時間:2023-07-20 09:22:13
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在物理復習的整個知識體系中,電學知識板塊兒尤為重要。一是:它占整個三式合一理化試題物理部分的40%左右,即70分中的近30分屬于物理電學試題。二是:電學知識在生產實踐中的重要作用已凸顯出來。而要學生全面掌握、領會初中階段電學知識,對于相當一部分初中生來說具有較大的難度。從教以來我聽過一些初中電學復習課:有的先把所要用到的電學公式板書在黑板上,再講典型例題,接著練習;有的則通過學生作題中所反饋的問題對知識進行補充強調,再練習;有的直接強調萬變不離其宗,讓學生多看教材,然后講例題等。復習中講例題沒錯,但選擇的例題過多,又無代表性,既延長了復習時間,又不能使學生的知識得到升華。久而久之,學生疲勞,老師厭煩。要使復習課在短時間內生動、奏效,應選擇恰當的例題,在講例題的基礎上,對知識進行歸納和升華。
復習課,一要體現“從生活走向物理,從物理走向社會”,教學方式多樣化等新課程理念;二要體現“知識與技能、過程與方法以及情感態度和價值觀”三維目標的培養;三要優化學生的認知結構,讓學生在教師的引導、幫助下,把學到的知識歸納起來,從而便于提練和記憶。所以對電學的復習要從學生喜聞樂見的小電器起步,從典型例題入手進行歸納總結。
例1:如圖-1是一個玩具汽車上的控制電路。小明對其進行測量和研究發現:電動機的線圈電阻為1Ω,保護電阻R為4Ω。當閉合S后,兩電壓表的示數分別為6V和2V,則電路中的電流為?搖 ?搖?搖?搖A,電動機的功率為?搖?搖 ?搖?搖W。(這是陜西師范大學出版社出版,經陜西省中小學教材審定委員會2008年審定通過的《物理課堂練習冊》中的一道題)
學生通常按下列方法計算電路中的電流:
R中的電流:I=U/R=2V/4Ω=0.5A,
電動機中的電流:I=U/R=4V/1Ω=4A,
由此得第一空電路中的電流就有兩個值0.5A和4A。
于是第二空的對應值為:P=UI=4V×0.5A=2W與P=UI=4V×4A=16W。這就存在兩個問題:
1.根據歐姆定律計算出兩個串聯元件中的電流不相等,與串聯電路中電流的特點相矛盾。
2.由串聯分壓原理得:U:U=R∶R=1∶4,得:
①當U=2V時,U=8V,得到U+U=2V+8V=10V≠U源;
②當UM′=4V時,U′=1V。U′+U=1V+4V=5V≠U,這與串聯電路中的電壓關系相矛盾。
對此,應找出題中所涉及的知識點,分析這些知識點間的聯系,那上面的矛盾就迎刃而解了。
首先,應對歐姆定律有深入的理解。
例2:如圖2所示電路(R≠R≠R)。引導學生分析如下:
1.對電路狀態的分析。
(1)當S、S、S都閉合時,R與R并聯,并聯后作為一個整體再與R串聯。A測R中的電流,V測R或R兩端電壓。
(2)當S、S閉合S斷開時,則由圖-2演變為圖-2(a)到(b)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,A測整個電路中的電流。
(3)當S、S閉合S斷開時,則由圖2演變為圖-2(c)到(d)。
R與R串聯,R處于斷開狀態,V測R兩端電壓。
2.歐姆定律中涉及I、U、R三個量間的關系。
(1)歐姆定律中的I、U、R三個量是針對同一個用電器或者同一部分電路而言的,即必須滿足“同一性”。
當圖-2中的S、S、S都閉合時,A測R中的電流為I,V測R兩端電壓為U。此時能否用U與I的比值來計算R或R阻值呢?(即R=U/I)。
如果R=R時,由于R與R并聯,所以R兩端電壓U等于R兩端電壓U,即U=U=U。根據R=U/I得R=U/I,R=U/I。這樣計算出的R2的值雖然是正確的,但屬于不正確的方法得出了正確的結果,實屬偶然巧合。
若R≠R時,那么R=U/I,若再按R=U/I來計算R的電阻值就沒有上述的巧合了。因為電壓相等是并聯電路電壓的特點,R、R中的電流是不相等的。上述中錯誤地認為R、R中電流相等。這里的電壓是R兩端電壓,而電流是R中的電流,電壓與電流是兩個不同電阻(或用電器,或電路)的對應量,也就違背了“同一性”。
這就告訴我們,在應用歐姆定律解題時,一定要遵循“同一性”原則,切忌“張冠李戴”,電學中的所有公式都不能違背“同一性”原則。如:W=UIt、Q=IRt、P=UI等。
(2)歐姆定律中的I、U、R三個量必須是同一狀態、同一時刻存在的三個物理量,即必須滿足“同時性”。
在圖-2中,當S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小是否相等?
在圖-2中,當S、S閉合S斷開時,不難看出,R與R串聯:I=I=I則I=U源/(R+R);當S、S閉合S斷開時,R與R串聯:I=I=I,則I=U/(R+R)。因為R+R≠R+R所以U源/(R+R)≠U源/(R+R),即兩次電流不相等。S、S閉合時,R中的電流大小與S、S閉合時R中的電流大小不相等,這是因為S、S閉合時與S、S閉合時電路狀態不同,R是在不同的狀態下工作,不是同一時間內電流的大小,電流不相等。
在利用公式計算的過程中,不能用第一狀態下的量值與第二狀態下的量值代入關系式計算。如:要計算R的電阻值,就不能用第一狀態下R兩端的電壓值與第二狀態下R中的電流的比值來計算R的電阻值。在計算電流、電壓時,也不能這樣處理。
因此在利用公式計算時,帶值入式的物理量必須是同一狀態下的物理量,必須滿足“同時性”。
(3)歐姆定律中的I、U、R三個量的單位必須同一到國際單位制,即I―A、U―V、R―Ω。即應滿足“統一性”。
除各物理量的主單位外,還應記住常用單位及其單位換算關系,將常用單位換算為國際單位制單位,在利用其它電學公式計算時也要統一單位。
如:電功的公式W=UIt中,各物理量的對應單位:U-V、I-A、t-S;這樣W的單位才是J。電熱的公式Q=IRt中:I―A、R―Ω、t―S;這樣Q的單位才是J。電功率的公式P=UI中:U-V、I-A,這樣P的單位才是W。
我們要確定歐姆定律的適用條件。
1.歐姆定律只對一段不含電源的導體成立,即只適用于純電阻電路。因此,歐姆定律又稱為一段不含源電路的歐姆定律。
例1中涉及到電磁轉換的知識,電動機工作時實質上也是一個發電機。電動機工作時,其閉合線圈切割磁感線會產生感應電流,所產生的感應電流對流過電動機線圈中的電流有一定影響。
實際上圖1相當于一個“RL”串聯電路,總電壓的有效值不等于各分電壓有效值的代數和,即U≠U+U。但得到的電流有效值的關系I=U/Z與直流(或部分)電路的歐姆定律相似,各元件上的分電壓與該元件的阻抗(Z)成正比。
雖然電動機工作時產生的阻抗目前初中階段無法計算出來,但無論電動機工作時產生的阻抗為多少,電路中的電流都等于電阻R中的電流,即I=U/R=2V/4Ω=0.5A。電動機兩端的實加電壓等于總電壓(電源電壓)減去電阻R兩端的電壓,即U=U-U=6V-2V=4V。則電動機的功率為:P=UI=4V×0.5A=2W。
