發(fā)布時(shí)間:2023-09-22 10:35:36
序言:作為思想的載體和知識(shí)的探索者,寫(xiě)作是一種獨(dú)特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇?dú)W姆定律的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,期待它們能激發(fā)您的靈感。
1.地位和作用
《歐姆定律及其應(yīng)用》這一節(jié)在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流與電壓、電阻的關(guān)系之后才編排的。通過(guò)這一節(jié)的學(xué)習(xí),要求學(xué)生初步掌握和運(yùn)用歐姆定律解決實(shí)際電學(xué)問(wèn)題的思路和方法,了解運(yùn)用“控制變量法”研究物理問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)內(nèi)容打下一定的基礎(chǔ)。
2.教學(xué)目標(biāo)
(1)知識(shí)目標(biāo)
理解掌握歐姆定律及其表達(dá)式,能用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算;根據(jù)歐姆定律得出串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系;通過(guò)計(jì)算,學(xué)會(huì)解答電學(xué)計(jì)算題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(2)技能目標(biāo)
學(xué)習(xí)用“控制變量法”研究問(wèn)題的方法,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用歐姆定律解決問(wèn)題的能力。
(3)情感目標(biāo)
通過(guò)介紹歐姆的生平,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和探索精神,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)、勇于探索真理的精神。通過(guò)歐姆定律的運(yùn)用,幫助學(xué)生樹(shù)立物理知識(shí)普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)以及科學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的價(jià)值意識(shí)。
3.重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):理解歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式和變換式的意義,并且能運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的電學(xué)計(jì)算。
難點(diǎn):運(yùn)用歐姆定律探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
二、說(shuō)學(xué)生
1.學(xué)生學(xué)情分析
在學(xué)習(xí)這節(jié)之前學(xué)生已經(jīng)了解了電流、電壓、電阻的概念,并且還初步學(xué)會(huì)了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的使用,具備了學(xué)習(xí)歐姆定律基礎(chǔ)知識(shí)的基本技能。但對(duì)電流與電壓、電阻之間的聯(lián)系的認(rèn)識(shí)是膚淺的、不完整的,沒(méi)有上升到理性認(rèn)識(shí),需要具體的形象來(lái)支持。所以在本節(jié)學(xué)習(xí)中應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)法和定量、定性分析法。
2.知識(shí)基礎(chǔ)
要想學(xué)好本節(jié),需要學(xué)生應(yīng)具備的知識(shí)有:電流、電壓、電阻的概念,電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器使用方法,電流與電壓、電阻的關(guān)系。
三、說(shuō)教法
結(jié)合學(xué)生情況和本節(jié)特點(diǎn)本人采取以下幾個(gè)教法:采用歸納總結(jié)法、采用控制變量法、采用定性分析法和定量分析法。
四、說(shuō)教學(xué)過(guò)程
1.課題導(dǎo)入(采用復(fù)習(xí)設(shè)置疑問(wèn)的方式,時(shí)間3分鐘)
復(fù)習(xí):電流是如何形成的?導(dǎo)體的電阻對(duì)電流有什么作用?
