歐姆定律的實驗探究范文
時間:2023-08-01 17:39:24
導語:如何才能寫好一篇歐姆定律的實驗探究,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
歐姆定律是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識和分析電路的基礎.歐姆定律中電流、電壓、電阻三者之間的定量關系是本章的核心.教材中安排了7個活動,其中探究電流大小與哪些因素有關、探究電流與電壓(或電阻)的關系、伏安法測電阻、串聯電路總電阻與各電阻的關系等實驗是本章的重點活動,這些活動能充分展示物理實驗的研究方法及規律,能充分培養學生實驗探究的能力.
教材編排上充分體現了實驗的探究過程,從小明和小華想設計一盞調光燈為探索背景,以任務驅動的方式將探究問題引向深入,本章緊緊圍繞這個中心任務,在引導學生自主學習的過程中,讓學生充分體驗發現問題、提出問題、研究問題、總結規律、拓展應用、解決問題的樂趣,體會做中學,學中做,既動腦又動手,在潛移默化中感知科學研究的一般方式,接受人類研究自然、尋求真理、不斷追求等崇高思想的熏陶.
下面我們一起分析兩個實驗探究題,來進一步體會實驗探究的思路和方法.
例1(原創)小明是一個愛動腦筋的學生,最近學習了電路的初步知識,對電學現象興趣濃厚.周日,他到住在老城區的奶奶家做客.晚上,他在房間里做作業,對房間里一只60 W的白熾燈發生了興趣.他觀察到:晚上7、8點鐘時,燈不是很亮,但到了夜里11、12點鐘時,燈顯得特別亮.小明想:燈越亮,表明通過燈絲的電流越大.那么,燈絲中的電流大小又取決于什么呢?請你和小明一起探究“電路中電流大小與哪些因素有關?”
(1)小明根據平時對電學實驗的觀察,提出的猜想是:電流大小與電路兩端的電壓有關.你的猜想是:電流大小與_______有關.
(2)根據你已有的知識和經驗,說說小明猜想的依據是_______.
(3)小明決定用實驗來驗證他的猜想,請你和他一起完成下列任務:
①所選用的實驗器材有:_______;
②實驗電路圖:
③小明設計了一個實驗表格來收集實驗中觀察到的實驗現象,你認為此表格存在的缺陷是_______.
④根據實驗數據,分析此次實驗結論:_______.
(4)通過實驗探究,小明知道了電路中電流大小與_______及_______兩個因素有關.他又產生了新的疑問:家庭電路的電壓是220 V,而燈泡燈絲的電阻也不變化,那為什么夜里燈比晚上時要亮呢?小明又開始了新的探究之路.
(5)小明在上面的實驗中經歷了哪些探究過程?請你選出并將相應的字母填入空格中.
___________________________________.
(A.評估、B.猜想與假設、C. 提出問題、D.進行實驗和收集數據、E.設計實驗、F.交流與合作、G.分析結論)
新課程標準中,要求培養學生科學探究的初步能力,科學探究過程中,要求學生能“提出問題、進行猜想與假設、制定計劃和設計實驗、進行實驗和收集證據、分析與論證、評估、交流與合作”.在上題中,小明從日常生活中感興趣的現象選取了一個改變電流大小因素的問題進行探究,從提出問題,并根據已有的知識和經驗進行猜想與假設,制定實驗計劃并進行實驗,根據實驗現象分析結論.最后還提出新的疑問.
分析與解答(1)在許多學生實驗中,能觀察到電燈亮度變化的原因,有的是電池節數變化,有的是兩個燈串聯,降低了燈的亮度,所以電流變化受電壓電阻的影響不難理解.也可用水流來類比電流,分析影響水流大小的因素同樣也能分析出來.第一空填“導體的電阻”.
(2)小燈泡接在兩節電池間時比接在一節電池間亮.
(3)①兩節干電池、開關、導線、小燈泡、電壓表、電流表.
②電路圖如圖1所示.
③缺電流表示數這一列.
④若前后兩次電流相等,則電流大小與電壓無關;若前后兩次電流不等,則電流大小與電壓有關.
(4)電路兩端電壓,導體的電阻.
(5)根據前面分析,可得:CBEDG.
例2(原創)小明在探究影響導體電阻大小的因素的活動后,想到鹽水也能導電,他猜想鹽水導電性可能與哪些因素有關.于是和同學們設計了如下實驗:他們連接了如圖2所示的電路,他們用兩塊表面平整大小相同的金屬板正對著平行地插入鹽水中,并將金屬板連入電路.請你幫他們完成下列探究過程.
(1)小明在實驗探究前先提出了假設,猜想影響兩金屬板間鹽水電阻大小的因素可能有:①_______;②_______;③_______;④_______.
(2)小明根據和同學們的交流和篩選,決定探究從猜想中選出的四個影響因素.他在設計實驗時思考了以下問題:
①實驗中,如何將鹽水電阻大小“顯示”出來?
②如果影響電阻大小的因素有多個,如果只研究其中的一個因素是否影響了電阻的大小以及影響的程度?
③為此,除了裝置圖中出現的器材外,你還需要哪些器材?
(3)小明和同學們分別進行實驗驗證,小明想驗證鹽水電阻大小與兩金屬板間的距離是否有關,請你幫他寫出實驗操作及分析過程.
(4)小明他們將實驗結果記錄在下表中:
①比較_______兩次實驗數據可知:金屬板間鹽水電阻大小與鹽水的濃度有關.
②比較2、3兩次實驗數據可知:_______.
(5)小明在探究實驗結束后,匯總了同學們的實驗結論,總結得出了影響鹽水導電性能的各種因素.他在向全班同學匯報時,又說了這樣的話:“影響液體導體和金屬導體的電阻大小因素都差不多,這又如何解釋呢?”
此題也體現了實驗的探究過程的一般規律.此題中比較突出的是各種實驗方法的運用,有控制變量法、轉換法、類比法.在猜想與假設階段,可將鹽水導電性能與金屬導電性能類比,金屬導體電阻與材料、長度、橫截面積、溫度等有關,同樣,可猜測兩金屬板間鹽水電阻大小與板間距離、板的面積、鹽水的濃度、鹽水的溫度等有關.用類比法幫助進行猜想,可以減少猜想的盲目性,更快捷、更準確地進行假設.電路中沒有測電阻的儀器,如何反映出電阻大小的呢?采用轉換法,當電壓不變時,用電流大小來間接反映電阻大小.在實驗過程中,影響電阻的因素有多個,就應采用控制變量法.并且要會通過分析實驗數據得出結論.
分析與解答(1)①金屬板間距離;②金屬板面積;③鹽水濃度;④鹽水溫度.
(2)①電流表示數大小,電流越大,電阻越小;電流越小,電阻越大.②采用控制變量法.③刻度尺、食鹽、玻璃棒、一套加熱裝置、溫度計.
(3)裝配好圖中的實驗裝置,閉合開關讀出電流I1,加大兩金屬板間的距離,再讀出電流I2,比較I1、I2的大小.若I1=I2,則金屬板間鹽水電阻與兩金屬板間的距離無關;若I1≠I2,則金屬板間鹽水電阻與兩金屬板間的距離有關.
