時間:2023-09-06 16:54:21
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關(guān)鍵詞:歐姆定律;教學(xué)思考;教學(xué)研究
一、在歐姆定律教學(xué)過程當(dāng)中,學(xué)生經(jīng)常會遇到的問題
物理學(xué)科作為一門科學(xué)類學(xué)科,其教學(xué)內(nèi)容通常比較枯燥,部分學(xué)生表示學(xué)習(xí)比較費勁,如何能讓學(xué)生徹底明白和消化歐姆定律,是教師需要考慮的問題。教師可制訂相關(guān)學(xué)習(xí)計劃,針對不同層次的學(xué)生制訂適合的學(xué)習(xí)計劃。教學(xué)中的重點:電流、電壓、電阻等相關(guān)知識點,一定要重點講解以便學(xué)生掌握,將理論知識與動手實踐結(jié)合起來,讓學(xué)生在實踐中加強對實驗中的儀器和知識點的把握。
二、讓學(xué)生明白歐姆定律的主要內(nèi)容即電流、電壓、電阻三者之間的關(guān)系
歐姆定律作為初中物理電學(xué)的基礎(chǔ),在初中教學(xué)之中只涉及部分電路,只有充分掌握了歐姆定律才能進一步學(xué)習(xí)電學(xué)部分的相關(guān)理論分析和計算。歐姆定律即闡述電流、電壓、電阻三者之間相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系,教師在實驗當(dāng)中引導(dǎo)學(xué)生自己推算出電壓、電阻、電流三者之間的關(guān)系,從而引出歐姆定律,讓學(xué)生的記憶更加清楚。演示實驗完成后要讓學(xué)生自己動手,加深理解。
掌握基礎(chǔ)定律知識后,教師則應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析三者之間變化的問題,即電流是隨著電阻與電壓的變化而改變。在歐姆定律例題分析中比較常見的問題是多個變量的問題分析,教師要引導(dǎo)學(xué)生分析,運用一不變二變的方法來進行問題分析。由于初中學(xué)生的理解水平有限,且電壓、電流、電阻的概念比較抽象,教師可借助多媒體教學(xué)工具,利用相關(guān)教學(xué)短片幫助學(xué)生理解。將電阻比喻成“阻礙電流通行的路障,電阻越大路越不好走,電阻越小通過速度則快”,并且引導(dǎo)學(xué)生明白電阻是導(dǎo)體自身的特有屬性,電阻的大小是受到溫度、導(dǎo)體的材料、長度等各方面因素影響的,與其兩端的電壓跟電流的大小無關(guān),電阻不會隨著電流或者電壓的大小改變而改變,只是運用電壓和通過的電流比例數(shù)值表達起來比較方便。
很多學(xué)生在學(xué)習(xí)歐姆定律之后,錯誤地以為電阻是受電流與電壓影響的。相關(guān)教師一定要及時糾正學(xué)生的錯誤理解,教師在做演示實驗時,需要讓學(xué)生明白研究方法。運用控制變量法來研究,如電阻不變,研究電流與電壓之間的數(shù)量關(guān)系;電壓不變,來分析電阻與電流之間的量變關(guān)系,并且要直接將實驗方法演示給學(xué)生看,從而加深學(xué)生的理解。
三、讓學(xué)生一帶一,提高學(xué)生掌握程度
不同的學(xué)生對歐姆定律的掌握程度不盡相同,教師可將成績優(yōu)秀的學(xué)生與成績較差的學(xué)生進行分組,形成學(xué)習(xí)氛圍較好的學(xué)習(xí)小組。采取團體合作的方式來幫助學(xué)生學(xué)習(xí),有些學(xué)生面對老師和面對同學(xué)學(xué)習(xí)效果也不同。學(xué)生相互之間的溝通比較方便,理解能力也大體相同,進步速度也相對較快,教師從一旁進行指導(dǎo)。讓學(xué)生在掌握了基礎(chǔ)的相關(guān)知識以后,教師再進行分析,讓學(xué)生充分掌握后再進行鞏固提高,能提高舉一反三采取多方面思維的能力。學(xué)生之間相互討論,也能形成良性的競爭式學(xué)習(xí),另外樹立學(xué)習(xí)的榜樣,也能從心理上鼓勵學(xué)生主動學(xué)習(xí),幫助學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。并且讓學(xué)生不定期進行交換學(xué)習(xí),以促進學(xué)生的整體學(xué)習(xí)水平。這樣既能促進學(xué)生相互之間學(xué)習(xí)進步,又能培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的精神。
總之,歐姆定律作為電學(xué)的基礎(chǔ),學(xué)生必須真正掌握該定律,教師在實際教學(xué)過程當(dāng)中,應(yīng)該對物理教學(xué)內(nèi)容進行細(xì)化和具體化,讓不同層次的學(xué)生群體都能充分掌握。此外,還要引導(dǎo)學(xué)生在思維方面和動手實踐方面進行改進,并且從中歸納出一些行之有效的教學(xué)方法,從而讓學(xué)生更好地掌握歐姆定律的基礎(chǔ)理論,為以后的學(xué)習(xí)做好鋪墊,提高相關(guān)教學(xué)任務(wù)的質(zhì)量,在實際教學(xué)過程當(dāng)中,注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力、案例分析和其他方面解決問題的能力,讓學(xué)生能夠掌握控制變量法。同時要培養(yǎng)學(xué)生積極探索事物本質(zhì)的科學(xué)精神,切實提高學(xué)生的物理綜合素質(zhì)。
參考文獻:
[1]宣小東.對現(xiàn)行教材中歐姆定律教學(xué)設(shè)計的一些思考[J].物理教學(xué)探討,2005(3).
[2]許忠林.初中物理歐姆定律教學(xué)中常見的問題及對策研究[J].成才之路,2015(9).
[3]符東生.關(guān)于初中“歐姆定律”教學(xué)的思考[J].物理教學(xué),2014(8).
[4]王存香.《歐姆定律》教學(xué)思考[J].數(shù)理化解題研究,2014(5).
