歐姆定律的推導(dǎo)式范文
時間:2023-07-11 17:51:31
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篇1
關(guān)鍵詞:物理定律;教學(xué)方法;多種多樣
關(guān)鍵詞:是對物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化過程的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實驗歸納出結(jié)論,或在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法,回顧“運(yùn)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涵義,引入了慣性的概念,是研究整個力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)作第二定律的特例;慣性質(zhì)量不是狀態(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(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)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(yùn)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。
(2)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(dá):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)請注意: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(yùn)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。
(3)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恒量的實驗,海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬有引力跟質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)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。
(4)機(jī)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)力都不作功或所作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(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機(jī)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。(5)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(yùn)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(yùn)動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運(yùn)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不過程物理量,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(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)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。
篇2
1 教材中兩點(diǎn)值得商榷的地方
在過去的教學(xué)過程中,按照教材提供的素材和呈現(xiàn)知識的順序進(jìn)行施教.在實際教學(xué)中,學(xué)生就會出現(xiàn)以下的現(xiàn)象:(1)容易混淆電功和電熱這兩個物理概念.因為教材中,就是從電功公式推導(dǎo)出焦耳定律.很容易讓學(xué)生認(rèn)為求電熱就用電功來計算,再遇到非純電阻電路不能清晰的區(qū)分開,要費(fèi)力抹掉前面的那些“深刻印象”,重新認(rèn)識問題,這樣的反復(fù)往往使學(xué)生感到比掌握新知識還要困難.(2)閉合電路歐姆定律各公式的適用范圍含糊不清.根據(jù)教材的設(shè)計,從純電阻電路推導(dǎo)出了公式I=ER+r或E=IR+Ir,再把公式推導(dǎo)成E=U外+U內(nèi).這種從特殊到一般的推導(dǎo)順序違背了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,學(xué)生不能理解E=U外+U內(nèi)適用于一切電路.
2 適當(dāng)調(diào)整教材中概念和規(guī)律的設(shè)計
在施教恒定電流的過程中,以電動勢、電功兩個概念和焦耳定律為基礎(chǔ),貫徹能量轉(zhuǎn)化與守恒定律思想的講授順序,學(xué)生反映知識的系統(tǒng)是清晰的,掌握起來比較方便.
這樣的教學(xué)設(shè)計一方面從理論分析的角度使學(xué)生對概念和規(guī)律有了更深刻的理解;另一方面使學(xué)生體會到,許多概念和規(guī)律都靠邏輯關(guān)系聯(lián)系著,物理學(xué)是一個自洽的體系.
2.1 電動勢概念的建立
從非靜電力做功的角度引入電動勢的概念,教學(xué)設(shè)計上要有層次,努力使學(xué)生經(jīng)歷一個理性的、邏輯的科學(xué)思維過程,并將其思維上的臺階搭建合理.
設(shè)計的幾個臺階:①電源能維持電荷逆勢而上,一定存在著“非靜電力”;②非靜電力一定要克服靜電力做功,靜電力做負(fù)功,所以電能在增加.從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電源是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,非靜電力做功的物理意義就是量度了產(chǎn)生多少電能.③把相同的正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極,非靜電力在不同的電源中做功不一樣,即不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)是不同的,引入電動勢來表達(dá)電源的這種特性.
可以看出,以這樣方法引入電動勢,的確要比直接給出一個名詞費(fèi)些時間,但這是值得,因為這里體現(xiàn)了物理學(xué)的基本思想之一,通過做功研究能量變化的思想,用比值定義物理量的思想.不僅如此,這樣的學(xué)習(xí)還有助于建立閉合電路中電荷運(yùn)動的圖景.
2.2 焦耳定律的教學(xué)
教材中,根據(jù)功和能的關(guān)系,從電能的轉(zhuǎn)化引入電功的概念,然后根據(jù)靜電力做功知識和電流與電荷量的關(guān)系得到了電功的公式W=UIt.此處要強(qiáng)調(diào)電功的物理意義,功是能量轉(zhuǎn)化的量度,電流做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即電功量度了電路中電能的減少,這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵.
焦耳定律的教學(xué),我們要?dú)w還焦耳定律的本來面貌,以物理學(xué)史的方式進(jìn)行教學(xué),更科學(xué)更合理.學(xué)生知道焦耳定律是一條實驗規(guī)律,電流的熱效應(yīng)Q=I2Rt,反映了電流流經(jīng)電阻就產(chǎn)生Q=I2Rt電熱.通過電動機(jī)電路,討論消耗的電能與產(chǎn)生電熱的關(guān)系,這樣學(xué)生對電功和電熱的關(guān)系就一目了然.
2.3 閉合電路歐姆定律的教學(xué)
教材的基本思路:電源所產(chǎn)生的電能即非靜電力做功等于內(nèi)外電路產(chǎn)生的電熱.即
EIt=I2Rt+I2rt,
可推導(dǎo)出
E=IR+Ir
或
I=ER+r,
篇3
1背景分析
1.1教材
不同版本的教材對這部分內(nèi)容的處理方法有所差異,有的從非靜電力做功的角度引入,也有的直接從電勢升降的角度給出結(jié)論.筆者以教科版教材為基礎(chǔ),借鑒人教版教材的一些思路,以問題為線索,重新調(diào)整了教學(xué)順序――先介紹電源的內(nèi)阻,然后通過定量實驗探究得到閉合電路的歐姆定律,最后再分析電動勢的物理意義.
1.2學(xué)情
學(xué)生在初中已學(xué)過部分電路的歐姆定律,普遍認(rèn)為電源提供的電壓是不變的,也不知道電源有內(nèi)阻,要打破這個思維定勢,僅靠抽象的理論推導(dǎo)是不夠的,應(yīng)盡可能通過實驗做到“眼見為實”,讓學(xué)生真正信服.
2問題設(shè)計
問題1如圖1,將小燈泡分別接到兩節(jié)電池和三節(jié)電池的兩端,猜一猜哪種情況更亮?
設(shè)計意圖學(xué)生們根據(jù)初中所學(xué)的電學(xué)知識,很容易想到兩節(jié)干電池提供的電壓為3.0 V,而三節(jié)干電池提供的電壓為4.5 V,肯定是接到三節(jié)電池上時燈泡更亮.教師在準(zhǔn)備時,左側(cè)可用兩節(jié)新電池,右側(cè)用三節(jié)舊電池,讓小燈泡接到右側(cè)時反而更暗一些,引導(dǎo)學(xué)生思考既然是相同的小燈泡,那么問題應(yīng)該出在電源上,從而順勢引入外電路、內(nèi)電路以及電源內(nèi)阻的概念.這個設(shè)計可以激起學(xué)生的認(rèn)知沖突,迅速把學(xué)生的注意力吸引到教學(xué)內(nèi)容上來.
問題2依次閉合S1、S2、S3,觀察小燈泡L的亮度變化,并闡述原因.
設(shè)計意圖在初中時,學(xué)生們都認(rèn)為電源提供的電壓是不變的,所以即便多并聯(lián)幾盞燈泡,也不會影響到L的亮度,但實驗中他們看到的卻是L越來越暗,這是又一次思維上的沖突,此時可以讓學(xué)生討論現(xiàn)象背后的原因,由于有問題1的鋪墊,學(xué)生們很容易想到從串聯(lián)分壓的角度來解釋L變暗的原因.教師結(jié)合問題1,最后做一個歸納:燈泡的亮暗既與電源有關(guān),又與外電路有關(guān),這里面到底滿足什么定量規(guī)律呢?從而順勢引入本節(jié)課的主題――閉合電路的歐姆定律.
問題3外電路以及內(nèi)電路上電勢的降落之和與“可樂電池”正負(fù)兩極附近電勢的上升之和有什么關(guān)系?
