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一、將定值電阻改用電阻箱進行實驗
絕大部分老師在進行蘇科版歐姆定律實驗教學時常常有這樣的一個困惑,定值電阻標有10歐姆,在進行實驗時定值電阻的阻值卻不準確,給歐姆定律實驗帶來了一些不必要的麻煩。我認為定值電阻不準確的原因是:定值電阻出廠時是很精確的,但是由于學校購置后存放在實驗室的條件不好,另一方面定值電阻存放時間過長,現在實驗室中的定值電阻還是八十年代的產品。所以有些定值電阻的接線柱上面已氧化,電阻線也發生了化學變化,常見的10歐姆的電阻只有8歐姆左右。學校的實驗經費有限,不可能每年都購買新的定值電阻。另外在研究電流與電阻的關系時,要多次改變定值電阻的阻值,多次改變所連的電路,浪費了許多實驗時間。為此我嘗試用電阻箱來代替定值電阻進行實驗,效果顯著。一方面電阻箱電阻線在箱內,不易氧化。另一方面電阻箱內電阻的精確度高,一般實驗室用的J2362-1電阻箱的誤差為0.1歐姆,大大高于定值電阻的精確度。另外在進行研究電流與電阻的關系時,要多次改變定值電阻的阻值,利用電阻箱進行實驗就不必重復拆線連線,節省了許多實驗時間,大大提高了課堂效率,讓學生在課堂上有更多的時間來提高自己的知識技能。
二、電源由干電池組改為學生電源
這個探究歐姆定律的實驗在書本上用干電池組進行學生實驗,但是使用時由于干電池使用時間較長,干電池內部會發生化學變化,干電池的電阻會發生變化,對實驗的操作會產生影響。即使用了三節干電池,定值電阻兩端的電壓不一定達到3伏。另外從環保的角度分析,一學期電學內容的學習,學生至少要進行三次電學學生實驗。如果大量使用干電池作為電源進行實驗,一個中等規模的初級中學會產生一千多個廢舊電池,一方面大量浪費了學校有限的辦公經費,另一方面學校對廢舊電池處理不當,對周圍環境會產生嚴重影響。綜合上述考慮,我認為用學生電源來替代干電池,學生電源干凈污染少,還可以避免干電池內阻對實驗的影響。當然學生電源并不是沒有缺點,學生電源如果使用不當對人身安全有危險。我認為今后物理老師進行電學物理實驗時,盡可能使用學生電源,只要安全措施恰當,學生電源是進行歐姆定律和其他電學實驗最好的電源選擇。
三、導線由接線端帶叉口的導線改為兩端是鱷魚夾的導線
學生在進行歐姆定律實驗時連七根線,學生在連接電路時,經常不能捏緊螺母,造成接觸不良,實驗效果較差,為了提高學生做歐姆定律實驗的效率,我校在進行歐姆定律實驗時,用鱷魚夾來代替帶叉口的導線。可節省連接導線的時間,我做過調查,學生用鱷魚夾代替帶叉口的導線連接電路后,連接歐姆定律實驗電路圖的時間大大的提高了。另一方面連接電路的成功率由原來的50%提高到80%左右,減少了一些不必要的檢修時間。節省了實驗操作時間,增加了學生進行探究的時間。另外為了提高實驗的精確度鱷魚夾最好用銅制,導線改用較粗的銅導線,在導線與鱷魚夾連接處應用錫焊或銀焊,這樣導線與鱷魚夾不易脫落。焊接處應加一根橡膠管加以保護,這樣同學們在使用時不易折斷,盡可能提高實驗的成功率和精確度。有些老師認為實驗存在誤差可以證明實驗的真實性,其實這種觀點是不科學的,在以前實驗環境較差、實驗器材精確度不高,在這種情況下誤差較大也是正常的。但是現在無錫地區經濟基礎較好,各校都在進行現代化實驗改造或已經完成現代化實驗改造。如果此時實驗誤差較大,這與物理老師的嚴謹,對科學的一絲不茍的精神是不相符的。
四、數據處理時采用整數
歐姆定律有效性反思電路設計滑動變阻器教材安排是通過實驗探究來研究電流與電壓電阻關系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實際學生動手參與率不高,學生的科學探究有效性不高,有點照本宣科,對歐姆定律不能真正實現探究的思想,如何改變你?
