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在物理教学中,加强对物理概念、公式、规律的探讨,揭示其产生、发展、形成的过程,从而使学生整体把握知识的前因后果,这是尤为重要的.下面笔者结合自身的物理教学实践,以案例形式介绍自己的教学所得,以与广大同仁共享.
1 对物理教学概念的教学探讨
在物理教学中,有这样一类物理概念,它们在引入过程中,具有相似的教学环节.如果我们引入得当,将会给后继教学带来不少便利.
案例1 学习“速度”
大家知道,速度这个物理概念,对于学生来说,并不陌生,它是比较不同物体运动快慢的物理量.怎么在物理教学中,引导学生探讨这个概念呢?教材给出了学生熟悉的两种比较方法,即:观众法(相同时间比路程),裁判法(相同路程比时间).对于这两种比较方法,理论上讲,物理学都可采用.习惯上,物理学通常采用的是“相同时间比路程”.问题是,“相同时间”的取法标准有无数种可能性.怎么办呢?物理学中对此进行了简化,即:把“相同时间”简化为“单位时间”,这样就把“相同时间比路程”简化为“单位时间比路程”.为了进一步简化,物理学专门引入一个概念,即:把“单位时间内物体通过的路程”叫速度.这样一来,就可以把“单位时间比路程”进一步简化成直接“比速度”即可了.由此可见,建立速度概念,是为了用科学简洁的方式比较不同物体运动快慢,按照上述的方法进行教学,就可使学生充分了解“速度”概念建立的自然过程.上述过程可用下列图示1表示.
類似的,比如:功率,如图2所示.
2 对物理公式的教学探讨
在物理教学中,有一些公式,可以根据物理概念建立的过程,直接写出相应的物理公式,如:速度v=St、P=Wt等;有些通过实验得出物质的性质,从而建立物理公式,如:ρ=mV、c=QmΔt等;还有的根据物理规律来建立物理公式,如:I=UR;有的可根据已有知识进行推导所得公式,如:串、并联电路的电阻公式.然而,有的物理公式教材没有给出探讨过程,只是直接给出了公式本身.为此,教师在教学中,要引导学生揭示公式的建立过程,不能照本宣科,轻描淡写.其实,这正是我们教师挖掘教材生成课堂资源,培养学生探究能力的好时机.
案例2 公式W=Fs的建立过程
如图3:将重物从一楼提升到1楼与3楼,设每层楼高相同.如图3(A),假定将重物从1楼匀速提升到2楼做功为W,则将重物从1楼匀速提升到3楼做功应为2W,如图3(B)所示;将两个相同重物从1楼匀带提升到2楼,做功应为2W,如图3(C)所示;将两个相同重物从1楼匀速提升到3楼,则做功应为4W,如图3(D)所示.
下面不妨用下图4记录上述过程.
现在分析下图,我们怎么找出W与F、S之间的定量关系呢?我们不妨引导学生按照控制变量法进行分析.对照A与B(或C与D),学生不难发现:F一定时,W与S成正比;对照A与C(或B与D),可得:S一定时,W与F成正比.那么,在此基础上,可进一步引导学生进行思考探索.比如:W与S成正比,可用数学公式表示为:W=k1S,由于F一定,故k1可表示为aF,a为常量.同样,W与F成正比,可用数学公式表示为W=k2F.由于S一定,故k2可表示为bS,b为常量.这样一来,W=aFS=bFS.当W、S、F的单位分别规定为焦耳、米、牛时,由于规定了1焦=1牛?米,故a=b=1,从而公式可演变成W=FS.
再则,我们也可从另外一个角度来认识公式建立的过程.比如:引导学生认识到,W与F、S有关,而F与S是不同的物理量,因而,F与S不能直接相加或相减,可以相乘或相除.假如W=FS或者W=SF,那么对于图示B、C、D三种情形来说,将相关的数据分别代入假设的公式,则不难发现,它们都不能满足所有的情况.故上述假设的公式都不成立.而如假定W=FS,则不难验证,上述B、C、D三种情形都满足.