設(shè)疑思考:電壓、電阻和電流這三個(gè)量之間有什么樣的關(guān)系呢?通過(guò)簡(jiǎn)單的回顧、分析,使學(xué)生很快回憶起這三個(gè)量的有關(guān)概念,通過(guò)猜想使學(xué)生對(duì)這三個(gè)量的關(guān)系研究產(chǎn)生了興趣,達(dá)到引入新課的目的。
2.展開(kāi)探究活動(dòng),自主總結(jié)結(jié)論(時(shí)間37分鐘)
根據(jù)上節(jié)探究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),讓學(xué)生自主總結(jié)出兩個(gè)結(jié)論:導(dǎo)體的電阻一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
為了進(jìn)一步得出歐姆定律的內(nèi)容,可采用以下幾點(diǎn)做法:各小組在教師指導(dǎo)下,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理,理解數(shù)學(xué)上“成正比關(guān)系”“成反比關(guān)系”的意思,從而引入歐姆定律的內(nèi)容;讓學(xué)生思考用一個(gè)什么樣的式子可以將這兩個(gè)結(jié)論所包含的意思表示出來(lái),從而引入歐姆定律的表達(dá)式。
3.說(shuō)明事項(xiàng)
在歐姆定律中有兩處用到“這段導(dǎo)體”,其意思是電流、電壓、電阻應(yīng)就同一導(dǎo)體而言,即同一性和同時(shí)性。
向?qū)W生介紹歐姆的生平,以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)中的情感目標(biāo)。學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)、勇于探索真理的精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
歐姆定律應(yīng)用之一:通過(guò)課本第26頁(yè)例題和第29頁(yè)習(xí)題2和習(xí)題3,讓學(xué)生自己先試做,然后教師再加以點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充,使學(xué)生理解掌握歐姆定律表達(dá)式及變形式的應(yīng)用,達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的知識(shí)目標(biāo),充分體現(xiàn)了課堂上學(xué)生的自主地位。
應(yīng)用歐姆定律解題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題:
(1)同一性
即公式中的U、I,必須針對(duì)同一段導(dǎo)體而言,不許張冠李戴。
(2)統(tǒng)一性
即公式中的U、I、R的單位要求統(tǒng)一(都用國(guó)際主單位)。
(3)同時(shí)性
即公式中的U、I,必須是同一時(shí)刻的數(shù)值。
(4)規(guī)范性
解題時(shí)一定要注意解題的規(guī)范性(即按照已知、求、解、答四個(gè)步驟解題)。
歐姆定律應(yīng)用之二:探究串并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。
(1)實(shí)驗(yàn)分析
在演示實(shí)驗(yàn)之前,要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行各種大膽的猜想,當(dāng)學(xué)生的猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同時(shí),他會(huì)在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)到快樂(lè)與興奮,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
①演示實(shí)驗(yàn)
將兩個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái),讓學(xué)生觀察燈泡的亮度情況(變暗了),并說(shuō)出原因(電路中的電流變小了,說(shuō)明總電阻變大了)。
得出結(jié)論:串聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都大。
②演示實(shí)驗(yàn)
將兩個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái),同樣讓學(xué)生觀察燈泡的亮度情況(變亮了),并說(shuō)出原因(路中的電流變大了,說(shuō)明總電阻變小了)。
得出結(jié)論:并聯(lián)電阻的總電阻比任何一個(gè)分電阻的阻值都小。
(2)定性分析
(提出問(wèn)題)為什么串聯(lián)后總電阻會(huì)變大?并聯(lián)后總電阻會(huì)變小?
得出結(jié)論:電阻串聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的長(zhǎng)度變長(zhǎng)了,所以串聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多總電阻就越大;電阻并聯(lián)相當(dāng)于導(dǎo)體的橫截面積變粗了,所以并聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多總電阻就越小。
(3)定量分析
利用歐姆定律公式以及前面學(xué)過(guò)的串并聯(lián)電路中電流和電壓的特點(diǎn)推導(dǎo)串并聯(lián)電路中總電阻的關(guān)系得出結(jié)論:(1)電阻串聯(lián)后的總電阻R串=R1+R2+…+Rn;(2)電阻并聯(lián)后的總電阻=+…+。
4.小結(jié)(4分鐘)
(1)理解掌握歐姆定律的內(nèi)容及其表達(dá)式
(2)運(yùn)用歐姆定律解決有關(guān)電學(xué)的計(jì)算題以及探究串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
5.布置作業(yè)(1分鐘)
本節(jié)作業(yè)的布置主要是針對(duì)歐姆定律表達(dá)式及其變形公式的運(yùn)用,并結(jié)合前面學(xué)習(xí)過(guò)的串并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)的一些常見(jiàn)題型加以知識(shí)的鞏固。