篇2
關鍵詞:初中;物理;歐姆定律;教學問題
中圖分類號:G633.7 文獻標志碼:A 文章編號:1008-3561(2015)09-0056-01
一、在實驗探究中讓學生學習歐姆定律
歐姆定律是電學重要內容之一,也是中考重點考查內容,所以能否教好歐姆定律關系到之后對中考的重點知識復習,更有可能影響學生對于物理學的熱情。在實驗探究的過程之中以學生為主,教師起引導作用,讓學生通過觀察電壓表、電流表、滑動變阻器的微量變化發現問題、提出問題,他們對于自己發現的問題會比老師直接教導的印象深刻,從而達到了教學目的。
二、在歐姆定律的學習中最經常遇到的問題
在實際的教學之中,教師要把電路的認識與畫電路圖、連接電路作為主要的教學任務,開闊學生的思維,加強對電路的認識。物理是一門比較枯燥的課程,只有激發學生的熱情,才能更好地完成授課。電流、電壓、電阻的概念及單位,電流表、電壓表、滑動變阻器的使用,是最基礎的概念。電流表測量電流、電壓表測量電壓、變阻器調節電路中的電流,這部分則比較重要,需要重點講解。電流、電壓、電阻的概念是基本的電學測量儀器,明確這些儀器的使用與操作,是非常重要的,關系到后期實驗的正確性與對知識的理解。以上基礎知識的理解與運用又是進一步學習歐姆定律的基礎。
三、歐姆定律的主要內容是電流、電壓、電阻的關系
這部分知識是在實驗的基礎上概括、歸納出了電路中電壓、電流、電阻三者相互關聯的關系。教師在實驗中要讓學生理解電流隨電壓和電阻的變化而變化,對于多個變量問題的研究是采用固定一個量不變,研究其余兩個量的變化的處理方法,從而讓學生學會物理學中常用這種方法。歐姆定律在初中只講部分電路的歐姆定律,是電學中的基本定律,是進一步學習電學知識分析和進行電路計算的基礎,是初中電學的重點知識。
歐姆定律是初中物理學電學的重點、也是難點,想要研究歐姆定律必須要建立電流、電壓、電阻的關系,并在實驗的基礎上得出歐姆定律,做好演示實驗,歸納、分析、概括實驗結果,使學生正確理解歐姆定律的基礎。所以,使用電流表、電壓表、滑動變阻器是這部分知識中的重點實驗的基礎。
電流、電壓、電阻的概念是學生學習的難點,由于初中學生水平有限,對電流、電壓的概念要求較低,并沒有下準確的定義。因此,電阻的概念就成了學生理解的難點。教師要多舉例子幫助學生理解電阻是導體本身的屬性,決定于導體的材料、長度、橫截面和溫度,它用兩端的電壓和通過的電流的比值來表示是為了測量的方便,與外加電壓、電流無關。同時,教師一定要糾正一些學生經常出現的電阻隨電壓、電流的變化而變化的錯誤概念,也就是對歐姆定律的錯誤理解。歐姆定律在學生頭腦的建立過程是十分重要的,認真做好演示實驗,用實驗來探索一個量隨兩個量變化的定量關系是第一次。首先要向學生交代清楚實驗的研究方法,本實驗彩用控制變量法來研究,即“固定電阻不變,研究電流跟電壓的關系;固定電壓不變,研究電流跟電阻的關系”。在連接如圖(圖略)所示的實驗電路時,要將具體接法演示給學生看。可以先從電源正極開始,按電流方向依次為電池、開關S、滑動變阻器R′、定值電阻R、電流表串聯起來組成一個閉合回路,最后將電壓表并聯在定值電阻R兩端。同時提醒學生注意電流必須從電流表和電壓表的正接線柱流進電表,負接線柱流出電表及量程選擇,電流表與R串聯,其示數等于通過R的電流。電壓表與R并聯其數等于R兩端的電壓。
運用歐姆定律可以推導串聯電路中的總電阻跟各串聯電阻之間的關系及電壓分配跟導體電阻的關系,具體推導如下:
在串聯電路中:I=I1=I2;U=U1+U2;由歐姆定律公式I=U/R,可得U=IR;U1=I1R1;U2=I2R2將這些式子代入上式得:IR=I1R1+I2R2即R=R1+R2;也就是說串聯電路的總電阻等于各串聯導體的電阻之和。
在串聯電路中:I=I1=I2;由歐姆定律公式I=U/R,可得:I1=U1/R1;I2=U2/R2;將這些式子代入上式得:U1/R2=U2/R2 變換一下形式得:U1/U2=R1/R2;即串聯電路中,電壓分配跟導體電阻成正比。
四、結束語
通過對物理教學內容的分析、思維方法、能力訓練的具體研究,對教學內容進行歸納總結,可以使初中物理教師掌握歐姆定律的基本理論方法,更好地駕駛物理教材,提高物理教學質量,把重點真正落實在教學過程中,幫助學生提高實驗操作能力、歸納概括能力、演繹推理能力、邏輯推理能力、抽象思維能力及靈活運用知識解決問題的能力,讓學生學會控制變量法研究多個變量的問題,學會用等效法分析復雜電路。因此,教師要注重培養學生實事求是的科學態度,從而有效培養學生的物理素質。
參考文獻:
篇3
關鍵詞: 課堂引入; 歐姆定律; 興趣; 物理學史;
良好的開端是成功的一半,引入作為一堂課的開始,是課堂教學環節中必不可少且至關重要的部分.這一環節設計的優劣直接影響到一節課的深入程度、學生進入學習的狀態、學生對本節課授課知識的興趣多少等.對于初中學生,注意力本就不容易集中,那么一個好的引入就是引起學生的學習興趣和帶領學生積極思考并真正進入課堂的關鍵.歐姆定律的教學一直以來都是一個難點,若僅僅是公式,學生在剛學的時候很容易記住,但是對于歐姆定律的來源以及探究的過程總是模糊的,就算教師在課堂上有過演示實驗,在部分學生看來都只是因為教材是這樣安排的.但其實不然,這個探究實驗正是歐姆定律得出的關鍵.可是學生理解不到位,可能是教學哪一步不夠確切.比如其中一個設計點就是引入這個探究實驗,在引入時創設情境,讓學生能夠回到當時歐姆在探究時的過程以及條件中,結合當時的條件可能做到的以及達到的情況,這樣的引入或許會讓學生感同身受,從而產生更加強烈的探究欲望,達到較好的教學效果.
1、 初中物理課堂引入
課堂引入是教學過程中最重要的環節之一,教學引入恰當,可以起到事半功倍的效果;作為課堂教學的第一步,是緊扣學生心弦,激發學生興趣最關鍵的一步.一方面,課堂引入具有先行組織者的作用,美國著名心理學家奧蘇貝爾從學習心理學的角度分析,“當人們在接觸一個完全不熟悉的知識領域時,從已知的包攝性較廣的整體知識中掌握分化的部分,比從已知的分化部分中掌握整體知識難度要低些.”比如在講解“靜摩擦力”這一節課時,由于前面學生已經掌握了摩擦力的相關知識,就可以將摩擦力作為先行組織者,將其作為上位概念,再將靜摩擦力直接提出,并聯系其與摩擦力之間的關系,學生很容易就理解了靜摩擦力的概念.另一方面,課堂引入容易吸引學生的興趣,集中學生的注意力,初中學生的注意力本就不容易集中,在剛上課的幾分鐘,學生可能還處在下課所經歷事情的愉悅之中,這個時候就需要教師找到一種吸引他們注意力的方法.注意力是保證學生上課的首要條件,而興趣又是影響學生注意力的關鍵,愛因斯坦也曾經說過,“興趣是最好的老師,它可以激發人的創造性、好奇心、求知欲.”所以,教師在教學引入環節中能否調動學生的學習興趣更為關鍵.
在初中物理課堂中教師常用的幾種引入方法:
(1)實驗引入法,物理作為一門實驗科學,實驗在教學中起著舉足輕重的作用,在引入時采用實驗的方式是中學物理教師常用的,運用一些有趣的小實驗,可以快速把學生吸引到課堂中來,教師既可以采用演示實驗的方法,也可以讓學生參與實驗過程.
(2)直觀導入法,直觀導入可以是視頻、圖片、實物等,某些物理現象不一定是發生在學生周圍,那就可以通過圖片或錄像的方式為學生展現物理現象或物理情境,這樣就顯得更加直觀,易激發學生的求知欲.
(3)討論引入法,一般就是選取日常生活中的某一事例,對學生進行提問或者大家一起來辯論,在這個過程中不僅導入了本堂課所要學習的知識材料,同時也讓學生積極地參與了這個過程,關鍵是借助生活中鮮明的例子學生更容易理解,更容易將注意力集中到課堂教學中來.
(4)問題激疑法,設置疑問是教師的一種有目的、有方向的思維導向.古人云:“不憤不啟,不悱不發”,教師在教學過程中要善于提出問題,有意激疑啟思,活躍思維,引導學生思考,在解決問題的過程中鍛煉學生各方面的能力,激發學生的求知欲,促進學生積極地學習.
(5)復習引入法,這是最便捷的引入方法,往往是在與新課聯系較為密切的時候使用,起著承上啟下的作用,不僅有利于學生對前面知識的鞏固,更能為新知識的學習做好鋪墊.例如在做液體壓強的復習題時,引出浮力的知識,浮力其實就是物體在液體中受到上下的壓力差而產生的,學生聯系前面知識能夠快速地理解浮力產生的原因而不會感覺到陌生.
(6)故事引入法,一般的故事引入都是直接引用物理學家們的故事,用榜樣的力量去感染學生,喚起他們的探索熱情,通過了解前輩們的物理思想、實驗方法和探索精神,能夠激發學生的興趣,提高課堂教學的效果,提升學生素養[2].比如在講解牛頓第一定律時,先給學生介紹牛頓這個人的一生,學生會由于對牛頓這個人的崇拜而愿意對其所提出的相關知識進行了解.
(7)游戲引入法,在正式上課前讓學生動手做一些簡單的小游戲,從而引入新課,利用游戲結果激發學生的學習興趣.比如在講解摩擦力這一內容的時候,可以讓學生進行拔河比賽,繩子是經過教師處理過的,所以一定會產生輸贏,學生心有不甘,因此就可能產生對答案的探索欲望,激發他們的學習興趣.
