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隨著新課改的實(shí)施和深入,以及社會發(fā)展的需要,學(xué)校對教育教學(xué)模式進(jìn)行了改革,產(chǎn)生了多種多樣的教學(xué)模式。為了適應(yīng)新課改的要求,物理教學(xué)也改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方法,探索新的教學(xué)方式,現(xiàn)在的物理教學(xué)主要以實(shí)驗(yàn)探究為主。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式的應(yīng)用,使得物理教學(xué)有效性得到了提高,而且強(qiáng)化了學(xué)生的思維和動手能力。盡管物理教學(xué)已經(jīng)取得了很大的成效,但是在實(shí)際的物理教學(xué)中還是存在著一些問題的:第一,硬件設(shè)施不足。目前的物理教學(xué)以實(shí)驗(yàn)探究為主,但是學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)用具等硬件設(shè)施還不能滿足學(xué)校的教學(xué)要求,使得一部分的物理實(shí)驗(yàn)沒辦法完成。物理學(xué)習(xí)中,參與探討是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵,物理實(shí)驗(yàn)是最主要的參與探討的途徑,由于有些物理實(shí)驗(yàn)無法完成,使得學(xué)生無法參與物理相關(guān)知識的探討,降低了教學(xué)的有效性。第二,自主學(xué)習(xí)時間缺乏。物理學(xué)是知識內(nèi)容比較復(fù)雜的學(xué)科,學(xué)生僅僅依靠課堂的時間來學(xué)習(xí)物理知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還需要大量的自主學(xué)習(xí)時間來復(fù)習(xí)和鞏固學(xué)過的知識,但是縱觀初中教學(xué)的課程安排,讓學(xué)生的自主學(xué)習(xí)時間相對缺乏,使得學(xué)生產(chǎn)生巨大的學(xué)習(xí)壓力,影響物理教學(xué)的有效實(shí)施。第三,中考教育的影響。盡管實(shí)行了新課程改革,但是考試制度依然存在,學(xué)校還是十分重視升學(xué)率,教育依然是應(yīng)試教育。這樣一來,中考教育以及教育成績就限制了物理教學(xué)目標(biāo)的全部有效實(shí)現(xiàn)。
2控制變量法在初中物理電學(xué)中的應(yīng)用
2.1在探究物理規(guī)律中的應(yīng)用
在初中物理電學(xué)的學(xué)習(xí)中,基礎(chǔ)和重點(diǎn)就是歐姆定律,其在電學(xué)學(xué)習(xí)中占據(jù)著非常關(guān)鍵的位置。在電學(xué)中有三個基本概念:電流、電壓和電阻,三者之間的關(guān)系是初中物理電學(xué)教學(xué)中主要的研究內(nèi)容,對于這一關(guān)系,歐姆定律進(jìn)行了有效的串聯(lián)。利用控制變量法對這三個要素進(jìn)行控制,以明確的方法保證其中一個要素不變,進(jìn)而研究其他兩個要素的變化關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)有效的歐姆定律的學(xué)習(xí)。利用控制變量法控制電阻不變,將導(dǎo)體兩端的電壓改變,觀察電流與電壓之間的關(guān)系。在這個過程中,為了保證電阻的值不變,就需要固定電阻值,這樣一來,研究變化關(guān)系的實(shí)施方法主要有兩種:一是改變電源兩端的電壓,實(shí)現(xiàn)改變導(dǎo)致兩端的電壓;二是調(diào)節(jié)滑動變阻器,實(shí)現(xiàn)改變電阻兩端的電壓。這兩種方法的實(shí)施都可以讓學(xué)生通過控制變量法研究在電阻不變的情況下,電流和電壓之間是何種關(guān)系。利用控制變量法保持導(dǎo)致兩端的電壓不變,通過改變電阻觀察研究電阻和電力之間的關(guān)系。在這個過程中,電阻的改變可通過更換不同電阻值的電阻來實(shí)現(xiàn),這個研究過程的實(shí)施方法同樣有兩種:一是采用統(tǒng)一的電源,保持導(dǎo)體兩端的電壓不變,通過更換不同的電阻來研究二者之間的關(guān)系;二是保持電壓表的讀數(shù)不變,在滑動滑動變阻器的過程中研究二者之間的關(guān)系。
2.2用控制變量法學(xué)習(xí)電阻