歐姆定律(初中學習的是部分電路歐姆定律)作為一個重要的物理規律,反映了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的關系,是電學中最基本的定律,是分析解決電路問題的金鑰匙。
歐姆定律這節課的特點是,十分重視科學方法教育,重視科學研究的過程。讓學生在認知過程中體驗方法、學習方法,了解得出歐姆定律的過程。了解運用“控制變量法”研究多個變量關系的實驗方法,同時也為進一步學習電學知識打下了基礎。
教材安排是通過實驗探究來研究電流與電壓電阻關系,從而得出歐姆定律。這樣安排比較好,但實際學生動手參與率不高,學生的科學探究有效性不高,有點照本宣科,對歐姆定律不能真正實現探究的思想。究其原因有三點:
1.本實驗是用歐姆定律來研究歐姆定律由于學生還沒學習歐姆定律很難理解為什么調節滑片的位置就能改變或保持這段電路兩端的電壓。
2.學生很難正確區分一段電路和整個電路兩個概念及它們之間的關系,在本實驗中研究AB這段電路中的電流與電壓和電阻的關系時不容易將這段從整個電路中分離出來,更不會分析探究它們之間的關系。
3.在一個電路圖中卻要分次研究兩個實驗規律先研究電流與電壓的關系,后又更換電阻,研究電流與電阻的關系,學生很難理解,更別說自己設計這個電路來探究其中規律了。
以上是學生探究實驗和分析實驗電路的障礙,如何來解決呢?
在教學中筆者對實驗教學做了適當的改變。讓學生自己分兩步實驗來設計電路探究規律:先激疑,后激智,引出正確的電路設計,再完成正確的實驗操作。
第一步,研究電流與電壓的關系,他們的設計是:保持電阻不變,用改變電池節數來改變電池兩端的電壓。(因為學生很容易想到串聯電池越多電壓越大),于是我說,那你們就按你們的思路去探究,結果是能得出:電阻一定時,電壓越大,電流越大,卻得不出:電阻一定時,電流與電壓成正比的關系。此時,他們反問:問題出在哪呢?我接著反問:你們怎么知道定值電阻兩端的電壓是在成倍數的變化呢?學生馬上回答,因為電池是成倍的增加啊,我說,那你們用電壓表測測看,一測發現電壓并沒隨電池節數的成倍增加而成倍增大,學生反問:那怎么辦?有學生很快想到上節課學到滑動變阻器可以調節電壓,立即就串聯了滑動變阻器上去,結果,水到渠成,完成了該實驗,而且不用改變電池節數。現在再反問學生這兩種電路設計的區別在哪,問題在哪,優勢在哪,這時老師點撥一下:因為導線也有電阻,學生就會豁然開朗,會心一笑,經過一次挫折他們重新設計出探究電流與電壓關系的電路,同時也自行將這段電路從整個電路中分離出來,研究出這段電路中電流與電壓的關系:電阻一定時,電流與電壓成正比的關系。
第二步,研究電流與電阻的關系,起初他們的設計是:保持電池節數不變,再改變電阻。(因為學生很容易想到串聯電池節數不變,電壓也不變),很快,有些學生就想到在第一步中出現的問題,于是想到可以用滑動變阻器控制電壓不變,只要在原來的電路圖上改變電阻就行了,并想到如用電阻箱來改變就更好了,因為不僅改變方便,能多次成倍數改變電阻,并且能知道電阻的值,這樣也更方便找到電流與電阻的更具體的關系。
這樣分兩個實驗電路圖分別設計,分別實驗,避免了照搬照抄,死記硬背的教學模式,實驗從開始設計到實驗障礙,再到改進實驗,總結規律,都是學生親身實踐,學生真正理解了:
1.兩步實驗中為何要用滑動變阻器,如何用滑動變阻器?
在研究電流與電壓的關系時,如果不用滑動變阻器,雖然能夠測量出R兩端的電壓和其中的電流,但該電路只能測量出一組電壓和電流的值,而從一組電流和電壓的數據是無法找出二者之間的關系的,應該再測幾組電壓和電流,因此就需要改變R兩端的電壓,用滑動變阻器可以成倍地改變R兩端的電壓,簡單方便,當然也可以采用改變電池節數的方法,但因為導線有電阻,很難成倍地改變R兩端的電壓,比較下來,當然是用滑動變阻器更方便快捷。同時,滑動變阻器還可以起到保護電路的作用。
2.用控制變量法探究電流I與電阻R之間的關系實驗中,應該如何操作?探究電流I與電壓U之間關系時,應該如何操作?