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電流、產(chǎn)生持續(xù)電流的條件、電阻、電壓、電動勢、內(nèi)電阻、路端電壓、電功、電功率等基本概念,以及電阻串并聯(lián)的特點、歐姆定律、電阻定律、閉合電路的歐姆定律、焦耳定律、串聯(lián)電路的分壓作用、并聯(lián)電路的分流作用等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法有運用電路分析法畫出等效電路圖,掌握電路在不同連接方式下結(jié)構(gòu)特點,進而分析能量分配關(guān)系是最重要的方法;注意理想化模型與非理想化模型的區(qū)別與聯(lián)系;熟練運用邏輯推理方法,分析局部電路與整體電路的關(guān)系
表2填0.15安和15歐。根據(jù):在電壓不變的情況下,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。
2.進行新課
(1)歐姆定律
由實驗我們已知道了在電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,在電壓不變的情況下,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。把以上實驗結(jié)果綜合起來得出結(jié)論,即歐姆定律。
板書:〈第二節(jié)歐姆定律
1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比?!?/p>
歐姆定律是德國物理學(xué)家歐姆在19世紀(jì)初期(1827年)經(jīng)過大量實驗得出的一條關(guān)于電路的重要定律。
歐姆定律的公式:如果用U表示加在導(dǎo)體兩端的電壓,R表示這段導(dǎo)體的電阻,I表示這段導(dǎo)體中的電流,那么,歐姆定律可以寫成如下公式:
I=U/R。
公式中I、U、R的單位分別是安、伏和歐。
公式的物理意義:當(dāng)導(dǎo)體的電阻R一定時,導(dǎo)體兩端的電壓增加幾倍,通過這段導(dǎo)體的電流就增加幾倍。這反映導(dǎo)體的電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比例關(guān)系(I∝U)。當(dāng)電壓一定時,導(dǎo)體的電阻增加到原來的幾倍,則導(dǎo)體中的電流就減小為原來的幾分之一。反映了電壓一定時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比例的關(guān)系(I∝U/R)。公式I=U/R完整地表達了歐姆定律的內(nèi)容。
板書:<2.公式:I=U/R
I-電流(安)U-電壓(伏)R-電阻(歐)>
有關(guān)歐姆定律的幾點說明:
①歐姆定律中的電流、電壓和電阻這三個量是對同一段導(dǎo)體而言的。
②對于一段電路,只要知道I、U和R三個物理量中的兩個,就可以應(yīng)用歐姆定律求出另一個。
③使用公式進行計算時,各物理量要用所要求的單位。
(2)應(yīng)用歐姆定律計算有關(guān)電流、電壓和電阻的簡單問題。
例題1:課本中的例題1。(使用投影片)
學(xué)生讀題,根據(jù)題意教師板演,畫好電路圖(如課本中的圖8-2)。說明某導(dǎo)體兩端所加電壓的圖示法。在圖上標(biāo)明已知量的符號、數(shù)值和未知量的符號。
解題過程要求寫好已知、求、解和答。解題過程寫出根據(jù)公式,然后代入數(shù)值,要有單位,最后得出結(jié)果。
板書:〈例題1:
已知:R=807歐,U=220伏。
求:I。
解:根據(jù)歐姆定律
I=U/R=220伏/807歐=0.27安。
答:通過這盞電燈的電流約為0.27安?!?/p>
例題2:課本中例題2。(使用投影片)
板書:〈例題2〉
要求學(xué)生在筆記本上按例題1的要求解答。由一位同學(xué)到黑板上進行板演。
學(xué)生板演完畢,組織全體學(xué)生討論、分析正誤。教師小結(jié)。
①電路圖及解題過程是否符合規(guī)范要求。
②答題敘述要完整。本題答:要使小燈泡正常發(fā)光,在它兩端應(yīng)加2.8伏的電壓。
③解釋U=IR的意義:導(dǎo)體兩端的電壓在數(shù)值上等于通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻的乘積。不能認(rèn)為"電壓跟電流成正比,跟電阻成反比。"因為這樣表述顛倒了因果關(guān)系也不符合物理事實。
例題3:課本中的例題3。(使用投影片)
板書:〈例題3〉
解題方法同例題2。學(xué)生板演完畢,組織學(xué)生討論、分析正誤。教師小結(jié)。
①解釋R=U/I的物理意義:對同一段導(dǎo)體來說,由于導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,所以i的比值是一定的。對于不同的導(dǎo)體,其比值一般不同。U和I的比值反映了導(dǎo)體電阻的大小。導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),它的大小決定于材料、長度和橫截面積,還跟溫度有關(guān)。不能認(rèn)為R=U/I表示導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比。由于電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),所以某導(dǎo)體兩端的電壓是零時,導(dǎo)體中的電流也等于零,而這個導(dǎo)體的電阻值是不變的。
②通過例題3的解答,介紹用伏安法測電阻的原理和方法。
板書:(書寫于例題3解后)
〈用電壓表和電流表測電阻的方法叫做伏安法。〉
3.小結(jié)
(1)簡述歐姆定律的內(nèi)容、公式及公式中各物理量的單位。
什么叫伏安法測電阻?原理是什么?
(2)討論:通過課本中本節(jié)的"想想議議",使學(xué)生知道:
①電流表的電阻很小(有的只有零點幾歐),因此實驗中絕對不允許直接把電流表按到電源的兩極上。否則,通過電流表的電流過大,有燒毀電流表的危險。
②電壓表的電阻很大(約幾千歐),把電壓表直接連在電源的兩極上測電壓時,由于通過電壓表的電流很小,一般不會燒毀電壓表。
4.布置作業(yè)
課本本節(jié)后的練習(xí)1、4。
(四)說明:通過例題,要領(lǐng)會培養(yǎng)學(xué)生在審題基礎(chǔ)上畫好電路圖,按規(guī)范化要求解題。
第四節(jié)電阻的串聯(lián)
(一)教學(xué)目的
1.通過實驗和推導(dǎo)使學(xué)生理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式。
2.復(fù)習(xí)鞏固串聯(lián)電路電流和電壓的特點。
3.會利用串聯(lián)電路特點的知識,解答和計算簡單的電路問題。
(二)教具
學(xué)生實驗:每組配備干電池三節(jié),電流表、電壓表、滑動變阻器和開關(guān)各一只,定值電阻(2歐、4歐、5歐各一只)三個,導(dǎo)線若干。
(三)教學(xué)過程
1.引入新課
(1)閱讀本節(jié)課文前的問號中提出的問題,由此引出本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
板書:〈第四節(jié)電阻的串聯(lián)〉
(2)問:什么叫串聯(lián)電路?畫出兩個定值電阻串聯(lián)的電路圖。(同學(xué)回答略,板演電路圖參見課本圖8-7)
(3)問:串聯(lián)電路電流的特點是什么?舉例說明。
學(xué)生回答,教師小結(jié),在板演電路圖上標(biāo)出I1、I2和I。
板書:〈1.串聯(lián)電路中各處的電流相等。I1=I2=I?!?/p>
(4)問:串聯(lián)電路的總電壓(U)與分電壓(U1、U2)的關(guān)系是什么?舉例說明。
學(xué)生回答,教師小結(jié),在板演電路圖上標(biāo)出U1、U2和U。
板書:〈2.串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓之和。U=U1+U2。〉
(5)幾個已知阻值的電阻串聯(lián)后,總電阻和各電阻之間有什么關(guān)系?這是本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。
2.進行新課
(1)實驗:測R1和R2(R3)串聯(lián)的總電阻。
問:實驗的方法和原理是什么?
答:用伏安法測電阻。只要用電壓表測出R1和R2串聯(lián)電阻兩端的總電壓放用電流表測出通過串聯(lián)電阻的電流,就可以根據(jù)歐姆定律逄出R1和R2串聯(lián)后的總電阻。
要求學(xué)生設(shè)計一個測兩個定值電阻(R1=2歐、R2=4歐)串聯(lián)總電阻的實驗電路。如課本圖8-5所示。
進行實驗:
①按伏安法測電阻的要求進行實驗。
②測出R1(2歐)和R2(4歐)串聯(lián)后的總電阻R。
③將R1和R3串聯(lián),測出串聯(lián)后的總電阻R′。將實驗結(jié)果填在課文中的結(jié)論處。
討論實驗數(shù)據(jù),得出:R=R1+R2,R′=R1+R3。實驗表明:串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和。
(2)理論推導(dǎo)串聯(lián)電路總電阻計算公式。
上述實驗結(jié)論也可以利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點,從理論上推導(dǎo)得出。
結(jié)合R1、R2的串聯(lián)電路圖(課本圖8-6)講解。
板書:〈設(shè):串聯(lián)電阻的阻值為R1、R2,串聯(lián)后的總電阻為R。
由于U=U1+U2,
因此IR=I1R1+I2R2,
因為串聯(lián)電路中各處電流相等,I=I1=I2
所以R=R1+R2?!?/p>
請學(xué)生敘述R=R1+R2的物理意義。
解答本節(jié)課文前問號中提出的問題。
指出:把幾個導(dǎo)體串聯(lián)起來,相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長度,所以總電阻比任何一個導(dǎo)體的電阻都大,總電阻也叫串聯(lián)電路的等效電阻。
板書:〈3.串聯(lián)電路的總電阻,等于各串聯(lián)電阻之和。R=R1+R2。〉
口頭練習(xí):
①把20歐的電阻R1和15歐的電阻R2串聯(lián)起來,串聯(lián)后的總電阻R是多大?(答:35歐)
②兩只電阻串聯(lián)后的總電阻是1千歐,已知其中一只電阻阻值是700歐,另一只電阻是多少歐?(答:300歐。)
(3)練習(xí)
例題1:
出示課本中的例題1投影幻燈片(或小黑板)。學(xué)生讀題并根據(jù)題意畫出電路圖(如課本圖8-7)。標(biāo)出已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號。請一名學(xué)生板演,教師講評。
討論解題思路,鼓勵學(xué)生積極回答。
小結(jié):注意審題,弄清已知和所求。明確電路特點,利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點求解。本題R1、R2串聯(lián),所以I=I1=I2。因U1、U2不知,故不能求出I1或I2。但串聯(lián)電路的總電壓知道,總電阻R可由R1+R2求出,根據(jù)歐姆定律I=U/R可求出電流I。
板書:〈例題1:
已知:U=6伏,R1=5歐,R2=15歐。
求:I。
解:R1和R2串聯(lián),
R=R1+R2=5歐+15歐=20歐。
電路中電流:I=U/R=6伏/20歐≈0.3安。
答:這個串聯(lián)電路中的電流是0.3安?!?/p>
例題2:
出示課本中例題2的投影片,學(xué)生讀題,畫電路圖(要求同例題1)。
討論解題思路,鼓勵學(xué)生積極參與。
①問:此題中要使小燈泡正常發(fā)光,串聯(lián)一個適當(dāng)電阻的意義是什么?