在初中物理電學(xué)中,電阻的學(xué)習(xí)要以電流和電壓的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),所以在學(xué)習(xí)電阻之前,必須保證電流和電壓的有效學(xué)習(xí)。當(dāng)物理教師需要給學(xué)生講授電阻知識時,可以將控制變量法引入到教學(xué)中,教師可以選擇一些經(jīng)典的例題,在講解例題時順帶復(fù)習(xí)以前學(xué)過的電流和電壓,這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)電阻時就會變得容易。
3結(jié)論
初中階段,學(xué)生的抽象思維和邏輯思維能力在不斷地形成與發(fā)展,抽象的概念和規(guī)律不易理解和接受。在物理教學(xué)中,如何突破知識的重點(diǎn)和難點(diǎn),幫助學(xué)生找到知識的竅門和解決問題的突破口。“授之以漁”是物理教學(xué)中的重要課題。在教學(xué)實(shí)踐中,筆者用以下方法來突破電學(xué)部分的重難點(diǎn),效果極佳。
一、避輕就重 巧抓重點(diǎn)
重點(diǎn)知識與其它知識有著密不可分的關(guān)系,很多知識點(diǎn)往往由重點(diǎn)知識派生而來,教學(xué)中應(yīng)集中主要精力,去講深進(jìn)透重點(diǎn)知識,非重點(diǎn)知識便迎刃而解了。若不深入挖掘重點(diǎn),胡子眉毛一把抓,最終只會導(dǎo)致“剪不斷,理還亂”的結(jié)果。當(dāng)然,忽視非重點(diǎn)也是有失偏頗的,教學(xué)中應(yīng)將重點(diǎn)、非重點(diǎn)知識結(jié)合起來,在突出重點(diǎn)的本文由收集整理同時,使學(xué)生對所學(xué)知識形成一個完整的網(wǎng)絡(luò),使思維得到強(qiáng)化的訓(xùn)練,能力得到應(yīng)有的提高。例如,在初中階段,一般認(rèn)為電流表的電阻為零,電壓表的電阻為無限大。把電流表當(dāng)作導(dǎo)線,電壓表視為開路;用字母標(biāo)出電路圖中三條導(dǎo)線相交的結(jié)點(diǎn);從電源的正極出發(fā),根據(jù)電流的路徑及各個結(jié)點(diǎn)的位置畫出簡單的電路圖;電流表和電壓表復(fù)位。
例1:請你畫出如圖1所示的電路的等效電路圖,并說明電流表和電壓表的作用。
圖1 圖2 圖3
解:(1)把電流表當(dāng)作導(dǎo)線,電壓表視為開路。
(2)標(biāo)出電路圖的結(jié)點(diǎn)a、b、c、d。
(3)根據(jù)電流路徑,電流由電源正極出發(fā)經(jīng)過d點(diǎn)和r1來到a點(diǎn),電流在a點(diǎn)分開兩路,一路通過r2到達(dá)b點(diǎn),另一路通過r3到達(dá)b點(diǎn),兩路在b點(diǎn)匯合到達(dá)電源負(fù)極形成回路。畫出簡單易看的電路圖(如圖2)。由此可知r2、r3是并聯(lián),然后再與r1串聯(lián)。
(4)電流表電壓表復(fù)位。由電路圖1可知c、a兩點(diǎn)之間用導(dǎo)線連接在一起可看作同一點(diǎn),電壓表的兩個接線柱分別連接d點(diǎn)和a點(diǎn),所以電壓表是測量r1兩端的電壓。電流通過a點(diǎn)分開兩路,一路經(jīng)過電流表后,再經(jīng)過r3到達(dá)b點(diǎn),所以電流表是測量通過r3的電流強(qiáng)度(如圖3)。
由上面例子,可看出分析電路的重要性。在復(fù)習(xí)中應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)分析電路,畫等效電路圖的必要性,使學(xué)生掌握這個基本技能。并能養(yǎng)成遇到電學(xué)問題,先畫出電路圖。遇到電路圖先分析電路的好習(xí)慣。
歐姆定律是初中電學(xué)計算的核心。它揭示了電學(xué)三個最重要的物理量:電流、電壓、電阻之間的關(guān)系。在運(yùn)用歐姆定律時,應(yīng)特別注意:
①要明確定律中涉及的u、i、r。是同一部分電路的三個物理量。決不能張冠李戴把不屬于同一電路中的u、i、r代入公式中計算。
②公式i=u/r、u=ir 、r=u/i,單從數(shù)學(xué)意義上并無本質(zhì)不同,但從物理角度必須注意因果關(guān)系,電壓是形成電流的原因,電阻是阻礙電流的內(nèi)阻,不能錯誤地認(rèn)為“電阻跟電壓成正比,跟電流成反比”,也不能認(rèn)為“導(dǎo)體兩端沒有電壓就沒有電阻”。
例2:如圖4所示,有兩個電阻r1、r2串聯(lián),電源電壓為6伏,電阻r1的阻值為10歐,電阻r2兩端的電壓為2伏。求:通過電阻r1的電流及電阻r2的電阻值。
解:由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知:
u1=u - u2 =6v -2v =4v,i1= = =0.4a,∴r2= = =5 ?