作業(yè):《課堂點(diǎn)睛》17頁(yè)至18頁(yè)的習(xí)題。
五、說(shuō)板書(shū)設(shè)計(jì)
歐姆定律的內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律的表達(dá)式:I
電阻的串聯(lián):R串=R1+R2+…+Rn
摘 要:本文對(duì)人教版物理選修3-1教材中引入焦耳定律的方式提出了質(zhì)疑,指出了其不利影響,同時(shí)提出了自己的方案并分析了這樣引入的好處。
關(guān)鍵詞:物理選修3-1;焦耳定律;歐姆定律;純電阻電路
人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理選修3-1課本對(duì)焦耳定律的引入過(guò)程如下:
電流通過(guò)白熾燈、電爐等電熱元件做功時(shí),電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能,電流在這段電路中做的功W等于這段電路發(fā)出的熱量Q,即
Q=W=UIt
由歐姆定律
U=IR
代入上式后可得熱量Q的表達(dá)式
Q=I2Rt
即電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比,這個(gè)關(guān)系最初是焦耳用實(shí)驗(yàn)直接得到的,我們把它叫做焦耳定律。
這里用公式推導(dǎo)的方式得出了焦耳定律的公式和內(nèi)容,筆者認(rèn)為不太恰當(dāng),理由如下:
第一,焦耳定律是焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的規(guī)律,科學(xué)實(shí)驗(yàn)是自然規(guī)律最直接的反映,科學(xué)理論正確與否必須接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),正如課本上所說(shuō)焦耳定律是焦耳用實(shí)驗(yàn)直接得到的,焦耳定律本身就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律,這是焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)得到并經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,我們不應(yīng)該淡化科學(xué)實(shí)驗(yàn)在焦耳定律建立過(guò)程中所起的巨大作用,公式推導(dǎo)的方式掩蓋了焦耳定律的真實(shí)面目。
第二,這里Q=W應(yīng)用了能量轉(zhuǎn)化與守恒定律來(lái)推導(dǎo)焦耳定律,而實(shí)際情況是焦耳本人是在得出焦耳定律后,又進(jìn)行了長(zhǎng)期的、大量的、精確的科學(xué)實(shí)驗(yàn),在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)面前焦耳提出了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律.并且電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)所做的電功和導(dǎo)體發(fā)出的電熱相等是焦耳得出能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的重要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).由此看來(lái),用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來(lái)推導(dǎo)焦耳定律是不符合科學(xué)發(fā)展的實(shí)際歷程的。
第三,上述推導(dǎo)過(guò)程用到了歐姆定律,歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)該為[I=UR],不應(yīng)該用U=IR,另外,歐姆定律是只能在純電阻電路中才適用的規(guī)律,用歐姆定律來(lái)推導(dǎo)焦耳定律會(huì)使學(xué)生認(rèn)為焦耳定律也只適用于純電阻電路,對(duì)電動(dòng)機(jī)等非純電阻元件求電熱不適用的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí).學(xué)生一旦建立這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)再來(lái)糾正是比較困難的.
基于以上考慮,筆者認(rèn)為引入焦耳定律的過(guò)程可以做一些調(diào)整.建議設(shè)計(jì)“電流通過(guò)電學(xué)元件時(shí)產(chǎn)生的電熱與誰(shuí)有關(guān)?”的探究實(shí)驗(yàn)(或者介紹焦耳所做的實(shí)驗(yàn)).通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)得出Q=I2Rt,即焦耳定律.然后結(jié)合能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱W=Q,即UIt=I2Rt,可以得到[I=UR]。由此可見(jiàn)歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中的具體反映和內(nèi)在要求.
這樣設(shè)計(jì)的好處是還原了人們認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的實(shí)際歷程,體現(xiàn)出了科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)理論建立過(guò)程中的巨大作用,使人們認(rèn)識(shí)到焦耳定律是一條實(shí)驗(yàn)規(guī)律,物理學(xué)科是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),能真實(shí)反映自然規(guī)律.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)我們可以引導(dǎo)學(xué)生像科W家那樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,探究、總結(jié)得出規(guī)律,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)自然科學(xué)的重要意義,也能使學(xué)生獲得科學(xué)研究的方法.