設(shè)計意圖在教科版的教材上,焦耳定律放在了本節(jié)內(nèi)容的后面,故暫時還不能用能量守恒定律的方法進(jìn)行理論推導(dǎo),只能從電勢升降的角度進(jìn)行探究.為了使實驗盡可能精確,筆者用了四個電壓傳感器分別測量外電壓U1、內(nèi)電壓U2,正極附近電勢上升的值U3、負(fù)極附近電勢上升的值U4.將電鍵閉合后,增大變阻器R,U1增大,U2減小,但是U3和U4基本保持不變,讓學(xué)生對比U1+U2和U3+U4,很容易得出U1+U2=U3+U4的結(jié)論,接著很自然地就可以引出電動勢E的概念,電動勢即正負(fù)兩極附近電勢上升的值之和,即E=U3+U4.為了讓學(xué)生能更清楚地認(rèn)識到閉合電路中電勢的變化情況,還可以用以下兩幅圖加深理解.
最后,假定外電路是純電阻電路,經(jīng)過簡單的理論推導(dǎo)后,即可得到閉合電路的歐姆定律I=ER+r,整個過程非常自然,一點(diǎn)沒有突兀的感覺.
問題4如果外電路出現(xiàn)了短路或者斷路的情況,電路中電勢的升降情況會如何?
設(shè)計意圖這兩種特殊情況,如果用理論推導(dǎo)的方式去講解,略顯枯燥,借助于問題4中的思路,則非常好理解.在短路情況下,電勢的升降全部發(fā)生在電源內(nèi)部,而在斷路情況下,外電壓Uab就等于電動勢,這也是我們用電壓表粗測電源電動勢的依據(jù).
問題5請用閉合電路的歐姆定律解釋問題1和問題2中出現(xiàn)的現(xiàn)象.
設(shè)計意圖學(xué)以致用是師生們共同的追求,在一開始回答問題1和問題2時,學(xué)生們多半是連蒙帶猜的,并沒有十足的把握,現(xiàn)在回過頭來重新審視這兩個問題,應(yīng)該底氣十足了.正是因為電源有內(nèi)阻,導(dǎo)致外電壓并不等于電動勢,教師可在電源兩端并聯(lián)上電壓傳感器,學(xué)生就可以非常清楚地看到接上燈泡后,問題1中的U2
問題6我們常說一節(jié)干電池的電壓是1.5 V,這種說法對嗎?
設(shè)計意圖通過問題5的分析,學(xué)生們非常直觀地看到外電壓一般是小于電動勢的,少掉的那部分是內(nèi)電壓,電動勢應(yīng)等于內(nèi)外電壓之和,或者等于正負(fù)極附近上升的電勢之和.為了進(jìn)一步加深學(xué)生對電動勢E的認(rèn)識,教師還可以從非靜電力做功的角度作進(jìn)一步闡述,讓學(xué)生知道電動勢E的值等于電源把1C正電荷從它的負(fù)極搬運(yùn)到正極的過程中,非靜電力所做功,即E=W非/q.
篇4
[關(guān)鍵詞]自主學(xué)習(xí);電工與電子技術(shù);教學(xué)效果
[中圖分類號]G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]10054634(2016)06008304自主學(xué)習(xí)指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,通過能動的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動,實現(xiàn)自主性發(fā)展。教師的科學(xué)指導(dǎo)是前提條件和主導(dǎo),學(xué)生是教育和學(xué)習(xí)的主體。在這種以學(xué)生為核心的教學(xué)模式中,學(xué)生構(gòu)建自己的理解觀點(diǎn),這屬于構(gòu)建主義。這種學(xué)習(xí)模式主要可以改變知識的傳授方式,強(qiáng)調(diào)形成積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度,使獲得知識與技能的過程成為學(xué)會學(xué)習(xí)的歷程。
在歐美的大學(xué)教育體制中,有關(guān)自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法和教學(xué)手段應(yīng)用得相當(dāng)普遍[1]。許多課程的相關(guān)知識內(nèi)容,教師在課堂上給出了相應(yīng)的參考書目,學(xué)生需要自行閱讀大量的參考資料。歐美國家中,自主學(xué)習(xí)已經(jīng)成為傳統(tǒng)的教學(xué)手段,所以有比較完善的自主學(xué)習(xí)體系。現(xiàn)階段我國大學(xué)提倡素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育,在應(yīng)用自主學(xué)習(xí)教學(xué)手段與提高學(xué)生綜合能力方面,還有許多工作要做。在基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程中,教師需通過創(chuàng)建系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí)體系,破解課程學(xué)習(xí)中遇到的教學(xué)問題,提高大學(xué)生的學(xué)術(shù)和技能素質(zhì),這既是新的挑戰(zhàn),又是新的機(jī)遇。
當(dāng)前,我國的大學(xué)教學(xué)體系中,電工與子技術(shù)是為工科非電類本科專業(yè)開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,課堂教學(xué)學(xué)時較以往明顯地壓縮。在這種情況下,要保證教學(xué)質(zhì)量,使學(xué)生獲得的知識和技能最大化,是作為教學(xué)主導(dǎo)者的教師所追求的教學(xué)目標(biāo)。自主學(xué)習(xí)則是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要教學(xué)手段。如何引導(dǎo)學(xué)生開展與實現(xiàn)自主學(xué)習(xí),就成為筆者的研究課題。只有充分地了解與合理地利用自主學(xué)習(xí),才能適應(yīng)當(dāng)前的電工與電子技術(shù)課程教學(xué)新形勢,并為大學(xué)教學(xué)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建設(shè)與完善提供有益的經(jīng)驗和補(bǔ)充。
1引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法措施
1.1激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在課堂講授中突出課程的作用。長期的教學(xué)實踐中,凝練出的電工與電子技術(shù)課程的作用是傳遞光明、動力和信息,創(chuàng)造財富、價值和文明。要講清楚課程的歷史發(fā)展概況,讓學(xué)生了解這門科學(xué)技術(shù)在不同的歷史階段對工業(yè)生產(chǎn)與人類生活產(chǎn)生的巨大作用[2]。
在講課過程中,穿插講述一些科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的真實故事。比如,歐姆是德國人,他提出的歐姆定律起初并不被本國的科學(xué)界接受。直到后來被國外的科學(xué)家證明是正確的,才逐漸獲得國內(nèi)科學(xué)界的承認(rèn);基爾霍夫21歲時就提出了著名的基爾霍夫定律;法拉第是英國人,出身于貧窮的鐵匠家庭,靠自學(xué)成才,發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。通過這些方法措施來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。
1.2整合課程內(nèi)容,將書本變薄