2 、歐姆定律教學引入文獻分析
歐姆定律是整個初中電學的重難點之一,教師在設計的時候往往需要考慮接收者的認知情況以及他們的階段性特點等等,首當其沖考慮的便是引入部分.以下是大部分教師在歐姆定律教學設計中常用的幾種引入方式.
(1)復習引入
學生在接觸歐姆定律之前已經掌握了電流、電壓、電阻3個物理概念,有的教師則是充分的利用學生已經有的舊知識,引導學生探討電流、電壓、電阻之間存在的關系,自然而然的導入本節課的課題.
(2)實際問題引入
在物理教學中,教師不只是讓學生掌握教材知識,更重要的是引導他們運用物理知識來解決實際問題,學生只有把書本中的知識運用到生活中,才能適應社會發展的需要.有的教師會由生活當中電流受電壓、電阻變化的電路來進行提問(比如收音機的音量大小是由什么來進行控制的),然后引發學生進行思考.
(3)創設情境,導入新課
初中的學生最希望得到教師的認可,對于教師提出的問題一定會爭先搶答,有的教師就會抓住學生的這一特點,設置與本節課相關的問題讓學生來搶答.設置如下兩個問題:實驗中當電壓一定的時候,電流隨電阻的變化情況;當電阻一定的時候,電流隨電壓的變化情況.根據學生的回答情況,教師進一步提出,電流、電壓、電阻之間是否存在某一數值關系,教師逐步引導學生進行猜想,進而探究三者的關系得出歐姆定律.
(4)通過實驗引入主題
實驗的創設是根據電流在電路中會受到哪些因素的影響而發生變化,有的教師會根據學生已經掌握的知識事先設計電路圖,然后改變其中的電阻看電路中電流的變化情況,實驗現象與學生前面所了解的不一致,通過繼續進行實驗對比解釋才知道電流在電路中同時還會受到電壓的影響,接下來就順理成章地引入對電流與電壓、電流與電阻關系的判斷.
(5)由物理學史引入
新課標中三維目標中的情感態度與價值觀明確規定,要求學生掌握物理學史,學習前人的科學態度與精神.有的教師會通過介紹歐姆這個人,讓學生對其有一定的了解,再提出歐姆的杰出貢獻---歐姆定律.
3、 總結
通過對歐姆定律教學設計的相關文獻進行分析發現,在大部分文獻中采用的都是慣用的物理引入法,而其中占比最大的就是實驗引入法,由于在前面學生已經學習過電流、電阻、電壓等,教師在這里就可以鼓勵學生進行三者之間關系的探究實驗.電壓和電阻的影響因素,前面的定義已經說得比較清楚了,因此,現在最為疑惑的就是電流的影響因素,然后運用控制變量法分別探究電流與電壓以及電流與電阻之間的關系,從而得出歐姆定律的表達式.這種方式學生比較容易接受,同時也會感興趣.通過這個過程學生不僅能夠學到物理知識,還能在這個過程中經歷實驗探究的步驟,從而加強實驗探究的意識,與初中物理課程所倡導的培養學生的科學探究能力是符合的,因此,實驗探究法引入歐姆定律總是作為歐姆定律教學引入的首選.
初中物理課程標準中明確指出要注重對學生情感態度與價值觀的培養,但是情感態度與價值觀的培養不是通過一節課就能夠體現出來的,需要教師不斷地進行潛移默化的影響,而在物理學里面最好的方式在筆者看來就是物理學史的滲入.物理學史具有問題情境性、目標指向性、運用靈活性等特點,物理學家們的物理思想、實驗方法和探索精神等不僅能激發學生的學習興趣、啟發學生,還能夠提高課堂的教學效果并且提升學生的素養[1].但是通過對文獻的分析筆者發現在已有的教學設計當中,很多教師就是對歐姆的一生進行簡要的介紹之后就直接提出本堂課我們要做的就是對歐姆的實驗進行驗證,學生或許會深刻地記住歐姆這個人,這樣的引入也對學生的情感態度與價值觀有所滲透,但是,學生的主動性就沒有那么的明顯,筆者曾經也用過這樣的方式進行引入,得到的結果沒有顯著的不同,因此,筆者又設計了另外一種方式的物理學史引入.
由于學生前面已經學習了電流的知識,教師可以提問學生:(1)電流產生的原因是什么?(2)前面已經學習了電流,對于電流是否存在和其大小我們可以用什么來進行測量?電壓是形成電流的原因,初二上學期就已經學過熱量之間的傳遞,有溫度差的兩個熱源之間是可以直接進行熱量的傳遞,歐姆認為電流也應該具有和熱傳遞相似的性質,既然熱是受到溫度差的驅動,那電流也應該受到某種驅動力而且應該是正比的關系,現在我們知道這個驅動力其實就是電壓;對于電流的測量學生知道用電流表,接下來教師就可以對歐姆定律的發現歷程進行介紹.當電流被發現后的很長一段時間電流表才出現,在電流表出現之前,能夠檢測電流的是一種叫檢流計(原理就是電流的磁效應)的儀器,現在又一個問題了,只有檢流計也沒有辦法去得知電流的大小.歐姆這個人最明顯的特征就是善于思考,“既然檢流計可以測量電流是否存在,在此基礎上繼續研究是否可以得到電流大小.”前人已經發明了靜電計可用來測靜電力(這是我們后面即將學到的)——庫侖定律(靜電力與距離的平方成反比),他就根據檢流計的原理以及測靜電力的扭秤相結合,制成了電流扭力秤,結構很簡單,就是一個小磁針和一根直導線,當直導線通上電流之后,電流產生的磁場就會影響小磁針轉過一定的夾角,并且發現扭轉角度與電流強度成正比,通過角度還可以得出電流的大小.那么如果現在學生就有這樣一個電流扭力秤,除了用它可以得出電流的大小,那還可以對其充分利用,進行實驗的改造,在我們已有知識的基礎上.有的學生肯定會想到電阻的大小與金屬材料的關系,改變金屬材料看所得電流的變化,這樣又解決了電流與電阻之間的關系[3].這是在解決問題的過程中發現了電流、電壓、電阻之間的關系,愛因斯坦曾經說過“提出一個問題往往比解決一個問題更加重要,提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看待問題,卻需要創造性的想象力,而且標志著科學的真正進步.”歐姆就是在不斷發現問題的過程中得出了歐姆定律,這整個教學過程看上去沒有物理知識,很多教師可能會覺得浪費時間再加上還有的是學生還沒有學過的知識,其實不然,學生的接受能力遠遠比我們想象的要多,這樣的介紹讓學生明白歐姆定律其實就是一個電流的探究過程,其實是在這個過程中不斷地創新思考,不斷地提出新的問題,最后得出三者之間的關系I=UR.為了加強學生的理解,筆者建議這個引入過程可以將PPT、教師的描述、板書結合起來使用,效果可能會更好.
參考文獻
[1] 丁江鈴,謝元棟,紀熙.愛迪生與特斯拉之爭引入中學物理教學的意義[J].物理通報,2019(2):116
篇4
⑴請在方格紙上畫出電流隨電壓變化的圖象(應為“圖像”,下同)。
⑵分析圖象,可得出什么結論?
⑶小明在與其他實驗小組同學交流時,又得到了電壓為6 V時的相關數據如下表(作者又補寫了“表2:U=6V”)所示:分析這些數據,可得出什么結論?
說明:該題沒有給出答案。推測的答案應為:
⑴圖像如右所示;
⑵電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。
⑶電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。
淺見1:分析圖像或“表1:R=5Ω ”中的6組對應的3個數據,不僅能夠得出教科書里編寫的“結論”內容:“電阻一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比”,而且還可以得出教科書里沒有編寫的、更具有普遍意義和實用價值的如下3條結論:
對于同一段導體均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!
淺見2:我們強調“R=U/I=定值”的意義在于:
⑴它能簡明、正確、完整的“表達出:某段導體中的I 跟 U 與 R三者之間的定量關系.”!正如西德5―9(10)年級(國民學校)《物理》課本(塞爾肖夫―烏勞貝爾著、安文鑄譯,文化教育出版社1982.7.第1次印刷本)第189頁里寫的:“在一個通電導體上的電壓和導體中的電流強度之比是一個固定的值(常數),這個關系叫歐姆定律”!眾所周知:歐姆是德國人!對照一下我國物理課本里歐姆定律的條文,應該有所質疑吧!