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上述分析說明,電阻R所在的這部分電路與電動機所在的這部分電路有著本質的不同。從能量轉化的角度看:電阻R所在的這部分電路是將電能全部轉化為熱能;而電動機所在的這部分電路電能只有少部分轉化為熱能,大部分轉化為機械能。前者屬于純電阻電路,后者屬于非純電阻電路。
歐姆定律只適用于純電阻電路,即用電器工作的時候電能全部轉化為內能的電路。例如電熨斗、電暖氣、電熱毯、電飯鍋、熱得快等。而電動機、電風扇,等等,除了發熱外,還對外做功,所以這些是非純電阻電路,歐姆定律不再適用。由歐姆定律導出的公式也只適用于純電阻電路(如:W=IRt W=U/Rt Q=UIt Q=U/Rt P=IR P=U/R等。)
2.歐姆定律適用于金屬導體和通常狀態下的電解質溶液;但是對于氣態導體(如日光燈管中的汞蒸氣)和其它一些導電元器件,歐姆定律不成立。歐姆定律對某一導體是否適用,關鍵是看該導體的電阻是否為常數。當導體的電阻是不隨電壓、電流變化的常數時,其電阻叫線性電阻或歐姆電阻,歐姆定律對它成立;當導體的電阻隨電壓、電流變化時,其電阻叫非線性電阻,如:電子管、晶體管、熱敏電阻等,歐姆定律對它不成立。
3.歐姆定律只有在等溫條件下,即導體溫度保持恒定時才能成立。當導體溫度變化時,歐姆定律對該導體不成立,因為電阻是溫度的函數。
在講解歐姆定律的應用時,常舉白熾燈的例子,實際上白熾燈的鎢絲在溫度變化很大時電阻具有非線性,隨著電流的增大,鎢絲的溫度升高很多,其電阻也隨著變化。對非線性電阻,歐姆定律不成立,但是作為電阻定義的關系式R=U/I仍然成立,只不過對非線性電阻,R不再是常量。
綜上所述,例1中第一空電路中的電流有兩個值0.5A和4A,一個是在純電阻電路(電阻R)中用歐姆定律算出的電流0.5A。另一個是用歐姆定律計算在非純電阻電路(含電動機的電路)中的電流為4A,顯然不對。
通過對例1的全面、透徹的分析,我們對電學知識得到了進一步升華:(1)判斷電路的連接方式;(2)判斷電表的作用;(3)利用歐姆定律解決實際問題時必須注意“三性”;(4)復習了電功率、焦耳定律等相關電學公式;(5)歐姆定律的適用范圍。
學生能夠領悟到,復習不是為了解題,而是要掌握知識的前后聯系,優化知識結構;仔細觀察,認真分析;發散思維,以點帶面;舉一反三,融會貫通。這樣,從而體現出知識與技能、過程與方法,以及情感態度和價值觀的培養。
參考文獻:
[1]王較過.物理教學論.陜西師范大學出版社,2003.
[2]閻金鐸,田世坤.初中物理教學通論.高等教育出版社,1989.
[3]梁紹榮等.普通物理學―電磁學高等教育出版社,1988.
A.U=14BLv
B. U=34BLv
C. U=BLv
D. U=12BLv
易錯解法
同學在剛開始學習時,經常這樣解題:
解根據導體平動切割磁感線產生感應電動勢
E=BLv①
設每邊的電阻為R,根據閉合電路歐姆定律
I=E4R②
根據部分電路歐姆定律,MN邊的電阻為R,
兩端電壓為U=IR③
由以上三式解得 U=14BLv
最后選A.
正確的解法:
解根據導體平動切割磁感線產生感應電動勢
E=BLv①
設每邊的電阻為R,根據閉合電路歐姆定律:
I=E4R ②
根據部分電路歐姆定律.MN兩端電壓為路端電壓,U=3IR③
由以上三式解得: U=34BLv
最后選B
分析過程
第一、從兩種解法對比分析,可以很明顯地看出,同學對路端電壓的理解不到位,路端電壓應該是外電路的總電壓,而不是內電阻的電壓,在本題中,MN邊切割磁感線產生感應電動勢,則MN邊就是電路中的電源,它本身的電阻就是內電阻,所以要想做對本題,需要理解好電路中電源和內阻由什么充當,內電壓和外電壓怎么求.這樣才能做對.
第二、從含源電路歐姆定律角度進一步分析.從上邊的分析來看,學生能夠理解上邊的基本概念和計算方法,但是學生還是不理解直接從MN求為什么不對,問題出在了哪里.
補充知識
一段含源電路歐姆定律:電路中任意兩點間的電勢差等于連接這兩點的支路上各電路元件上電勢降落的代數和,其中電勢降落的正、負符號規定如下:
a.當從電路中的一點到另一點的走向確定后,如果支路上的電流流向和走向一致,該支路電阻元件上的電勢降取正號,反之取負號.
b.支路上電源電動勢的方向和走向一致時,電源的電勢降為電源電動勢的負值(電源內阻視為支路電阻).反之,取正值.
如圖2所示,對某電路的一部分,由一段含源電路歐姆定律可求得
UA-UB=I1R1-ε1+I1r1+ε2-I2r2-I2R2-ε3-I2R3
根據以上知識能很好地解決同學的疑問,可以解釋為什么直接計算MN邊的電壓U=IR不對.正確的計算,應該是一段含源的歐姆定律,MN本身就是一個電源,它兩端的電壓應該除了內阻電壓降之外,還要加上產生的感應電動勢,所以直接從MN邊計算的方程應該是U=-IR+E,就可以得出正確答案.
鞏固練習
例(選自2007年,山東理綜卷)用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導體線框,以相同的速度勻速進入右側勻強磁場,如圖所示.在每個線框進入磁場的過程中,M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是( ).
A. Ua
B.Ua
C.Ua=Ub
D.Ub
答案B
本文就一道路端電壓問題,分析了學生易出現的錯誤,并從一段含源電路歐姆定律進一步分析了產生錯誤的原因.從正反兩面的分析過程、補充知識點的講解再加上鞏固練習,因此夯實了學生的相關知識,分析與解決問題的能力都得到相應的提高.
如圖1所示,取小車和砝碼(包括砝碼盤)組成的系統為研究對象,由牛頓第二定律得 a=mgM+m=mg1M+m=
歐姆定律的探究過程把科學探究的七個環節表現得淋漓盡致,從最初了解基本電路中電流、電壓和導體電阻的定性關系,從而提出“導體兩端的電壓和導體的電阻是怎樣影響導體中電流大小的,電流與電壓和電阻究竟存在什么關系”的問題,到最后處理實驗數據和討論交流,得出電流、電壓和導體電阻的定量關系,即歐姆定律,其數學表達式為I=U/R.探究的過程還是一個發現問題并解決問題的過程,使同學們加深了對歐姆定律的理解.
例1某同學按如圖1所示的電路,研究通過導體的電流與導體兩端的電壓、導體電阻間的關系,若保持電源電壓的大小和電阻箱R1的阻值不變,移動滑動變阻器R2的金屬滑片P,可測得不同的電流、電壓值,如表1;然后,他又改變電阻箱R1的阻值,測得相應的電流值,如表2.請回答:
(1)分析表1中數據可知:_____________________________;
(2)分析表2中數據可知:電流與電阻_____.(填“成”或“不成”)反比,這與歐姆定律_______(填“相符”或“不符”),其原因是________.