教師不但要注意增加學(xué)生的知識量,而且要注重對知識的組織。指導(dǎo)學(xué)生把握所學(xué)知識的深層結(jié)構(gòu),濃縮書本知識,使書本變薄。比如,在學(xué)習(xí)電路理論部分時,電路理論內(nèi)容主要包括:電路分析方法、單相正弦交流電路、三相交流電路、電路的暫態(tài)分析、鐵心線圈電路等。表面上看知識內(nèi)容很多,但是如果在教學(xué)過程中善于總結(jié),就會發(fā)現(xiàn)這些內(nèi)容可以通過歐姆定律和基爾霍夫定律有機(jī)地聯(lián)系起來,如圖1所示。引導(dǎo)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中要注意這2條定律是學(xué)習(xí)電路理論的主線索。直流電路分析方法是已知電源,求負(fù)載端的電壓和電流。雖然有多種分析方法,但是每種方法具體都要用到歐姆定律和基爾霍夫定律。電路暫態(tài)分析用基爾霍夫定律和歐姆定律列微分方程。單相正弦交流電路和三相交流電路引入相量概念后,用相量形式的歐姆定律和基爾霍夫定律計算電壓和電流。鐵心線圈交流電路應(yīng)用基爾霍夫定律確定電壓和電流關(guān)系。這樣學(xué)習(xí)電路理論的過程,就成為不斷認(rèn)識和深入理解歐姆定律和基爾霍夫定律的過程。
第6期邵力耕付艷萍孫艷霞自主學(xué)習(xí)電工與電子技術(shù)課程的方法探討
教學(xué)研究2016
圖1電路理論的主線索
1.3自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法
運(yùn)用詢問的方法。先向?qū)W生提出問題,然后學(xué)生用不同的假設(shè)來回答問題,再綜合評價不同的回答,得出合適的答案,最后讓學(xué)生思考解決問題的過程并理解答案。
有指導(dǎo)的讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)就是學(xué)生用提供給他們的信息來構(gòu)建自己理解的過程。學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行發(fā)現(xiàn)是非結(jié)構(gòu)性發(fā)現(xiàn),當(dāng)教師幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)時就是有指導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)。非結(jié)構(gòu)性發(fā)現(xiàn)經(jīng)常會使學(xué)生感到迷茫,得出不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論,而有指導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)更實際有效。有指導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)法對理工科課程行之有效,學(xué)生在教師的幫助下構(gòu)建自己所學(xué)的知識。例如,在學(xué)習(xí)三相正弦交流電路時,對于線電壓和相電壓的關(guān)系,可用推廣的基爾霍夫電壓定律推導(dǎo)。但是,要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn),以前碰到的廣義回路是由部分電路和電壓參考方向組成的。在圖2三相電源的星形連接電路中,廣義回路只是由電壓參考方向組成的,屬于廣義回路的高級形式。對于u12、u1和u2參考方向組成的廣義回路,根據(jù)推廣的基爾霍夫電壓定律,可得:12=1-2,同理:23=2-3,31=3-1。這樣,通過教師的指導(dǎo)使學(xué)生發(fā)現(xiàn)廣義回路的高級形式,能夠加深對基爾霍夫電壓定律的理解和認(rèn)識。
圖2三相電源的星形連接電路
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1.通過建立理想化模型,培養(yǎng)學(xué)生的想象能力。例如:在教學(xué)“質(zhì)點(diǎn)”這一概念時,我們可以首先通過研究物體的運(yùn)動,使學(xué)生認(rèn)識到:由于物體都有形狀和大小,要確定運(yùn)動中的物體的位置及其變化,并非是一件容易的事情,從而給予學(xué)生一個明確的非建立一個物理模型不可的印象。然后,再從眾多的事例分析中,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn),在某些情況下由于物體的大小和形狀對我們所研究的現(xiàn)象產(chǎn)生的影響較小,可以忽略不計,以致能把它看做是一個無大小、無形狀的點(diǎn),即質(zhì)點(diǎn)。經(jīng)過這樣的教學(xué),不僅使學(xué)生掌握了“質(zhì)點(diǎn)”這個概念。而且使學(xué)生學(xué)會了認(rèn)識自然規(guī)律的最基本的方法,還培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的想象能力??v覽整個中學(xué)物理教材。不難發(fā)現(xiàn)可以采用這種方法進(jìn)行教學(xué)的概念還有:剛體、理想流體、理想氣體、點(diǎn)電荷、電力線、光線等等。
2.通過物理公式的導(dǎo)出過程培養(yǎng)學(xué)生的想象能力。物理學(xué)是一門從科學(xué)實驗中發(fā)展起來的自然科學(xué),它的每一個規(guī)律的建立都是以實驗為依據(jù)的,所以,我們在通過物理公式的導(dǎo)出過程中培養(yǎng)學(xué)生的想象能力的教學(xué)中,務(wù)必要注意兩個問題:其一,在由實驗得出必要的具體數(shù)據(jù)之后,要引導(dǎo)學(xué)生對這些數(shù)值進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地分析、研究,總結(jié)出它們的數(shù)值間的關(guān)系(這些關(guān)系一般反映了某一物理規(guī)律的某一個側(cè)面);其二,引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)的想象,把上述各個方面的關(guān)系按其內(nèi)部聯(lián)系綜合出一個完整的、正確的物理規(guī)律(通常用數(shù)學(xué)語言加以描述),例如:在推導(dǎo)“歐姆定律”的過程中,我們在認(rèn)真測得一些數(shù)據(jù)之后,應(yīng)提出如下幾個問題:①電阻不變時,電流強(qiáng)度與電壓的關(guān)系是怎樣的?②電壓不變時,電流強(qiáng)度與電阻的關(guān)系是怎樣的?③分析每一次測出的3個數(shù)據(jù)能得出什么樣的關(guān)系是怎樣的?④怎樣用字母符號表示這一關(guān)系?經(jīng)過對上述四個問題的解答。學(xué)生一般能獨(dú)立地推導(dǎo)出歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)方式I=U/R。
3.通過對相關(guān)或相似的物理問題、物理概念、物理規(guī)律之間的比較。培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和辯證思維能力,在教學(xué)中把規(guī)律性相同或相似的物理問題、物理概念、物理規(guī)律,運(yùn)用類比的方法進(jìn)行講解,既可消除學(xué)生中所存在的一些錯誤和模糊認(rèn)識,又可以使學(xué)生通過聯(lián)想、比較,產(chǎn)生由此及彼、舉一反三、觸類旁通的效果。從而也能培養(yǎng)學(xué)生的想象能力,此外還有利于學(xué)生們的記憶。教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),常用的歸類比較的做法主要應(yīng)用在以下三個方面:
(1)對相關(guān)的物理問題進(jìn)行比較。例如:交直流發(fā)電機(jī)(電動機(jī))在機(jī)構(gòu)原理上的比較;液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小求法與計算物體重力勢能的比較;物體質(zhì)量的計算與物體浸入在某液體時所受浮力大小計算的比較;幻燈機(jī)成像調(diào)節(jié)(或照相機(jī)成像調(diào)節(jié))與放大鏡成像調(diào)節(jié)的比較;柴油機(jī)工作原理與汽油機(jī)工作原理的比較,等等。
(2)把表達(dá)形式相似而本質(zhì)不同的概念進(jìn)行比較。例如:質(zhì)量與重量;密度與比重,力矩定義式與功的定義式;動量與功率,電源電壓與路端電壓:電勢與電勢差;靜電場與引力場,電勢能與重力勢能;質(zhì)點(diǎn)與點(diǎn)電荷;電力線與磁力線;電壓與水壓等的比較。