這道例題是強(qiáng)調(diào)運(yùn)用歐姆定律時,u、i、r的對應(yīng)性。決不能用r2兩端的電壓或電源電壓除以r1的電阻值來求得通過 的電流,或用電源電壓除以電流來求得r2的電阻值。
二、精講善導(dǎo) 啟發(fā)智能
啟發(fā)教學(xué)是啟發(fā)學(xué)生智能的教學(xué)。子曰:“不憤不啟”、“不悱不發(fā)”。葉圣陶提出的“教是為了達(dá)到不需要教”的教育思想,都明確了教學(xué)這一認(rèn)識活動是主觀見諸于客觀的過程,是學(xué)生這一教學(xué)的主體在教師的主導(dǎo)下,去接受教育的過程。事實(shí)說明,只有把教學(xué)中的主體思維啟發(fā)起來,他們才能夠主動地吸收新的知識,接受新的思想,教學(xué)過程中,強(qiáng)化對重點(diǎn)知識的啟發(fā),有利于啟發(fā)學(xué)生的思維,提高實(shí)踐能力。例如在教材中,只給出了“整體短路”的概念,“導(dǎo)線不經(jīng)過用電器直接跟電源兩極連接的電路,叫短路。”而在電學(xué)綜合題中常常會出現(xiàn)局部短路的問題,如果導(dǎo)線不經(jīng)過其他用電器而將某個用電器(或某部分電路)首尾相連就形成局部短路。局部短路僅造成用電器不工作,并不損壞用電器,因此是允許的。因它富于變化成為電學(xué)問題中的一個難點(diǎn)。局部短
路概念抽象,學(xué)生難以理解。可用實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生突破此難點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理如圖5,當(dāng)開關(guān)s閉合前,兩燈均亮(較暗);閉合后,l1不亮,而l2仍發(fā)光(較亮)。為了幫助初中生理解,可將l1比作是電流需通過的“一座高山”而開關(guān)s的短路通道則比作是“山里的一條隧洞”。有了“隧洞”,電流只會“走隧洞”而不會去“爬山”。
三、綜合分析 總結(jié)方法
在進(jìn)行知識系統(tǒng)化和整體化的教學(xué)中,教會學(xué)生分析、歸納問題,對他們進(jìn)行解題方法指導(dǎo),強(qiáng)化系列訓(xùn)練是鞏固、理解物理概念提高實(shí)踐創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有不少學(xué)生沉迷于題海之中,遇到困難頭皮發(fā)麻、束手無策。究其原因,除了概念不清、規(guī)律不明、能力薄弱之外,還有一個主要的原因就是“只埋頭拉車,不抬頭看路,”走馬觀花、囫圇吞棗、不抓住本質(zhì)去透徹理解,不善于歸納總結(jié)解題的經(jīng)驗(yàn)方法。例如不少初中學(xué)生反映,電學(xué)習(xí)題涉及概念、公式多,解題頭緒多,容易出錯。要突破這個難點(diǎn),關(guān)鍵在于整理出清晰的解題思路。在這里可以使用“表格法”幫助學(xué)生整理解題思路。表格的列,列出有關(guān)用電器的電流、電壓、電阻、電功率四個物理量。在一般計算中,出現(xiàn)用電器多為純電阻,根據(jù)歐姆定律i=u/r,電功率的計算公式p=ui,在四個物理量中只要知道了其中的兩個,就可以求出剩余的兩個物理量;(有六種情況)表格的行,列出電流等物理量在各分電路和總電路的數(shù)值,或物理量在用電器的各種狀態(tài)下(如額定工作狀態(tài)、電路實(shí)際工作狀態(tài))的數(shù)值。而根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)或根據(jù)題設(shè),只要知道其中兩個或一個,就可以求出剩余的物理量,達(dá)到解決問題的目的。事實(shí)證明,學(xué)生不斷積累歸納總結(jié)解題方法,有利于突破重點(diǎn)和難點(diǎn)。
四、和諧統(tǒng)一 遵循規(guī)律
關(guān)鍵詞:初中物理 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 探究式學(xué)習(xí)
中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.24.187
新的課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來,物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位得到了顯著的提高,電學(xué)實(shí)驗(yàn)作為物理實(shí)驗(yàn)的重要組成部分,對于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰柟涛锢韺W(xué)科知識意義重大。探究式教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲望,利用學(xué)生的好奇心,鼓勵學(xué)生開展自主學(xué)習(xí),學(xué)生為了強(qiáng)烈的求知欲主動探究難題,不斷解決學(xué)習(xí)中的問題,有效地強(qiáng)化了知識記憶。