答:小燈泡正常發(fā)光的電壓是2.5伏,如果將其直接連到6伏的電源上,小燈泡中電流過大,燈絲將被燒毀。給小燈泡串聯(lián)一個適當(dāng)電阻R2,由于串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路電壓之和,即U=U1+U2。串聯(lián)的電阻R2可分去一部分電壓。R2阻值只要選取合適,就可使小燈泡兩端的電壓為2.5伏,正常發(fā)光。
②串聯(lián)的電阻R2,其阻值如何計算?
教師引導(dǎo),學(xué)生敘述,分步板書(參見課本例題2的解)。
本題另解:
板書:〈R1和R2串聯(lián),由于:I1=I2,
所以根據(jù)歐姆定律得:U1/R1=U2/R2,
整理為U1/U2=R1/R2?!?/p>
3.小結(jié)
串聯(lián)電路中電流、電壓和電阻的特點。
4.布置作業(yè)
本節(jié)后的練習(xí):1、2、3。
(四)說明
1.本節(jié)測串聯(lián)電路總電阻的實驗,由于學(xué)生已學(xué)習(xí)了伏安法測電阻的知識,一般掌握較好,故實驗前有關(guān)要求的敘述可從簡。但在實驗中教師要加強巡回指導(dǎo)。
2.從實驗測出串聯(lián)電阻的總電阻和運用歐姆定律推導(dǎo)出的結(jié)果一致。在此應(yīng)強調(diào)實踐和理論的統(tǒng)一。在推導(dǎo)串聯(lián)電阻總電阻公式時,應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。
3.解答簡單的串聯(lián)電路計算問題時要著重在解題思路及良好的解題習(xí)慣的培養(yǎng)上下功夫。
第五節(jié)電阻的并聯(lián)
(一)教學(xué)目的
1.使學(xué)生知道幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻的阻值都小。
2.復(fù)習(xí)鞏固并聯(lián)電路電流、電壓的特點。
3.會利用并聯(lián)電路的特點,解答和計算簡單的電路問題。
(二)教具
每組配備干電池二節(jié),電壓表、電流表、滑動變阻器和開關(guān)各一只,定值電阻2只(5歐和10歐各一只),導(dǎo)線若干條。
(三)教學(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
問:請你說出串聯(lián)電路電流、電壓和電阻的特點。(答略)
問:請解答課本本章習(xí)題中的第1題。
答:從課本第七章第一節(jié)末所列的數(shù)據(jù)表可以知道,在長短、粗細(xì)相等條件下,鎳鉻合金線的電阻比銅導(dǎo)線的電阻大;根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知,通過銅導(dǎo)線和鎳鉻合金中的電流一樣大;根據(jù)歐姆定律得U=IR,可得出鎳鉻合金導(dǎo)線兩端的電壓大于銅導(dǎo)線兩端的電壓。
問:請解本章習(xí)題中的第6題。(請一名學(xué)生板演,其他學(xué)生自做,然后教師講評。在講評中要引導(dǎo)學(xué)生在審題的基礎(chǔ)上畫好電路圖,按規(guī)范化要求求解。)
2.引入新課
(1)請學(xué)生閱讀本節(jié)課文前問號中所提出的問題,由此提出本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
板書:〈第五節(jié)電阻的并聯(lián)〉
(2)問:并聯(lián)電路中電流的特點是什么?舉例說明。
學(xué)生回答,教師小結(jié)。
板書:〈1.并聯(lián)電路的總電流等于各支路中電流之和。即:I=I1+I2?!?/p>
(4)問:并聯(lián)電路電壓的特點是什么?舉例說明。
學(xué)生回答,教師小結(jié)。
板書:〈2.并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。〉
(5)幾個已知阻值的電阻并聯(lián)后的總電阻跟各個電阻之間有什么關(guān)系呢?這就是本節(jié)將學(xué)習(xí)的知識。
3.進行新課
(1)實驗:
明確如何測R1=5歐和R2=10歐并聯(lián)后的總電阻,然后用伏安法測出R1、R2并聯(lián)后的總電阻R,并將這個阻值與R1、R2進行比較。
學(xué)生實驗,教師指導(dǎo)。實驗完畢,整理好儀器。
報告實驗結(jié)果,討論實驗結(jié)論:實驗表明,幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻都小。
板書:〈3.幾個電阻并聯(lián)后的總電阻比其中任何一個電阻都小。〉
問:10歐和1歐的兩個電阻并聯(lián)的電阻小于多少歐?(答:小于1歐。)
(2)推導(dǎo)并聯(lián)電路總電阻跟各并聯(lián)電阻的定量關(guān)系。(以下內(nèi)容教師邊講邊板書)
板書:〈設(shè):支路電阻分別是R1、R2;R1、R2并聯(lián)的總電阻是R。
根據(jù)歐姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,
由于:I=I1+I2,
因此:U/R=U1/R1+U2/R2。
又因為并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,即:U=U1=U2,
可得:1/R=1/R1+1/R2。
表明:并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù),等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和?!?/p>
練習(xí):計算本節(jié)實驗中的兩個電阻(R1=5歐,R2=10歐)并聯(lián)后的總電阻。
學(xué)生演練,一名學(xué)生板演,教師講評,指出理論計算與實驗結(jié)果一致。
幾個電阻并聯(lián)起來,總電阻比任何一個電阻都小,這是因為把導(dǎo)體并聯(lián)起來,相當(dāng)于增加了導(dǎo)體橫截面積。
(3)練習(xí)
例題1:請學(xué)生回答本節(jié)課文前問號中提出的問題。(回答略)
簡介:當(dāng)n個相同阻值的電阻并聯(lián)時總電阻的計算式:R=R''''/n。例題1中:R′=10千歐,n=2,所以:R=10千歐/2=5千歐。
例題2.在圖8-1所示電路中,電源的電壓是36伏,燈泡L1的電阻是20歐,L2的電阻是60歐,求兩個燈泡同時工作時,電路的總電阻和干路里的電流。(出示投影幻燈片或小黑板)
學(xué)生讀題,討論此題解法,教師板書:
認(rèn)請此題中燈泡L1和L2是并聯(lián)的。(解答電路問題,首先要認(rèn)清電路的連接情況)。在電路圖中標(biāo)明已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號。解題要寫出已知、求、解和答。
(過程略)
問:串聯(lián)電路有分壓作用,且U1/U2=R1/R2。在并聯(lián)電路,全國公務(wù)員共同天地中,干路中電流在分流點分成兩部分,電流的分配跟電阻的關(guān)系是什么?此題中,L1、L2中電流之比是多少?