(3)把表達(dá)形式或規(guī)律相似而本質(zhì)不同的物理定律、公式進(jìn)行比較;右手定則與左手定則的比較;動能(動量)定理與機(jī)械能(動量)守恒定律的比較;動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較,等等。
篇6
一、物理圖像在教學(xué)中的作用
1.利用物理圖像可以直觀形象地描述某一物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律、物理過程。
物理問題可以用文字表述、數(shù)學(xué)公式或圖像描述。公式表述稱為代數(shù)法,用圖像表述稱為幾何法。公式從數(shù)學(xué)角度看比較精確,但物理意義較抽象;而圖像則更加直觀、生動、形象。在某些情況下,用圖像表述物理問題,往往比用語言或公式更加明確、形象,有利于學(xué)生理解和記憶。例如,力的平行四邊形定則的三種表述方式中,以圖像法最為直觀明了。又如,反射定律、折射定律的圖像表示,比文字?jǐn)⑹龈鼮楹啙嵜髁恕F渌麍D像如力的示意圖、力的圖示、電場線圖、布朗運(yùn)動圖、各種光路圖等,都可以形象地描述相對應(yīng)的物理情景。
在物理學(xué)中,一個狀態(tài)往往是由幾個狀態(tài)參量來表征的。如運(yùn)動學(xué)中的勻速直線運(yùn)動是由位移、速度、時間三個量描述的。一個狀態(tài)對應(yīng)著一組狀態(tài)參量,如果用狀態(tài)參量作為坐標(biāo)軸來建立坐標(biāo)系,一個物理狀態(tài)就可以由坐標(biāo)系中的一個點(diǎn)表示。如勻速直線運(yùn)動的v-t圖上,直線上任一點(diǎn)表示該點(diǎn)的速度和時間。如果把物體所處的各個狀態(tài)連接起來,就是物體的狀態(tài)變化過程。
數(shù)學(xué)公式配合物理圖像表達(dá)物理規(guī)律,可以加深學(xué)生對規(guī)律的理解。例如,光電效應(yīng)中的愛因斯坦光電效應(yīng)方程:E■ =■mv■■=hv-W,用數(shù)學(xué)公式表達(dá)了光電子的最大初動能與入射光頻率之間的關(guān)系。如圖形象地表達(dá)了光電子最大初動能與入射光強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光頻率而增大的線性關(guān)系,直觀地看出光電效應(yīng)的產(chǎn)生有一個最低頻率(極限頻率ν)。
利用物理圖像可以描述儀表的結(jié)構(gòu)、實驗實物圖像及實驗原理圖等。如高考試題中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)就要求學(xué)生既會操作又會讀圖。
2.利用物理圖像幫助學(xué)生形成物理概念,建立物理規(guī)律。
物理概念和物理規(guī)律往往是比較抽象的,在進(jìn)行物理概念和物理規(guī)律的教學(xué)時,常常采用“抽象概念形象化”的方法或建立“物理模型”的方法描述物理情景。通過利用形象化的物理圖像,可以幫助學(xué)生理解和記憶抽象的物理概念、規(guī)律。例如,在電場和磁場的概念教學(xué)時,就可以用“光芒四射”的圖像描繪正點(diǎn)電荷的電場線,用“眾矢之的”的圖像描繪負(fù)點(diǎn)電荷的電場線。
利用物理圖像建立物理規(guī)律在實驗中經(jīng)常用到。如歐姆定律的得出,就是將得到的實驗數(shù)據(jù)(U、I值)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),得到的I-U圖像是一條過原點(diǎn)的直線,從而總結(jié)出了歐姆定律。
3.利用物理圖像推導(dǎo)物理公式。
物理公式一般都用代數(shù)的方法推導(dǎo),然而有些公式使用圖像方法推導(dǎo)則較簡明方便。例如,勻速直線運(yùn)動的位移可以利用速度圖像來求,即位移的數(shù)值等于v-t圖來求位移,即做勻速直線運(yùn)動的物體,在時間t內(nèi)的位移的數(shù)值等于速度圖線下方的圖形的面積,具體推導(dǎo)可參見教材。
4.物理圖像有助于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力。
形象思維是在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上通過意象、聯(lián)想和想象揭示客觀對象本質(zhì)及其規(guī)律的思維形式。形象思維是通過生動的形象反映客觀世界的。物理形象思維是以思維表象為思維材料而進(jìn)行的思維。物理表象是物理形象在人腦中的間接概括的反映,而物理形象主要來源于實踐。
二、注重培養(yǎng)學(xué)生對坐標(biāo)圖像的理解、分析和應(yīng)用能力
1.正確理解坐標(biāo)軸表示的物理意義及各段曲線的變化規(guī)律。
在高中物理中,用坐標(biāo)系描述物理量間的變化規(guī)律的例子非常普遍,而且有些圖像從形狀上看十分相似,如力學(xué)中的位移圖像(s-t)和速度圖像(v-t);簡諧運(yùn)動圖像和機(jī)械波圖像等,如果學(xué)生沒有準(zhǔn)確把握圖像所表達(dá)的物理意義,就很容易混淆,所以教師要注重對學(xué)生讀圖能力的培養(yǎng)。
2.引導(dǎo)學(xué)生走出習(xí)慣性的思維誤區(qū)。
在圖像的教學(xué)中,遇到的另一個問題是學(xué)生容易被平時習(xí)慣的思維限制,憑直覺和表象理解物理圖像。而有些物理圖像是強(qiáng)調(diào)矢量性和動態(tài)的,并且要與所處的背景和實際相符,所以學(xué)生在理解圖像的物理意義時有很大障礙。
3.注重情景與圖像間的切換,有助于解讀圖像。
解讀坐標(biāo)圖像的另一條有效途徑是根據(jù)圖像模擬出相應(yīng)的物理情景,把抽象的圖像過程轉(zhuǎn)化為具體形象的物理模型,物理模型能幫助學(xué)生建立清晰的物理圖景,起到疏通思路的作用,使物理問題由難化簡、由繁化簡優(yōu)化教學(xué)過程的作用。
篇7
關(guān)鍵詞: 高中物理教學(xué) 思維障礙 創(chuàng)新思維
物理知識以其神奇的物理現(xiàn)象吸引著學(xué)生,學(xué)生在初中學(xué)習(xí)物理時一般能帶著濃厚的興趣。但進(jìn)入高中以后,在學(xué)習(xí)過程中會出現(xiàn)一聽就懂、一做就錯的現(xiàn)象,從而讓一些學(xué)生喪失信心。究其原因,是他們在物理學(xué)習(xí)中存在著一定的思維障礙,教師要探索學(xué)生物理學(xué)習(xí)中的思維障礙的根源,并采取相應(yīng)的對策,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理,并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
一、清除思維障礙,提高思維能力
在學(xué)習(xí)物理的過程中要掃除學(xué)生的思維障礙,教師就要培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。在高中物理學(xué)習(xí)中一般會出現(xiàn)臺階現(xiàn)象,也就是兩極分化現(xiàn)象。高中物理階段的物理知識,無論是從難度上還是知識容量方面比初中階段都難得多,知識存在很大的跨度。種種現(xiàn)象表明,高中物理知識對于學(xué)生思維能力的要求比初中高得多,改變這種現(xiàn)象的辦法是掃除學(xué)生的思想障礙,不斷培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維,提高學(xué)生的歸納能力,讓學(xué)生在實踐過程中發(fā)展物理思維。其次,進(jìn)入高中以后,存在的普遍現(xiàn)象是班級中物理成績差異非常大,不僅有個體差異,而且存在群體差異。優(yōu)等生能夠通過觀察順利地解決問題,但有的學(xué)生即便了解了課本知識內(nèi)容,對其本質(zhì)問題還是不能深刻體會。如加速度的概念、電學(xué)、電工學(xué)等,有的學(xué)生仍然會停留在初中的認(rèn)識上。所以,為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,就要掃除其思想障礙,在教學(xué)過程中采取提高學(xué)生思維能力的教學(xué)方法,正確地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維方法,消除思維定勢,適應(yīng)新的學(xué)習(xí)形勢的需要。