探究式教學(xué)有助于營造和諧輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍,有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識,可以說為初中物理教學(xué)注入了新鮮的活力,大幅地提升了物理教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生自主探究思想,實(shí)質(zhì)上體現(xiàn)了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主體地位的提高,與新課標(biāo)改革的要求不謀而合,傳統(tǒng)教師為中心的教學(xué)方式終將被學(xué)生為中心的教學(xué)方式所取代。探究式教學(xué)還為教師提供了更多了解學(xué)生的機(jī)會,學(xué)生在探究問題,教師在探究學(xué)生,在彼此的探究中,雙方都會有所收獲有所提高,實(shí)現(xiàn)自我發(fā)展。探究式的學(xué)習(xí)過程一定程度上也是一種情感體驗(yàn)的過程,探究的過程中學(xué)生掌握了一定的解決問題的方法,學(xué)習(xí)了一定的知識技能,而且培養(yǎng)起做事的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和對物理學(xué)科的熱愛,增強(qiáng)了情感體驗(yàn),而培養(yǎng)起來的這種積極的情感態(tài)度和學(xué)習(xí)方法,對學(xué)生一生都有關(guān)鍵影響,可以直接影響孩子的創(chuàng)新、實(shí)踐和學(xué)習(xí)其他學(xué)科的能力。綜上,初中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)對學(xué)生成長具有重大的價值。
1 完善電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系
電學(xué)知識具有一定的抽象性,難度較大,學(xué)生理解起來有一定的困難,學(xué)習(xí)電學(xué)知識要從簡單的電現(xiàn)象觀察入手,電學(xué)實(shí)驗(yàn)相輔助,透過現(xiàn)象分析本質(zhì)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的當(dāng)務(wù)之急就是進(jìn)一步完善電學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)體系,這將有助于學(xué)生更好地掌握電學(xué)知識。探究式的教學(xué)設(shè)計中,教師要做好前期準(zhǔn)備和后期引導(dǎo)工作,引導(dǎo)學(xué)生主動探究獲取知識,學(xué)習(xí)的過程應(yīng)該是在教師指導(dǎo)下的學(xué)生動手動腦的探究過程。例如,在學(xué)習(xí)電路圖設(shè)計相關(guān)知識時,教師不妨引導(dǎo)學(xué)生觀察教室內(nèi)的日光燈,隨著開關(guān)的閉合開啟,日光燈呈現(xiàn)出的變化,進(jìn)而讓學(xué)生猜想,教室的日光燈可能采用的是怎樣的線路設(shè)計方式。猜想是否正確,教師不需要急著幫學(xué)生下結(jié)論,而是可以準(zhǔn)備出實(shí)驗(yàn)器材,讓學(xué)生按照自己的線路設(shè)計圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計、操作,證明猜想。整個過程可以以小組的形式開展,每個組內(nèi)允許存在不同的線路設(shè)計構(gòu)想,并分別實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,教師要準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所用的表格,學(xué)生如實(shí)填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論即可。過程簡單,但環(huán)環(huán)相扣,學(xué)生在好奇心的驅(qū)使下完成實(shí)驗(yàn)過程,培養(yǎng)了觀察、動腦、動手、思考總結(jié)能力,加深了印象,并切身感受到物理的應(yīng)用魅力,容易建立對物理學(xué)科的興趣。
2 全面提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)
傳統(tǒng)教學(xué)是先傳授原理知識,進(jìn)而演示實(shí)驗(yàn)操作,最后由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟。探究式教學(xué)要注重提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),不能單單關(guān)注學(xué)生動手能力的提高,要更多地鼓勵學(xué)生大膽猜想、假設(shè)、質(zhì)疑和探究。整個探究過程,學(xué)生對原理掌握的程度更進(jìn)一層,對實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路也會有一定的了解,有助于所學(xué)知識的進(jìn)一步消化。比如探究電流、電壓、電阻之間關(guān)系時,全面的探究式教學(xué)應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生先去猜想,然后畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,進(jìn)而根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。