我們又利用焦耳定律和能量守恒定律反過(guò)來(lái)得出了歐姆定律,說(shuō)明歐姆定律、焦耳定律雖說(shuō)是在實(shí)驗(yàn)中得出的,同時(shí)它們也是物理理論大廈的有機(jī)組成部分,可以反映出焦耳定律在物理理論體系中的地位和物理理論的完備性,在理論層面上證明焦耳定律可以納入已有的物理理論當(dāng)中,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論和理論框架得到完美融合.更重要的是我們能夠得到歐姆定律的適用條件――純電阻電路,如果不是純電阻電路,電流做功沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化為電熱則不能得出W=Q即UIt=I2Rt,歐姆定律也就不適用.另外我們還能體會(huì)到能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在自然界中的普適性,歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律在純電阻電路中的必然要求.
關(guān)鍵詞:物理定律;教學(xué)方法;多種多樣
關(guān)鍵詞:是對(duì)物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過(guò)大量的觀察、實(shí)驗(yàn)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(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)歸納出結(jié)論,或在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動(dòng)和力”的歷史。消除學(xué)生對(duì)力的作用效果的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí);培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時(shí)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(jiǎn)單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)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(gè)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(guò)程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),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(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以……”。教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對(duì)于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們?cè)谝欢屋^短的時(shí)間內(nèi)研究力學(xué)問(wèn)題時(shí),常常可以把地球看成近似程度相當(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(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個(gè)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(shí)還應(yīng)請(qǐng)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(shí)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(dòng)學(xué)、動(dòng)量、功和能等知識(shí)的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬(wàn)有引力定律教學(xué)時(shí)應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程,卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力恒量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬(wàn)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(cuò)誤。③明確是萬(wàn)有引力基本的、簡(jiǎn)單的表式,只適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力。萬(wàn)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(gè)定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)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(lái)。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來(lái)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(méi)有守恒問(wèn)題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來(lái)解決問(wèn)題時(shí),就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過(guò)程(過(guò)程量被消去),使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)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(gè)定律不適用的問(wèn)題,可以利用動(dòng)能定理或功能原理解決。
(5)動(dòng)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(lái)的。所以有人認(rèn)為動(dòng)量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出來(lái),主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)說(shuō),多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)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(dòng)定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動(dòng)量和牛頓運(yùn)動(dòng)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(dòng)量的問(wèn)題,相互作用的物體的所有動(dòng)量都在一條直線(xiàn)上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時(shí)最容易發(fā)生符號(hào)的錯(cuò)誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個(gè)式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動(dòng)量守恒定律反映的是物體相互作用過(guò)程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過(guò)程始、末的動(dòng)量。用它來(lái)解決問(wèn)題可以不過(guò)程物理量,使問(wèn)題大大地簡(jiǎn)化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒(méi)有守恒問(wèn)題。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),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(dòng)量守恒定律來(lái)處理。動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無(wú)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(dòng)量守恒定律都是適用的。
第一種,學(xué)生觀看視頻
這種教學(xué)法是教師將歐姆定律的探究過(guò)程在課前以邊講邊操作的方式制作成錄像,然后在上課時(shí)直接播放給學(xué)生看.教師在上課時(shí)不需要做任何講解,一直等到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、歸納得出歐姆定律以后再進(jìn)行課堂訓(xùn)練,以幫助學(xué)生理解歐姆定律的意義,學(xué)會(huì)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
第二種,學(xué)生瀏覽課件
這種方法是教師將教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片,如實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)電路圖、電路連接注意點(diǎn)、用實(shí)物連接電路、通過(guò)滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)對(duì)電壓與電阻進(jìn)行控制、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)閱讀分析、歐姆定律的文字描述、公式、單位等等.在課堂上,教師邊講解邊放幻燈片,學(xué)生則合著老師的講解進(jìn)行觀察、思考、分析、歸納與記憶.在歐姆定律得出以后,同樣進(jìn)行課堂訓(xùn)練,以鞏固知識(shí),加深理解.
