這類錯誤觀念,這就給學(xué)生在學(xué)習(xí)慣性時帶來了很大的困難。
六、思維定勢帶來的負(fù)遷移
遷移原理是教學(xué)中的一條重要原理,正向遷移有利于學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上掌握新知識。但思維定勢所起的負(fù)遷移卻干擾著學(xué)生對物理規(guī)律的理解的掌握,給物理的教學(xué)帶來困難。負(fù)遷移是指已有知識對新知識的學(xué)習(xí)產(chǎn)生的消極影響。例如,有的學(xué)生總是認(rèn)為浸在液體中的物體所受的浮力隨著深度的增大而增大,理由是由于液體內(nèi)部的壓強是隨著深度的增加而增大。產(chǎn)生這一錯誤的原因是把以前學(xué)過的液體內(nèi)部壓強公式P=ρgh與浮力公式F=ρgv混淆在一起,沒有弄清兩個公式的區(qū)別,這是負(fù)遷移造成的這種結(jié)果。
在中學(xué)物理知識的結(jié)構(gòu)中有一些占主干地位的基本規(guī)律,這些重點規(guī)律教學(xué)的成敗,對于學(xué)生能否學(xué)好物理知識、能否運用物理知識解決實際問題,具有關(guān)鍵作用。只要我們能認(rèn)清學(xué)生在學(xué)習(xí)物理規(guī)律中常見的問題,對癥下藥,引導(dǎo)學(xué)生掌握物理規(guī)律也不會成為一件難事。
七、解決問題的對策
1.創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題、探索規(guī)律的物理情境。教師要帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律,首先在教學(xué)開始階段,要創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題的物理環(huán)境。初中階段,主要是通過觀察和實驗發(fā)現(xiàn)問題,也可以從分析學(xué)生生活中熟知的典型事例中發(fā)現(xiàn)問題,有時也可以從對學(xué)生已有知識的展開中發(fā)現(xiàn)問題。創(chuàng)設(shè)的物理情境要有利于引導(dǎo)學(xué)生探索規(guī)律。創(chuàng)設(shè)的物理情境還應(yīng)有助于激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。例如,在探究滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)后我教學(xué)生討論拔河比賽中要取勝應(yīng)注意那些問題。學(xué)生們踴躍發(fā)言,討論得出用力握緊繩子是增大壓力來增大摩擦,穿有釘?shù)男邮窃龃蠼佑|面的粗糙程度來增大摩擦等。從而更好地掌握了這條規(guī)律。
1 與牛頓運動定律相關(guān)的圖象問題
1.1 圖象用于規(guī)律探究
探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,最后的數(shù)據(jù)處理和規(guī)律的得到就是借助于圖象進行分析的,尤其是“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”,學(xué)生很難直接從數(shù)據(jù)上看出兩者成反比關(guān)系,不過當(dāng)作出如圖1所示的a-m函數(shù)圖象時,學(xué)生從經(jīng)驗出發(fā)很容易猜測其是雙曲線,繼而猜測是反比,是不是呢?再進一步變化坐標(biāo),作出如圖2所示的a-1[]m圖象,得到一條過原點的直線,歸納出結(jié)論:得到當(dāng)合力一定時,加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論.
1.2 提取圖象信息解運動學(xué)問題
從圖象中找出解題信息,把圖象與物理圖景相聯(lián)系,應(yīng)用牛頓運動定律及其相關(guān)知識解答.
1.3 借助于v-t圖象切線斜率的變化比較加速度
x-t圖象切線的斜率表示瞬時速度,同樣可以推理得v-t圖象切線的斜率能表示加速度a,切線斜率的變化可以反映加速度大小的改變.
例2 木塊A、B質(zhì)量相同,現(xiàn)用一輕彈簧將兩者連接置于光滑的水平面上,開始時彈簧長度為原長,如圖4所示,現(xiàn)給A施加一水平恒力F,彈簧第一次被壓縮至最短的過程中,有一個時刻A、B速度相同,試分析此時A、B的加速度誰比較大?