連接電路需要遵從一定的規(guī)律:首先要將開關(guān)斷開,并將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大的一端,要從電極的一端開始沿著一個方向順次鏈接,檢查是否正極進(jìn)負(fù)極出,并選擇合適的量程。最后討論和記錄結(jié)論。有些實(shí)驗(yàn)要對記錄的數(shù)據(jù)利用各種物理公式、原理處理數(shù)據(jù),這也是學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾w現(xiàn)。整個實(shí)驗(yàn)過程是一氣呵成的,教師要引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格遵照實(shí)驗(yàn)的步驟,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S,培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,這對提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ豢苫蛉薄?/p>
3 改革學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υu價方法
合理的評價體系對于改善學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ陵P(guān)重要。評價不單單是反映學(xué)生一段時間的學(xué)習(xí)成果,還兼具反饋調(diào)節(jié)、激勵、積極促進(jìn)學(xué)生成長等作用。科學(xué)的評價方法應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):首先,教師要重視過程性評價。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價是針對問題的結(jié)論,對解決問題過程的關(guān)注不多,這樣的評價機(jī)制容易滋生學(xué)生貪圖捷徑的投機(jī)心理。過程性評價有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)思維,并激發(fā)學(xué)生對物理思維的深刻體驗(yàn)。其次教師要重視個性化評價。在標(biāo)榜個性的時代里,我們一定不能忽視學(xué)生的個體差異和個性特點(diǎn)。評價測試的內(nèi)容要具有開放性,這樣不同個性不同特長的同學(xué)就可以做出不同的解答,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性。再者教師要重視合作評價。教師要鼓勵學(xué)生互相合作互相交流,鼓勵學(xué)生通過分工形式共同完成一項任務(wù)。教師要把科學(xué)探究作為學(xué)習(xí)物理知識的教育途徑,也是了解學(xué)生的一個很好的評價途徑。此外,教師還需要突出真實(shí)性評價和自我評價。現(xiàn)代教育學(xué)、心理學(xué)的研究表明,學(xué)生對物理學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知和學(xué)習(xí)與所發(fā)生的物理情境有著密切的聯(lián)系,因此,物理教育應(yīng)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境和物理情境中進(jìn)行評價。不僅在教學(xué)中,而且在評價中都要將物理教學(xué)與生活實(shí)際緊密聯(lián)系起來,實(shí)現(xiàn)物理教育使學(xué)生“從生活走向物理,從物理走向世界”的教育目標(biāo)。自我評價就是評價對象在學(xué)習(xí)的不同時段內(nèi)或不同學(xué)科的同一個學(xué)習(xí)時段對自己的成績或能力差異進(jìn)行的評價。學(xué)生要對自己的探究過程不斷進(jìn)行反思,分析自己在知識、情感、態(tài)度與價值觀等方面的變化與提高。教師也要不斷對自己指導(dǎo)科學(xué)探究的教學(xué)行為進(jìn)行分析和反思,總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)并不斷改進(jìn)不足。
4 結(jié)束語
實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要性體現(xiàn)在是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要方法和手段。在實(shí)驗(yàn)過程中,讓學(xué)生學(xué)會了觀察、操作、分析、思考的同時也大大地提高了學(xué)生的動手能力。培養(yǎng)了學(xué)生在尋找事物的內(nèi)在聯(lián)系及本質(zhì)規(guī)律上有了一定的科學(xué)方法。
參考文獻(xiàn):
[1]李玉波.初中物理教材中“動手動腦”與探究實(shí)踐研究[D].東北師范大學(xué),2006.
對初中物理知識的學(xué)習(xí),在很多學(xué)生眼中電學(xué)部分的學(xué)習(xí)最為頭痛。由于這部分內(nèi)容的容量大、概念多、規(guī)律多、公式多,對于不少學(xué)生來講是個難學(xué)的部分。但再難的學(xué)習(xí)內(nèi)容若我們能夠掌握其中的方法、技巧、要領(lǐng);注重練習(xí),善于總結(jié),成績的提高也不為難事。