第三種,學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究
這種方法是教師上課時(shí)先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想與假設(shè),然后再引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)研究方法,幫助學(xué)生討論、設(shè)計(jì)與制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,記錄、分析、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論,再在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行評(píng)估與交流等等.具體過(guò)程如下:
第一步,教師在演示電路板上用導(dǎo)線(xiàn)將干電池組、開(kāi)關(guān)、小燈泡連接成一簡(jiǎn)單的電路,閉合開(kāi)關(guān)小燈泡發(fā)光后,啟發(fā)學(xué)生思考討論,要想改變小燈泡的亮度可怎么做?有幾種方法?當(dāng)學(xué)生討論回答出改變電池節(jié)數(shù)和用滑動(dòng)變阻器串聯(lián)移動(dòng)滑片兩種方法時(shí),再引導(dǎo)學(xué)生明確燈泡亮度的變化是由于燈泡電壓的變化使得通過(guò)燈泡的電流發(fā)生了變化,從而啟發(fā)學(xué)生提出通過(guò)燈泡的電流與電壓有關(guān)的猜想與假設(shè).
第二步,移去變阻器,在上述簡(jiǎn)單電路中并聯(lián)接入另一只不同規(guī)格的燈泡,閉合開(kāi)關(guān),引導(dǎo)學(xué)生觀察兩燈泡亮度的不同,思考討論燈泡并聯(lián)電壓相同,兩燈泡電阻的不同使得通過(guò)燈泡的電流不同,從而引起燈泡亮度不同,在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生提出通過(guò)燈泡的電流與電阻有關(guān)的猜想與假設(shè).
第三步,當(dāng)學(xué)生得出電流與電壓和電阻有關(guān)的猜想后,教師引導(dǎo)學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)探究方法、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)記錄表格.
第四步,分組進(jìn)行探究與實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析討論與歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論,引導(dǎo)學(xué)生在坐標(biāo)紙上將研究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用描點(diǎn)的方法作圖,驗(yàn)證電流與電壓的正比關(guān)系.
第五步,在實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出后,介紹歐姆定律及其公式表達(dá)形式,討論各物理量單位的使用,對(duì)各小組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估,分析誤差和錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因.
第六步,討論歐姆定律變換公式及其物理意義,利用歐姆定律及變換公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
以上三種教學(xué)方案中,第一種方案是老師在課前要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作錄像并作配音講解;第二種方案是老師只要從網(wǎng)上下載課件并稍作修改即可;第三種方案是老師在課前要準(zhǔn)備演示及分組實(shí)驗(yàn)器材.第一種和第二種教學(xué)方案中,學(xué)生在課堂上主要是在老師放錄像和課件時(shí)認(rèn)真地聽(tīng)講、觀察、思考和記憶,這是一種接受式學(xué)習(xí)方式.而第三種教學(xué)方案中,學(xué)生在老師的引導(dǎo)下自主發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想與假設(shè),自行制訂實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖,小組合作實(shí)驗(yàn)探究,師生共同討論、歸納建構(gòu)物理知識(shí),這是一種以生為本的體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)方式.前兩種與后一種在落實(shí)課程目標(biāo)和促進(jìn)學(xué)生發(fā)展等方面有著明顯的差別.我們可以從《歐姆定律》這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析:
教育部2011年新版義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)將歐姆定律的實(shí)驗(yàn)探究由原來(lái)的教師演示實(shí)驗(yàn)改成了學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn).根據(jù)新課標(biāo),《歐姆定律》一課的教學(xué)目標(biāo)大致有以下幾個(gè)方面:
1.知識(shí)與技能目標(biāo):
(1)理解歐姆定律及其變換公式的物理意義,能初步運(yùn)用歐姆定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題.
(2)學(xué)會(huì)同時(shí)使用電流表和電壓表測(cè)量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流.
(3) 進(jìn)一步體會(huì)用圖像法研究物理問(wèn)題的優(yōu)越性.
2.過(guò)程與方法目標(biāo)
(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流、電壓、電阻的關(guān)系,會(huì)用滑動(dòng)變阻器改變部分電路兩端的電壓.
(2) 提高學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí),分析、探索、歸納問(wèn)題的能力,知道通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律的研究方法.