解析這是一個典型的歐姆定律實驗探究題,重點考查的是歐姆定律的結論.一個要注意的細節問題是,歐姆定律的整個探究過程運用了控制變量的思想.因此,在處理實驗數據得出正確結論時,一定要體現這種思想.所以分析表1中數據可知:在電阻不變條件下,導體中的電流與導體兩端的電壓成正比(因為導體兩端的電壓成倍增加時,流過導體的電流也隨著成倍增加).但分析表2中數據卻發現,電流和導體電阻的乘積不是一個定值,即電流與導體的電阻不成反比,這個結論顯然不符合歐姆定律.那么,為什么得不出正確結論呢?這是我們在探究過程中經常碰到的一個問題,這個問題的解決,本身與這個實驗的設計思想連接在一起,因為在探究電流與電阻關系時,應保持電壓不變.因此當電阻箱R1的阻值改變時,一定要調節滑動變阻器滑片P,使R1兩端的電壓保持不變,再讀出相應的電流值,然后分析數據.那么,當R1的阻值成倍增加時,如何調節滑片P才能使它兩端的電壓保持不變呢?如上圖,應將滑片P向右調節到適當的位置,想想看,為什么呢?
二、創設新情景,解決新問題
近年來,從中考試題來看,在歐姆定律實驗題方面,不僅僅考查了歐姆定律的實驗探究過程和伏安法測電阻,也出現了一些創設新情景,運用歐姆定律去解決一些新問題的實驗題.這類試題的解答一定要抓住“歐姆定律是電路中的交通規則”這一點,運用公式I=U/R和電路的特點來解答.
例2“曹沖稱象”的故事流傳至今,最為人稱道的是曹沖采用的方法,他把船上的大象換成石頭,而其他條件保持不變,使兩次的效果(船體浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石頭的重.人們把這種方法叫“等效替代法”.請嘗試利用“等效替代法”解決下面的問題.
【探究目的】粗略測量待測電阻Rx的值
【探究器材】待測電阻Rx、一個標準的電阻箱(元件符號_______),一個單刀雙擲開關、干電池、導線和一個刻度不準確但靈敏度良好的電流表(電流表量程足夠大).
【設計實驗和進行實驗】
(1)在右邊的方框內畫出你設計的實驗電路圖;
(2)將下面的實驗步驟補充完整,并用字母表示需要測出的物理量.
第一步:開關斷開,并按設計的電路圖連接電路;
第二步:____________________________;
第三步:____________________________.
(3)寫出Rx的表達式:Rx=____________.
解析這是測未知電阻的另一種方法――“等效替代法”.這種實驗題對同學們的要求比較高,它創設了一個新的情景(“曹沖稱象”),讓你從這個新情景中受到啟發,來解決一個新問題.它不是歐姆定律探究過程的簡單重現,而是要求同學們真正理解歐姆定律中電流、電壓、電阻的關系,即電壓一定時,電流相等,則電阻相等.因此,我們可以按圖3的實驗電路來完成待測電阻Rx的粗略測量.連接好電路后,將開關S與a相接,使電流表的示數指示在某一刻度(因為電流表的刻度不準確,因此不能準確讀數);接著將開關S與b相接,這個時候需要調節電阻箱,使電流表的示數指示在同一刻度處,讀出電阻箱上電阻值為R,這一步充分利用了歐姆定律的結論,當電壓相等時,電流相同,則電阻相等.即Rx=R.
同學們想想看,本題為什么說只是粗略測量呢?S接a和接b的順序能顛倒嗎?如果電流表的刻度準確且靈敏度良好,那么可不可以較準確地進行測量呢?(這個時候,我們可以直接根據歐姆定律來解決這個問題,即分別讀出S接a和b時,電流表的示數為I1和I2,則通過計算我們可以得到待測電阻Rx=RI2/I1,且這個時候與S先接a還是先接b沒有關系.)
三、尋找實驗規律,滲透數理思想
歐姆定律的實驗探究過程本身就體現了一種數理思想,要求從定性的結論,運用數學方法得出定量的關系式.因此,在以后的中考命題上,這種思想的體現可能是命題者關注的一個焦點.
例4某同學想探究導電溶液的電阻是否與金屬一樣,也與長度和橫截面積有關.于是他設計了實驗方案:首先他找來幾根粗細不同的乳膠管,按要求剪下長短不同的幾段.并在其中灌滿質量分數相同的鹽水,兩端用粗銅絲塞住管口,形成一段封閉的鹽水柱.將鹽水柱分別接入電路中的A、B之間.閉合開關,調節滑動變阻器滑片P,讀出電流表和電壓表的示數,并記錄在表格中,如下表:
根據實驗數據,請解答下列問題.
(1)通過對實驗序號_______或_______的數據處理,我們可以看出導電溶液的電阻與金屬一樣,電阻的大小與導電溶液柱的橫截面積成_______.(填“正比”或“反比”)
(2)通過對實驗序號1、4的數據處理,我們可以看出導電溶液的電阻與金屬一樣,電阻的大小與導電溶液柱的長度成_______.(填“正比”、“反比”)
(3)請填寫表格中未記錄的兩個數據.
(4)對于實驗序號6,開關閉合,若保持滑動變阻器滑片P不動,將乳膠管拉長,則電流表的示數將_______;電壓表示數將_______.(填“變大”、“變小”或“不變”)
解析這是典型運用自己探究得到的結論解答相關問題的一類題型,要求同學們對整個知識點有一定的駕御能力.實驗中測得的是電流和電壓,而問題是與電阻有關,因此我們先應運用歐姆定律求出相應的電阻值,再進行分析(這是試題的一種創新).
一、人人“三會” 電路-------會連接、會畫、會分析
《課程標準》指出:“實驗是物理課程改革的重要環節”要求學生能動腦動手地“學”科學,改變過去以書本為主、實驗為輔的教與學的方式,把實驗地位空前提升。要解決學好抽象的電學這個問題,以實驗課堂為主陣地,通過用電器工作過程中的具體情境學習抽象的電學。
利用課外活動時間讓學生走進實驗室操作,并且利用多媒體、實物講解操作過程:什么是串聯?什么是并聯?什么是首尾相連?什么是兩端分別連在一起?還有如何判斷電路是串聯還是并聯?講解連接電路時要注意的事項。對于特別害羞的女同學,她們不敢動手,要善于開導,訓練她們的膽量,提高她們的動手實踐能力,讓她們通過實驗體會接線柱接反了的現象,比你講解多次效果明顯。這樣,人人會連接、分析電路,就能做好電路圖和實物圖之間的互相轉化。
二、培養探究意識,做好探究性教學實驗
在實施素質教育的過程中,物理教學主要是以探究性學習為主,注意對整個物理概念和結論的過程的探究,通過提出疑問、設計方案、動手操作、思考解決、得出結論等具體步驟,讓學生自主地參與教學的整個過程。電學學習更是如此。
為此,要精心設計實驗,激發學生探究的主體性,做好探究性實驗,充分發揮探究式邊學邊實驗的教育功能,實現教與學的雙贏。而不是簡單的把書中的演示實驗做一遍,然后直接把結論告訴學生。
如“探究電阻上電流跟兩端電壓關系”時,可以創設這樣的情境:先把一個2.5V的小燈泡接在一節干電池上,看看小燈泡的發光情況,再把電源換成兩節干電池上,看看此時小燈泡的發光情況。
三、理解歐姆定律并突破定律
歐姆定律一章,是在學習了電流、電壓、電阻三個重要物理量的基礎上來學習這三個物理量之間的關系。它是貫穿整個電學的重要規律,奠定了整個電學的基礎,是學習下一章電功率的前提,因此,本章內容處于重要地位,起著承上啟下的作用。因此,歐姆定律是學好電學的關鍵。
歐姆定律最難理解的知識點是:
當導體兩端電壓一定時,導體的電流與導體中的電流成反比?