二、靈活聯(lián)想變換,培養(yǎng)有序思維
一切物理現(xiàn)象都是有序的,人類對物理現(xiàn)象認(rèn)識的過程也是有序的,所以,我們必須培養(yǎng)學(xué)生的有序思維能力。具體做法是通過一題多解、一題多變等方式,使學(xué)生拓展分析問題與解決問題的深度與廣度。在做習(xí)題時有的題目可用基本方法解,這些題目思路明確,方法直接,很容易得出正確的結(jié)論。而有些題目條件比較隱含,內(nèi)容新穎有趣,提問深奧,結(jié)果不容易直接獲得。如果用基礎(chǔ)方法去解,則可能很難有結(jié)果。這就要求充分挖掘題目中的已知條件,靈活地進(jìn)行聯(lián)想與變換,找到最佳的解決問題的辦法。例如:牛頓定律F=ma這一公式,是一個相對于質(zhì)點(diǎn)的某一時刻而言的,根據(jù)定律與有關(guān)概念學(xué)生應(yīng)該能理解。運(yùn)用牛頓定律要明確研究對象是哪一物體或一組物體,要把它們看成是一個質(zhì)點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)一旦明確了,質(zhì)量m就能確定,加速度a與受力F才能夠分析出來。質(zhì)點(diǎn)的受力與加速,除了根據(jù)力是物體間相互作用、彈力、摩擦力、電場力、洛侖磁力公尺與加速度定義、運(yùn)動學(xué)公式外,還需要把力與加速度結(jié)合在一起分析,這樣才能最終解決問題。
三、掌握思想方法,促進(jìn)思維遷移
在教學(xué)過程中,教師應(yīng)詳細(xì)地描述物理知識、定理的背景及形成的過程,從邏輯性轉(zhuǎn)向抽象性的過程,論證推導(dǎo)的驗算過程,社會實踐中應(yīng)用的表現(xiàn)。全面地告知學(xué)生,物理學(xué)科中每個定理的起源、發(fā)展、應(yīng)用,把科學(xué)思想方法和教材有機(jī)地結(jié)合起來,通過長期的學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生的思維意識。例如:在教學(xué)“牛頓第一運(yùn)動定律”時,就在桌面上演示推動物體,從靜止開始慢慢前移,如果停止推動,物體則靜止,因此得出結(jié)論,物體的運(yùn)動需要力來維持。同時,告訴學(xué)生這一結(jié)論沿用了幾千年,直到后來人們發(fā)現(xiàn),當(dāng)猛推物體時,物體會從靜止到運(yùn)動再回到禁止,這個過程中也是力來維持的嗎?然后運(yùn)用多媒體視頻播放伽利略的理想實驗過程,把一個小球在對稱的斜面上方釋放,如果沒有摩擦的情況下,小球就會滾至對面等高的位置,然后往回滾動。如果把對面的斜面換成平面,小球為了滾動到等高位置就會無限滾動下去。那么在實際生活中的小球?qū)嶒炇鞘裁丛驅(qū)е铝诵∏虻耐V??小球在滾動過程中有力在維持嗎?通過這樣的發(fā)散性思維,學(xué)生產(chǎn)生了思維的遷移。
四、分析綜合思維,提高思維品質(zhì)
為了從總體上把握事物的物理性質(zhì)及運(yùn)動規(guī)律,就必須了解物質(zhì)各個組成部分和要素的性質(zhì)、特點(diǎn)和相互聯(lián)系。所謂綜合就是從事物的不同側(cè)面出發(fā),綜合分析各種情況。分析與綜合強(qiáng)調(diào)的側(cè)重點(diǎn)個不同,但屬于重要的思維方法。掌握分析與綜合的思維方法,訓(xùn)練分析與綜合的思維能力,幫助學(xué)生提高分析與綜合的能力,對提高學(xué)生的思維能力、形成良好的思維品質(zhì)起到積極的作用。例如:在學(xué)習(xí)“歐姆定律”時,為了弄清電流、電壓、電阻這三個物理量之間的關(guān)系,采取先分析后綜合的思維方法。先讓其中一個物理量保持不變,再探究其他兩個物理量之間的關(guān)系,保持另外的一個物理量不變,研究剩余的兩個物理量之間的變化關(guān)系。通過師生一起實驗最后得出結(jié)論:如果保持電阻不變時,電流與電壓成正比;保持電壓不變時,電流與電阻成反比。在這個基礎(chǔ)上,再綜合得出歐姆定律。在教學(xué)過程中,我們應(yīng)該充分認(rèn)識到通過引導(dǎo)學(xué)生探究電流、電壓、電阻三者之間的變化獲得思維方法,這比直接告訴學(xué)生歐姆定律的意義更具有實際意義。
總之,在高中物理學(xué)習(xí)過程中,培養(yǎng)學(xué)生的思維是非常重要的環(huán)節(jié)??朔季S定勢,有利于認(rèn)清各種物理現(xiàn)象;掃除思維障礙,有利于發(fā)展學(xué)生的思維;培養(yǎng)創(chuàng)新思維,不僅使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中提高解決問題的能力,還有利于學(xué)生今后的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]于年魁.淺談高中物理思維能力的培養(yǎng)[J].中學(xué)生數(shù)理化,2010(12).
篇8
一、重視實驗教學(xué)
物理學(xué)科涉及實驗較多,學(xué)生應(yīng)該親自動手操作實驗,在實驗中掌握物理知識的要點(diǎn),日常教學(xué)過程中,雖然多媒體在演示實驗過程中,有很多好處,易于控制和驗證規(guī)律.但是,為了鍛煉學(xué)生的動手動腦能力,讓學(xué)生體驗做實驗的成功與失敗,實際教學(xué)過程中,能讓學(xué)生動手做的實驗,一定要盡量讓學(xué)生親自做.如在上閉合電路歐姆定律一節(jié)時,可以采用實驗教學(xué)的方式.課前準(zhǔn)備好實驗用具:學(xué)生電源、干電池、蓄電池,小燈泡(2.5 V,0.3 W)先用實驗讓學(xué)生直觀認(rèn)識電源有電動勢,然后講解,在認(rèn)識電源內(nèi)阻時,用學(xué)生電源穩(wěn)壓6 V和干電池6 V對同一小燈泡供電,給果不一樣,用學(xué)生電源的不發(fā)光,干電池的發(fā)光;又用它們對6 V的收錄機(jī)進(jìn)行供電,都可用.學(xué)生利用初中知識對這一現(xiàn)象是無法解釋的,可以給學(xué)生提出問題,然后找出具體的原因是,存在電源的內(nèi)阻這一緣故.接下來,測得學(xué)生電源的內(nèi)阻為100歐,電池的內(nèi)阻為0.08歐.這樣讓學(xué)生確實承認(rèn)電源也有內(nèi)阻.在學(xué)習(xí)電容器的電容相關(guān)知識時:也可以采用實驗教學(xué)的方法,電容器的充電、放電、儲能用電解電容(1000 μf)即可完成,效果明顯,學(xué)生看到了電容器確實有這些特點(diǎn),印象深刻.
二、采取教學(xué)措施以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣
1利用實驗激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣
教學(xué)中發(fā)現(xiàn),成功的實驗是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的最好武器之一.如在講授閉合電路歐姆定律時,證明電源內(nèi)阻的實驗,實驗一做,學(xué)生的興趣大增.又如在學(xué)習(xí)靜電屏蔽一節(jié)時,將一個小收音機(jī)和屏蔽罩展現(xiàn)在學(xué)生面前.先讓學(xué)生課前猜測這個現(xiàn)象,然后再做實驗,當(dāng)打開收音機(jī),收到電臺,然后放進(jìn)屏蔽罩時,后面的學(xué)生站了起來,聲音沒有了.學(xué)生信了,情緒高漲了.
2.充分利用實驗室的儀器和器材開展科技創(chuàng)新活動
只有將學(xué)的東西變成現(xiàn)實,才能體會到所學(xué)所用的樂趣,興趣才會大增.實際教學(xué)過程中,應(yīng)該多結(jié)合實際,如,學(xué)完電阻定律一節(jié)后,組織學(xué)生自制滑動變阻器;上完日光燈原理,準(zhǔn)備讓學(xué)生自己實驗.在學(xué)習(xí)完交流電一章后,組織部分學(xué)生自制電風(fēng)扇.