答:(略)
板書:〈在并聯(lián)電路中,電流的分配跟電阻成反比,即:I1/I2=R2/R1?!?/p>
4.小結(jié)
并聯(lián)電跟中電流、電壓、電阻的特點。
幾個電阻并聯(lián)起來,總電阻比任何一個電阻都小。
5.布置作業(yè)
課本本節(jié)末練習(xí)1、2;本章末習(xí)題9、10。
參看課本本章的"學(xué)到了什么?,根據(jù)知識結(jié)構(gòu)圖寫出方框內(nèi)的知識內(nèi)容。
(四)說明
關(guān)鍵詞:經(jīng)典理論 量子力學(xué) 聯(lián)系
中圖分類號:O413.1 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)08(a)-0143-02
量子力學(xué)于20世紀(jì)早期建立以來,經(jīng)過飛速的發(fā)展,逐漸成為現(xiàn)代物理學(xué)科中不可分割的一部分。量子力學(xué)是現(xiàn)代量子理論的核心,它的發(fā)展不僅關(guān)乎人類的物質(zhì)文明,還使人們對量子世界的認(rèn)識有了革命性的進展[1]。
但是,量子力學(xué)并不是一個完備的理論,其體系中還存在許多問題,特別是微觀與宏觀,即經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。為解決這些迷惑,歷史上相關(guān)科學(xué)家提出了很多實驗與理論。該文旨在以量子力學(xué)發(fā)展史上提出的幾個實驗為例,對其進行簡單分析,以展示經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系。
1 問題的提出
1935年3月,愛因斯坦等人在EPR論文中提出了“量子糾纏態(tài)”的概念,所謂的“量子糾纏態(tài)”是以兩個及以上粒子為對象的。在某種意義上,“量子糾纏態(tài)”可以理解為是把迭加態(tài)應(yīng)用于兩個及以上的粒子。若存在兩個處于“量子糾纏態(tài)”的粒子,那這兩個粒子一定是相互關(guān)聯(lián)的,用量子力學(xué)的知識去理解,只要人們不去探測,那么每個粒子的狀態(tài)都不能夠確定。但是,假如同時使這兩個粒子保持某一時刻的狀態(tài)不變,也就是說,使兩個粒子的迭加態(tài)在一瞬間坍縮,粒子1這時會保持一個狀態(tài)不再發(fā)生變化,根據(jù)守恒定律,粒子2將會處于一個與粒子1狀態(tài)相對應(yīng)的狀態(tài)。如果二者相距非常遙遠,又不存在超距作用的話,是不可能在一瞬間實現(xiàn)兩個粒子的相互通信的。但超距作用與當(dāng)今很多理論是相悖的,于是,這里就形成了佯謬,即“EPR佯謬”。
同年,薛定諤提出了一個實驗,后人稱之為“薛定諤的貓”。設(shè)想把一只貓關(guān)在盒子里,盒中有一個不受貓直接干擾的裝置,這套裝置是由其中的原子衰變進行觸發(fā),若原子衰變,裝置會被觸發(fā),貓會立即死去。于是,量子力學(xué)中的原子核衰變間接決定了經(jīng)典理論中貓的生死。由量子力學(xué)可知,原子核應(yīng)該處于一種迭加態(tài),這種迭加態(tài)是由“衰變”和“不衰變”兩個狀態(tài)形成的,那么貓應(yīng)該也是處在一種迭加態(tài),這種迭加態(tài)應(yīng)該是由“死”與“生”兩個狀態(tài)形成的,貓的生死不再是一個客觀存在,而是依賴于觀察者的觀測。顯然,這與常理是相悖的[2]。
這兩個佯謬的根源是相同的,都是經(jīng)典理論與量子理論之間的關(guān)系。
2 近代研究進展
2.1 驗證量子糾纏的存在
華裔物理學(xué)家Yanhua Shih[3]曾做過一個被稱為“幽靈成像”的實驗,其實驗過程及現(xiàn)象大致可以描述為:假設(shè)存在一個糾纏光源,這個光源可以發(fā)出兩種互為糾纏的光子,通過偏振器使兩種光子相互分離,令第一束光子通過一個狹縫,第二束不處理,然后觀察兩束光的投影,結(jié)果發(fā)現(xiàn)第二束光的投影形狀與第一束光通過的狹縫形狀完全相同。
人們發(fā)現(xiàn),如果僅僅使用經(jīng)典理論,實驗現(xiàn)象是無法解釋的,必須應(yīng)用量子理論,才能解釋“幽靈成像”的現(xiàn)象。這個實驗也恰好驗證了“量子糾纏”現(xiàn)象的存在。
2.2 量子世界中的歐姆定律
歐姆定律是由德國物理學(xué)家Ohm于19世紀(jì)早期提出來的,它是一種基于觀察材料的電學(xué)傳輸性質(zhì)得到的經(jīng)驗定律,其內(nèi)容是:在同一電路中,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端所加的電壓成正比,跟導(dǎo)體自身電阻成反比,即 (U指導(dǎo)體兩端電壓;R指導(dǎo)體電阻;I指通過導(dǎo)體的電流)。
18世紀(jì)二、三十年代,人們認(rèn)為經(jīng)典方法在宏觀領(lǐng)域是正確的,但是在微觀領(lǐng)域?qū)淮蚱?。Landauer公式給出了納米線電阻的計算方法,即(h為普朗克常量;e為電子電量;N為橫波模式數(shù)量);而在宏觀中,(為材料的密度;l為樣品的長度;s為樣品的橫截面積)。由此發(fā)現(xiàn),在宏觀領(lǐng)域,樣品的電阻是隨著樣品的長度增加而增加的,而在微觀領(lǐng)域,樣品的電阻與樣品的長度沒有關(guān)系。
Weber[4]等人制備了原子尺度的納米線并進行觀察,實驗發(fā)現(xiàn),在微觀領(lǐng)域,歐姆定律也是滿足的。Ferry[5]認(rèn)為樣品的電阻是由多種機理所導(dǎo)致的,而他最后得到的結(jié)果正是由于多種機理的相互疊加。經(jīng)過分析,他認(rèn)為歐姆定律何時開始生效取決于納米線中電子耗散的力度,力度越大說明開始生效時的尺度越小。但這也同時引發(fā)了另一個問題的思考:低溫條件下,歐姆定律是仍然成立的,也就是說經(jīng)典理論仍然成立,但往往是希望在低溫下研究比較純粹的量子效應(yīng)。低溫條件下歐姆定律的成立要求在進行實驗研究時,必須花費更多的精力來使得經(jīng)典理論與量子理論分離開。
2.3 生活中的量子力學(xué)――光合作用與量子力學(xué)
Scholes等[6]從兩種不同的海藻中提取出了一種名為捕光色素復(fù)合體的化學(xué)物質(zhì),并在其正常的生活條件下,通過二維電子光譜術(shù)對其作用機理進行了分析研究。他們首先使用了飛秒激光脈沖模擬太陽光來激發(fā)這些蛋白,發(fā)現(xiàn)了會長時間存在的量子狀態(tài)。也就是說,這些蛋白吸收的光能能夠在同一時刻存在于不同地點,而這實際上是一種量子迭加態(tài)。由此可見,量子力學(xué)與光合作用是有很大聯(lián)系的。
3 結(jié)語
從近幾年來量子力學(xué)的基本問題和相關(guān)的實驗研究可以看出,雖然經(jīng)典理論與量子理論的聯(lián)系仍然是一個懸而未決的問題,但是當(dāng)代科學(xué)家已經(jīng)能夠通過各種精妙的實驗逐步解決歷史遺留的一個個謎團,使得微觀領(lǐng)域的單個量子的測量與控制成為可能,并且積極研究宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì),將生活與量子力學(xué)逐漸的聯(lián)系起來。對于“經(jīng)典理論與量子力學(xué)的聯(lián)系”這一專題還需要進行不斷研究,使量子力學(xué)得到進一步完善與發(fā)展。
參考文獻
[1] 孫昌璞.量子力學(xué)若干基本問題研究的新進展[J].物理,2001,30(5):310-316.
[2] 孫昌璞.經(jīng)典與量子邊界上的“薛定諤貓”[J].科學(xué),2001(3):2,7-11.
[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.