一、辨析概念,夯實(shí)基礎(chǔ)
任何知識的學(xué)習(xí)掌握都離不開基礎(chǔ)知識。電學(xué)部分的基礎(chǔ)知識多、散、要辨析清楚、固記腦中。
(一)、關(guān)于電路
1、串聯(lián)、并聯(lián)
初中物理中要求學(xué)生掌握最基本的兩種連接方式:串聯(lián)、并聯(lián)。能否正確分析辨別他們對后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。識別電路的類型,可以根據(jù)定義:“逐個順次連接”為串聯(lián),各元件“首首相接、尾尾相接”并列地連在電路的兩點(diǎn)間,(“首”為電流流入用電器的哪一端,“尾”指電流流出用電器的那一端)此電路為并聯(lián)電路。
2、通路、開路、短路
電路中出現(xiàn)的這三種狀態(tài),其中通路為處處相通的電路,開路為電路中有處斷開的電路,這兩種狀態(tài)易于接受,便于分清。但是學(xué)生對于短路的分辨顯得力不從心,不知道何處短路,為什么短路。其實(shí)只要注意分析的要點(diǎn)即可辨出何處短路。電流具有走捷徑的特點(diǎn),捷徑是指這條路徑中電阻很小,小到可以忽略不計、即為空導(dǎo)線,當(dāng)一根空導(dǎo)線,或開關(guān)、或電流表(電阻小到可以認(rèn)為沒有)與某個用電器并聯(lián)時,電流只走空導(dǎo)線,開關(guān)或電流表而不走用電器,使該用電器被短路,從而不能工作。
(二)三個重要的物理量—電流、電壓、電阻
1、概念辨析
電荷的定向移動形成電流,這是電流的形成定義,簡單便于理解;電壓是形成電流的原因,沒有電壓就沒有電流;電阻是指導(dǎo)體對電流的阻礙作用,即阻礙作用越大,電流越小。
2、表示符號
電流、電壓、電阻三物理量分別用I、U、R表示,而單位表示字母分別為A(安培)、V(伏特)、Ω(歐姆)。
3、工具的使用
電流表是測量電流的工具;電壓表是測量電路兩端電壓的工具;調(diào)節(jié)電路中的電流和用電器兩端的電壓,可以使用滑動變阻器。
(三)電功(W)、電功率(P)
物理學(xué)中電功沒有確切的定義,只是描述性的,當(dāng)電能轉(zhuǎn)為其它形式能時,就說做了電功。即電功就表示有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能,如果知道了電功的多少,就知道了消耗多少電能。而用電器單位時間內(nèi)消耗的電能叫做電功率。電功率的大小不僅取決于消耗電能的多少,也取決于所用的時間的長短。
二、理解規(guī)律,把握關(guān)鍵
(一)三個物理量在串、并聯(lián)電路中的特點(diǎn)
在串聯(lián)電路中:電流處處相等;電路兩端的總電壓等于部分電路兩端電壓之和;總電阻等于各導(dǎo)體的電阻之和。在并聯(lián)電路中:干路中電流等于各支路電流之和;各支路兩端的電壓相等;并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)導(dǎo)體的電阻倒數(shù)之和。
(二)歐姆定律
一段導(dǎo)體的電流,跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。這個定律非常重要,一定要加強(qiáng)理解,熟記其使用的條件及注意事項。
(三)電功定律
某段電路上的電功,跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流以及通電的時間成正比。物理學(xué)中用電路兩端的電壓U,電路中的電流I,通過的時間t,三者的乘積來計算電功。
(四)焦耳定律
導(dǎo)體中有電流通過時,導(dǎo)體就要發(fā)熱,此現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。英國物理學(xué)家焦耳經(jīng)過多年的研究,做了大量的實(shí)驗(yàn),精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和時間的關(guān)系:電流流過某段導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟通過這段導(dǎo)體的電流的平方成正比,跟這段導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。
三、疏通關(guān)系,構(gòu)建框架
在掌握了上述理論知識的基礎(chǔ)上,還要想法疏通各個物理量之間的關(guān)系,熟悉各物理量的單位及換算關(guān)系,能夠快速選擇相應(yīng)的計算公式,列式解答。
(一)重要的計算公式
1、三個物理量的關(guān)系公式
串聯(lián)時:I=I1=I2;U=U1+U2;R=R1+R2(若有幾個等阻值為R0的電阻串聯(lián)則R=nR0)
并聯(lián)時:I=I1+I2;U=U1=U2;1/R=1/R1+1/R2(若有幾個阻值為R0的電阻并聯(lián)則總電阻R=RO/n)
2、歐姆定律:I=U/R
此公式中只有電流、電壓、電阻三個物理量,但它的作用非常重要。在使用公式時要注意:①三個物理量都要針對同一段導(dǎo)體,或同一個電路而言;②三個物理量的單位都要使用國際單位,即分別為A、V、Ω;③已知其中的任意兩個量都可以求出第三個量。 轉(zhuǎn)貼于
3、電功公式:W=Uit;電功率公式:P=UI