⑵在常規教學中,人們總把“R = U / I”說成是歐姆定律公式“I = U / R”的變形式或稱“導出式”。從上面的分析可知:“R = U / I”與“I = U / R”、同樣都是“實驗結論表達式”、是并列關系!“R = U / I = 定值”、更是醫治“I = U / R,R = U / I(因受“歐姆定律”不科學表述的誤導)R跟U 成正比、R跟I成反比”錯誤觀點的靈丹妙藥(注:參看課本第29頁第6題。歐姆定律的表述,不能丟掉前提條件、只講實驗結果!正確的表述應為:
①“某段電路中的電流,等于這段電路兩端的電壓除以這段電路的電阻”;或簡化為“電路中的電流,等于它兩端的電壓除以它的電阻”;或“導體中的電流,等于它兩端的電壓與其電阻的比值”。
②假若非“要保留成什么比”,那么歐姆定律內容只能這樣表述:“導體中的電流,當電阻一定時,跟這段導體兩端的電壓成正比;當兩端的電壓不變時,跟這段導體的電阻成反比”;或簡化為“導體中的電流,跟這段導體兩端的電壓與這段導體電阻的比值成正比”;或“導體中的電流,跟它兩端的電壓與其電阻的比值成正比”)。
⑶承認“R = U / I”是一條獨立的科學結論,那就為“用伏安法測電阻”的實驗原理又提供了一條簡明的理論依據:勿須再書寫“I = U / R ”(R = U / I)。
淺見3:該探究實驗設計的最大錯誤是:5Ω定值電阻“允許通過的最大電流是1.5A”!通過2.4A電流,它將變成P=UI=I2R=28.8w≈30w的電烙鐵啦!此時溫度對金屬電阻變大的影響可以忽略不計嗎?由此可知:“表1:R=5Ω ”里的6組對應的的數據,純屬憑空想象填寫的,根本不是真實的實驗記錄!
淺見4:該探究實驗為什么不能采用“低電壓、弱電流的設計原則”呢?比如:U值順次取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2V……,1節干電池足夠用啦!則對應的I值依次為:0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24A……。而且完全可以避免表A要選用“0~3A”、表V要選用“0~15V”的大量程!從而能夠提高測量的精確度(注:實驗室使用的2.5級直流電表,本身允許誤差多達“±0.75個分度值”。所以探究時勿須考慮表針偏轉多大誤差最小)。
淺見5:分析“表2:R=5Ω ”表中前6組數據,不僅能夠得出“電壓一定時,導體中的電流跟導體的電阻成反比。”――教科書里編寫的“結論”內容,而且仍然可以得出教科書里沒有編寫的、更具有普遍意義和實用價值的如下3條結論:
對于同一段導體均有:⑴U=IR;⑵I=U/R;⑶R=U/I=定值!
篇5
【關鍵詞】教材分析;科學探究;適當類比;體會與反思
教材分析及課堂教學設計思想
歐姆定律一課時初中物理電學部分的核心知識,是進一步學習電學知識和分析電路的基礎,為了使學生能更好地學習本節內容,我在課堂教學過程中作了如下設計:先從生活實際引出課堂探究課題,然后與學生一起設計實驗一一探究電流與電壓和電阻的關系,在得出數據的基礎上在進一步體會用圖像法研究物理問題的優越性,在實驗的基礎上提高學生依據實驗事實,分析、探索、歸納問題的能力,分組體驗通過實驗總結物理規律的過程與方法,同時通過介紹歐姆的故事,增進學生熱愛科學、追求科學、獻身科學的學習熱情,最后自然而然得出歐姆定律的結論與公式。下面筆者就詳細談談歐姆定律一課的課堂教學設計。
一、從生活實例中引出科學探究問題
將電源開關燈泡組成一個簡單電路,燈泡發光,讓學生自己動手設法改變燈的亮度,要想改變燈泡的亮度就是要改變通過燈泡中的電流,而改變燈泡中電流的方法歸納起來就兩種改變電路兩端電壓或改變接入電路中電阻,從而引出課堂探究的問題,通過導體的電流與電壓、電阻有何關系。
二、設計分組實驗,用控制變量法分別探究電流與電壓、電阻的關系
探究一:電阻R不變時,研究通過它的電流與其兩端電壓的關系
按圖示電路他接好電路引導學生采用控制變量法進行分組實驗
便把測量的數據填入下表
R=____Ω
然后引導學生分析數據,歸納得出結論:電阻一定時,電流與電壓成正比。
探究二:保持電阻R兩端電壓不變時,研究通過它的電流與其電阻大小的關系
按圖示電路他接好電路引導學生采用控制變量法進行分組實驗
便把測量的數據填入下表
U=____V
然后引導學生分析數據,歸納得出結論:電壓一定時,電流與電阻成反比。
三、適當類比,提升學生理解定律和運用公式能力
在學生分組實驗探究的基礎上得到歐姆定律,導體中電流與導體兩端電壓成正比,與導體的電阻成反比,用公式表示為I=U/R,推導出歐姆定律的變形公式U=IR和R=U/I,對于變形公式R=U/I一定要理解其物理意義,因為電阻是導體本身的一種性質,所以不能說電阻與電壓成正比,不能說電阻與電流成反比,也不能說電阻與電壓和電流有關,要理解電阻的大小決定于本身的材料、橫截面積和長度,與加在它兩端電壓大小和通過它的電流大小無關,即使電阻兩端不加電壓,它的阻值還是本身那么大,但在不知道電阻值大小的情況下利用公式R=U/I可以算出電阻值的大小,電阻值一旦算出后,如果不考慮溫度影響,電阻值就不會再發生變化。為了更好地理解公式R=U/I的物理意義,可以將電阻與密度、比熱容、熱值等相似的物理量進行類比。
四、課堂教學中體會與反思
通過本堂課教學實踐,筆者體會到以下幾點務必在教學環節中得到體現與完成:1.在探究電流與電壓關系和探究電流與電阻關系時務必弄清滑動變阻器在兩次實驗中的作用是不同的,前者是為了改變定值電阻兩端的電壓,后者是換了不同阻值的電阻后每次都要重新調節滑動變阻器使電阻兩端的電壓保持不變。2.在探究電流與電壓關系時,在學生得到實驗數據后由于測量數據肯定存在誤差,可引導學生以電流I為縱坐標,以電壓U為橫坐標,建立平面直角坐標系,根據表中數據,在坐標系中描點,畫出I-U的圖像,可以幫助學生較為直觀地得到電阻一定時電流與電壓成正比的結論。同樣在探究電流與電阻的關系時也可采用圖像法,這樣做的好處,一是比較直觀,二是可以修復實驗數據測量時的誤差,使學生更易得到實驗結論。3.在探究電流與電阻關系時要控制電壓相同,在這部分實驗中,要讓學生明確兩個問題,一是控制的電壓大小要合適,尤其是相對于電源電壓而言不能太小,二是要知道選最大值多大的變阻器較為合適,當定值電阻由小換成大的或由大換成小的時滑動變阻器接入電路中的電阻應如何調節,這里的能力培養相當重要,學生一旦理解了,那么在以后考試中遇到相關的實驗題做起來就會很得心應手,反之這里的實驗考題將一直成為學生的考試難題。4.得到歐姆定律公式后,務必讓學生理解在運用公式I=U/R時,三個量必須是同一電路上的電流、電壓、電阻,即必須滿足同一性和同時性,在訓練學生歐姆定律公式及變形公式運用時一定要結合串聯和并聯電路的特點展開訓練,一方面要注重訓練學生看懂電路圖的能力,另一方面要培養學生一題多解的能力。
篇6
關鍵詞:探究激情;教學設計;實踐運用
長期以來,傳統的應試教育理念對初中科學教學造成極大的負面影響,束縛了教師的發揮,也限制了學生的發展。在新課改的背景下,我們難免要思考怎樣才能改革教育理念,提高教學質量,更好地教學初中科學。本文擬對初中科學教學進行探究,以期能為同行提供有益參考和借鑒。
一、激發學生探究激情
據調查,初中科學教學中近半數學生對科學探究缺乏興趣,他們不愿意積極主動地參與探究,更不想花更多的時間和精力投入到科學探究中,究其原因主要在于教師并沒有在教學過程中有意識地激發學生的探究欲望與激情。因此,初中科學教學中,教師要想方設法激發學生的探究熱情。筆者認為,應突出學科的趣味性,并在此基礎上展示學科與現實生活的緊密聯系,讓學生在學習探究的過程中獲得快樂,以此激發學生的興趣。例如,在探究學習“聲音的產生與傳播”的過程中,教師在課堂上給學生講述了貝多芬的故事。教師告知學生著名音樂家貝多芬在晚年幾乎失去了聽力,但他仍然創造出了眾多知名的樂曲,成為世界著名的音樂大師。教師在科學教學中利用名人的故事吸引學生的注意力,并在此基礎上引導學生思考失去聽力的貝多芬依靠什么進行音樂創作,引導學生探究聲音產生的原因以及傳播的途徑。此時,學生的興趣得到激發,多數學生對貝多芬的經歷感到好奇,希望通過學習了解這一故事。在教師的引導下,學生認識到聲音是依靠振動產生的,其依靠介質進行傳播。經過思考與探究,學生了解到失去聽力的貝多芬將一截小棍支撐在自己與鋼琴之間,通過骨傳導的方式聽到音樂,并以此展開創作。在這個故事中,教師利用了名人的不幸經歷激發學生好奇心,引導學生進行實踐和主動探究,學生在探究過程中豁然開朗,獲得極大的滿足和自信。與此同時,學生也可以認識到科學知識可以用到現實生活中,現實生活中處處都需要科學知識,從而讓學生對學好科學更有動力。
二、改革實驗教學設計