當導體電阻一定時,導體兩端電壓與導體中的電流成正比?
學生初學歐姆定律時最難理解知識點,所以在實驗時應注意探究的方法、結合圖像得出電流與電壓、電阻的關系。首先鞏固練習電路分析,然后理解串并聯電路的特點,利用變化的量表示不變量或抓住其中相等的量列出關系式(電源電壓一般不變、串聯電流相等、并聯電壓相等……),若能熟能生巧,在做計算題時,這些隱含的條件便會在學生看到題的同時馬上就跳出來,再結合歐姆定律,你就能輕易地解出此題。
定律中的電流、電壓和電阻都必須是同一個導體或同一段電路上對應的物理量。不同的導體之間的電流、電壓和電阻間不存在U=IR關系。因此在運用歐姆定律公式時,必須將同一個導體或同一段電路的電流、電壓和電阻三者一一對應,再帶入計算。對于歐姆定律及導出公式,前者既有物理意義又有數學意義,后面兩個只有數學意義,所以就不成比例關系變形公式并非歐姆定律的內容,切勿混淆。把上述問題弄明白了,電學難題就迎刃而解了。
四、加強學生說題訓練,升華學生思維
新課程倡導自主、合作、探究的學習方式,讓課堂激揚,充滿生命活力,讓學生成為學習的主人。但相當多學生來自農村,許多學生生性膽怯,不善言談,我們要用激勵方式,讓他們敢于開口,表達自己的想法。因此我以"說題"(把題目的已知條件和所求的內容用自己組織的物理語言敘述出來,)為突破口,消除知識點在審題過程中的錯誤,是做題更高一層的升華,以此來提高學生學習物理的能力。
利用“說題”來強化所學知識內容,通過“說題”為學生學習而設計活動,為學生發展而開展活動,提高課堂效率,就能使我們的課堂變得生機勃勃、充滿智慧的歡樂與發展創造的快意。
五、加強變式訓練,總結中考重要考點
對于初中物理知識中最大的一塊知識“電學”, 題型雜亂,變幻莫測,學生如果抓不住解題規律,就題做題,進步不會很大。為了讓學生更好的解決這部分的問題,深入理解基本內容,培養分析問題和解決問題的能力,針對電學的一些考點,我進行了以下幾種變式處理練習,簡化學習難度:
(一)經典中考試題,變換已知量的數據進行未知量的求解;把已知量和未知量求解交換進行的;達到舉一反三的目的,觸類旁通。
(二)同類的題型歸類,找出題目中存在的異同
滑動變阻器在電學實驗中的作用:
相同點:保護電路;
不同點:探究電流與電阻:保持電阻兩端電壓不變:
探究電流與電壓關系實驗中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,多次測量,從而找出規律。
伏安法測電阻中的作用:改變定值電阻兩端的電壓和通過的電流,實現多次測量,從而減小實驗誤差。
伏安法測小燈泡電功率中的作用:改變小燈泡兩端電壓,使之分別小于、等于、大于燈泡的額定電壓,以便測出不同電壓時的實際功率。
滑動變阻器在測電阻實驗中還可做定值電阻用
(三)固定的套路,變換求解
電學綜合題有何規律可循呢?分析歷屆中考物理的電學計算題,我們也稱之為電學綜合題,此題看似簡單,其實暗藏玄機?細分析做此題也有固定的套路:
1.由實物圖轉化為電路圖,建立物理模型
2.做出每種情況的等效電路,注意同一性、同時性
3.抓住物理量那些變化,那些未變,用變化量表示不變量;利用電路特點,根據各狀態之間的聯系建立等式關系
4.解未知量
在進行變式練習時,認真鉆研教材,精選例題;精講例題,以點代面,突出重點;一題多變,等幾個方面進行。應注意練習的層次,層層推進,使學生在解題時達到異中求同、同中存異、多題同解,溝通相關知識的聯系,培養其聯想思維、縱向思維能力化題型,通過解題的比較,體會解題思想,善于用概念、規律去揭示問題的本質特征,培養知識遷移運用的能力。
實踐證明,通過師生共同努力,在教學過程中吸引學生主動參與學習,注重以上“策略”,初中生完全可以學好物理電學。
參考文獻:
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
1 建構模型,提出問題
(1)在實驗室里測定電源的電動勢與內阻的電路如圖1所示.
提出問題:在不考慮系統誤差時,依據什么原理測定電源的電動勢和內阻?
教師引導學生從閉合電路歐姆定律的基本表達式出發,總結出測量原理.
本質是采用伏安法原理,測出電流I和電壓U.I、U應滿足的函數表達式.
過利用電壓表測得的電壓U和電流表測出的電流I作為已知數,在閉合電路歐姆定律的基礎上建立相應的函數表達式,利用計算法和圖象法這兩種方法中的其中一種都可以得到需要測量的值.
設計意圖 探究始于問題,作為復習課,學生已經有了一定的基礎,選擇典型的問題作為切入后,構建模型,通過解決問題的過程復習所學知識點,將學生從抽象的概念中引入到具體的實踐中,是一種直觀的,既能夠調動學生學習積極性的做法,避免干巴巴的重復,又能使學生在實際中得到鍛煉.
解決問題都有自己的規律,要通過典型試題找到解決問題的基本思路,避免就題論題,無法提高學生的能力.
2 變換儀器,總結規律
2.1 教師對學生進行啟發式引導
通過上述試題,學生能夠解決當電路中有電壓表和電流表的前提下,測定電源電動勢和內阻的問題,那么如果在實驗器材中缺少電壓表或電流表,或者所給的電壓表或電流表不符合題意需要時,我們能不能用其他的儀器等效代替呢?
為了回答這個問題,我們先來看如下試題:
某班舉行了一次物理實驗操作技能比賽,其中一項比賽為用規定的電學元件設計合理的電路圖,并能較準確地測量一電池組的電動勢及其內阻.
設計意圖 上述試題的求解過程從本質上來看,仍舊是伏安法,只是其電壓表是利用電流表和合適的定值電阻等效代替而已,只要引導學生認清這個本質,試題就變得很簡單了.
2.2 教師引導學生總結出解題的思維
(1)遵循本質的思維.電源電動勢、內阻的測定實驗,在實驗室采用的是伏安法,其本質是建立了路端電壓與總電流之間的函數關系.
(2)等效替代的思維.缺少電壓表時,可以用已知電阻的電流表和合適的定值電阻相串聯來代替.同樣的,在缺少電流表時,可以用已知電阻的電流表和合適的定值電阻并聯來代替.
(3)數學分析的思維.建立起函數表達式與相關圖象的對應關系,就通過截距和斜率得到需要測定的物理量.
在以上分析結論的過程中啟發我們基本思維:
(1)閉合電路歐姆定律為基礎;(2)等效代替法的思維;(3)確立測量值之間的函數關系并畫出圖象.
設計意圖 學生在考慮電學實驗試題時,頭腦中出現的信息往往是最基本的伏安法測定電阻的模型,只能就題論題,試題稍作變動,就無所適從.在伏安法的基礎上,通過等效替代法創設一類問題的情景,幫助學生找到解決問題的基本思維、基本規律.這種解決問題的方法,可以遷移到其他更深層次,綜合性更強的問題上面,為后期解決復雜問題奠定基礎,明確方向.