解析 在彈簧壓縮過程中,隔離A、B進行受力分析,對A有:F-kx=maA,彈簧形變量變大,A做加速度減小的加速運動;對B有:kx=maB,B做加速度增大的加速運動.接著定性畫出A、B運動的v-t圖象如圖5所示,交點為C表示兩者速度相同,直觀地呈現(xiàn)該處B切線的斜率大于A的斜率,即aB>aA.[HJ1.5mm]
2 電路中的圖象問題
2.1 U-I圖象問題
導(dǎo)體的伏安特性曲線能直觀的體現(xiàn)導(dǎo)體電流隨所加電壓的變化關(guān)系.線性元件對應(yīng)的伏安特性曲線是斜直線,直線的斜率k=I/U,物理意義是電阻的倒數(shù).對于非線性元件來說,伏安特性曲線是曲線,任意一點對應(yīng)坐標(biāo)的比值k=I/U,物理意義也是電阻的倒數(shù).計算阻值時兩者有很大的區(qū)別.但任意一點對應(yīng)坐標(biāo)的乘積P=UI的物理意義是元件的實際功率,這個結(jié)論對兩種元件都適用.
電源的路端電壓與干路電流的關(guān)系圖象也是考查的重點.根據(jù)閉合電路歐姆定律的變形式:E=U+Ir,可得出路端電壓與電流的關(guān)系式為:U=E-Ir.作出此圖象可以得出是一個一次函數(shù)的圖象.斜率物理意義k=-r,縱截距的物理意義b=E.
[TP9GW879.TIF,Y#]
例3 小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖6所示,P為圖線上一點,PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是
A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大
B.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R=U1[]I2
C.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R=U1[]I2-I1
D.對應(yīng)P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積
解析 坐標(biāo)的比值等于電阻的倒數(shù),所以A選項正確,B選項正確.因為是非線性元件,歐姆定律不再適用,所以不能用切線的斜率等于電阻,C選項錯誤.坐標(biāo)的乘積代表實際功率D正確.
點評 本題即為伏安特性曲線的數(shù)形結(jié)合考查,根據(jù)R=U1[]I2,得出圖象上點的坐標(biāo)比值為電阻倒數(shù),根據(jù)P=UI得出圖象上點的坐標(biāo)的乘積為實際功率.
2.2 閉合電路中的常見的功率的圖象問題
閉合電路中經(jīng)常遇到的三個功率:電源總功率P=EI,電源的輸出功率P=EI-I2r,電源的內(nèi)熱功率:P=I2r.
例4 某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)上,[TP9GW880.TIF,Y#]如圖7中的a、b、c所示,根據(jù)圖線可知
A.反映Pr變化的圖線是c
B.電源電動勢為8 V
C.電源內(nèi)阻為2 Ω
D.當(dāng)電流為0.5 A時,外電路的 [LL]電阻為6 Ω
解析 a為P總-I關(guān)系圖象,根據(jù)P=EI,可得E=4 V,b為P出-I關(guān)系圖象根據(jù)P=EI-I2r,可得r=2 Ω;c為Pr-I關(guān)系圖象.再根據(jù)閉合電路歐姆定律可得R=6 Ω,正確答案:A、C、D.
點評 根據(jù)圖象和表達式的數(shù)形結(jié)合,待定系數(shù)法可以求出電源的電動勢和內(nèi)阻結(jié)合閉合電路歐姆定律求出外電阻的大小.
2.3 電源電動勢和內(nèi)阻測定的常見圖象問題
測量電源電動勢和內(nèi)阻的常見方法有三種:U-I法,I-R法,U-R法,三種方法都是圍繞閉合電路歐姆定律的表達式來的.在研究圖象問題上卻是有所不同,斜率和截距的物理意義大不一樣,需要我們數(shù)形結(jié)合明確各自的含義.