科學是一門以實踐為基礎的學科,它需要人們在實踐中去觀察、去思考、去解決問題。沒有實踐的支撐,一味地空談理論會讓學生感到乏味。但從目前來看,當前的初中科學實驗教學缺乏效力,并不能達到較好的成果,其原因在于教師受到應試教育的影響,導致教師設計的實驗教學沒有突出學生主體性,仍舊是一種灌輸式的教學方式。在初中科學實驗教學中,教師要讓學生根據學習目標自主設計實驗步驟,要讓學生在動手操作的過程中遇到困難與發現問題,并根據具體情況進行調節。通過一定的實驗操作,學生才能在實驗過程中學會操作過程,綜合運用有關的知識,達到提高學生綜合素質的目的。以“歐姆定律”的課堂教學為例。在傳統的教學過程中,多數教師在教完歐姆定律的相關知識后會組織學生進行實驗操作,目的是讓學生通過實驗來觀察和研究電壓、電流和電阻之間的關系,讓學生證明歐姆定律的正確性。這種做法雖然能夠達到一定的教學目標,但卻忽視了學生的主體性,學生按照教師的安排和要求進行實驗,其本質是一種灌輸式的教學方法。針對此,教師在進行了基礎教學后要求學生進入實驗室,通過組織設計實驗逐步探究電流、電壓與電阻之間的關系,讓學生在實驗的過程中逐步推導出歐姆定律,而不再是以歐姆定律的內容引導學生進行實驗操作。這就需要學生利用所學的知識以及個人的能力設計實驗,學生會充分發揮自身的能動性,通過多次實驗總結規律。在此過程中,學生的思路變得清晰,逐步探清歐姆定律,對這一定律有更深刻的認知,同時提高了學生的綜合素質。
三、引導學生實踐運用
我們知道,初中科學教學的目標還包括“引導學生將所學的知識應用于現實生活”,用所學知識服務于生活,讓我們的生活更加美好。所以,在初中科學教學中,教師要引導學生在實踐中運用所學的知識,通過實踐運用進行檢驗并將所學回歸生活。例如,在學習了“杠桿原理”后,教師可以引導學生思考生活中能夠運用到杠桿的工作。學生提出利用杠桿原理可以節省極大的力氣,如工人使用的老虎鉗就運用了杠桿原理,還有部分學生提出釣魚竿同樣也使用了杠桿原理,兩者使用杠桿原理達到了不同的目的。在老師的引導下,學生運用學到的杠桿原理設計簡單的工具,并能夠對這些簡單的工具進行適當的操作。這就是引導學生將所學的知識用于現實生活,同時凸顯初中科學學科的實用性。總的來說,當前的初中科學教學存在一定的弊端與缺陷,遠遠無法達到預期理想的教學效果。這就要求眾多教師在實踐教學中不斷總結與交流,通過教學研討完善教學方法和模式,提出更有針對性的改革策略,以此達到推動初中科學教學發展、促進教學改革的目的。
參考文獻:
[1]趙峰.初中科學教學中科學探究的實踐研究[D].東北師范大學,2011.
[2]郭晴秀.初中科學探究性實驗教學的有效性研究[D].浙江師范大學,2013.
篇7
關鍵詞 初中物理;歐姆定律;實驗室;可變穩壓輸出電源
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2013)10-0029-02
1 冤屈
聽初中物理青年教師“以導促學”匯報課“歐姆定律”,評課時,很多老教師對該教師的“電壓的調節與改變問題”的處理,提出了中肯且詳細的點評。筆者既對老教師的無私點撥感到欣慰,同時更為這位青年教師“叫屈”。屈之一,老教師們受以往教學經驗的啟發,以所謂教材、器材、試題為依據,面面俱到地來看待新教師的創新教學設計,這是因為沒有看到探究教學的發展之需要;屈之二,讓青年教師的創新教育來承擔教材編寫本身的缺陷、學校實驗室實驗器材配置不足以及某次中考試題的偏頗等,似乎更為冤屈。
就初中物理探究歐姆定律的實驗設計,一是保持電阻不變,改變電壓,觀察電流與電壓的關系;二是保持電壓不變,改變電阻,觀測電流與電阻的關系。這本來應該是一個極其自然的、也是學生立馬就能想到的實驗設計過程。由于一般學校的實驗室沒有“可變穩壓輸出電源”儀器,所以,目前使用的大多數版本的初中物理教材給定的實驗設計為圖1的設計。這樣的設計一直以來似乎被認為是經典,而從來就沒有受到過質疑。有經驗的教師,往往采用提前做伏筆,或當堂給學生以點撥的方式來完成。
為使實驗在有限的時間內完成,一般需要解決兩個問題:一是如何調節滑動變阻器,才能增大(或者減小)電壓表讀數;二是改變電阻時是先大后小還是先小后大。這樣就出現滑稽的現象。滑稽之一在于:這一與本次探究無關的問題卻成為本節課的重點與難點。滑稽之二在于:用探究所得到的結論來設計探究結論,顛倒了“過程與結論”的邏輯發展關系。
2 緣由
一個青年教師的“冤屈”,也許不那么受人關注,然而,當這樣的“冤屈”已經阻礙教學改革的時候,就不能不引起人們的關注了。回顧落實探究教育的過程,可以發現,它是一個漸變的過程,從課標要求的提出,到教師的主動實施;從將探究視為方法,到視探究為教學目標。當今的教師普遍認同一個“以學生發展為本”的理念,于是,各種各樣的教學方式層出不窮。遺憾的是,教師始終發現有“三座大山”正在阻擋探究的自然發展。
第一座“大山”是教材。在一綱多本的初中物理教材體系中,某一版本的教材應該也僅僅只能是教師進行教學設計的依據之一。很多老教師喜歡以教材為本并視教材所述為金科玉律,這顯然是一種片面的認識,而且就是這樣的片面認識,在廣大教師中卻依然很流行,甚至成為一種評價課堂的唯一準則。
如果教材編寫者能將圖1變化為圖2,并告訴學生,虛線框就是一個可以改變電壓的電源,并讓學生在實驗中體會改變電壓大小的方法(這本身也是“做中學”的一種方式),這樣就避免了教師在這個問題上的糾結。至于其原理,可以作為歐姆定律應用的一個問題來討論(根據筆者對新課程標準的理解,這樣的動態分析似乎有違探究教育本意,建議以后試題不出現)。
第二座“大山”是器材。由于歷史的原因,學校的實驗室與教室的地理位置配備問題,實驗儀器的陳舊與不配套問題,已經嚴重地制約了探究教學的落實與發展。就筆者所在學校而言,自筆者1980年參加工作,30多年來,可以說沒有什么本質上的變化。如果要說變化,那就是價錢更高了,而質量更低了!教師為了尋找一個探究實驗的器材,所做出的努力真的是難以想象,更不用說向學生開放探究實驗室的可能。就本文提及的“可變穩壓輸出電源”,按照圖3,也就是個由電池盒與電位器的組合問題,應該不是難事,可以自制,也可以批量生產,遺憾的是一直沒有被相關部門所重視。
第三座“大山”是考試。“初中物理是被考難的”,這是目前的共識。就圖1的設計,某地的中考試題竟然讓學生回答:換用電阻時,阻值是該從大到小還是從小到大?雖然說中考試題屬于終結性評價,學生回答該問題不存在任何可以挑剔的地方,遺憾的是,這樣的試題一出現,來年就被無情地收錄進了各種隨堂教輔資料中,甚至被各地的教研員編進了相關的試卷之中。那些視考試分數為自己榮譽的教師,只能步步小心地向學生進行介紹,從而徹底摧毀了探究教學的自然發展規律,因而也導致在歐姆定律的教學中要做出一個“艱難的決定”。不合時宜的試題安排,已經真的成為探究教學發展的絆腳石。教材的編寫是為了照顧學校已有實驗條件,試題卻在別人不得已的基礎上再次興浪,實為不該。
3 體會
探究能力的發展需要有個前提,這個前提就是人腦思維的自然性體現,或者稱它為“最臨近發現區”的構建。這里為思維發展的自然性提供探究實驗及配套的器材,成為探究能否自然發展的“架梯”。
探究教學,在國內應該還是個新名詞,其必須經過一個相當長的摸索過程,才能被教師爐火純青地所運用。教師要真正以探究教育的觀點來設計教學活動,要有勇氣有能力去挑戰所面對的“三座大山”。
比如圖4的實驗,教材用以說明的是物體具有慣性,而教師如果僅僅將該實驗看成是為了提高學生的學習興趣,那么就失去了一次探究教學的資源。這就需要教師突破教材安排,具有根據實際需要增加探究資源的能力。因為這個實驗可以提供一個更值得探究的問題:慣性大小與什么因素有關?如果將該實驗改為:給學生兩個高度、形狀、體積相等而質量有明顯區別的物體,分別做同樣的實驗,哪個更容易成功呢?為什么?經過這樣探究學習的學生,對于理解“慣性大小只與質量有關”不是更有幫助嗎?同時,這樣的探究還需要有突破實驗室配置的要求,畢竟“兩個高度、形狀、體積相等而質量有明顯區別的物體”是很容易找到的吧。
作為探究教學發展趨勢中所出現的“以導促學”教學方式(或者是其他教學方式),是凝聚著廣大教師在探究教學道路上的走向反映,也就是說欣喜地看到了探究教學正在發展。這樣的發展甚至只能用剛剛起步來定義。
篇8
關鍵詞:電學;難學;難教;以生為本
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2016)2-0021-5
1 前 言
初中電學作為物理學的起始學習知識,難學、難教已成為廣大師生的共識。學生從心理上畏懼,教師也感到頭疼。蘇科版物理教材相比較其他版本的教材,將電學放在初三的第13章到第16章,而不是在初二學習。雖然說初三的學生在智力、心理等各方面都有了極大的發展,但是大部分教師對于如何快速讓學生跨入電學的大門,學好初中電學,為后續的高中學習打下堅實的基礎,還是感到力不從心,收效甚微[1]。本文以相關教學案例,探究初中電學難學、難教的原因,并提出自己的一些建議。
2 教學案例分析
2.1 用電器被短路,“強扭的瓜不甜”
案例1 蘇科版九下第13章的第一節“被短路現象”的教學(如圖1)。
教師:請同學們注意觀察,如果老師將一根導線接在這個正在發光的燈泡兩端,會出現什么現象?