[4] Weber B, Mahapatra S, Ryu H, et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science,2012,335(6064):64-67.
【文章一:穩(wěn)恒電流】
穩(wěn)恒電流
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電流、產(chǎn)生持續(xù)電流的條件、電阻、電壓、電動勢、內(nèi)電阻、路端電壓、電功、電功率等基本概念,以及電阻串并聯(lián)的特點、歐姆定律、電阻定律、閉合電路的歐姆定律、焦耳定律、串聯(lián)電路的分壓作用、并聯(lián)電路的分流作用等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法有運用電路分析法畫出等效電路圖,掌握電路在不同連接方式下結(jié)構(gòu)特點,進而分析能量分配關(guān)系是最重要的方法;注意理想化模型與非理想化模型的區(qū)別與聯(lián)系;熟練運用邏輯推理方法,分析局部電路與整體電路的關(guān)系
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:不對電路進行分析就照搬舊的解題套路亂套公式;邏輯推理時沒有逐步展開,企圖走"捷徑";造成思維"短路";對含有電容器的問題忽略了動態(tài)變化過程的分析。
【文章二:動量守恒定律】
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括動量、沖量、反沖等基本概念和動量定理、動量守恒定律等基本規(guī)律。沖量是物體間相互作用一段時間的結(jié)果,動量是描述物體做機械運動時某一時刻的狀態(tài)量,物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果,將導(dǎo)致物體動量的變化。沖量和動量都是矢量,它們的加、減運算都遵守矢量的平行四邊形法則。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法主要是一維的矢量運算方法,其中包括動量定理的應(yīng)用和動量守定律的應(yīng)用,由于力和動量均為矢量。因此,在應(yīng)用動理定理和動量守恒定律時要首先選取正方向,正規(guī)定的正方向一致的力或動量取正值,反之取負(fù)值而不能只關(guān)注力或動量數(shù)值的大小;另外,理論上講,只有在系統(tǒng)所受合外力為零的情況下系統(tǒng)的動量才守恒,但對于某些具體的動量守恒定律應(yīng)用過程中,若系統(tǒng)所受的外力遠小于系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的內(nèi)力,則也可視為系統(tǒng)的動量守恒,這是一種近似處理問題的方法。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:只注意力或動量的數(shù)值大小,而忽視力和動量的方向性,造成應(yīng)用動量定理和動量守恒定律一列方程就出錯;對于動量守恒定律中各速度均為相對于地面的速度認(rèn)識不清。對題目中所給出的速度值不加分析,盲目地套入公式,這也是一些學(xué)生常犯的錯誤。
【文章三:質(zhì)點的運動】
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括位移、路程、時間、時刻、平均速度、即時速度、線速度、角速度、加速度等基本概念,以及勻變速直線運動的規(guī)律、平拋運動的規(guī)律及圓周運動的規(guī)律。在學(xué)習(xí)中要注意準(zhǔn)確理解位移、速度、加速度等基本概念,特別應(yīng)該理解位移與距離(路程)、速度與速率、時間與時刻、加速度與速度及速度變化量的不同。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法有:利用運動合成與分解的方法研究平拋運動的問題,這是將復(fù)雜的問題利用分解的方法將其劃分為若干個簡單問題的基本方法;利用物理量間的函數(shù)關(guān)系圖像研究物體的運動規(guī)律的方法,這也是形象、直觀的研究物理問題的一種基本方法。這些具體方法中所包含的思想,在整個物理學(xué)研究問題中都是經(jīng)常用到的。因此,在學(xué)習(xí)過程中要特別加以體會。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:對要領(lǐng)理解不深刻,如加速度的大小與速度大小、速度變化量的大小,加速度的方向與速度的方向之間?;煜磺?對位移、速度、加速度這些矢量運算過程中正、負(fù)號的使用出現(xiàn)混亂:在未對物體運動(特別是物體做減速運動)過程進行準(zhǔn)確分析的情況下,盲目地套公式進行運算等。
【文章四:原子原子核】
原子原子核
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括α粒子散射、能級、天然放射性現(xiàn)象、α射線、β射線、γ射線、核子、中子、質(zhì)子、原子核、核能、質(zhì)量虧損、裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、聚變等,以及原子核式結(jié)構(gòu)模、半衰期、核反應(yīng)方程、愛因斯坦的質(zhì)能方程等規(guī)律。
二、基本方法
本章所涉及的基本方法,由于知識點相對分散要加強物理現(xiàn)象的本質(zhì)的理解。運用邏輯推理的方法,根據(jù)已有的規(guī)律和事實、條件作出新的判斷。核能的計算對有效數(shù)字的要求很高。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:各個概念、現(xiàn)象混淆;對多種可能性的問題分析淺嘗則止;計算不過硬。
【文章五:電磁感應(yīng)】
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、感應(yīng)電動勢、磁通量的變化率等基本概念,以及法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則等規(guī)律。
二、基本方法
本章涉及到的基本方法,要求能夠從空間想象的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定律。用畫圖的方法將題目中所敘述的電磁感應(yīng)現(xiàn)象表示出來。能夠?qū)㈦姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的實際問題抽象成直流電路的問題;能夠用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析解決電磁感應(yīng)問題;會用圖象表示電磁感應(yīng)的物理過程,也能夠識別電磁感應(yīng)問題的圖像。
物理規(guī)律是指客觀事物內(nèi)部固有的、本質(zhì)的聯(lián)系和發(fā)展的必然趨勢,是事物現(xiàn)象中相對統(tǒng)一,相對靜止,相對穩(wěn)定的方面。規(guī)律表現(xiàn)為若干概念之間的內(nèi)在聯(lián)系,它反映了有關(guān)物理量之間在特定條件下的相互制約關(guān)系。物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn),往往體現(xiàn)了物理的思維方法和研究方法。
在物理教學(xué)中,重視對學(xué)生“物理思維方法”的培養(yǎng),對學(xué)生整體思維素質(zhì)的提高起著積極的作用。在初中物理教學(xué)中,應(yīng)著重應(yīng)培養(yǎng)以下幾種思維方法:
1、理想化的思維方法
人們?yōu)榱丝茖W(xué)研究,通常需要建立一種理想化的模型,拋開具體事物中的無關(guān)因素和次要因素,抓住影響事物的主要因素,從而使物理問題得到簡化。理想化的方法是科學(xué)家們常用的一種思維方法。教學(xué)中我們應(yīng)充分利用好教材,向?qū)W生滲透這種思維方法,從而使學(xué)生逐步認(rèn)識科學(xué)家們?yōu)楹喕瘜嶋H問題所采用的這種思維方法。
2、類比思維方法
許多物理規(guī)律的建立,都采用了類比的思維方法。在物理教學(xué)中,我們也應(yīng)重視對學(xué)生進行類比思維方法的訓(xùn)練,使學(xué)生逐步領(lǐng)會這一思維方法。
例如,在功率、電功率的教學(xué)中,為了反映做功快慢的情況,我們均可采用類比方法,仿照速度的概念建立,能較容易地引導(dǎo)學(xué)生形成功率、電功率的概念。又如在慣性的教學(xué)中,為了幫助學(xué)生認(rèn)識慣性是物體的固有屬性這一知識,我也采用了類比方法進行教學(xué):一個正常健康人具有勞動能力(假定成立),正常健康人在參加勞動時具有勞動能力,在休息時也具有勞動能力。物體的慣性正如正常健康人的勞動能力,物體無論是否處于靜止或勻速直線運動狀態(tài),都具有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì),也就是一切物體任何時候都具有慣性。運用類比方法能幫助學(xué)生深刻理解慣性概念,起到較好的效果。