銜接
〔中圖分類號〕 G633.7
〔文獻標(biāo)識碼〕 A
〔文章編號〕 1004—0463(2012)
10—0035—01
初、高中物理教學(xué)既是相對獨立的兩個階段,又是一個統(tǒng)一的整體,在初中階段進行概念和規(guī)律教學(xué)時,既不能脫離學(xué)生實際一味追求嚴(yán)謹(jǐn),使學(xué)生難以接受,也不能忽視概念教學(xué)的相對嚴(yán)密性和物理規(guī)律的適用條件,以免誤導(dǎo)學(xué)生形成片面的甚至錯誤的理解,為高中階段的學(xué)習(xí)埋下隱患。所以,初中物理教學(xué)要把握教學(xué)分寸,注意與高中教學(xué)的銜接。
一、寬嚴(yán)合適,引導(dǎo)學(xué)生掌握當(dāng)前知識,為高中教學(xué)奠定基礎(chǔ)
教學(xué)過程是在一定條件下的特殊認(rèn)識過程,要適應(yīng)學(xué)生的年齡特征、知識基礎(chǔ)和智力水平,如果脫離學(xué)生實際,在教學(xué)中一味追求概念和規(guī)律的嚴(yán)密性,學(xué)生就會難以接受和理解,不僅不能學(xué)有所得,反而挫傷了他們的積極性,使他們感到物理枯燥乏味且難學(xué),甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒,這無疑會影響到高中的繼續(xù)學(xué)習(xí)。因此,初中物理教學(xué)要從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā),立足基礎(chǔ)知識,善于運用合理的“不嚴(yán)密”,抓住問題的主要矛盾,突出主要方面,幫助學(xué)生理解,讓他們把主要的基礎(chǔ)知識學(xué)扎實,為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
例如,功的概念比較抽象,在初中教學(xué)中可以從具體事例出發(fā),幫助學(xué)生認(rèn)識做功的物理含義,由此總結(jié)出做功必備的兩個條件——力和在力的方向上通過的距離。限于初中學(xué)生的知識基礎(chǔ)和接受能力,不要引入位移的概念,也不必討論正功和負(fù)功問題以及變力做功的情況。這樣不僅學(xué)生容易接受,還能培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。
二、重視教學(xué)中的相對嚴(yán)密性,為高中階段的學(xué)習(xí)掃除障礙
初、高中教材內(nèi)容有著內(nèi)在的聯(lián)系,初中教學(xué)需要瞻前顧后,既要引導(dǎo)學(xué)生掌握當(dāng)前知識,又要防止學(xué)生片面地甚至錯誤地理解某些概念,這就要重視知識傳授的相對嚴(yán)密性,為進一步學(xué)習(xí)掃清障礙,鋪平道路。
例如,在講壓力這一概念時,不能只從水平面上物體受壓的實例中引出壓力的概念,還應(yīng)該從學(xué)生熟悉的事例中分析垂直面和斜面上的受壓情況,讓學(xué)生明白產(chǎn)生壓力的情況是多種多樣的,還要啟發(fā)學(xué)生分析各種情況下壓力是什么物體通過哪種形式施加的。關(guān)于壓力和重力的關(guān)系,要通過具體事例分析,當(dāng)放在水平面上靜止或運動的物體只受重力和支持力作用時,物體對支撐面的壓力才等于物體重力。此外,應(yīng)舉一些壓力和重力大小不相等甚至無關(guān)的事例,以加深學(xué)生對壓力和重力的理解。如果教學(xué)中只求簡化,認(rèn)為初中物理應(yīng)主要在水平面上分析與壓力有關(guān)的問題,在教學(xué)中既不討論產(chǎn)生壓力的多種情況,也不區(qū)分壓力和重力,甚至要求學(xué)生記住“壓力和重力大小相等”的結(jié)論,必然會導(dǎo)致學(xué)生對壓力概念的片面理解。這會給學(xué)生高中階段的物理學(xué)習(xí)造成很大的障礙。
三、把握教學(xué)分寸,講清物理規(guī)律的適用條件和范圍