學生:燈泡不亮了。
教師:為什么燈泡不亮了?
學生猜想。
教師:電流不經過燈泡,從正極出發,直接回到了電源負極。
評析 由于電流本身是抽象的,對初中生來說很神秘,學生很難感知電流的流動路徑。小燈泡被短路的實驗中,學生只看到燈泡不亮了,學生雖然也猜想了,但對電流流動路徑的認識是基于老師的說教,單調刻板,無法心服口服。造成了電學的入門困難,這也打擊了學生學習電學的信心,不利于后續的學習。
建議 學生在學完第二節電路連接的基本方式之后,已經了解了串、并聯電路的電流流動路徑,對電流已經有了一定的認識。如果將用電器被短路的現象放在本節研究,將會減輕學生的學習難度。如圖2,由學生親自動手將三只燈泡組成一個串聯電路,然后教師引導學生:如果將一根導線并聯在任意一只燈泡兩端,會看到什么現象?學生會看到被并聯的燈泡不亮了。燈泡不亮的結果是學生自己實驗發現的。學生自然對實驗現象沒有懷疑,主動去猜想“為什么燈泡不亮了”。教師再展示flash課件,模擬演示電流路徑。比如,理解記憶燈泡被短路現象:把用電器比喻為消耗電能的“老虎”,電流比喻為我們,如果我們經過“老虎”,就會被“吃掉”,學生恍然大悟,電流當然不經過小燈泡了!
2.2 用電壓表測電壓的方法不清楚
案例2 蘇科版電壓表使用的教學過程。
教師:請同學們自學完成信息快遞“使用電壓表的注意事項”。
教師:電壓表如何接入電路的?
學生:并聯。
教師:哪位同學給大家演示一下。
學生演示電壓表的接法。教師演示電壓表反接實驗。
教師:你看到了什么現象?
學生:指針反偏。
教師:如果把電壓表直接接在電源兩端,可以嗎?
學生:可以。
評析 教師的授課確已完成了教材中電壓表使用的基本教學要求,但沒有總結出電壓表使用的更深層次的方法。一旦電壓表的兩個接線柱所接位置改變,學生可能會看不懂電壓表測的是哪個用電器兩端的電壓。將電壓表接在電源兩極,也只是看到了電壓表沒有損壞,教師沒有引導學生思考:為什么電壓表示數接近電源電壓。學生由于缺少動手實驗的機會,直接解決復雜問題的能力仍然沒有形成,需要教師在習題課中反復練習。貌似新課改,實際上還是走的應試教育的老路。并沒有有效地培養學生的物理實驗探究能力,只是把學生當作學習的機器,為考試而學習。
建議 電壓表教學中多給學生布置有階梯的實驗任務。如圖3,首先測量簡單電路中燈泡L1兩端的電壓,然后將電壓表的接線柱由位置A改接到位置C。觀察電壓表指針的偏轉情況,明白電壓表不可反接的原因。再例如:2014年江蘇宿遷中考試題的第9題(如圖4所示),將電壓表左邊的負接柱沿著導線移動到L2的左邊,電壓表右邊的正接線柱沿著導線移動到L2的右邊,這樣電壓表的兩個接線柱就是并聯接在了L2的兩端,測L2兩端的電壓。注意:移動只能沿著導線移動,不可越過電源和用電器。
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圖3 學生實驗任務電路圖 圖4 題圖
2.3 運用類比建構電阻概念
案例3 電阻的教學,教材是通過直接給出概念,介紹電阻表示符號R和單位歐姆(Ω)。然后,教師要求學生按照影響電阻的因素(材料、長度、粗細)分組研究。溫度對電阻的影響只通過“白熾燈不通電時的電阻大約為100歐,而通電時電阻高達1200歐”進行簡單的比較。教師直接告訴學生,燈絲的電阻隨著溫度的升高,也隨之變大。有少數學生通過其他課外資料的學習,小聲地講“半導體的電阻不是這個特點”,但教師“充耳不聞”,繼續介紹不同物質的導電性能。
評析 電阻概念抽象,學生很難理解,直接告知學生,不作或只有很少地就“如何改變電流”作為鋪墊,會對部分學生造成這樣的錯誤認識:改變電源電壓,也能改變電流大小,電阻與電壓有關。電阻實驗教師只是簡單地介紹了控制變量法,就把實驗時間交給了學生,沒有對學生的實際認知水平有足夠的認識。學生盲目地做實驗,浪費了寶貴的課堂時間,不易留下深刻印象。特別是當有的同學提出“有些材料隨著溫度的升高,電阻變小”的結論時,教師為了按照自己的設計方案,選擇性地忽視學生的觀點。整個教學節奏太快,師生缺少互動的時間,學生被老師攆著走。
建議 學生之前已經掌握了運用類比方法認識電流、電壓,對類比研究方法并不陌生。教師應充分利用學生的已有認知突破現有的電阻概念的學習。以筆者所在學校為例,每當周五放假的時候,學校門前的智慧路擁堵異常,學生對此苦不堪言,印象很深刻。將電阻和學生放學時候的交通擁堵進行對比,能夠很好地起到理解電阻概念的作用。比如:把學生看作電流,問學生如果這條路一直堵到你家門口,你覺得阻礙作用如何?學生立刻就理解了其他條件相同時,長度越長,阻礙作用就越大的結論。再比如,問學生如果這條路擴寬為現在的10倍,對你的阻礙作用又怎樣呢?同樣,也很好地理解了其他條件相同時,導線越粗,電阻越小的結論。蘇科版教材雖然對“溫度對電阻的影響”降低了要求,但是當有學生提出不同觀點的時候,教師同樣可以采用類比沖突加深學生對溫度影響電阻的理解。2.4 歐姆定律實驗難探究
案例4 通過如何改變電流啟發學生,引入電壓、電阻對電流的影響教學不成功。
教師:如果電源電壓超過小燈泡能承受的最大電壓,我們怎么辦?
學生:串聯一個電阻。
教師:大家知道串聯一個電阻,燈泡中的電流變小了,燈泡兩端的電壓也改變了。那么,影響電流的因素有哪些呢?
學生:影響電流大小的因素有電壓、電阻。
教師:有哪些生活經驗支持你的猜想呢?