3 对物理规律的教学探讨
物理内容中,有一些规律,需要借助想象合理推理才能得到.如:真空不传声.在教学中,我们要提供给学生足够多的直观材料,不断搭建学生的思维阶梯,引导学生向思维的高度攀登.
案例3 牛顿第一定律
对于牛顿第一定律的内容,教材是在伽利略斜面实验的基础上,引导学生进行理想实验.首先,运动物体在运动方向上所受的阻力越小,速度减小得就慢,运动的距离就越长.如果阻力不断减小,自然运动物体的速度减小得就越来越慢,运动的距离就越来越长.如果将这个过程无限进行下去,那么物体的速度就将几乎不变.当运动物体不受力时,它就将永远做匀速直线运动了.
为了加强学生的想象推理,我们在教学中还可补充伽利略的理想曲面实验.如图5所示.
小球从理想曲面左端滚下,会滚到右面与它开始的同一水平高度处.如果曲面的右侧倾角不断减小,则每次小球都会滚到相同的水平高度.这样不断下去,会怎么样?引导学生不断想象.随着右侧倾角不断减小,最终右侧面将与水平底面重合.而每次小球都要滚到与原来相同的水平高度处.这样,小球为了达到原来的位置高度,就要永远运动下去.由于小球在水平底面上向前运动的过程中,不受阻力作用,因而它的速度不会减小.又因为小球没有受到外加推力或拉力作用,小球的速度不会增加.故小球将做匀速直线运动.
案例4 想象物体达到第一宇宙速度时的运动情形
在八年级物理中,物体达到第一宇宙速度时,为何做圆周运动,这个内容本来属于高中内容.然而,我们在教学中,我们也可借助一些学生生活经验了已有知识加以引导,进而使学生发挥合理想象,也能达到突破教学难点的效果.如图6所示:将小球沿水平方向不断掷出,小球在重力作用下不断下落至地面.不断增大小球的水平速度,则小球落下的水平射程将越来越远.这一点初中学生是可以理解的.如果不断增大水平投出速度,小球最终将不能落回地面.这样,进一步引导学生想象,小球会怎样?如果小球在下落的每一时刻,它的水平速度始终与水平地面保持平行的话,则小球将沿地球做圆周运动,永远落不回地面了.
4 对物理变化过程的教学探讨
在电学中,由于电路连接的多样性,加上滑动变阻器的使用、电路图的变式,电路中短路的发生、电压表与电流表的连接等综合因素影响,使得学生对电路的变化分析,往往感到困惑无比.这就要求我们在教学中,根据学生实际情况,由易到难,循序渐进地引导学生突破思维障碍,进而达到真正理解的教学目标.
案例5 探究电流与电阻关系的实验.
如图7所示,在实验中,要求在电压一定时,多次改变电阻R0,测出电流,进而研究电流与电阻的关系.比如,将定值电阻5欧换成10欧接入电路时,怎么移动滑动变阻器滑片P,来使电压表的示数保持不变呢?对于这个问题,教学中怎样处理,才能使学生易于理解呢?不妨在教学中采取这样的方法.
先定性分析.首先让学生明确,在串联电路中,电阻越大,则从电源上分配得到的电压就越大.闭合S后,将5欧电阻换成10欧后,在P不动的情况下,由于R0增大,因而它的两端电压增大.为了将R0的电压降下,就要增大Rx的端压,这就要增大Rx.故P应右移至电压表示数达到原来的值为止.
在上述引导的基础上作进一步定量分析.设电源电压为U,由串联分压比例公式,不难得到:则
U0U=R0R0 RP,
U0=R0R0 RP=U=U1 RPR0.
可见,当RP一定时,R0越大,则U0越大;而当R0一定时,RP越大,则U0越小.这就解释了上述的所有问题了.