3.充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù),提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣
物理學(xué)也有自己的發(fā)展史,在磁場這一章的學(xué)習(xí)時,課前收集整理了安培、法拉第的一些資料,在多媒體上放映,讓學(xué)生對人物有個基本了解;在講授用電安全常識時,搜集一些觸電事故的圖片通過多媒體進(jìn)行放映,收到了很好的效果.
4.舉辦專題講座,擴(kuò)展學(xué)生的視野
定期舉辦專題講座,對部分上課有余力的學(xué)生大有幫助.如在講電勢差和電勢能一節(jié),由于學(xué)生手上的參考書多,對知識了解的比較全面,此時可以舉辦專題講座.在學(xué)習(xí)完楞次定律一節(jié)后,可以利用專題講座,從磁通量的變化角度、相對運(yùn)動的角度、線圈面積的角度、能量守恒的角度去分析楞次定律的正確性.在學(xué)習(xí)完交流電的產(chǎn)生這一節(jié)后,可以舉辦專題講座,分析正弦交流電公式的得來.
三、靈活處理教材的難度
物理這門學(xué)科,是讓學(xué)生最頭疼的一門高中課程,如何變難為易,讓學(xué)生盡量掌握每節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn),并能加以運(yùn)用,是一個難題,下面簡要介紹一下經(jīng)驗:
1.精簡每節(jié)課的知識點(diǎn),并用簡單的文字表達(dá)出知識點(diǎn)
如,在學(xué)習(xí)完庫侖定律及電荷定恒一節(jié).可以把安培歸結(jié)為“三個一”:一個重點(diǎn)(庫侖定律),一個補(bǔ)充(電荷守恒是庫侖定律的補(bǔ)充),一個知道(要知道元電荷的電量);在學(xué)習(xí)完電場強(qiáng)度一節(jié),重點(diǎn)是電強(qiáng)度概念的建立,難建立、難董,易混亂,可以把它歸結(jié)為三個無關(guān)一個牢記:電場強(qiáng)度與是否有檢驗電荷無關(guān);電場強(qiáng)度與檢驗電荷的正、負(fù)無關(guān);電場強(qiáng)度與檢驗電荷受電場力無關(guān).牢記電場強(qiáng)度的方向規(guī)定.
2.降低入門難度,變難為易
從多年的高中物理教學(xué)中,每屆都有不同的心得,每屆都在探索.如講授電勢差與電勢能,這一節(jié)難度大,又是重點(diǎn)內(nèi)容,學(xué)生手頭的參考書也很多,在處理教材時,只要求學(xué)生記住“兩個”關(guān)系:電場線與電勢之間的關(guān)系:沿著電場線的方向,電勢越來越低;電場力做功和電勢能的關(guān)系:電場力做正功,電勢能減少,電場力做負(fù)功,電勢能增加.如,在學(xué)習(xí)日光燈原理一節(jié)時,要求學(xué)生“記住一張圖,知道兩個元件”.這樣處理可以大大降低難度,減少學(xué)生的心里負(fù)擔(dān),使物理學(xué)習(xí)更加輕松一些.
3.改變問題的提法,有時也會收到降低難度的作用
如,在學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律——感應(yīng)電動勢大小的知識時,在講解e=bvl的公式時,講課的時候可以換個方式講解,換成,揭迷e=bvl?主要講解兩點(diǎn):這個公式是不是法拉第的實驗總結(jié),可以通過實驗——分析——結(jié)合歷史(以實驗說歷史),證明此式不是法拉第的實驗總結(jié)——不是實驗定律而是通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來的公式.
參考文獻(xiàn):
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篇9
一、創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題、探索規(guī)律的物理環(huán)境
教師要帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律,首先需要引導(dǎo)學(xué)生在物理世界中發(fā)現(xiàn)問題。因此,在教學(xué)的開始階段,要創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問題的物理環(huán)境。在中學(xué)階段,一是通過觀察、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。另一方面,創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境要有利于引導(dǎo)學(xué)生探索規(guī)律。例如,使學(xué)生獲得探索物理規(guī)律必要的感性知識和數(shù)據(jù);提供進(jìn)一步思考問題的線索和依據(jù);為研究問題提供必要的知識準(zhǔn)備等。創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境還應(yīng)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。
二、帶領(lǐng)學(xué)生在物理環(huán)境中按照物理學(xué)的研究方法來探索物理規(guī)律
在這一過程中,教師應(yīng)本著對學(xué)生的信任,引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、探索規(guī)律。在中學(xué)階段,主要是運(yùn)用實驗歸納法和理論分析法,或者把兩者結(jié)合起來運(yùn)用。具體的方法大致有以下幾種:
(一)運(yùn)用實驗總結(jié)物理規(guī)律。具體的做法有:
1、由對日常經(jīng)驗或?qū)嶒灛F(xiàn)象的分析歸納得出結(jié)論。如研究力的平行四邊形定則、電磁現(xiàn)象中的左右手定則、楞次定律等
2、由大量實驗數(shù)據(jù),經(jīng)歸納和必要的數(shù)學(xué)處理,得出結(jié)論。如力矩平衡條件、胡克定律、光的反射定律、氣體實驗定律等。
3、先從實驗現(xiàn)象或?qū)嵗姆治龅贸龆ㄐ缘慕Y(jié)論,再進(jìn)一步通過實驗尋求嚴(yán)格的定量關(guān)系,得出結(jié)論。如研究牛頓第三定律、光的折射定律等。
4、在通過實驗研究幾個量的關(guān)系時,先分別固定某些物理量,研究其中兩個量之間的關(guān)系,然后加以綜合,得出幾個量的關(guān)系,這種方法叫控制變量法。如歐姆定律、牛頓第二定律、焦耳定律的研究等等。
5、限于實驗條件,先介紹前人通過實驗得出的結(jié)論,再通過對實驗結(jié)果的分析,得出結(jié)論,如對光電效應(yīng)方程,以及近代物理中的一些規(guī)律的研究等。
(二)運(yùn)用已有知識,通過理論推導(dǎo),得出新的物理規(guī)律。具體做法大致有:
1、先用實驗或?qū)嵗龆ㄐ匝芯?,再運(yùn)用理論推導(dǎo)出結(jié)論。如對電磁感應(yīng)定律、動量守恒定律的研究等。
2、在觀察實驗和日常經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)研究理想實驗,通過推理、想象,得出結(jié)論。如對牛頓第一定律的研究。
3、根據(jù)已有的知識,結(jié)合數(shù)學(xué)方法,進(jìn)行演繹、歸納推理,得出結(jié)論。如動量定理、動能定理、氣態(tài)方程等。
4、運(yùn)用物理量的定義或函數(shù)圖象,導(dǎo)出表達(dá)物理規(guī)律的數(shù)學(xué)形式。如
由加速度a的定義式 導(dǎo)出 ,運(yùn)用 圖象導(dǎo)出 等。
(三)提出假說,檢驗和修正假說,得出結(jié)論
對有些物理規(guī)律的研究,可以先引導(dǎo)學(xué)生在觀察實驗或分析推理的基礎(chǔ)上進(jìn)行猜想,提出假說,然后在運(yùn)用實驗或理論加以檢驗,修正假說,得出科學(xué)的結(jié)論。如阿基米德定律、楞次定律等教學(xué)可采用這種方法。