3 層層深入,拓寬思維
師:如果在測定電源電動勢和內阻的試驗中,沒有電壓表,只有電流表和電阻箱,以上總結的規律還有存在的價值嗎?
電磁學是高中物理極為重要的一部分,主要包括電場、磁場、電磁感應、恒定電流、交變電流、電磁波等等,內容龐雜,很多概念非常抽象,對學生的抽象思維能力要求較高,學生普遍反映難度很大。那么教師應該怎樣引導學生學好電磁學呢?在多年的教學過程中,筆者深刻感受到重視基本知識點的教學是關鍵,重點應抓好以下三個方面。
一、深度挖掘電磁學基本知識點
很多重要的基本知識點,只有深度挖掘,做到深入透徹的理解,而非一知半解,才能避免在遇到實際問題時盲目地套用公式,出現錯誤。
比如庫侖定律就是在電磁學部分遇到的第一個重要知識點,書本中是這樣描述庫侖定律的:真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與這兩個電荷的電荷量的乘積成正比,與這兩個電荷的距離的平方成反比,作用力的方向沿著這兩個電荷的連線。很多學生就只注意到庫侖定律中關于力的大小特點的描述,而往往忽略了這句話中隱含的重要信息,即三個適用條件:(1)“真空”,即兩個電荷要處于真空中或者空氣中;(2)“靜止”,即兩個電荷要處于靜止狀態;(3)“點電荷”,點電荷是一種典型的物理模型,兩個電荷間的距離遠大于電荷自身的大小時電荷才可以看成是點電荷,也就是說當兩個帶電體相距很近的時候庫侖定律是不適用的。
在電磁感應部分最重要的知識點就是楞次定律,書本中是這樣描述楞次定律的:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。我們不妨把引起感應電流的磁通量稱為原磁通量,那么我們就可以把楞次定律簡單地表述為:感應電流總是阻礙原磁通量的變化??梢娎愦味芍凶顬殛P鍵的字眼就是“阻礙”,但是很多學生往往搞不清楚阻礙的是什么?怎么阻礙?阻礙的不是原磁通量,而是原磁通量的變化。所以我們首先要分析清楚原磁通量的方向及變化情況,然后根據阻礙關系就能分析出感應電流的磁場的方向,最后根據右手螺旋定則得出感應電流的方向。
二、注重知識點之間的聯系與區別
雖然電磁學部分知識點很多,給人的感覺會很亂,但是我們仔細分析就會發現很多知識點之間還是有著一定聯系的,把相關的類似的知識點放在一起分析比較,學生對知識點的印象就會更深刻,有利于學生更好地理解。
比如可以把電場和磁場的性質、電場線和磁感線的性質放在一起比較其聯系與區別。電場和磁場雖然我們看不見摸不著,但都是客觀存在的,電場對放入其中的電荷有力的作用,磁場對電流和運動電荷也會有力的作用,即電場和磁場都能提供力的作用。但電場線和磁感線都是為了方便描述電場和磁場而人為假想出來的,不是真實存在的,其指向都有著一定的特點,其切線均表示電場或者磁場的方向,其疏密均表示電場和磁場的強弱。區別之處在于電場線是不閉合的,磁感線是閉合的。還可以把點電荷和質點的性質放在一起比較,兩者都是理想化的物理模型,現實生活中并不存在點電荷和質點,只有當滿足了所需條件時,才能將現實生活中的電荷和實際物體看作是點電荷和質點。
再比如重力加速度g、電場強度E和磁感應強度B也有著很多相似之處。物體在重力場中會受到重力G=mg,在電場中會受到電場力F=Eq,在磁場中會受到磁場力(包括安培力F=BIL和洛倫茲力f=Bqv)。重力加速度g決定于物體所處的重力場、電場強度E決定于電荷所處的電場、磁感應強度B決定于電流或者電荷所處的磁場,所以我們就可以說g、E和B這三個量均只決定于場,與其他因素無關,所以我們分別用這三個量描述三種場的強弱和方向。
又如重力勢能和電勢能之間也有著很多相似之處。物體在重力場中具有重力勢能,當物體在重力場中移動時,重力可能做功也可能不做功,類似的電荷在電場中具有電勢能,當電荷在電場中移動時,電場力可能做功也可能不做功。當重力或電場力做功時就會引起重力勢能和電勢能的變化,力做正功勢能就減少,力做負功勢能就增加。故這兩種能的變化均決定于相應的力做功的情況。我們還可以進一步推廣到動能、機械能以及今后在熱學部分將會學到的分子勢能,我們會發現,所有的能的變化,都決定于相應的力做功的情況。
三、重視初中已學知識點的拓展延伸
有些知識點難度不大,但由于學生在初中時已經接觸過,學生在遇到這部分知識點時就會比較大意,以為自己已經掌握了,其實是一知半解,導致遇到實際問題時錯漏百出。
人類很早就認識了磁現象和電現象,我國在戰國末期就發現了磁鐵礦吸引鐵的現象,在東漢初期就有帶電的琥珀吸引輕小物體的記載。但是,人類對電磁現象的系統研究,卻是在歐洲文藝復興之后開展起來的,到19世紀才建立了完整的電磁學理論。在電磁學發展過程中,涌現了無數科學家通過科學假說、實驗驗證、理論分析等研究過程,一步步對自然規律進行揭示。其中比較典型的有:1785年庫侖定律的發現,使電學進入了定量研究階段,真正成為一門科學;1820年奧斯特電流磁效應的發現,揭示了電流能夠產生磁場;1821年安培的分子電流假說,揭示了磁現象的電本質;1831年法拉第電磁感應定律的發現,進一步揭示了電和磁的密切聯系;19世紀60年代,英國物理學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象成果的基礎上,建立了完整的電磁場理論,并成功預言了電磁波的存在,1888年赫茲的實驗證實了麥克斯韋的電磁場理論,從而電磁學發展到了頂峰。
二、電磁學的知識結構和知識規律
1.知識結構
2.知識規律
“電場”一章是學好電磁學的基礎和關鍵,基本概念多,且抽象,如電場強度、電場線、電勢和電勢能等。教材從電荷在電場中受力和電場力做功兩個角度研究電場的基本性質,許多知識要在力學知識的基礎上學習。
“恒定電流”一章是在初中基礎上的充實、擴展和提高,重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律,電路的等效處理方法和實驗的設計是本章的重點。
“磁場”一章闡明了磁與電的統一性,用研究電場的方法進行類比,可較好地解決磁場和磁感強度的概念。由安培力導出洛侖茲力,由洛侖茲力導出帶電粒子在勻強磁場中的運動規律等,因此,分析推理是本章的特點。
“電磁感應”一章的重要物理規律是法拉第電磁感應定律和愣次定理,這部分知識中,能量守恒定律是將各知識點串起來的主線。由于楞次定律較抽象,要通過實驗進行分析、歸納,需加強學生的抽象思維能力。
“交變電流”和“電磁波”是在電場和磁場基礎上結合電磁感應的理論和實踐。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律,同時也把波動理論從機械波推到電磁波,從而對物質的波動性的認識提高了一步。