探究電流I與電阻R之間的關系時,如何保持電壓U不變?即改變定值電阻的阻值的同時,該電阻兩端的電壓就發生了變化,因此,要及時調節滑動變阻器以保持電壓不變,觀察并記錄電流表的示數隨電阻的變化關系。
探究電流I與電壓U之間關系時,要不斷的改變電壓,即保持定值電阻的阻值不變的同時,要改變電阻兩端的電壓,因此,要及時調節滑動變阻器使電壓成倍地變化,觀察并記錄電流表的示數隨電壓的變化關系。
總之,這樣改進充分發揮了實驗的作用,降低了教學環節中學生遇到問題的難度,調動了學生的學習興趣和積極性,更深入地理解和掌握了知識。既培養了思維能力,又培養了實驗能力,進一步實現了以教師為主導、學生為主體、思維為核心、能力為目標的教學理念,開闊了學生思路,有效地提高物理教學質量。
參考文獻:
[1]教育部.初中物理新課程標準(實驗稿).
一、物理定律教學法
在學生學習物理時,首先接觸的就是定律.對于怎樣能學好定律很多學生都會很茫然,也是每個物理教師首要考慮的問題.
在進行一項定律教學時,教師都會有意識的補充大量與這一定律有關的內容,這就是所謂的“溯源”教學.任何一個重要物理定律的建立,都會經過一個漫長的過程,在探索一個成功的定律,最后這個定律一定能夠得到確立,其中一定離開不科學的研究和正確的思維推理,這是人類一筆寶貴的知識財富,也是我們物理教學不可缺少的寶貴財富.
例如,牛頓萬有引力定律時,我們從第谷對行星進行幾十年的觀測積累的大量第一手資料講起,然后是開普勒在擁有這些數據的基礎上,通過大量計算總結出描寫天體運動的經驗規律(開普勒三定律),最后才是牛頓用定量的動力學原理對這些規律予以解釋,終于發現了對天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律.在學習牛頓萬有引力定律的過程中,我們還著重向學生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗證”三種科學研究的重要方法.
在學習歐姆定律時,很多學生開始時都以為研究導體電流和導體兩端的電壓之間的關系是不困難,只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可.可是在歐姆那個年代,非但沒有電流表、電壓表等儀器,連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒有,歐姆面臨的困難之大是可想而知的.他到底是怎樣得到這個電學中最重的定律的呢?頓時讓學生對此產生了濃厚的興,在學習歐姆定律如何誕生的過程時,我們還結合歐姆的實踐,介紹了用圖線探新規律的方法.
通過一系列系統的學習,讓學生掌握一些重要的科學研究方法,有些學生在得到深刻體會時說到:學好物理定律是寶貴的,但搞懂研究物理定律的科學方法更寶貴,掌握了這些科學的研究方法,就能探索出大自然層出不窮的奧秘.
物理本就是一門自然學科,它的規律都是通過對生活中的一些現象觀察和在實驗的基礎上,認真思考總結得出來的.
二、習題研究教學法
不論是教師還是學生,在習題練習上都花費了大量的時間,物理習題教學也是物理課堂教學的重要組成部分之一.因此,習題教學的改革是一個非常重要的問題.想要培養學生具有良好的理解、分析、推理等能力,在做我們要求學生物理習題時就應該有目的性的習題來進行練習.
1.圍繞解題方法做習題
課本上一般都是按照力、熱、電、光等系統性的順序來講解,但是當我們講解習題時,應該圍繞解題方法分類來講解物理練習題.例如,對稱法、圖象法等等,這樣有系統的劃分和分類集中把一些重要的解題方法,在學習到某個階段的時候,集中將一批解題方法相同的習題安排給學生練習,使他們深刻的記牢這個解題方法.在以后的學習中遇到這種題類,能夠應用自如.
2.階梯練習法
階梯練習主要是幫助學生掌握一些難度高的題類比較有效.例如,在學生遇到一道難題不會做時,老師不應該直接告訴他們應該怎么去做,這時應該通過課堂講解一些題型相同,但難度較小的讓他們做做.或者講解一道內容完全不同,但解題方法相似的題給他們去理解,直到學生領悟出這道難題應該怎樣解為止.這樣讓學生一步一步自己往上爬,通過自己的努力提高學習的水平,比被動地聽老師講解效果要好得多.