無論采用哪種方法,最后都要在探索的基礎(chǔ)上,得到物理規(guī)律的文字表述或數(shù)學(xué)形式。
三、引導(dǎo)學(xué)生對規(guī)律進(jìn)行討論
一般往往要從以下三個方面進(jìn)行討論
(一)討論規(guī)律(包括公式和圖像)的物理意義,包括對文字表述含義的推敲,對公式和圖像含義的明確。
(二)討論和明確規(guī)律的適用條件和范圍
(三)討論這一規(guī)律與有關(guān)概念、規(guī)律、公式間的關(guān)系
在討論的過程中,應(yīng)當(dāng)注意針對學(xué)生在理解和運(yùn)用中容易出現(xiàn)的問題,以便使學(xué)生對這一物理規(guī)律獲得比較正確
的理解。
四、引導(dǎo)和組織學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律
篇10
關(guān)鍵詞:電路分析基礎(chǔ);課程體系;教學(xué)模式;實踐教學(xué)
《電路分析基礎(chǔ)》是電氣工程類專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是電子通信學(xué)科的基礎(chǔ)核心課程之一。學(xué)好本門課程,對學(xué)生后續(xù)課程的進(jìn)一步學(xué)習(xí)有著重要的和深遠(yuǎn)的影響,也對培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)方法、動手能力、基本技能以及工程概念等起著十分重要的作用。這里筆者就《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的改革與教學(xué)大綱的修訂、課堂教學(xué)模式的探討等方面談一些體會。
課程教學(xué)體系的改革與教學(xué)大綱的修訂
(一)《電路分析基礎(chǔ)》課程內(nèi)容體系改革的新思路
隨著社會需求和人才素質(zhì)與結(jié)構(gòu)的變化,對傳統(tǒng)的課程體系提出更合理的改革,這種需求顯得越來越迫切。另外,注重課程體系間的相互聯(lián)系也非常重要。所以現(xiàn)在出現(xiàn)了把“電路”與“電子技術(shù)”或其他課程以模塊方式組合成一門課程,這是一種已經(jīng)開始推行并被大家認(rèn)可的課程體系改革。
高職教育實際上是大眾化教育,培養(yǎng)的是有一定理論基礎(chǔ)的實用型、職業(yè)型技術(shù)人才。職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng),對實踐能力和動手能力的要求大大提高。筆者認(rèn)為動手能力和基本技能實際上是一種綜合能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,學(xué)科間的交叉和滲透越來越明顯,利用傳統(tǒng)的《電路分析基礎(chǔ)》課程體系,甚至模塊式課程體系實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)存在一定的困難。為了解決這個問題,筆者提出一種更加新穎的《電路分析基礎(chǔ)》課程的改革思路,即將某些相關(guān)學(xué)科內(nèi)容,如電子測量技術(shù)與儀器儀表使用、元器件及工藝等,融入《電路分析基礎(chǔ)》課程。職業(yè)教育應(yīng)著重于職業(yè)知識技能的訓(xùn)練和實踐能力的培養(yǎng),根據(jù)這種教育觀念,《電路分析基礎(chǔ)》課程在課程內(nèi)容的設(shè)置上應(yīng)該打破傳統(tǒng)課程的學(xué)科單一性,而將相關(guān)的學(xué)科知識和技能與電路分析基礎(chǔ)知識有機(jī)地結(jié)合在一起,這樣就能很好地給《電路分析基礎(chǔ)》課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供相關(guān)知識與技能,使《電路分析基礎(chǔ)》課在實踐能力和動手能力的培養(yǎng)上,得到根本的以及應(yīng)有的支撐,也為后續(xù)課程在提高職業(yè)知識技能的訓(xùn)練和實踐能力的培養(yǎng)上,開辟一條綠色通道。
(二)關(guān)于教學(xué)大綱的修訂
在教學(xué)大綱的修訂上,應(yīng)強(qiáng)調(diào)基本理論的學(xué)習(xí),基本方法的掌握,基本概念的理解以及因材施教的原則。教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、弱化難度;強(qiáng)調(diào)基本概念、弱化解題難度;強(qiáng)化基本概念和基本方法的掌握及準(zhǔn)確運(yùn)用定律和公式,弱化某些推導(dǎo)和公式記憶上。比如,在講授電路的基本分析方法這一塊內(nèi)容時,對于通信、微電子專業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)講授電路的等效變換(如電阻的串、并聯(lián),兩種電源模型的等效變換,戴維南定理,疊加定理等),網(wǎng)絡(luò)方程法選擇一兩種講授即可,且重點(diǎn)在“方法的運(yùn)用”,而非“推導(dǎo)過程”。
教學(xué)大綱的制定,傳統(tǒng)做法往往追求單一學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的完整性,面面俱到。然而,面對現(xiàn)今理論課時大幅壓縮、學(xué)生的素質(zhì)較差這樣一個現(xiàn)實,按傳統(tǒng)做法,很難實現(xiàn)使學(xué)生掌握完整的知識結(jié)構(gòu)體系的目的,反而弱化了基本知識和重點(diǎn)知識的掌握。所以一定要根據(jù)專業(yè)需求和培養(yǎng)目標(biāo),從“廣而博”的電路分析學(xué)科知識中進(jìn)行選擇,重構(gòu)“少而精”的教學(xué)內(nèi)容。這對編寫教學(xué)大綱的教師提出了更高的要求,一方面要與相應(yīng)專業(yè)的教師緊密溝通,另一方面應(yīng)該對該專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容有一定的了解和理解,即具有較廣的知識面和工程技術(shù)能力。刪減不是簡化,不是泛泛而談,而是集中力量把基本概念、基本定律和重點(diǎn)內(nèi)容講透,且反復(fù)強(qiáng)化(包括舉例、設(shè)置問題、討論、課堂練習(xí)、作業(yè)、實驗、實訓(xùn)、課程設(shè)計等),以強(qiáng)化基本知識的掌握。
(三)對強(qiáng)化和改革實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的探討
強(qiáng)化和改革實踐教學(xué)環(huán)節(jié),一方面要增加實驗課時,另一方面要制定科學(xué)的符合培養(yǎng)目標(biāo)的實驗實訓(xùn)項目。關(guān)于電路課程的實踐教學(xué),這是一個必須重視的環(huán)節(jié)。通過實驗和實訓(xùn),使學(xué)生真正掌握電路知識及實驗的基本技能和安全操作知識,學(xué)會常用電工電子儀器儀表的使用,以及電路參數(shù)和元器件的測量,注意培養(yǎng)學(xué)生的動手能力;培養(yǎng)學(xué)生初步掌握一定的電氣工程技術(shù)的能力;了解專業(yè)信息渠道與檢索的能力、識讀電路圖的能力和排查電路故障的能力等。
過去傳統(tǒng)的電路實驗以驗證性實驗為主,效果并不理想,已經(jīng)不適應(yīng)高職教育的需求。因為電路課程既是電路知識的入門,也是專業(yè)技能的入門。技能的習(xí)得過程,可借鑒美國加利福尼亞大學(xué)德萊弗斯兄弟等人提出的技能發(fā)展模型,即德萊弗斯模型:新手—高級學(xué)徒—合格者—熟練者—專家。該理論研究了技能發(fā)展從新手到專家的五個階段。根據(jù)這個理論,結(jié)合筆者的教學(xué)實踐與技術(shù)工作經(jīng)驗,對高職教育電路課程的實驗課程教學(xué),提出這樣的改革建議:保留部分傳統(tǒng)的驗證性實驗,增加電工基本技能訓(xùn)練實驗和工程應(yīng)用型實驗。