三、電磁學的研究方式:“場”和“路”
電荷周圍存在電場,每個帶電粒子都被電場包圍著,運動電荷的周圍除了電場還存在磁場,磁體的周圍也存在磁場。現在的科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點,并證明了電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質的一種形式,是物質相互作用的特殊方式,也是電磁運動的實質。教材中以場為主線,主要有電場、磁場和電磁場。電場強度和電勢是描述電場性質的兩個重要物理量。磁感強度是描述磁場性質的重要物理量。電磁感應規律是反映電場和磁場間密切聯系的一種物理現象。麥克斯韋從理論上指出了變化的電場和磁場總是相互聯系的,一個不可分割的統一體,這就是電磁場。庫侖定律、安培定律和法拉第電磁感應定律為建立麥克斯韋理論,提供了基礎和實驗規律。
電路知識具有廣泛的實用價值,以路為主線,主要有直流電路、交流電路(包括振蕩電路)。歐姆定律是從實驗中總結出來的一條重要規律,是解決電路問題的重要依據。要會分析電路的連接方式(串聯或并聯)及等效處理方法,電功和電功率的計算,不僅能解決直流電路問題,還可以解決交流電路的問題。
中圖分類號:G633.7
物理與其他科目相比,具有以下特點:
① 知識點多、知識面廣。
②物理概念、物理規律需要理解。
③物理實驗的方法及操作需要掌握。
④會應用物理知識分析和解決生活、生產實際問題等。
針對物理學科的這些特點,怎樣確定復習方向、方法,進行高效復習呢?下面就以下幾個方面談談我在近幾年初三物理復習中的實踐和思考,以達到拋磚引玉之目的。
一、 重視基本概念和規律的復習-----緊扣課本,夯實基礎
我們知道中考試卷是按《考試說明》來命題的,試卷中易、中、難的試題比例為6:3:1。從近幾年的中考題來看,能力的考核與基礎知識是緊密聯系的,因為基礎知識的強化是提高能力的前提,有了扎實的基礎知識,才能以不變應萬變,。因此我們要把主要精力用于深入理解基本物理概念和規律方面,突破重點,形成有機的知識結構,提高分析解決問題的基本能力。
二、重視科學探究及其過程與方法的復習---專題復習,優化網絡
物理知識點間存在著“縱”與“橫”的相互聯系,某一知識點可能是為另一知識點引橋鋪路,而另一知識點又往往是前一知識點的深化與延伸。在第一輪復習掌握基礎知識和基本概念的基礎上,第二輪復習時應打破章節的限制,完善并梳理初中物理知識結構,找出知識點之間的內在聯系,要使前后知識聯系起來,系統鞏固知識,形成一個由知識點到知識面、最后到知識網絡的綜合體,使復習具有系統性。
三、重視開放性問題的訓練------關注熱點及社會
年年中考年年變,但萬變不離其“重”,初中物理中的一些主干知識仍然是每年中考的重點,因此我們在第二輪復習中要以《考試說明》中圈定的知識點為著眼點,圍繞考點,突出“重點”。
通過對某些特殊知識點的深挖細究,達到對某一類知識或某一專題的融合、深化。例如電學中的滑動變阻器,是“探究歐姆定律”、“測定小燈泡的電阻”、“測定小燈泡的電功率”、“探究影響電磁鐵磁性強弱的因素”等實驗中不可缺少的重要儀器。讓同學們可以總結滑動變阻器在每個實驗中的用途,深化對電學實驗的理解。例如所有實驗中,滑動變阻器的共同作用是:保護電路;通過改變自身電阻而改變電路中的電流。
而由于每個實驗的不同,使滑動變阻器分別具有不同的作用:
探究歐姆定律中電流與電壓的關系——為了保證兩端的電壓不變。
探究歐姆定律中電流與電阻的關系——改變定值電阻兩端電壓,從而達到多次實驗探究規律的作用。
測定小燈泡的電阻——改變小燈泡兩端電壓,達到多次測試取平均值以減小誤差的目的。
測定小燈泡的電功率——改變小燈泡兩端的電壓,從而比較小燈泡亮度與電功率的關系。
探究影響電磁鐵磁性強弱的因素——改變電路中的電流,研究電磁鐵磁性強弱與電流的關系,還可以控制電流相等,研究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數的關系。
例題:如圖所示,燈泡L和電阻R2的阻值分別為R1=10歐姆和R2=5歐姆,滑動變阻器最大阻值為20歐姆,電源電壓為6V,求當S1,S2,S都閉合滑片P在a時R1、R2消耗的電功率。
一變:求當S1,S閉合,S2斷開,把滑片移到某一位置,使滑動變阻器連入電路的電阻為其最大值的1/4時,燈泡恰能正常發光,求燈泡L的額定功率?
二變:求當S1,S2,S均閉合,滑片移到中點時,電壓表和電流表的讀數分別是多少,通過燈泡和電阻R2的電流之比是多少?
三變:當S2,S閉合,S1斷開,滑片P在b點時,R2消耗的電功率是多少?
四變:當S2,S閉合,S1斷開,滑片P從a端滑至b端的過程中,電壓表和電流表示數變化的范圍分別是多少?
五變:當S1,S閉合,S2斷開,滑片P從a端向b端滑動時()
A、電燈L變暗,電壓表示數增大B、電燈L變暗,電壓表示數減小
C、電燈L變亮,電壓表示數增大D、電燈L變亮,電壓表示數減小
四、綜合考練提高應試能力-----仿真模擬,體驗中考
經過前面兩個階段的系統復習,學生不論是知識技能上,還是解題能力上都有一定程度的提高,進行恰當的適應性訓練或模擬訓練來提高學生的解題速度和正確率是非常必要的,但是要掌握一個度和量。
這一輪復習的時間不長,是演習模擬、查漏補缺的階段,是整個復習過程中不可缺少的最后一環。這一階段的復習主要是為增強同學們考試的自信心、熟悉中考的氛圍和時間、調整中考前的心態。在這一輪復習期間,可以將第一、第二輪復習中做過的易錯題進行歸納、梳理,建立錯題檔案集,研究學生的錯題,尋找學生思維或知識的漏洞,進行有目的性的訓練,達到“知彼知己,百戰不殆”的目的。
第一就是要選題(在第二輪專題復習時就應該這樣做),每年的中考我們都有一條深刻的教訓,就是我們的學生在基礎方面丟分丟的相當厲害,特別是一些優秀學生,難題他們都做上來了,但是基礎的部分丟了。我覺得這是非常遺憾的事情。
第二就是要抓錯誤題,就像我前面所講的把學生容易出錯的問題總結出來,也可以讓學生自己做這方面的事情,準備一個錯誤記錄本,把錯誤集中起來,叫做積累錯誤,整理錯誤,最后達到改正錯誤的目的,這樣錯誤就變成了資源,考試的時候就可以不重犯錯誤。
第三就是要教會學生反思,有一位學者總結出一個公式叫“1+100”大于“100+1”,什么意思?就是說同樣的題做一百遍不見得有提高,而你把你的每一道題做一個認真的分析,倒是可以提高很大的成績,所以我覺得,要學生學會反思,就是每一道題做對了,學生是怎樣找到切口的,怎樣答的?答案怎樣形成的?學生要反思;做錯了的題更要反思,為什么做錯了?為什么切口找不到?是審題問題還是計算問題?