三、特優學生特殊實驗
[關鍵詞] 中職物理 德育教育 激勵學生
中職年齡階段,是學生的世界觀、人生觀逐漸形成時期。而在物理學科中所蘊藏的大量德育因素,作為物理教師,除了使學生掌握物理知識和提高能力之外,還應該通過物理學科特點對學生進行德育滲透,逐漸形成辯證唯物主義的科學世界觀,掌握認識世界的科學方法,形成良好的品德。
一、將動人的物理學家艱苦奮斗事跡融入課堂,激勵學生勤奮學習
物理學家那實事求是的態度、百折不撓的堅強意志、刻苦鉆研和探索的精神、只講奉獻不圖索取的美德等無數事例和軼事,都是向學生進行教育的好教材。歐姆定律是電學中的重要規律,在講解歐姆定律時,首先向學生介紹德國的物理學家歐姆,得到這個結論是不容易的,經歷了10多年的辛勤勞動,做了大量實驗,才總結出這個定律。同時,介紹學生課后閱讀文章后的“歐姆堅持不懈的精神”,對學生進行教育和激勵。講到電磁感應定律時,介紹法拉第刻苦自學,經過十年的反復實驗,終于發現了電磁感應定律。英國科學家焦耳花費近40年時間,以400多次實驗為代價,才得出熱功當量的物理理論。等等。
教師把這些動人的故事有機地融入物理教學中,這些物理學家艱苦奮斗事跡對于培養學生質疑、求實、進取、創新、正直、嚴謹的精神,培養學生的科學態度,逐步培養學生勤學善思和積極上進的品德。這樣才能塑造學生良好的品質,使他們在面對困難和挫折時具有堅強的意志和積極樂觀的態度。
二、課堂中適時介紹相關物理發展史,激發學生的愛國熱情
在物理教學中適時滲透愛國主義教育,介紹我國古代對科學技術的卓越貢獻和現代科技的偉大成就。
在古代,比如戰國時期,《墨經》里面有大量的物理知識,包括“杠桿原理”和“浮力理論”;還有聲學和光學的知識,等等。再有《夢溪筆談》,記載指南針的發明與應用,不僅在我國古代軍事、生產、日常生活中起過重要作用,且對促進東西方文化的交流和世界的發展都有功績。還有《齊民要術》、《考工記》、《天工開物》等等著作中有關科學技術的論述,在當時都處于遙遙領先的地位。我國古代的發明創造更是舉不勝舉,如回音壁,地動儀,小孔成像、色散等的論述,無不閃耀著我國勞動人民智慧的火花。這些充分體現了我們祖先的聰明和才智,值得每一位炎黃子孫感到驕傲和自豪。
我國近代著名“中國的導彈之父”錢學森,他所涉及的學術領域十分廣泛,尤其是對我國火箭導彈和航天事業的迅速發展作出了重大貢獻。在近十年來,2003年、2005、2008年我國先后成功發射“神州5號”、“神州6號”和“神州7號”,標志我國航天技術進入國際先進水平。2009年國慶大閱兵,展現我國經濟、軍事、航天、科技都取得了輝煌的成就……等等這些令每一位華人振奮。
通過對我國歷史上有關科學家的發明創造和我國現代科學技術的偉大成就的事實,培養了學生的民族自信心、自豪感、責任感,樹立了為民富國強而艱苦奮斗精神,激發了學生的愛國熱情,激勵學生為祖國刻苦學習的雄心壯志。
三、培養科學的態度和良好的品德
將科學態度和品德教育滲透到教學活動中,注重點滴培養學生的科學態度和良好的品質,要把德育教育滲透到每一節課當中。例如:在力學部分的一系列分組實驗中,培養學生科學嚴肅、實事求是的科學態度和愛護儀器到愛護公物的良好品德。在自由落體、牛頓定律、奧斯特實驗、安培分子電流假說、法拉第電磁感應定律等課的教學中,講述科學家的故事,培養學生勤于思考、勇于進取、鍥而不舍、刻苦學習的精神。在萬有引力一課的教學過程中講解萬有引力定律的揭示過程及其重大意義,培養學生相信科學、熱愛科學,為認識自然、發展自然而獻身的精神。
四、鉆研教材,充分挖掘物理教材中的德育因素
物理教學大綱中明確指出,在教學中要注意培養學生學習物理的興趣;要重視科學態度和科學方法的教育;要鼓勵獨立思考和創造精神。教師要認真鉆研教材,挖掘出教材中德育的內在因素,還應廣泛學習,博覽群書,以掌握進行德育教育的豐富素材和大量知識,以便把它轉化為課堂教育的實踐。在教材中有些是明顯的德育內容,更要充分的加以利用。例如:在課文中、插圖中、習題中、閱讀材料中都提到了哪些我國古代和現代的科技發明、成就?哪些物理學家的名字?哪些不朽的物理著作?哪些可進行辯證唯物主義教育?哪些可以培養學生科學態度和科學方法?哪些可以激發學生學習興趣?等等。通過物理教學,學生在學習有關物質最普遍的運動形式和物質基本結構的知識中,受到觀察、實驗、物理思維等等優良品質的熏陶。及時抓住時機,適時進行德育滲透。
五、介紹物理知識與生產生活的密切關系,激勵學生學好知識、服務社會的決心
物理的產生和發展,從來就是和生產實踐與科技水平密切相關的。隨著科技的發展,物理已滲入到人類生活的各個領域;物理學不僅存在于物理學家的身邊,也存在于同學們身邊,也是每一個現代人要知曉的科普知識。促使學生立志學好科學意志,為今后美好的生活打下扎實的基礎。