3、分析與綜合的思維方法
任何事物和現(xiàn)象,都是由許多要素、許多屬性組成的統(tǒng)一體。分析就是以事物的整體與部分為客觀基礎(chǔ),為了從總體上把握事物的性質(zhì)以及運動規(guī)律,就必須了解其各個組成部份和要素的性質(zhì)、特點和相互聯(lián)系。綜合是把事物各個部分、側(cè)面做為基礎(chǔ),分析以綜合為前提。分析與綜合所關(guān)心和強調(diào)的面不同,但都是重要的思維方法。掌握分析與綜合的方法,訓(xùn)練分析與綜合的思維方法,提高分析與綜合的能力,是中學(xué)物理科學(xué)方法教育的最主要內(nèi)容。因此,教師應(yīng)充分重視對學(xué)生進行分析與綜合思維方法的訓(xùn)練。
例如,《歐姆定律》的教學(xué)中、為了探索電流、電壓、電阻這三個相互關(guān)聯(lián)的物理量之間的關(guān)系,就采取了先分析后綜合的思維方法。先保持其中一個物理量不變,研究其余兩個物理量之間的變化關(guān)系;再保持另外一個物理量不變,研究剩余的兩個物理量之間的變化關(guān)系。通過實驗在得出:“保持電阻不變時,電流跟電壓成正比;保持電壓不變時,電流跟電阻成反比”結(jié)論的基礎(chǔ)上,再綜合得出了歐姆定律。在教學(xué)中,教師因充分認(rèn)識到引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會探索電流、電壓、電阻三者變化關(guān)系的思維方法,這比學(xué)生知道歐姆定律的結(jié)論更為重要。
又如,在《電阻》一節(jié)的教學(xué)中,我也采用了分析與綜合的思維進行教學(xué)。由于導(dǎo)體可以用不同的材料制成長度不同或橫截面積不同的導(dǎo)體。教師首先提出問題;導(dǎo)體的電阻是否跟材料、長度、橫截面積都有關(guān)呢?接著引導(dǎo)學(xué)生思考如何探索上述問題,通過討論學(xué)生較容易想到采用如同探究《歐姆定律》類似的控制變量的方法進行探索。再通過實驗在分別得出結(jié)論的基礎(chǔ)上,再綜合得出導(dǎo)體的電阻跟材料、長度、橫截面積的關(guān)系。采取上述方法進行教學(xué),以便學(xué)生有更多機會接受分析與與綜合思維的訓(xùn)練。
4、抽象與概括的思維方法
抽象是在人腦中把事物的本質(zhì)屬性抽出來的過程。概括是在人腦中把抽象出來的事物的本質(zhì)屬性加以綜合,推廣到同類事物的過程。抽象與概括也是形成概念與規(guī)律的常用思維方法。例如,慣性概念的形成,為了使學(xué)生在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上進行分析,我們首先精選了如下兩個典型事例:
(1)玻璃杯盛半杯水,上面蓋一塊塑料板,板上放一只雞蛋。當(dāng)用小棒猛擊塑料板,塑料板離杯飛出,雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中。以此引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識靜止的物體(雞蛋)具有保持靜止的性質(zhì),我們把這種性質(zhì)叫做慣性。
(2)兩塊長方體木塊A、B一起沿著水平面向右作勻速直線運動,當(dāng)木塊B突然停止時,能觀察到木塊A仍能繼續(xù)向前運動致使出現(xiàn)滑離木塊B。 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識運動的物體(木塊A)具有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì), 我們把這種性質(zhì)也叫做慣性。
在抽象出靜止或勻速直線運動的物體都具有保持原來狀態(tài)的性質(zhì)(慣性)的基礎(chǔ)上,把這些共特征概括起來得出:物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性。在教學(xué)中教師引導(dǎo)學(xué)生概括知識時,應(yīng)在學(xué)生已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,上升到科學(xué)的概括,才能使學(xué)生正確理解和掌握教材的基本概念、基本理論。由于一切概念、規(guī)律、公式都是抽象和概括的結(jié)果,因此,在教學(xué)中教師應(yīng)重視對學(xué)生進行抽象與概括這一思維方法的訓(xùn)練。
1問題教學(xué)法
問題教學(xué)法是以“問題”為中心向外輻射開展活動任務(wù)的教學(xué)方法,師生圍繞問題互動探究,學(xué)生在問題解決的過程中,不僅僅習(xí)得固有的物理規(guī)律和結(jié)論,還有解決問題的過程體驗和情感的提升。問題教學(xué)法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用關(guān)鍵在于從學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)出發(fā)創(chuàng)設(shè)出適合學(xué)生探究,同時又緊緊圍繞教學(xué)內(nèi)容的問題情境,打破學(xué)生原有的認(rèn)知平衡,讓學(xué)生生疑,進而形成科學(xué)探究嘗試的欲望,在解決問題的過程中內(nèi)化知識、完善建構(gòu)。
從心理學(xué)角度分析,問題教學(xué)法教學(xué)過程中,學(xué)生的心理活動程序如圖1所示。
對于初中物理教學(xué)而言,當(dāng)一個具體的物理問題擺在學(xué)生面前時,他們首先會在原有的認(rèn)知狀態(tài)中進行搜索,概念、規(guī)律、方法等躍進了大腦,識圖將問題的目標(biāo)在大腦圖式里找到聯(lián)系。這里面有知識的同化和順應(yīng)過程,最終完善為新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
2“歐姆定律”教學(xué)案例分析
2.1開門見山,借助問題溫故知新
筆者在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié),從上一節(jié)課和學(xué)生一起學(xué)習(xí)的變阻器入手,設(shè)置問題情境提出問題。
問題1如圖2所示,請你根據(jù)原有的知識和經(jīng)驗,想一想有什么辦法可以增大電路中電流表的讀數(shù)?在使用滑動變阻器時應(yīng)注意什么?
問題設(shè)計意圖通過圖2情境的創(chuàng)設(shè)和問題的拋出,引導(dǎo)學(xué)生針對問題進行互動討論,積極猜想,并形成連接電路實驗檢驗的欲望。在實驗的過程中,學(xué)生在其原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上實現(xiàn)思維的發(fā)散,并通過自主探究找到改變電路中電流的辦法。實驗中應(yīng)注意滑片C向A端滑動容易造成短路,這是實驗中應(yīng)注意的問題。
問題2在大家自己進行實驗探究的過程中,你有什么發(fā)現(xiàn)?有什么疑惑的地方?
問題設(shè)計意圖通過這個問題的拋出,引導(dǎo)學(xué)生積極地交流,越發(fā)接近教學(xué)內(nèi)容,同時生成新的問題:“導(dǎo)體中的電流跟電壓、電阻三個物理量到底存在著什么關(guān)系,這種關(guān)系是否具有穩(wěn)定性,能夠形成特定的規(guī)律?”這是一個反思后再創(chuàng)造的過程,學(xué)生的探究熱情被點燃。
2.2一針見血,接近教學(xué)的主要內(nèi)容
學(xué)生的激情被點燃了,應(yīng)從教學(xué)的主要內(nèi)容出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生進一步猜想,領(lǐng)引著學(xué)生一步步去揭示教學(xué)內(nèi)容,這一過程也應(yīng)該是借助于問題的形式開展。
問題3請猜一猜流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓存在怎樣的關(guān)系?流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻又可能存在怎樣的關(guān)系?并相互交流一下猜想的依據(jù)。
問題設(shè)計意圖學(xué)生通過問題的領(lǐng)引大多會做出正比或反比的猜想,其根據(jù)都是源于自己在前面自主探究實驗中改變滑動變阻器阻值大小,而看到的結(jié)論。借助于這樣的問題設(shè)置,學(xué)生經(jīng)歷了猜想及假設(shè)的過程,科學(xué)探究中的重要方法得以浸潤。
2.3思維碰撞,設(shè)計實驗完成探究
在學(xué)生有了猜想后,筆者提出了幾個問題引導(dǎo)學(xué)生進行實驗的設(shè)計和方案的選取,驅(qū)動探究式教學(xué)進一步深化。
問題4既然有了上述的猜想,你覺得應(yīng)該設(shè)計什么樣的實驗進行驗證呢?根據(jù)自己的設(shè)想,能不能設(shè)計出具體的實驗方案?