我今天要說的類比教學法應屬于講授法中的一種常用方法,講授法的特點就是通過教師的語言,適當輔以其他手段(利用實物、掛圖、類比、演示實驗等),使學生掌握知識,啟發學生思維,發展學生能力。講授法要求物理教師通過各種直觀演示,或以生動形象的事例喚起學生已有的感性認識,系統地講解物理知識,揭示事物的矛盾,講解問題的關鍵、要害,教給學生處理問題的方法,引導學生積極思考,學會掌握物理知識的特點。類比的教學法就是把學生不容易理解的問題通過類比后變得容易理解,把學生容易混淆的知識點通過類比變得清晰,把學生難于記憶的知識通過類比后變得容易記憶,通過比較、分析、綜合、概括、推理等思維過程和形式,把科學的客觀性、邏輯性與一些藝術手法結合起來,使學生在學習知識的過程中,掌握發現問題、處理問題、解決問題的方法,從而發展學生分析問題和解決問題的能力。
在中學物理的教學中,能夠應用類比方法教學的地方很多,如講靜電力學的問題時,我們就可以用類比的方法,通過學生已知的“重力勢能”來類比“電勢能”。在重力場中,物體因受重力作用而相對于某點(參考點)具有重力勢能,而在電場中,電荷因受電場力作用而相對于某點(參考點)具有電勢能;在重力場中,物體在重力作用下從高處向低處移動時,重力做功,對同一物體,高度差越大,重力做功越多。與此類似,電荷在電場中移動時,電場力做功,同一個電荷從一點移動到另一點時,電場力做功越多,就說這兩點間的電勢差越大,從而講清楚“電勢差”(即電壓)的概念;另外,說“電勢”和說“高度”一樣,得選一個高度的起點,即電勢零點和高度的起點是可類比的,選好高度的起點就可以測量物體的高度了,如選海平面為高度的起點,就可以測量各地的海拔高度,選人的腳底為高度的起點就可以測量人的身高等等,同理,選了電勢零點即可用電勢差(電壓)測量電場中各點電勢的高低了。
在學生剛接觸“電壓”這一概念時是比較抽象和難于理解的,電壓即“電位差”,如果用“水位差”來類比不就可以把抽象的問題變得形象化了嗎?,以U形管為例,當兩端水位高度一致時,U形管中的水是不會流動的,只有當兩端的水位高度不一致時,即有水位差時,U形管中的水才會流動,且水流方向是從高水位端流向低水位端。同理,在電路中,沒有電位差就不會形成電流,在電阻電路中,電流方向也總是從高電位端流向低電位端;在特殊情況下,水流可以從低水位端流向高水位端,如抽水機抽水時,那是外力對水做了功。類似的,電流也可以從低電位端流向高電位端,如電源內部,那是非靜電力做功的結果。相似嗎?
在講庫侖定律時,我們常把萬有引力定律拿來對比講解,因為庫侖定律的公式和萬有引力的公式真是有著驚人的相似,庫侖力和萬有引力的大小都與兩個物體之間距離的二次方成反比,與兩個物體的質量或電荷量的乘積成正比,力的方向都在兩個物體的連線上。利用這種相似性的類比,可以使學生更好地記住這兩個公式,這種相似性也可以啟發人們思考這樣的問題:庫侖力和萬有引力之間有沒有內在聯系?從更深層次上看,會不會是同一種相互作用的不同的表現呢?從而激發學生的求知欲。
在講到磁路歐姆定律時,我們往往用電路歐姆定律來類比,因為磁路和電路也有很多相似之處,如電路有電阻,磁路有磁阻;電路有電動勢,磁路有磁動勢;電路有電流,磁路有磁通;電路中的電流跟電動勢成正比,而磁路中的磁通跟磁動勢成正比;電路中電流跟電阻成反比,而磁路中磁通跟磁阻成反比;磁路歐姆定律的數學表達式為:磁通=磁動勢?M磁阻。電路歐姆定律:電流=電動勢?M電阻。可見他們非常相似,故教學時宜采用類比的方法進行教學。
“創新是不斷進步的靈魂”。在新技術革命的嚴峻挑戰面前,教育要創新機制,教師要創新教學。而如何將創新精神貫徹落實到日常教學實踐中去,增強素質教育的可操作性,發揮課堂教學的資源優勢,提高教育教學質量,結合《電工基礎》教學,我認為可以從以下兩個方面入手。
1.從整體上全面把握教材,教會學生輕松學習
《電工基礎》是職業中等專業學校許多專業必修的一門專業基礎課。《電工基礎》的主要內容是分析直流電路、磁與電磁、正弦交流電路、三相正弦交流電路、非正弦周期電路等。由于電路和現象種類繁多,結構各異,解題方法也各不相同,教師應該結合專業要求、企業需要和學生實際整合教學內容,教會學生輕松學習。我總結了四個方面的知識包。
1.1 掌握電路的兩個定律及三個元件的電壓電流關系。
電路的兩個定律是指歐姆定律和基爾霍夫定律,三個定律是指電阻元件、電容元件和電感元件。兩個定律和三個元件的電壓電流關系是分析計算各種電路的基本依據,所以要熟練掌握歐姆定律、基爾霍夫定律以及電阻、電容、電感這三個元件的電壓電流定律。掌握歐姆定律,不僅要掌握部分電路的,還要掌握全電路的。掌握基爾霍夫定律,不僅要掌握電壓定律,還要掌握電流定律。在正弦交流電路中,要注意掌握電阻、電感、電容這三個元件的電壓電流相量之間、有效值之間、相位之間的關系。
1.2 掌握磁與電磁的兩手定則及三個定律。
磁與電磁的兩手定則,是指左手定則和右手定則,三個定律是指磁路歐姆定律、楞次定律和電磁感應定律。兩手定則及三個定律是學習電磁學的基礎,也是學習交流電路的基本條件,所以必須掌握運用左手定則、右手定則、磁路的歐姆定律、楞次定律和電磁感應定律。明確左手定則是判斷通電導體在磁場中受力方向的依據,右手定則是判斷導體產生感應電流方向的依據,磁路歐姆定律是定性分析磁路的依據,楞次定律是判斷線圈產生感應電流方向的依據,電磁感應定律是確定感應電動勢大小的依據。
1.3 掌握分析線性電阻電路的三大類方法。
由線性電阻、獨立電源組成的電路叫線性電阻電路。分析線性電阻電路有三大類方法:等效變換法、網絡方程法、網絡定理法,這三大類方法同樣適用于正弦交流電路、三相正弦交流電路、非正弦周期電路。所以,掌握分析線性電阻電路的三大類方法是至關重要的。
等效變換法就是利用等效網絡的互換,將電路簡化來分析計算。要重點掌握電流源和電壓源的定義、串聯和并聯的概念以及等效條件。在解題時要正確畫出等效電路圖,可先把電路中尚未進行等效變換的部分按照原樣畫出,再找出等效網絡所接的端紐,然后在端紐間換上等效網絡,進行分析計算。
網絡方程法就是選擇一些未知量為未知數,列出方程組進行求解,它包括節點法、網孔法和支路法。要重點掌握它們分別以什么為未知數,需要列幾個方程,怎樣列方程,列出的方程有何規律可循。
網絡定理法就是應用疊加定理和戴維寧定理來解題。用疊加定理分析線性電阻電路時,首先要畫出每一獨立電源單獨作用下的電路圖,然后求出每一獨立電源單獨作用下的結果,最后疊加。用戴維寧定理解題時,首先將電路分為待求支路和有源二端網絡兩部分,然后求出有源二端網絡的開路電壓和等效電阻,畫出等效電路,最后根據等效電路求解。
1.4 掌握各種類型電路的定義,選用正確的解題方法。
《電工基礎》分析的電路有直流電路、正弦交流電路、三相正弦交流電路、非正弦周期電路。