試驗內(nèi)容筆者把試驗內(nèi)容大致分為如下三個部分:(1)電工基本技能訓(xùn)練實驗,應(yīng)包括如下幾個內(nèi)容:線路的搭接、元器件的識別;通用儀器儀表的使用,儀器儀表的精度概念;電路參數(shù)的測量方法、元器件參數(shù)的測量方法等;測量數(shù)據(jù)的處理,測量誤差的計算。(2)驗證性實驗。這在電路課程里已是一種較成熟也較完整的實驗體系,可根據(jù)專業(yè)需要或具體情況進(jìn)行選擇與修改。(3)工程應(yīng)用型實驗??筛鶕?jù)專業(yè)需要進(jìn)行開發(fā),比如電路故障檢測、排查與維修,自選測量用儀器儀表和元器件,實驗方案的設(shè)計和測量方法的制定等等。
實驗時間的安排這也是一個值得研究的問題。過去的驗證性實驗一般安排在相應(yīng)理論教學(xué)內(nèi)容之后。筆者認(rèn)為,應(yīng)該根據(jù)授課內(nèi)容的實際需要安排實驗時間。比如線性電阻的伏安特性測試實驗,安排在講電阻元件和歐姆定律之前做,并設(shè)置幾個問題讓學(xué)生思考,通過該實驗,讓學(xué)生感覺是自己歸納總結(jié)出的歐姆定律,對歐姆定律的掌握效果更好。再比如,在講暫態(tài)分析的暫態(tài)(過渡過程)的概念之前,安排一個RC電路的充放電實驗,給學(xué)生一個感性認(rèn)識,并讓學(xué)生了解,哪些參量的改變將影響充放電的速度(或時間)。通過這個實驗,不但加深了概念的理解,而且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
實訓(xùn)課要求應(yīng)設(shè)計成工程技術(shù)與技能綜合應(yīng)用型課程。現(xiàn)以安裝調(diào)試萬用表為例,作如下的設(shè)計和要求:(1)學(xué)會識讀電路圖,掌握萬用表電路工作原理;(2)掌握元器件及其參數(shù)的識別、選擇與采購;(3)掌握焊接工藝和安裝;(4)學(xué)會排查故障和維修;(5)學(xué)會萬用表靈敏度的調(diào)試;(6)了解或?qū)W會儀表的校驗;(7)了解專業(yè)信息渠道與檢索;(8)掌握實驗實訓(xùn)報告的書寫。
課堂教學(xué)模式的探討
理想的課堂教學(xué)模式應(yīng)該是教師在掌握多種教學(xué)模式,并了解不同模式的適應(yīng)條件及其局限性的基礎(chǔ)上,根據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)情境所選擇的最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容的多樣性、教學(xué)過程的復(fù)雜性以及教師對教學(xué)過程理解的差異性等因素決定了教學(xué)模式的多樣性。從另一方面來看,學(xué)生智力的差異性和學(xué)習(xí)風(fēng)格的多樣性導(dǎo)致了學(xué)習(xí)方式的多樣性和學(xué)習(xí)過程的個性化。所有這些,都要求教師要學(xué)會運(yùn)用開放的、多樣化的方式和策略,把多種教學(xué)模式靈活地注入到課堂教學(xué)中。
美國高校20世紀(jì)80年代以來,興起了一種新型的課堂教學(xué)模式,這種模式主要由三種模型構(gòu)成:范例教學(xué)模型、交互式教學(xué)模型、小組合作學(xué)習(xí)模型。主要是通過從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識、從具體到一般,并通過學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)習(xí)伙伴、以及學(xué)生與學(xué)習(xí)資源之間的互動,一方面幫助學(xué)生構(gòu)建知識、發(fā)展能力,另一方面促進(jìn)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。筆者覺得該教學(xué)模式值得借鑒和推廣。
(一)范例教學(xué)模型
范例教學(xué)模型屬于“概念獲得”教學(xué)模式,目的是通過實例幫助學(xué)生有效地學(xué)習(xí)新概念、新知識。實例也可以是實驗(如上述安排在相應(yīng)理論教學(xué)內(nèi)容之前的線性電阻的伏安特性測試實驗、RC電路的充放電實驗等)。比如,通過線性電阻的伏安特性測試實驗,引出線性電阻和非線性電阻的概念,引出歐姆定律。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,在運(yùn)用范例進(jìn)行教學(xué)的過程中,不僅要呈現(xiàn)范例,更重要的是向?qū)W生示范在頭腦中對信息進(jìn)行加工的全過程,包括解決一個問題,或?qū)?fù)雜的信息進(jìn)行歸納、重組時的心理活動,即著重于演示思維過程。教師呈現(xiàn)范例幫助學(xué)生學(xué)習(xí)新知識,還要讓學(xué)生自己選擇范例驗證知識,最后能運(yùn)用知識創(chuàng)造范例。
(二)交互式教學(xué)模型
交互式教學(xué)模型在課堂教學(xué)中是一種非常重要的課堂教學(xué)模型,是以師生對話為背景構(gòu)建的互動教學(xué)方式。
在互動教學(xué)中,教師的任務(wù)是精心設(shè)計課堂提問,利用提問吸引學(xué)生參與對話。通過對話,可對范例進(jìn)行分析、歸納,形成概念,讓學(xué)生真正參與其中。課堂提問可分為低層次——對新概念進(jìn)行辨識和描述;高層次——引導(dǎo)學(xué)生用比較、應(yīng)用、綜合、評價等方法對信息進(jìn)行加工。課堂提問根據(jù)需要,有些可設(shè)計成聚合性問題,有些可設(shè)計成發(fā)散性問題。
這里仍以“電阻元件和歐姆定律”這一章節(jié)內(nèi)容為例,說明在進(jìn)行交互式教學(xué)時,如何通過設(shè)置問題來達(dá)到教學(xué)目的(詳見表)。
交互式教學(xué)模型的形式是對話和傾聽。這就要求在課堂上創(chuàng)設(shè)一個互相尊重、互相信任、互相平等的教學(xué)氛圍。
(三)小組合作學(xué)習(xí)模型
小組合作學(xué)習(xí)模型,要求在課堂上創(chuàng)設(shè)一個互教互學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境,通過人際交往促進(jìn)認(rèn)知的發(fā)展,通過恰當(dāng)?shù)慕M織形式提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。
小組合作式比如,當(dāng)課堂上剛講完某一知識點(diǎn)內(nèi)容,往往要出一些課堂練習(xí)題讓大家來做,以加強(qiáng)對這一知識的理解或運(yùn)用,問題是此時會有相當(dāng)一部分學(xué)生不完全會做,有些學(xué)生就此放棄學(xué)習(xí)。這時采用小組合作式效果較好。將學(xué)生分成若干小組,讓每個小組分組討論,小組成員共同來做某些題,然后每個小組派代表到黑板上來演示他們的解題過程,再讓其他組來點(diǎn)評,最后由教師點(diǎn)評或裁判。這是一種互助式的學(xué)習(xí),參與的學(xué)生將增加很多,課堂氣氛也相當(dāng)活躍。
切塊拼接式就是將某一教學(xué)內(nèi)容切塊,分到每一組進(jìn)行分組閱讀,讓學(xué)生談自己的理解,最后由教師來講解。這種方式的特點(diǎn)是文章(內(nèi)容)切塊,合作備課,互教互學(xué),培養(yǎng)和提高學(xué)生的自學(xué)能力。
團(tuán)隊合作式這種方式主要體現(xiàn)在分工合作上。比如,在課程設(shè)計(或?qū)嵱?xùn))中,有一個內(nèi)容要求學(xué)生在某個時間段里完成查找元器件及電路圖資料,進(jìn)行元器件市場調(diào)查與模擬采購。因為時間有限,可根據(jù)學(xué)生的特長和意愿,安排一部分學(xué)生負(fù)責(zé)查元器件手冊,一部分學(xué)生負(fù)責(zé)上網(wǎng)查資料,另一部分學(xué)生作市場調(diào)查與模擬采購。最后大家交流信息,探討問題,分享成果。學(xué)生在這種多邊互助互動與協(xié)作的集體活動中,可以增長知識,發(fā)展能力,培養(yǎng)合作精神。
參考文獻(xiàn)