學生講述生活經驗。
評析 歐姆定律的引入采用教師誘問的方式,學生順著教師的思路,貌似聯系生活實際,卻緊緊地硬拽著學生,將學生的思維空間限制在教師自己的教學設計中。電流的變化與電壓、電阻的思辨關系并未詳細涉及。學生樂于效仿物理學家,重演物理知識的產生過程。但是,教師采用簡單的“問答式教學”缺乏實驗探究,束縛了學生對歐姆定律知識的學習。
建議 影響電流大小的因素有電壓和電阻。讓學生親力親為,通過實驗探究引入如何改變電流大小,有利于培養學生的科學興趣和熱情。有的同學認為設計電路如圖5(改變電池節數),也有的同學認為設計如圖6。
學生自己親自完成實驗并觀察現象,會產生這樣的認識:選擇不同的電源電壓從而造成電流大小改變(圖5);改變整個電路的阻值,也會造成電流大小改變,并且發現方案2的優點是能連續調節電路中的電流大小。學生通過動手實驗發現改變電流的方法是改變電壓和電阻,這是學生自己探究的,不是教師用語言強加的,自然對影響電流大小的因素認識更深刻。
案例5 學生在探究電流與電阻的關系時(如圖7),教師提醒學生如何改變電阻?甲同學:只要調節滑動變阻器就可實現改變電阻從而改變電流大小。學生這樣想,有其“合理”的原因,但教師并沒有繼續分析,而是讓另外一位成績較好的學生回答:將原來5歐姆的電阻換下來,再接上10歐姆的電阻。接下來教師要求學生按照控制變量法完成實驗探究。
評析 學生通過調節滑動變阻器,發現確實改變了電流表的示數,于是認為調節滑動變阻器就可實現改變電阻從而改變電流大小。教師對學生的這一認識并沒有作詳細分析,而是選擇成績較好的同學來回答自己的問題,回避了學困生的思維障礙。看似教學過程很流暢,但學生的疑惑并沒有得到解決,對于改變電阻影響電流的變化規律并不能讓學生心悅誠服。
建議 研究電流與電阻的關系,需要控制電阻兩端的電壓不變[2]。改變電阻教師可打比方“貍貓換太子”,貍貓和太子是不同的個體,改變電阻就是把原來的電阻R拿掉,換上新的電阻,再引導學生:“滑動變阻器在電路中有什么作用呢?”學生恍然大悟,改變電阻不是改變滑動變阻器的阻值,調節滑動變阻器的目的是要控制電阻兩端的電壓不變。然后,再讓學生重演實驗過程。通過教師的引導,降低了研究電流與電阻關系的難度,對于學困生,能有效地保護他們學習電學的信心。
2.5 歐姆定律習題課分壓、分流規律難記憶
案例6 如圖8所示,若甲、乙兩表均為電壓表,閉合開關S,兩表示數之比是4:1。若甲、乙兩表均為電流表,斷開開關S,兩表示數之比是多少?
評析 此題涉及到電路連接方式,能否識得電表的作用是本題的第一個難點。學生在課堂上僅僅是看過教師對分壓、分流規律的板演過程,沒有親自推演,教材也沒有安排實驗探究分壓、分流規律。表面上看,分壓、分流規律被淡化了,但江蘇省13市中考題每年都有,在當前的考試大環境下,學生也只能硬著頭皮死記硬背。
建議 準確理解分壓、分流規律,關鍵還是在于對歐姆定律知識的理解與掌握。串聯電路中的電流處處相等,所以通過每一個電阻的電流都是一樣的。根據歐姆定律I=U/R,可知U1/R1=U2/R2=U3/R3=……所以,串聯電路的電壓之比等于電阻之比,即串聯電路有分壓的特點(如圖9)。
為了便于學生記憶,還可以這樣類比,如一家有兄弟好幾個,只有一鍋飯,當然是長得結實的兄弟多分點。各個電阻看作兄弟們,這鍋飯看作電源電壓,分壓和分飯進行類比,能活躍課堂氣氛,降低記憶難度。并聯電路各支路兩端的電壓是一樣的,同樣也可以將電流與河流類比,主干河道的水流進入各支流,分減了水流,并聯電路的電流有著同樣的分流規律。通過化抽象為形象,把看似刻板的分壓規律內化為學生有意義的記憶。
2.6 焦耳定律規律抽象,學生有抵觸情緒
案例7
教師:電流通過導體時會發熱,將電能轉化為內能[3]。同學們能舉出生活中相關的例子嗎?
學生紛紛給出自己的例子。
甲學生:電流流過電熱油汀、電水壺等會發熱。
乙學生:電流流過取暖器會發熱。
評析 以上的教學過程出現在很多焦耳定律教學的公開課上。表面上看活用學生的生活經驗引入電流熱效應的學習,但是考慮到學生的實驗能力水平,后續的焦耳定律規律的得出,教材改為了定性實驗。學生只能了解影響電流熱效應的因素,對焦耳定律的認識還是會“心存芥蒂”。如何讓學生愉悅地融入教學過程,減弱對焦耳定律學習的“抗拒”情緒,是值得廣大物理教師思索的重要課題。
建議 物理教學離不開實驗,沒有實驗的物理課絕不是成功的物理課。電流熱效應現象留給學生自我完成,更能凸顯過程與方法教育,學生實驗熱情高漲,這也為焦耳定律規律的學習減少了心理障礙。電流熱效應的引入采用學生身邊的器材——鉛筆芯,為了現象更明顯,可以將電源電壓設置大一些(比如12 V),這樣流過兩只鉛筆芯的電流也會很大,電流熱效應更明顯。將兩只鉛筆芯輕輕摩擦,還會看到耀眼的閃光,看到鉛筆芯上冒出的濃煙。當然,還可以安排課后實驗將鉛筆芯替換為包口香糖的錫箔紙,利用錫箔紙導電性好和著火點低的特點,通電自燃。直觀的視覺刺激比任何強大的語言都更具有說服力。
3 結 語
綜上所述,初中電學難學、難教的原因主要有以下兩個方面。
首先,學生的心理因素。剛進入電學的大門,學生滿懷著好奇心,對電學充滿了神秘感。但是,接下來的電路圖以及實物連接圖會讓學生一籌莫展,不知道電流是如何流動的。學習的困惑如果得不到老師及時的幫助,學生的心理就會滋生對電學學習的挫敗感,不利于電學的入門。有的老師說,學好歐姆定律、學好電功率就等于學好了初中電學,觀點是有點偏頗的。試想如果在邁入電學的大門口,學生就心生怯意,歐姆定律、電功率的學習也就不是在學生自己內驅力的作用下進行的,只是為了學習而學習,談不上興趣,學習效果也就事倍功半了。
其次,教師對教材的處理水平不同。雖然新課改理念都強調以生為本,教師也確實朝著這個方向努力了,但由于個人的理解程度,在激發學生興趣,保持高昂的學習熱情方面做得還不夠。甚至有的教師為了實現自己最初的教學設計,當課堂上學生提出自己的看法或觀點時,若自己一時無法解釋清楚就刻意回避。學生的問題依然沒有得到解決,對教師的評價就會降低。“親其師,信其道”,由于對教師的懷疑、不信任,電學的學習必將是一個煎熬的過程。
歷經數代科學家的探究才得出的電學規律,卻要求學生在短短的兩三個月里熟練掌握并會運用它來解決問題,這對物理教師是一個巨大的挑戰。因此,在教學中教師只有有效地運用實驗重演當初科學家的探究過程,才能讓學生知其所以然,對于抽象的電學概念不妨多用類比方法教學,畢竟這也是我國古代科學家常用的研究方法。只有讓學生樂學電學,情感上喜愛電學,才能培養學生的質疑、創新精神,實現電學的有效教學。
參考文獻:
[1]苗元秀.初中電學內容放在八年級的可行性研究[J].課程·教材·教法,2008(1):55—59.