初中物理的練習(xí)題比較簡單,學(xué)生靠套公式就能解答。久而久之,學(xué)生形成了死記硬背、亂套公式的壞習(xí)慣。為了有效地糾正這一錯誤,我認(rèn)為,在初中物理教學(xué)中要恰當(dāng)?shù)匕盐战虒W(xué)分寸,讓學(xué)生弄清公式中的每個物理量和符號的物理意義以及整個公式所反映的客觀規(guī)律,尤其要弄清它的適用條件和應(yīng)用范圍。
關(guān)鍵詞:電源的輸出功率;外電路電阻;極值;圖像
在閉合電路歐姆定律的教學(xué)中,電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系是高中物理的主干知識,是高考的熱點,但對學(xué)生來講卻是一個難點,特別遇到外電路是非純電阻電路的題目時,學(xué)生會順理成章的把R=r作為電源的輸出功率達到最大的條件,導(dǎo)致錯誤。下面就針對這部分內(nèi)容的教學(xué)方法與大家共享。
一、實驗法
將滑動變阻器作為外電路電阻,用電壓表測出滑動變阻器兩端的電壓,用電流表測出通過滑動變阻器的電流。根據(jù)P=UI計算出電源的輸出功率。改變滑動變阻器的阻值再繼續(xù)測量,測出不同電阻對應(yīng)的電壓和電流值。在這個實驗中,我們探究三種情況下電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系。
第一,當(dāng)R
第二,當(dāng)R=r時,電源的輸出功率怎樣變化?
第三,當(dāng)R>r時,隨著R的增大,電源的輸出功率怎樣變化?
由于在此實驗中,電源的內(nèi)阻較小,想使R
■
通過實驗獲取數(shù)據(jù)如下:
■
分析實驗數(shù)據(jù)可得:當(dāng)Rr時隨著R的增大輸出功率減小。
二、求極值法
如果外電路是純電阻電路,閉合電路歐姆定律適用,那么電源輸出功率,根據(jù)P出=UI=I2R=(■)■R=■=■=■。由上式可得當(dāng)R=r時,電源的輸出功率最大Pmax=■;當(dāng)Rr時,電源的輸出功率隨R的增大而減小。
三、圖像法
根據(jù)P=■畫出電源的輸出功率與外電路電阻的圖像。
■
由圖像獲得信息:
當(dāng)R
當(dāng)R=r時,電源的輸出功率最大Pmax=■。
當(dāng)R>r時,隨外電路電阻R的增大電源的輸出功率P減小。
通過三種教學(xué)方法的結(jié)合,學(xué)生能較熟練地應(yīng)用該部分內(nèi)容來解決相關(guān)問題。
典型例題:
如圖所示:R為電阻箱,電表V為理想電壓表。當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1=2 Ω時,電壓表讀數(shù)為U1=4 V;當(dāng)電阻箱的讀數(shù)為R2=5 Ω時,電壓表讀數(shù)為U2=5 V。求:
(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r。
(2)當(dāng)R的讀數(shù)為多少時,電源輸出功率最大?最大值是多少?
■
解析:(1)閉合電路歐姆定律,上述兩種情況可列以下兩個方程:
E=U1+I1r(1)
E=U2+I2r(2)
而I1=■=■A=2 A,I2=■=■ A=1 A,代入數(shù)據(jù)解得r=1 Ω,E=6 V。
(2)當(dāng)R=r=1 Ω時,電源的輸出功率最大,Pmax=■=9 W。
擴展:如圖所示:
■
電源電動勢E=6 V,r=10 Ω,固定電阻R1=90 Ω,R2為變阻器,在R2從0 Ω增大到400 Ω的過程中,求:
(1)可變電阻R2所消耗的功率最大的條件和最大功率。
(2)電源的內(nèi)阻r和固定電阻R1上消耗的最小功率之和。
解析:(1)如圖電路為純電阻電路,把R1看成電源內(nèi)阻的一部分,則r'=r+R1,根據(jù)電源輸出功率最大的條件,有R2=r+R1=100 Ω時,R2上消耗功率最大P2max=■=■=■ W。
(2)因為r和R1是固定電阻,所以當(dāng)電路電流最小時,電阻最大,即R2=400 Ω時,電源的內(nèi)阻和固定電阻R1上消耗的功率之和最小。