問題5從探究電流與電壓的關(guān)系出發(fā),思考需要選擇什么器材,實驗電路如何設(shè)計?
問題設(shè)計意圖通過問題的設(shè)置讓學(xué)生聯(lián)系到“控制變量法”,同時學(xué)生將自己設(shè)計的電路拿出來進行交流,從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律來看,首先他們會想到用燈泡進行實驗,此時需要我們教師進行及時的引導(dǎo),因為燈泡的溫度變化會導(dǎo)致其阻值的變化,而我們的實驗應(yīng)控制電阻不變,所以應(yīng)該選擇定值電阻進行實驗。學(xué)生再次設(shè)計出電路圖(如圖3)。
問題6利用上述電路圖進行實驗探究,會遇到什么麻煩?
學(xué)生通過連圖進行實驗操作后發(fā)現(xiàn),只能測一組數(shù)據(jù),如果要測多組數(shù)據(jù)要改變電池的節(jié)數(shù),操作比較麻煩,而且偶然誤差大。新的問題自然生成。
問題7有沒有什么辦法可以對實驗方案進行改進和優(yōu)化?
關(guān)鍵詞:物理教學(xué);課堂提問;核心問題;問題串
在眾多的課堂觀察中,我們發(fā)現(xiàn)許多教師的提問只往往關(guān)注單個問題設(shè)計,缺乏對于本節(jié)課全部問題的整體性思考.問題與問題之間不能做到環(huán)環(huán)相扣,層層遞進,缺乏邏輯性,甚至前后順序顛倒.人為造成學(xué)生學(xué)習(xí)思路上的不連貫,使得本來簡單的問題,通過教師的問題引導(dǎo)變得非常復(fù)雜,玄而又玄.這就將“問題引導(dǎo)”變成了簡單的“問答式”,整個課堂教學(xué)也就變得枯燥無味了.針對此問題,我們嘗試了“以核心問題為中心,預(yù)設(shè)整節(jié)課主干問題,形成問題串”的做法.
一、問題串、核心問題的含義
“問題串”是教師備課時,在吃透教材、了解學(xué)情的前提條件下根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、重點難點的需要,聯(lián)系教法,而預(yù)設(shè)的一系列環(huán)環(huán)相扣,層層遞進,不斷深入的問題.問題串是一節(jié)課中的主干問題的組合,問題與問題之間有著較強的邏輯性,整體性. “核心問題”是指教師基于先進的教育理念,通過對教材和學(xué)生學(xué)習(xí)心理特點的分析,把握教學(xué)的重點、難點和教學(xué)關(guān)鍵精心設(shè)計的問題.核心問題是整個問題串的核心,也是課堂教學(xué)的核心.
二、如何設(shè)計核心問題
核心問題的設(shè)計應(yīng)該以“轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生不僅學(xué)會物理知識,與技能,而且學(xué)會科學(xué)探究方法,培養(yǎng)科學(xué)探究能力,進而促進學(xué)生的全面發(fā)展”等先進的教育理念為指導(dǎo),從整體上把握教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,明確學(xué)生需要掌握的知識,培養(yǎng)的能力,深入細(xì)致分析教學(xué)任務(wù),確定教學(xué)的重難點和教學(xué)關(guān)鍵,從中找出有必要深入研究,且有利于促進學(xué)生發(fā)展的內(nèi)容,進而設(shè)計出核心問題.
1.在物理教學(xué)的重點處設(shè)計核心問題
影響某一事物發(fā)展的因素眾多,我們要抓住問題的重點,解決主要矛盾,掌握了重點知識,就能帶動全面,使其他問題也迎刃而解.因此,教師設(shè)計核心問題時,應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,在教學(xué)的重難點處,抓住主要內(nèi)容和關(guān)鍵,創(chuàng)設(shè)物理情境,提出引發(fā)學(xué)生深層次思考的核心問題.
案例1密度教學(xué)中的核心問題的設(shè)計.
密度是學(xué)生在學(xué)習(xí)了質(zhì)量的基礎(chǔ)上,對物質(zhì)的物理屬性的進一步理解.密度概念及相關(guān)知識是今后學(xué)習(xí)液體內(nèi)部壓強、大氣壓強、阿基米德原理和物體浮沉條件的必要基礎(chǔ),是初中物理教學(xué)的重點知識.
創(chuàng)設(shè)情境:教師將大小不同的鐵塊或鋁塊,分別放于天平的兩端,可以觀察到體積大的鐵塊或鋁塊的一端下沉;將體積和外形相同而材料不同的物塊放在天平的兩端,天平不平衡.
提出核心問題:在此基礎(chǔ)上,教師提出問題:通過觀察到的現(xiàn)象,你能提出什么問題?在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下,學(xué)生發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的質(zhì)量m和體積v之間可能存在一定的關(guān)系.
在此基礎(chǔ)上,啟發(fā)學(xué)生提出本節(jié)課的核心問題:
“物質(zhì)的質(zhì)量m和體積V之間可能存在什么關(guān)系?”
本節(jié)課的重點是通過實驗理解密度的概念并嘗試用密度解決簡單問題.密度是反映物體的質(zhì)量與體積之間的關(guān)系物理量,因此,核心問題設(shè)計在建立密度概念之前是恰當(dāng)?shù)?此種提問方式突出了教學(xué)重點,并且問題具有開放性,不會限定學(xué)生的思路,還可以促進學(xué)生主動的思考和探索,對物質(zhì)的質(zhì)量與體積之間可能存在的關(guān)系提出多種猜想和假設(shè).
2.在物理教學(xué)難點處設(shè)計核心問題
突破教學(xué)難點是教師們普遍關(guān)心的課題.突破難點的問題能使學(xué)生圍繞核心問題進行分析、探究,達到突破教學(xué)難點的目的,并使學(xué)生在享受排異解難的同時激起對學(xué)習(xí)的興趣,從而更加主動的去學(xué)習(xí)其他相關(guān)知識,起到以點帶面的作用.
案例2歐姆定律教學(xué)中核心問題的設(shè)計.
歐姆定律是學(xué)生在學(xué)習(xí)了電路、電壓、電阻、電流、電流表電壓表的使用的基礎(chǔ)上,通過實驗探究總結(jié)出來的規(guī)律,其邏輯性、理論性很強,實驗難度較大,是教學(xué)的難點,所以教師要適時的做好引導(dǎo),恰當(dāng)點撥,加強師生交流.
創(chuàng)設(shè)情境:教師演示分別用一節(jié)和兩節(jié)干電池給同一個燈泡供電,請學(xué)生觀察.然后用兩節(jié)干電池給不同的兩個燈泡供電.在此基礎(chǔ)上教師提出問題:通過觀察到的現(xiàn)象,你有什么發(fā)現(xiàn)?
提出核心問題:學(xué)生發(fā)現(xiàn):當(dāng)對同一盞等供電時,電壓越高,燈越亮,說明電流越大;當(dāng)用同一電壓對不同的燈供電時,亮度不同,即電流不同,說明電流大小還與燈絲的電阻有關(guān).
到此,本節(jié)課的核心問題已成呼之欲出之勢.完全可由學(xué)生提出來.即:“通過電阻的電流與電阻兩端的電壓、電阻之間存在什么關(guān)系?”
歐姆定律是反映電流、電壓、電阻三者之間的關(guān)系的規(guī)律,是教學(xué)的難點.通過創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生在難點處發(fā)現(xiàn)問題,并以此為基礎(chǔ)經(jīng)過分析轉(zhuǎn)化為核心問題,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,突破教學(xué)難點,提高教學(xué)效率.
“以核心問題為中心,預(yù)設(shè)整節(jié)課主干問題,形成問題串”就是要使得一節(jié)課的主干問題成為一個整體,使得教學(xué)在一條明確主線的指引下展開,使得提問因為有了充分的預(yù)設(shè)而具備較好的啟發(fā)性、激疑性、目的性,使得學(xué)生的思維得到鍛煉,使得生成因為預(yù)設(shè)而更有價值.