電功、電功率這兩個物理量的計算由于歐姆定律及其變形公式的影響,使計算電功率公式特別多,在選擇使用時很難選擇,所以要注意選取的技巧和方法,要求的問題所在電路為串聯(lián)時:電功選用公式:W=I2 Rt,電功率選用P=I2 R;而當(dāng)要求所在的電路為并聯(lián)時,則分別選用W=U2/R.t,P=U2/R,這樣的選擇都利用了所在電路的特點(diǎn)(電流相等或電壓相等)加快解題。
4、焦耳定律:Q=I2 Rt
焦耳定律的公式與電功公式的形式基本一樣,使用時同樣要注意公式的選擇問題,當(dāng)所求問題的電路為純電阻(除了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,別無其他形式的能產(chǎn)生)電路時,幾個公式可以任意選??;若不是純電阻電路只可使用公式Q=I2 Rt不然的話計算有誤。
(二)單位的換算
單位換算的前提條件有兩個:一是記住每個物理量的單位及表示符號;二是要牢記各單位之間的換算進(jìn)率。其中電流、電壓、電阻這三個物理量的單位較多,注意每個物理量的任何兩個相鄰的單位間的換算進(jìn)率都為1000。還要注意一點(diǎn),由于歐姆定律及其變形公式的影響,電功、電功率,焦耳定律的公式較多,產(chǎn)生的單位同樣很多,使用時各物理量均使用國際單位。
四、善于總結(jié),歸納要領(lǐng)
下面的這些要領(lǐng)非常重要。
(一)串、并聯(lián)電路的識別
上面已經(jīng)提到區(qū)別它們的方法,在做題中要選取適當(dāng)?shù)姆椒?,迅速作出判斷?/p>
(二)短路的辨別
把握短路現(xiàn)象的真正含義——電流不經(jīng)過用電器回到電源的負(fù)極。注意電流的特性——電流走捷徑。當(dāng)在電路中發(fā)現(xiàn)有空導(dǎo)線,開關(guān)或電流表等元件與用電器并聯(lián)時,相應(yīng)的用電器被短路不工作。
(三)串、并聯(lián)電路中的三個物理量的關(guān)系
兩種電路中的三個物理量的大小關(guān)系,前面已說得較為詳細(xì),但這一點(diǎn)要特別重視,牢記串聯(lián)時電流相等,并聯(lián)時電壓相等,這一點(diǎn)解題時作用特別大。
作者:潘中舉 左安友 羅琬華
論文關(guān)鍵詞:電學(xué)實(shí)驗(yàn);初中物理
論文摘要:利用學(xué)生日常生活中所具有的感性認(rèn)識,對八、九年級物理教材中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),以期更能適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),提高學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用物理知識的能力。
隨著新一輪的課程改革,義務(wù)教育八、九年級物理教材也在全國各地編出了多種版本。本文旨在對北師大版和人教版教材中的部分電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計,提出一些改進(jìn)建議,以期與同行和教材編寫專家商榷。
1教材內(nèi)容設(shè)置與學(xué)生的實(shí)際情況有脫節(jié)
由于電在日常生活中的普及,學(xué)生在未學(xué)習(xí)物理之前,已經(jīng)具有了家用電器的一些用電常識。例如:用前要接線,用后要斷電等。
基于學(xué)生在日常生活中有了以上的一些感性認(rèn)識,筆者認(rèn)為北師大2007年版九年級物理教材第11章簡單電路第1節(jié),對通路、斷路、短路知識點(diǎn)陳述時,圖11-5[1]中對通路狀態(tài)的情況并未涉及(注:筆者原來所在的湖北省利川市東城中學(xué)使用北師大版教材),且短路實(shí)驗(yàn)中,短路的危害也未明確地提出。而人教版2006年版教材第5章電流和電路第2節(jié)電流和電路中,在講解電路的構(gòu)成時,沒有涉及到電路的三種狀態(tài),只作了如下敘述:“電源、用電器、再加上導(dǎo)線,往往還有開關(guān),就組成了電路,只有電路閉合時,電路中才有電流”[2]。筆者認(rèn)為此處沒有講解電路的三種狀態(tài),如今在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實(shí)驗(yàn)探究能力的情況下,實(shí)在是有一種缺陷。
2008年5月5日,筆者有幸參加了湖北省恩施自治州理科實(shí)驗(yàn)操作中考利川市的監(jiān)考(考試成績計入中考總分)。在考試之前,大部分學(xué)校都對學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作的反復(fù)訓(xùn)練。監(jiān)考過程中發(fā)現(xiàn),大約有6.8%的學(xué)生在電學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中存在錯誤,要么導(dǎo)線與接線柱連接不良,要么是小燈座與燈泡接觸不良,或者小燈泡壞了而不知怎么辦?以及還有少部分學(xué)生把電路接成了短路狀態(tài)等情況。