物理規律是指客觀事物內部固有的、本質的聯系和發展的必然趨勢,是事物現象中相對統一,相對靜止,相對穩定的方面。規律表現為若干概念之間的內在聯系,它反映了有關物理量之間在特定條件下的相互制約關系。物理規律的發現,往往體現了物理的思維方法和研究方法。
在物理教學中,重視對學生“物理思維方法”的培養,對學生整體思維素質的提高起著積極的作用。在初中物理教學中,應著重應培養以下幾種思維方法:
1、理想化的思維方法
人們為了科學研究,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家們常用的一種思維方法。教學中我們應充分利用好教材,向學生滲透這種思維方法,從而使學生逐步認識科學家們為簡化實際問題所采用的這種思維方法。
2、類比思維方法
許多物理規律的建立,都采用了類比的思維方法。在物理教學中,我們也應重視對學生進行類比思維方法的訓練,使學生逐步領會這一思維方法。
例如,在功率、電功率的教學中,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,能較容易地引導學生形成功率、電功率的概念。又如在慣性的教學中,為了幫助學生認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: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,都具有保持靜止或勻速直線運動狀態的性質,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
任何事物和現象,都是由許多要素、許多屬性組成的統一體。分析就是以事物的整體與部分為客觀基礎,為了從總體上把握事物的性質以及運動規律,就必須了解其各個組成部份和要素的性質、特點和相互聯系。綜合是把事物各個部分、側面做為基礎,分析以綜合為前提。分析與綜合所關心和強調的面不同,但都是重要的思維方法。掌握分析與綜合的方法,訓練分析與綜合的思維方法,提高分析與綜合的能力,是中學物理科學方法教育的最主要內容。因此,教師應充分重視對學生進行分析與綜合思維方法的訓練。
例如,《歐姆定律》的教學中、為了探索電流、電壓、電阻這三個相互關聯的物理量之間的關系,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”結論的基礎上,再綜合得出了歐姆定律。在教學中,教師因充分認識到引導學生領會探索電流、電壓、電阻三者變化關系的思維方法,這比學生知道歐姆定律的結論更為重要。
又如,在《電阻》一節的教學中,我也采用了分析與綜合的思維進行教學。由于導體可以用不同的材料制成長度不同或橫截面積不同的導體。教師首先提出問題;導體的電阻是否跟材料、長度、橫截面積都有關呢?接著引導學生思考如何探索上述問題,通過討論學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論的基礎上,再綜合得出導體的電阻跟材料、長度、橫截面積的關系。采取上述方法進行教學,以便學生有更多機會接受分析與與綜合思維的訓練。
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律的常用思維方法。例如,慣性概念的形成,為了使學生在感性認識的基礎上進行分析,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。當用小棒猛擊塑料板,塑料板離杯飛出,雞蛋卻穩穩地落入杯中。以此引導學生認識靜止的物體(雞蛋)具有保持靜止的性質,我們把這種性質叫做慣性。
(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,當木塊B突然停止時,能觀察到木塊A仍能繼續向前運動致使出現滑離木塊B。 引導學生認識運動的物體(木塊A)具有保持原來運動狀態的性質, 我們把這種性質也叫做慣性。
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的性質(慣性)的基礎上,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的性質叫做慣性。在教學中教師引導學生概括知識時,應在學生已有知識經驗的基礎上,上升到科學的概括,才能使學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、規律、公式都是抽象和概括的結果,因此,在教學中教師應重視對學生進行抽象與概括這一思維方法的訓練。