參考文獻:
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解析物理習(xí)題時,經(jīng)常要應(yīng)用相應(yīng)概念、定律和公式,從而決定解題的方向和思路,正確的概念是解題思路的基礎(chǔ),如果概念不清,定律不熟,則必?zé)o正確思路[1]。所以,首先要加強物理基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),要求學(xué)生對定理、定律等爛熟于心。其次,要加強物理知識的歸納和總結(jié),對每個章節(jié)的主要內(nèi)容進行小結(jié),區(qū)別相似的定律,以促進學(xué)生在解題過程中的應(yīng)用[2]。比如在學(xué)習(xí)電學(xué)這部分內(nèi)容時,學(xué)生對串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻規(guī)律常常會混淆,解題時經(jīng)常分辨不清。針對這個問題,筆者這樣處理:在開始教學(xué)串、并連電路規(guī)律時,讓學(xué)生在筆記本上專門留一頁面,把這頁面平均分成兩邊,一邊畫上串聯(lián)電路圖,另一邊畫上并聯(lián)電路圖,緊接著每學(xué)一個規(guī)律分別歸納在下面,對比記憶,每天開始上課時,讓學(xué)生花一兩分鐘時間先復(fù)習(xí)一遍,然后緊接著提問鞏固。長時間以后就會發(fā)現(xiàn),這樣多次重復(fù)對比,學(xué)生記憶很深刻,應(yīng)用這些規(guī)律解題時就得心應(yīng)手。這個方法可用在其他知識的學(xué)習(xí)、記憶上,效果很好。對于物理學(xué)中的計算公式要特別強調(diào)其適用的條件,只有弄清了每個公式的適用條件,才能做到心中有數(shù),才能正確地應(yīng)用公式解決問題。比如使用歐姆定律(I=UR)解題時,學(xué)生經(jīng)常生搬硬套,應(yīng)用已知條件時張冠李戴。要解決這個問題必須強調(diào)歐姆定律有三個適用條件:①每個物理量只能用國際單位,即I的單位取A,U的單位取V,R的單位取Ω;②同一性,即I、U、R必須是同一個用電器的電流、電壓、電阻值;③同時性,即必須是電路在同一種狀態(tài)時的I、U、R,同時要讓學(xué)生明白,即使是同一個用電器,如果在不同的電路狀態(tài)時,則它的I、U、R的大小也會改變,還要強調(diào)使用歐姆定律時,這三個條件必須同時滿足,缺一不可。學(xué)生掌握了這些適用條件,在使用歐姆定律解題時就能做到心中有數(shù)、思維清晰,就不會亂用已知條件。每個物理量都涉及常用單位和國際單位,要教會學(xué)生掌握每個公式中各物理量的單位[3]。例如在教學(xué)電功率的計算時,用到的公式P=Wt就要強調(diào)它的適用條件有兩條:①每個物理量統(tǒng)一采用國際單位,即W的單位是J,t的單位是s,那么P的單位就是W;②每個物理量統(tǒng)一采用常用單位,即W的單位是kwh,t的單位是h,那么P的單位就是kw。還要強調(diào),這兩套單位各自獨立不能混用,但是kwh和J同是電能的單位,它們之間可以換算,即1kwh=3.6×106J。
二、培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真審題的習(xí)慣,明確解題思路
解析物理習(xí)題時,一般有以下解題思路:1.審題。培養(yǎng)學(xué)生解題習(xí)慣的第一步是讓學(xué)生養(yǎng)成良好的審題習(xí)慣,良好的審題習(xí)慣是提高解題能力的前提[4]。在教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn),教師在訂正學(xué)生做錯的習(xí)題時,要求學(xué)生認(rèn)真讀完整個題目,從而知道自己錯在哪兒。這就說明學(xué)生做題時審題不認(rèn)真,經(jīng)常是掃一眼題目就答題,根本沒有弄清題目的已知條件和問題是什么,甚至連題目都沒有讀完,就自作主張地答題。所以,認(rèn)真讀題是審題的關(guān)鍵。要求學(xué)生在讀題過程中手里拿著鉛筆,把重要的已知條件都畫出來。比如,力學(xué)習(xí)題里有“某個物體”、“靜止”、“勻速直線運動”等條件都一一勾畫出來;電學(xué)習(xí)題里要特別注意找出用電器之間是“串聯(lián)”還是“并聯(lián)”,初步明確題意,找出已知量和未知量。只有讀完整個題目后,才能根據(jù)題意正確判斷,它屬于什么知識范圍的問題,可應(yīng)用哪些知識解決。2.確定研究對象。要研究的是哪個物體、哪段電路、哪個用電器等,找出研究對象的已知量。在解決探究類問題時,要求學(xué)生先找出“探究目的”,明確題目要解決的問題。只有確定研究的對象、確定解決問題的目標(biāo),才能做到有的放矢。3.對問題進行分析與綜合。在弄清研究對象的物理狀態(tài)和物理過程的基礎(chǔ)上,進一步分析已知量和未知量之間的聯(lián)系,明確問題所遵循的物理規(guī)律[5]。如對力學(xué)的研究對象———某一物體,搞清它的運動狀態(tài)(是靜止還是勻速直線運動),進行受力分析或做功情況分析;對電學(xué)的研究對象———某一電阻、用電器或某一段電路中的電流(I)、電壓(U)、電阻(R)、電功率(P)等情況如何。通過對問題的分析,找到解決問題的方法,是解題中最關(guān)鍵也是最困難的一步。4.建立有關(guān)的關(guān)系式。依據(jù)問題已知的條件和物理學(xué)的相關(guān)規(guī)律,用文字和符號表達出已知量和未知量的關(guān)系式。物理計算題的書寫格式非常重要,一定要先把物理量的單位統(tǒng)一,然后寫出公式,必要時還要進行公式運算。5.進行運算討論。解題運算公式需要代入數(shù)據(jù)和單位進行計算,有時還需要進行必要的分析討論。確定了解題公式后,還要明確公式的適用條件(也就是公式中每個物理量要采用的單位分別是什么,在什么樣的條件下才能使用這個公式)。計算得出的結(jié)果一定要帶上對應(yīng)的單位,如果是計算題則還要進行問題的總結(jié)回答。當(dāng)然,有些物理習(xí)題尚有一些具體思路,為了讓學(xué)生掌握這些思路,要靠教師經(jīng)常地引導(dǎo)和學(xué)生練習(xí),在教學(xué)過程中,教師總是按著清晰的科學(xué)思路分析、講解問題,但在講解后還應(yīng)提示學(xué)生,是否還有其他更好的解題方法?教師良好的示范性,對學(xué)生有潛移默化的熏陶作用[6]。學(xué)生練習(xí)時,總是按著科學(xué)的思路思考和表達,但還要培養(yǎng)他們反向思維的能力,當(dāng)按常規(guī)思路找不到解題方法時,可以從反方向推導(dǎo),找出解題方法。比如,學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)“慣性”這一知識時,往往會認(rèn)為影響物體慣性大小的因素是速度,物體速度越快,慣性就越大。為了糾正這種錯誤的認(rèn)識,筆者這樣引導(dǎo):提問什么樣的物體有慣性?學(xué)生回答:一切物體都有慣性。接著又問:靜止的物體有沒有慣性?學(xué)生有些遲疑,筆者又問了一遍:什么樣的物體有慣性?學(xué)生考慮了一下,大聲說:一切物體都有慣性。筆者又問:“一切物體”是否包括靜止的物體呢?學(xué)生回答:當(dāng)然包括了。筆者又問:靜止的物體是否有慣性呢?學(xué)生想了想回答:“當(dāng)然有了!”筆者又問:靜止的物體速度是多大?學(xué)生答:速度為零。到這時,學(xué)生明白,速度為零的物體也有慣性,影響慣性大小的因素不是速度。
三、培養(yǎng)學(xué)生進行一題多解的習(xí)慣,拓寬學(xué)生的解題思路