直流電路是電流和電壓的大小和方向都不隨時間變化的電路,它分為簡單直流電路和復雜直流電路兩種。簡單直流電路用歐姆定律和電阻串聯、并聯、混聯的知識來進行分析計算。復雜直流電路用基爾霍夫定律和等效變換法、網絡方程法和網絡定理法來計算。正弦交流電路是電流和電壓的大小和方向都隨時間接正弦規律變化的電路。分析和計算正弦交流電路,主要是確定電阻、電容、電感電路中電壓與電流之間的數值關系、相位關系及功率。三相正弦交流電路是由三相電源供電的正弦交流電路。要掌握線電壓和相電壓的關系,線電流和相電流的關系,特別是負載作星形聯結和三角形聯結時電壓和電流的關系。非正弦周期電路是電流和電壓的大小和方向隨時間不按正弦規律做周期性變化的電路。分析非正弦周期電路,要應用正弦交流電路的基本定律,把非正弦周期電路轉化為正弦交流電路和線性電阻電路來分析計算。
2.從層次上進行教學創新,努力提高教學效果
《電工基礎》是一門實踐性較強的專業技術基礎課程,它的目的和任務是使學生獲得電工技術方面的基本理論,基本知識和基本功技能,為學習后續課程以及今后的工作打下必要的基礎。如何使學生獲得這些理論、知識和技能,培養他的分析能力、運算能力和創新能力,我認為應從以下四個層次進行教學創新。
2.1 進行教學方法創新,以思維訓練為主線,引導學生在主體活動中發展創新個性。
教師是創新教育的操作者,必須樹立教學就是引導學生學會學習、提高自主探索學習能力的教學觀念,注重開發學生的智力因素與非智力因素,促進學生素質的持續協調全面發展。在《電工基礎》教學實踐中,我體會到教師在作教學設計時,對教學內容安排既要源于教材,又要不囿于教材,強化教學內容的可研究性,注重充實教學內容的信息量,增強教學內容與實際生活的聯系,豐富學生的直觀感受。要改變現有教材中對知識點的陳述性排列結構為小課題探索研究性矩陣結構,強化知識點的建立過程教學,將平鋪直敘、權威定論式描述方法改變為論證求解、層層剝筍、曲徑通幽、引人入勝的問題研討方法。把教學的著重點放在啟發、引導學生尋找發現問題并加以探究解決問題的思路、方法上來,變學生被動接受教材權威論斷性知識點的繼承性學習為學生主動探索、發現現象、總結規律的開拓性學習。
如我在設計“電磁感應現象”定性研究磁場產生電流的教案時,積極引導學生進行發散思維,充分發揮空間想象力并通過猜想提出自己的觀點,創新設計導體運動、磁場不動的實驗和磁場運動、導體不動的實驗,獨自進行驗證并評價觀點。把操作研究和理論研究結合起來,自主探索發現變化的磁場產生感應電流的規律,讓學生分享創新發現的成功樂趣,培養了學生的創新意識和創新精神。
在“感應電流的方向”這一節課的教學設計中,我沒有直接給學生介紹陳述性的知識答案,而是努力創設“望梅止渴”的情境教學,把“梅子”(知識點)打扮得引人注目一些,激發學生的學習心理需求,吸引學生主動進入教學環境,啟發引導學生在列舉磁鐵插入線圈或拔出線圈時會遇到幾種情況,分析比較各種情況下產生的感應電流方向的異同,從而加深對所學理論的理解。
2.2 進行教學手段創新,將多媒體計算機引進課堂,提高學生的學習興趣和創新認識。
教學手段是多種多樣的,原有的教學手段諸如掛圖、幻燈片、錄像帶等曾經在課堂教學中發揮了重大的作用?,F在隨著計算機的普及,我把多媒體技術引進課堂,更便于創設情景,促進學生的認識活動。由于它能夠實現文字、圖像、聲音、動畫的結合,使原來抽象、乏味的知識變得形象、生動起來,從而引導學生運用創造性思維和想象力去理解事物的本來面貌,培養其創新認識,特別在認知微觀世界方面,它能發揮非常巨大的作用,激發學生的求知欲望和學習興趣。
比如在“電動勢,閉合電路歐姆定律”這一節教學中,電動勢的形成是學生最難接受的知識點。僅僅依靠教師的口頭敘述和傳統掛圖,學生普遍感到難以理解。非靜電力移動正電荷這一難點,通過一個程序控制正電荷在電源兩極間移動的速度和數目,運用電路動畫的手段,逼真地模仿出電源兩極建立電場的全過程。正電荷運動的立體動畫,形象生動地展現在學生面前,加深了學生對微觀世界的創新認識和真實理解。
通過多媒體教學,化解了教學難點。既節省了板書和畫圖時間,又使得抽象的概念具體化,微觀的物質宏觀化,靜態的效果動態化,平面的圖形立體化,從而激發了學生的學習興趣,培養了學生的創新認識,提高了課堂的教學質量。
2.3 進行教學管理創新,滿足學生個性化的學習需求,引導學生在自主活動中激活創新思維。
在《電工基礎》教學中,我充分調動學生在學習中的主體作用。不僅在教學過程中穿插企業對職專生的要求和當前就業形勢的分析,讓學生重分認識到隨著就業形勢的嚴峻,社會對職業的挑戰將更加復雜多變,職專生要有關注自身未來前途命運發展的危機感,從而增強進取意識和開拓精神;教育學生要胸懷愛國之志,增強勤奮學習,努力成才的緊迫感。并且列舉本校優秀畢業生的自主成才的具體事例,從而激勵學生增強創業成才的自信心。
我在課堂上保證學生有 10分鐘左右的自主探索學習時間,做到啟發引導學生在活動中自主學習,在師生、生生互動交流中相互學習,與課本中的教學內容建立直接的聯系,從思維辨別中感悟學習。以思維訓練為目的,采用分組合作學習,讓學生能夠通過多種學習方式激活自己的創新思維。積極鼓勵學生大膽暴露自己的思維過程,及時對學生的創新觀點及合理想法進行評價。允許學生采取逆向學習法,從質疑中學習,從體驗中學習,從論辯中學習。
通過上述方式組織課堂教學,平時言談上唯唯諾諾、精神上恍恍惚惚、思想上閉門造車的學生少了,教師與學生間的相互信任增加了,課堂氣氛活躍了,教學效率提高了。
2.4 進行教學評價創新,重視學習過程評價與非智力因素的評價,走出單一以分數評價的誤區,用發展的眼光多角度評價學生。
更新傳統的以掌握知識量的多少及考試成績作為唯一的學生學習質量好差的絕對靜態評價標準,代之以學生的學習態度、進取精神、課堂協作、學習行為表現、自主探索能力、成績上升幅度等發展過程的多角度、多層次的相對動態評價標準。力求全面地、客觀地、科學地評價學生的學習。
我在《電工基礎》課教學中,以課堂教學在多大程度上給學生提供了個發展和思維能力發展為評估依據,發揮評價的正確導向作用。在做學科成績評價時,將課堂上學生主動參與協作學習時的行為表現、自主探索的學習習慣、是否積極完成作業等作出定性評價,按照 20-30 %的比例納入考試總成績,作為平時學生學習行為表現成績分數,以解除一部分學習基礎較差的學生在心理上的后顧之憂,改變原來的“辛勤耕耘者未必有好收獲”為“辛勤耕耘者一定有好回報”。讓理論基礎較差、學習態度端正的學生獲得一定的發展潛力分或教師的心理期待發展分,從而保護一部分學生的學習上進心,通過優化學生的非智力因素促進學生智力因素的發展。
“教學有法,教無定法”,時代呼喚創新人才,教育擔負著培養創新人才的重任,在《電工基礎》課教學中我努力給學生營造一個平等、民主、活潑的學習氛圍,用自己的語言教會學生輕松學習,取得了較好的教學效果。