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關鍵詞:初中物理;優化過程;探究
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2015)04-0245-01
1.不斷加強師德修養,不斷完善自我,努力學習新課程理念
教育要面向現代化,面向未來,必須要有現代化教育理念,高水平的教師,還要有以現代教育思想為指導的教育技能和獻身教育職業道德素質。
身教重于言教。教師不僅要用語言教育學生,而且更重要的是用自己全部的人格來教育和熏陶學生。因此,教師要身在課堂,放眼社會,胸有未來;加強師德修養,不斷完善自我,為人師表,不斷學習新課程。在課內外教學中教師要自覺運用全面發展理論,祖國建設所取得的偉大成就,家鄉的生活變化,對學生進行愛國主義教育;用自己文明的言行為學生樹立講文明、講禮貌的形象榜樣,尊重每一位學生,像保護自己的眼睛一樣保護學生的自尊心;對學生要公平、民主;在學生中樹立自己威信的同時,要注意樹立其他老師的威信;不斷學習新課改,不斷提高教學教研水平,苦練教學基本功,培養學生探究知識的能力,用規范的板書、板畫、標準的普通話、準確生動的物理語言、樸素端莊的儀表和機智的課堂調控能力,把課堂變成學生學習的樂園,去造就適應社會發展的、具有開拓創新精神的現代人才。
2.不斷優化教學過程,把新課程的目標落實到課堂教學中
2.1 從實際出發,優化教學目標。制定教學目標,應以新課程理念、現代教育思想為指導,全面領會新課改的要求,依據教學大綱、教材內容,結合本校教學實際和學生實際綜合考慮,既要確定長遠的教學目標,又要確定每節課的具體目標;既要確定基礎素質的群體培養目標,又要確定較高素質的個體培養目標;既要有知識教學目標,又要有方法指導和能力培養目標。使學生學到的不僅是物理知識本身,而且更重要的是學習物理學科的方法,研究物理的能力,探索自然的志向,獻身科學的精神。
例如:關于初中物理教材第二冊中"歐姆定律"的教學,我們依據大綱和編者意圖,補充和調整了教參上擬定的教學目標。調整后的目標是:(1)知道"分離變量法"是探索物理規律的一種基本方法;知道列表對比法是分析實驗數據、歸納實驗結論的基本方法之一;(2)理解歐姆定律的內容、公式及其變換式的物理意義,會用歐姆定律分析、解決簡單電路的有關問題;(3)培養學生實驗操作能力、分析思考能力和總結概括能力。因為在教學過程中,指導學生親自參與整個實驗研究過程和數據分析過程,不僅能理解實驗結論和定律的內容,而且知道結論和定律是如何得出的,在得出結論時用了什么樣的方法和手段,在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的。歸納得出歐姆定律后,再引導學生反復討論記錄表格中的實驗數據,把每一組U/I的值與導體的電阻值相比較,自然使學生明白了變形公式R=U/I的物理意義。應用歐姆定律解簡單電路的有關問題,不是本節內容的重點,只要引導學生討論一、二個例題即可。可見,這樣的教學才能揭示物理學的研究方法和學法,才能讓學生沿著科學家發現物理規律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
2.2 科學使用教材。教材是教學之本,是連接教與學、知識與方法、能力與發展的紐帶。現有初中物理教材較老教材有了較大的進步,雖然增大了實驗容量,但大部分是教師演示實驗,學生分組實驗較少。學生學到的知識不能適應高速發展的當今社會。這就要求教師不斷學習現代教育教學理論,充分運用自己的聰明才智,調動自己的知識積累,站在科學方法論的高度,研究教材、把握教材、使用教材,優化教學內容。
3.引進競爭機制,培養創新精神
培養創新精神是培養創新能力的源泉。我國偉大的教育家陶行知先生說:"發明千千萬,起點是一問……人力勝天工,只在每事問。"可見,學生的創新能力來自于不斷發問和質疑的精神。
如:筆者在講授《分子動理論》一章時,故意設計了這樣一道題:"已知阿伏加德羅常數為N,銅的摩爾質量為M,密度為。一個銅原子的體積為,一個銅原子的質量為。"有同學在黑板上板演過程如下:
銅的摩爾體積為V=M/
一個銅原子的體積為v0=M/N
一個銅原子的質量為m0=v0=M/N。
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物理是一門以實驗為基礎的學科,物理實驗也一直是高
考考查的重要內容,由于電學實驗具備開放性、設計性、探究
性、靈活性和思想性等多個維度的考查功能,所以電學實驗
是高考實驗考查的“寵兒”,然而不少學生最害怕的、失分最
多的就是電學實驗,怎樣更好地復習電學實驗,讓學生不再
懼怕甚至拿高分是一個值得思考與研究的問題。
2 電學實驗復習的策略的幾點思考
2.1 依綱扣本,研究真題,提高復習的針對性
筆者認為要更好地復習電學實驗,首先必須研讀高考考
試說明,并緊扣教材內容,以準確把握復習范圍,研究近幾年
江蘇省和其他新課標地區的高考真題,挖掘其中考查的內涵
以及信息,并進行橫向、縱向的對比、分析、總結,這樣在復習
中才能做到重點、難點了然于胸,才能避免無原則地拓展、延
伸,尤其是對教輔資料的內容進行合理取舍,從而達到有的
放矢地進行復習的目標。
比如,研讀江蘇省2012年高考考綱,其中“電阻的串聯
與并聯”考點是工級要求,那么在具體實驗題中,所使用的
電壓表、電流表改裝問題不宜深挖;涉及電表最小分度是“2”
或“5”的讀數問題較為復雜,通過研讀高考試題,不難發現高
考對此讀數要求不高,所以教學時宜粗不宜細。
2.2 掌握電學實驗的基礎知識和基本技能,保證雙基落實
實驗題的基礎知識和基本技能主要是指能明確實驗目
的,能理解實驗原理和實驗方法,能控制實驗條件,會使用儀
器,會觀察、分析實驗現象,會記錄處理實驗數據,并得出實
驗結論,近幾年的高考電學實驗題,有很多考查學生的基礎
知識、基本技能,不少試題源于教材,是教材實驗的組合與改
裝,如2010年江蘇高考題中測定電源電動勢和內阻實驗,所
以在高三復習時應確保雙基落實。
2.2.1 基本儀器的原理及使用
正確選用實驗儀器是進行實驗的前提,要想正確選用儀
器,就要對實驗儀器原理及使用非常了解,電學實驗的基本
儀器主要包括:電壓表、電流表、歐姆表等測量儀器以及滑動
變阻器、電阻箱等控制儀器,使用時要注意滑動變阻器的分
壓式與限流式接法的合理選用,要正確選擇電流表內接法、
外接法,這是實驗順利進行并得出準確的實驗結論的前提。
2.2.2
電學實驗的原理與方法
2012年江蘇高考大綱要求考查的電學實驗有:決定導體
電阻的因素、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定電源的電動
勢和內阻、練習使用多用表等四個,其實驗原理主要是:部分
電路歐姆定律、電阻定律、閉合電路歐姆定律等,這些規律的
理解和掌握是圓滿完成實驗的保證,同時也為今后實驗的變
式、延伸提供了可能。
2.2.3 實驗數據的分析與處理
實驗操作過程是為了得出實驗數據,對數據進行分析處
理得出結論才是實驗最終的目的,這要求學生熟練運用列表
法、公式法、圖象法等方法,在處理中能發現并剔除問題數
據,從而最終得出實驗結論。
2.3
抓住電學實驗的核心,構建知識網絡
要立足基礎,重視教材,引導學生注重知識點之間的聯
系,抓住各個知識點的共性與核心,從實驗原理的角度上說,
電學實驗的核心是:歐姆定律,這在考綱上的四個電學實驗
中都能有所體現,因此電學實驗復習時要抓住歐姆定律這個
“綱”對這些實驗進行歸納總結,使看似零散的知識點形成知
識網絡,例如,如圖1所示電路圖,可能進行的實驗有哪些?
①測定定值電阻的阻值
②測電池的電動勢和內阻
③測定電阻材料的電阻率
通過歐姆定律這個核心,建立起
較為牢固的知識網絡體系,再根據學
生的實情組織教學復習,總之雖然電
學實驗形式多樣、豐富多彩,但只要提綱挈領,抓住了那個
綱,就可以綱舉目張。
2.4 重視典型例題的講解、引導,促進學生知識遷移、能力
提升
2.4.1 電學實驗例題講解,思路要“看”得見
電學實驗教學中筆者發現,一些電學實驗題難度稍大,
學生便感覺無從下手,教師的解題過程只是一個認識的過
程,解題的結果是認知的成果,而元認知是對認知過程的認
知,因此在教學中,教師應該通過出聲思維,讓學生“看見”教
師思維的過程,“看見”教師在讀到題目時頭腦中激活哪些相
關的信息,會出現哪些可能的方案,怎樣做出評價和選擇,
“看見”教師有時也會進入死胡同但有能力自己走出來,“看
見”教師有時也會犯錯誤,但在元認知監控下能夠意識到錯
誤并改正之,當然還可以在教學過程中通過學生對實驗的分
析(有正確或有錯誤)暴露學生自己的思維過程,給教師反饋
信息。
2.4.2 引導學生解決問題,方向要清晰
第一找出實驗有用的資料,明確實驗目的;第二分析儀
器在實驗中的特點(如電表的阻值)、作用(如定值電阻的用
途)及優缺點;第三實驗中存在的數據進行分析、處理;第四
對實驗進行評價,評價實驗的優缺點、存在的問題、改進的措
施等等,如此一來才能在解答試題時穩操勝券。
2.4.3 知識遷移、能力提升,技巧要掌握
例如,當電表內阻已知時,電表功能可以互換,當電流表