总之,物理学中对于不同内容的教学,要具体情况具体对待.我们要充分利用教材现有资源,引导学生不断探究知识的来龙去脉,力求培养学生的思维能力及探究能力,使物理教学质量不断提高。
1 对物理教学概念的教学探讨
在物理教学中,有这样一类物理概念,它们在引入过程中,具有相似的教学环节.如果我们引入得当,将会给后继教学带来不少便利.
案例1 学习“速度”
大家知道,速度这个物理概念,对于学生来说,并不陌生,它是比较不同物体运动快慢的物理量.怎么在物理教学中,引导学生探讨这个概念呢?教材给出了学生熟悉的两种比较方法,即:观众法(相同时间比路程),裁判法(相同路程比时间).对于这两种比较方法,理论上讲,物理学都可采用.习惯上,物理学通常采用的是“相同时间比路程”.问题是,“相同时间”的取法标准有无数种可能性.怎么办呢?物理学中对此进行了简化,即:把“相同时间”简化为“单位时间”,这样就把“相同时间比路程”简化为“单位时间比路程”.为了进一步简化,物理学专门引入一个概念,即:把“单位时间内物体通过的路程”叫速度.这样一来,就可以把“单位时间比路程”进一步简化成直接“比速度”即可了.由此可见,建立速度概念,是为了用科学简洁的方式比较不同物体运动快慢,按照上述的方法进行教学,就可使学生充分了解“速度”概念建立的自然过程.上述过程可用下列图示1表示.
類似的,比如:功率,如图2所示.
2 对物理公式的教学探讨
在物理教学中,有一些公式,可以根据物理概念建立的过程,直接写出相应的物理公式,如:速度v=St、P=Wt等;有些通过实验得出物质的性质,从而建立物理公式,如:ρ=mV、c=QmΔt等;还有的根据物理规律来建立物理公式,如:I=UR;有的可根据已有知识进行推导所得公式,如:串、并联电路的电阻公式.然而,有的物理公式教材没有给出探讨过程,只是直接给出了公式本身.为此,教师在教学中,要引导学生揭示公式的建立过程,不能照本宣科,轻描淡写.其实,这正是我们教师挖掘教材生成课堂资源,培养学生探究能力的好时机.
案例2 公式W=Fs的建立过程
如图3:将重物从一楼提升到1楼与3楼,设每层楼高相同.如图3(A),假定将重物从1楼匀速提升到2楼做功为W,则将重物从1楼匀速提升到3楼做功应为2W,如图3(B)所示;将两个相同重物从1楼匀带提升到2楼,做功应为2W,如图3(C)所示;将两个相同重物从1楼匀速提升到3楼,则做功应为4W,如图3(D)所示.
下面不妨用下图4记录上述过程.
现在分析下图,我们怎么找出W与F、S之间的定量关系呢?我们不妨引导学生按照控制变量法进行分析.对照A与B(或C与D),学生不难发现:F一定时,W与S成正比;对照A与C(或B与D),可得:S一定时,W与F成正比.那么,在此基础上,可进一步引导学生进行思考探索.比如:W与S成正比,可用数学公式表示为:W=k1S,由于F一定,故k1可表示为aF,a为常量.同样,W与F成正比,可用数学公式表示为W=k2F.由于S一定,故k2可表示为bS,b为常量.这样一来,W=aFS=bFS.当W、S、F的单位分别规定为焦耳、米、牛时,由于规定了1焦=1牛?米,故a=b=1,从而公式可演变成W=FS.
再则,我们也可从另外一个角度来认识公式建立的过程.比如:引导学生认识到,W与F、S有关,而F与S是不同的物理量,因而,F与S不能直接相加或相减,可以相乘或相除.假如W=FS或者W=SF,那么对于图示B、C、D三种情形来说,将相关的数据分别代入假设的公式,则不难发现,它们都不能满足所有的情况.故上述假设的公式都不成立.而如假定W=FS,则不难验证,上述B、C、D三种情形都满足.