以上方法和結(jié)論只是滿足外電路是純電阻電路,如果外電路是非純電阻電路,閉合電路歐姆定律不再適應(yīng),那么電源的輸出功率P出=IE-I2r-I2+■=-(I-■)2+■。
不難看出當(dāng)I=■時,電源的輸出功率有最大值P出max=■,且此最大值與外電路電阻R無關(guān),僅由電源本身決定。
典型例題:
一個電源,電動勢E=6 V,內(nèi)電阻r=1 Ω,下列結(jié)論正確的是( )
A.當(dāng)外電路只分別單獨接R1,R2時,若R1
B.此電源可對額定電壓為2 V,額定功率為5 W的電動機供電,使其正常工作。
C.此電源可對額定功率是12 W的用電器供電,使其正常工作。
解析:①當(dāng)外電路分別接電阻R1,R2時,是純電阻電路,R1,R2消耗的功率是電源的輸出功率,有圖可知,由于不知道R1,R2的具體數(shù)值以及R1,R2和r的大小關(guān)系??赡軙蠵1>P2,P1
綜合以上可知,電源的輸出功率最大的一般條件應(yīng)該是I=■,這既適合純電阻電路,也適合于非純電阻電路。條件R=r只是當(dāng)外電路是純電阻電路的一種特殊情況。所以我們要挖掘物理規(guī)的本質(zhì),體會其真正含義,才能收到事半功倍的效果。
(作者單位 安徽省固鎮(zhèn)縣第二中學(xué))
建構(gòu)主義認(rèn)為:知識不可能以實體的形式存在于個體之外,盡管通過語言賦予了知識一定的外在形式,且獲得了較為普遍的認(rèn)同,但這并不意味著學(xué)習(xí)者對這種知識有同樣的理解.真正的理解只能由學(xué)習(xí)者自身基于自己的經(jīng)驗背景而建構(gòu)起來,取決于特定情境下的學(xué)習(xí)活動過程.否則,就不叫理解,而是被動的復(fù)制式的學(xué)習(xí).因此,學(xué)生不是簡單被動地接收信息,而是主動地建構(gòu)知識的意義,這種建構(gòu)是無法由他人來代替的.
學(xué)生理解能力的形成,是個循序漸進的過程,是從不自覺到有目的地自覺進行的.在初中兩年的物理教學(xué)中,老師對學(xué)生的理解能力要有正確的預(yù)估,備課時設(shè)計的教學(xué)過程要在學(xué)生理解能力的“最近發(fā)展區(qū)”,不可過高也不能過于低,才可能實現(xiàn)真正意義上的高效課堂.
理解是一種積極思維活動的心理過程,理解能力是認(rèn)識物理現(xiàn)象的前提.相對其他科目來說,很多同學(xué)反映物理比較難學(xué)難懂.往往上課聽了,概念公式也背了,類似的題目練了,到解決實際問題時還是腦子一片模糊,究其原因主要是理解能力不足,沒有弄清事物的意義,影響了他們的學(xué)習(xí)效果.主要存在的問題有:(1)實驗教學(xué)中的問題.對實驗探究不能明確探究目的,不會設(shè)計實驗與制定計劃;(2)概念教學(xué)中的問題.不能從物理現(xiàn)象和實驗中歸納科學(xué)規(guī)律,對同一概念的幾種表達形式鑒別能力差;(3)規(guī)律教學(xué)中的問題.不理解物理規(guī)律的確切內(nèi)涵和外延,包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.以上這些問題的存在直接影響著教學(xué)質(zhì)量的提高.
2培養(yǎng)學(xué)生理解能力的三點方法
2.1在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
在進行實驗探究時,可以設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.問題設(shè)計是很重要的一個教學(xué)技巧,教師可以通過問題來引導(dǎo)、促進學(xué)生思維過程.教師務(wù)必注意引導(dǎo)學(xué)生思考探究目的是什么,如何進行設(shè)計實驗與制定計劃,應(yīng)該準(zhǔn)備哪些實驗器材?哪些物理量需要測[HJ1.9mm]量?筆者相信學(xué)生經(jīng)過多次訓(xùn)練,在主動尋求途徑解決問題時才理解了整個實驗.否則,學(xué)生們要么不知道要做什么,要么就是被動地記錄一堆數(shù)據(jù)而已.