筆者從初中物理教學(xué)20余載的經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐情況來看,大多數(shù)學(xué)生對電學(xué)特別感興趣、愛動手。因此,上面所講的兩個版本中缺少的知識點(diǎn),教材中不應(yīng)該去掉。正如上海市第三女子中學(xué)徐彤、楊志軍兩位老師所說的那樣:“二期課改強(qiáng)調(diào)通過創(chuàng)設(shè)情景引入課題,我們通過課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),深刻認(rèn)識到進(jìn)行演示或?qū)W生實(shí)驗(yàn),能夠使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體的明確的認(rèn)識,這種認(rèn)識是理解物理概念和規(guī)律的必要基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn),對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,引起學(xué)習(xí)興趣都有不可替代的重要作用。”[3]
2充分利用學(xué)生已有的感性認(rèn)識,調(diào)整教 材電學(xué)內(nèi)容設(shè)置
筆者利用學(xué)生已有一些感性認(rèn)識對北師大2006年版教材中關(guān)于用電必須接線的知識,對該教材圖11-5做了改進(jìn)。 轉(zhuǎn)貼于
原圖演示短路的實(shí)驗(yàn)中,筆者認(rèn)為有以下不足:由于電源電壓低,即使用導(dǎo)線直接把電源的正負(fù)極相連形成短路,造成的危害不是特別嚴(yán)重,事實(shí)上,一節(jié)普通的“南孚”,“雙鹿”干電池的短路電流不會超過3A,只要通過大約50分鐘時間電池就沒有電了。用手觸摸導(dǎo)線只有發(fā)熱的感覺,新干電池由原來硬邦邦的變軟了,并有熱乎乎的感覺。小燈泡不亮了。電路短路造成的危害,如劇烈的火花卻不易察覺。
筆者在教學(xué)實(shí)際中對短路的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn):先找一塊長1m,寬0.5m,厚4cm的塑料板,并用適當(dāng)?shù)乃芰现Ъ馨言摪遑Q直立放在講臺上,在板的一邊恰當(dāng)?shù)牡胤姐@上位置不同的兩個小孔,再在小孔中插入適當(dāng)大小的鐵釘,然后選取一段長50cm熔斷電流為2A左右的保險絲,把保險絲套在兩顆鐵釘上,并在保險絲下面用蠟粘上一些火柴梗,最后在鐵釘兩端接上帶插頭的電源線。教師演示時,把插頭插入教室里220V的插座里,瞬間學(xué)生會看到保險絲熔斷,火柴梗立即燃燒等現(xiàn)象。此短路實(shí)驗(yàn)也可采取在教室里先接一個卡口式白熾燈泡閉合開關(guān)燈泡正常發(fā)光,然后斷開開關(guān),打開燈頭用保險絲把燈頭的兩接線柱接上,再閉合開關(guān),可看到燈泡不亮,燈頭處產(chǎn)生火花,后來,燈泡又亮的短路現(xiàn)象。
因此,電路短路造成的危害現(xiàn)象明顯。從而教師可進(jìn)一步引申短路不僅能損壞電源,而且還能引起火災(zāi),造成人民生命財產(chǎn)的損失。同時,這樣改進(jìn)也為以后的電流熱效應(yīng)和焦耳定律的教學(xué)埋下了伏筆。
3利用學(xué)生已有認(rèn)識對教材內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新
在人教版第5章第1節(jié)電荷在導(dǎo)體中定向移動知識點(diǎn)中,教師做了圖5.1-5驗(yàn)電器A的電荷從金屬桿流動到驗(yàn)電器B上這個實(shí)驗(yàn)。學(xué)生頭腦中已經(jīng)形成了電荷可以在金屬桿中流動的概念后,教師可以利用學(xué)生已有的認(rèn)識,對該實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn),使學(xué)生更好地理解導(dǎo)體和絕緣體。改進(jìn)方案如下:把圖5.1-1中的金屬桿換成金屬絲,先做帶電的驗(yàn)電器A把電荷轉(zhuǎn)移給不帶電的驗(yàn)電器B的實(shí)驗(yàn)。得到金屬絲能導(dǎo)電是導(dǎo)體的結(jié)論。然后用虎口鉗把金屬絲從中間鉗斷,再中和掉驗(yàn)電器B的多余電荷,使它不帶電,再用橡皮筋把鉗斷的金屬絲兩端連接起來,使學(xué)生看到驗(yàn)電器B的金屬箔片依然沒有張開,從而獲得橡皮筋不導(dǎo)電的感性認(rèn)識,使學(xué)生更能接受橡皮筋不容易導(dǎo)電的事實(shí),橡皮筋是絕緣體。
通過以上教材內(nèi)容的調(diào)整及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新,能使中學(xué)物理教材內(nèi)容更貼近學(xué)生的生活,通過這些感性直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,能夠使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體的明確的認(rèn)識,從而更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握物理概念和規(guī)律奠定必要的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]閻金鐸,等.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理九年級教材[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2007.