3 对物理规律的教学探讨
物理内容中,有一些规律,需要借助想象合理推理才能得到.如:真空不传声.在教学中,我们要提供给学生足够多的直观材料,不断搭建学生的思维阶梯,引导学生向思维的高度攀登.
案例3 牛顿第一定律
对于牛顿第一定律的内容,教材是在伽利略斜面实验的基础上,引导学生进行理想实验.首先,运动物体在运动方向上所受的阻力越小,速度减小得就慢,运动的距离就越长.如果阻力不断减小,自然运动物体的速度减小得就越来越慢,运动的距离就越来越长.如果将这个过程无限进行下去,那么物体的速度就将几乎不变.当运动物体不受力时,它就将永远做匀速直线运动了.
为了加强学生的想象推理,我们在教学中还可补充伽利略的理想曲面实验.如图5所示.
小球从理想曲面左端滚下,会滚到右面与它开始的同一水平高度处.如果曲面的右侧倾角不断减小,则每次小球都会滚到相同的水平高度.这样不断下去,会怎么样?引导学生不断想象.随着右侧倾角不断减小,最终右侧面将与水平底面重合.而每次小球都要滚到与原来相同的水平高度处.这样,小球为了达到原来的位置高度,就要永远运动下去.由于小球在水平底面上向前运动的过程中,不受阻力作用,因而它的速度不会减小.又因为小球没有受到外加推力或拉力作用,小球的速度不会增加.故小球将做匀速直线运动.
案例4 想象物体达到第一宇宙速度时的运动情形
在八年级物理中,物体达到第一宇宙速度时,为何做圆周运动,这个内容本来属于高中内容.然而,我们在教学中,我们也可借助一些学生生活经验了已有知识加以引导,进而使学生发挥合理想象,也能达到突破教学难点的效果.如图6所示:将小球沿水平方向不断掷出,小球在重力作用下不断下落至地面.不断增大小球的水平速度,则小球落下的水平射程将越来越远.这一点初中学生是可以理解的.如果不断增大水平投出速度,小球最终将不能落回地面.这样,进一步引导学生想象,小球会怎样?如果小球在下落的每一时刻,它的水平速度始终与水平地面保持平行的话,则小球将沿地球做圆周运动,永远落不回地面了.
4 对物理变化过程的教学探讨
在电学中,由于电路连接的多样性,加上滑动变阻器的使用、电路图的变式,电路中短路的发生、电压表与电流表的连接等综合因素影响,使得学生对电路的变化分析,往往感到困惑无比.这就要求我们在教学中,根据学生实际情况,由易到难,循序渐进地引导学生突破思维障碍,进而达到真正理解的教学目标.
案例5 探究电流与电阻关系的实验.
如图7所示,在实验中,要求在电压一定时,多次改变电阻R0,测出电流,进而研究电流与电阻的关系.比如,将定值电阻5欧换成10欧接入电路时,怎么移动滑动变阻器滑片P,来使电压表的示数保持不变呢?对于这个问题,教学中怎样处理,才能使学生易于理解呢?不妨在教学中采取这样的方法.
先定性分析.首先让学生明确,在串联电路中,电阻越大,则从电源上分配得到的电压就越大.闭合S后,将5欧电阻换成10欧后,在P不动的情况下,由于R0增大,因而它的两端电压增大.为了将R0的电压降下,就要增大Rx的端压,这就要增大Rx.故P应右移至电压表示数达到原来的值为止.
在上述引导的基础上作进一步定量分析.设电源电压为U,由串联分压比例公式,不难得到:则
U0U=R0R0 RP,
U0=R0R0 RP=U=U1 RPR0.
可见,当RP一定时,R0越大,则U0越大;而当R0一定时,RP越大,则U0越小.这就解释了上述的所有问题了.
总之,物理学中对于不同内容的教学,要具体情况具体对待.我们要充分利用教材现有资源,引导学生不断探究知识的来龙去脉,力求培养学生的思维能力及探究能力,使物理教学质量不断提高。