例1[HT]探究“物質(zhì)吸熱或放熱規(guī)律”的實驗教學(xué)時,設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生的思維.
(1)探究的問題是物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類、物質(zhì)溫度的變化、物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系,要采用什么方法研究?
(2)設(shè)計實驗以前,先要解決一個問題,就是怎樣比較物質(zhì)吸熱的多少?物質(zhì)要吸熱,必須要給它加熱,加熱越多,則物質(zhì)吸熱就越多.加熱的多少怎樣比較?
(3)利用生活經(jīng)驗說明物質(zhì)吸熱的多少與溫度變化、質(zhì)量有什么關(guān)系?物質(zhì)吸熱與物質(zhì)的種類有什么關(guān)系?怎樣設(shè)計實驗探究?引導(dǎo)學(xué)生答出取相同質(zhì)量的水和煤油,升高相同的溫度,比較吸熱的多少.(同時師生共同設(shè)計表格)
(4)更進一步地,提問取相同質(zhì)量的水和煤油,加熱相同的時間,比較升高的溫度,可以嗎?思維上清楚了,學(xué)生實施觀察和思考就有效了很多.
2.2在物理概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
循序漸進地要求學(xué)生從物理現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)中歸納科學(xué)規(guī)律,敢于表達并對同一規(guī)律進行不同形式的表達,通過實驗與思維過程的結(jié)合提升理解能力.想讓學(xué)生主動建構(gòu)獲得概念,應(yīng)該注重概念的來龍去脈:為什么要研究這個問題,怎樣進行研究,通過研究得到怎樣的結(jié)論,物理量的物理意義是什么以及這個物理量有什么重要的應(yīng)用等.
例2[HT]密度這個概念的建立是重點也是難點,初二新授課時學(xué)生能直觀地體會到體積相同的不同物質(zhì)質(zhì)量不同.但是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)直接用“比值法”定義密度概念,初中生接受起來會有一定的難度.要體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體的課改理念,就要引導(dǎo)學(xué)生對各組實驗數(shù)據(jù)討論,去發(fā)現(xiàn)“同一物質(zhì)的體積增大幾倍,它的質(zhì)量也增大幾倍”,“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積比值一定”,“物質(zhì)的質(zhì)量和體積成正比”,“不同種類的物質(zhì),質(zhì)量跟體積的比值是不同的”,進一步引導(dǎo)學(xué)生用圖像法處理數(shù)據(jù)畫出[TP2CW01.TIF,Y#]如圖1所示的m-V圖像.雖然各抒己見,但教師務(wù)必給予每個人及時表揚.師生進一步共同總結(jié),區(qū)別物質(zhì)的一種辦法:質(zhì)量跟體積的比值.可見單位體積的質(zhì)量反映了物質(zhì)的一種特性,密度就是表示這種特性的物理量.學(xué)生通過體驗理解物理方法,對于學(xué)習(xí)后續(xù)物[HJ1.85mm]理知識具有很好的遷移價值.
2.3在物理規(guī)律教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的理解能力
利用圖示法能形象地表達物理規(guī)律,直觀地敘述物理過程,鮮明地表示各物理量之間的關(guān)系,幫助學(xué)生弄清物理條件過程,把握概念條件.理解物理規(guī)律[JP2]的確切含義,包含其適用條件及在簡單情況下的應(yīng)用.
例3[HT]歐姆定律是一條重要的電學(xué)定律,是貫穿整個電學(xué)的主線,全面正確地理解和透徹地掌握它是正確解答涉及電學(xué)問題的前提和基礎(chǔ).該定律是利用控制變量法在實驗的基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來的,即控制電阻不變,得到通過導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比;控制導(dǎo)體兩端的電壓不變,得到通過導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比(如圖2),由此得到了公式I=U/R.