3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
介紹歐姆的故事,增進(jìn)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、追求科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情.重視學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的客觀性、普遍性和科學(xué)性的認(rèn)識(shí),注意學(xué)生科學(xué)世界觀的形成.
教師如果采用前兩種多媒體教學(xué)方案替代第三種學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)方案,就會(huì)改變多媒體教學(xué)輔地位,違背教學(xué)規(guī)律,弱化教學(xué)效果.
首先,不恰當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w教學(xué)手段,會(huì)抑制學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,難以調(diào)動(dòng)學(xué)生主體的積極性,從而影響教學(xué)效果.
夸美紐斯說(shuō)過(guò):“興趣是創(chuàng)造一個(gè)樂(lè)觀與光明的教學(xué)環(huán)境的主要途徑之一.”興趣作為誘發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重要因素,在物理教學(xué)中主要是靠教師引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、動(dòng)手做各種實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的.雖然第一、第二種教學(xué)方案中的光、聲、像等信息作用于學(xué)生感官,以直覺(jué)形象也能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,但由于是人為的錄制、合成的,學(xué)生沒(méi)有身臨其境、親自動(dòng)手,就很難體會(huì)到電壓、電阻對(duì)電流的影響.即使通過(guò)多媒體教學(xué)展示了實(shí)驗(yàn)過(guò)程,一部分學(xué)生會(huì)認(rèn)為這是由老師設(shè)計(jì)制作好的,缺乏可信性.因此,當(dāng)老師向?qū)W生介紹歐姆的故事時(shí),學(xué)生就難以體會(huì)到科學(xué)家探索知識(shí)的艱苦與辛勞、成功與快樂(lè),學(xué)生的科學(xué)世界觀就難以形成.
我們都有這樣的體會(huì):電腦電視上歌舞銀屏再精彩,也還抵不住到劇院看現(xiàn)場(chǎng)演出,哪怕是一般的演出也會(huì)讓人感到很興奮.這是什么原因?這就是人們普遍具有的一種強(qiáng)烈的“參與”意識(shí).卡拉OK的流行不就是人們這種參與意識(shí)的外在體現(xiàn)嗎?因此用錄像投影來(lái)代替做實(shí)驗(yàn),往往會(huì)抑制學(xué)生具有的人類(lèi)天性――“參與”意識(shí),甚至?xí)寣W(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的形成產(chǎn)生懷疑,學(xué)習(xí)興趣就此會(huì)大打折扣,主體的積極性很難被調(diào)動(dòng)起來(lái),從而影響教學(xué)效果.
其次,不恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體教學(xué)手段取代相關(guān)的實(shí)驗(yàn),會(huì)違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.
物理學(xué)家牛頓認(rèn)為:“科學(xué)研究離不開(kāi)實(shí)驗(yàn),應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用歸納的方法總結(jié)規(guī)律,進(jìn)而建立起理論.”這也是哲學(xué)中由實(shí)踐到理論、由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)過(guò)渡的普遍規(guī)律.現(xiàn)行中學(xué)物理教材也正是遵循這一規(guī)律而編寫(xiě)的.然而在教學(xué)中,如果違背學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,不恰當(dāng)?shù)赜枚嗝襟w教學(xué)手段去取代實(shí)驗(yàn),必然會(huì)導(dǎo)致事與愿違的結(jié)果.實(shí)踐證明:實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)過(guò)程的起點(diǎn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生將感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的高度,同時(shí)還可以使學(xué)生在反復(fù)的實(shí)踐中加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解.第一、第二種教學(xué)方案雖然通過(guò)多媒體教學(xué)方式也能反映實(shí)驗(yàn)過(guò)程,但這個(gè)過(guò)程不是學(xué)生自己動(dòng)手做的,缺乏實(shí)踐體驗(yàn),因此就沒(méi)有感性認(rèn)識(shí),電流與電壓、電阻之間關(guān)系的結(jié)論就不能由學(xué)生自主建構(gòu).
再次,以多媒體教學(xué)手段取代物理實(shí)驗(yàn),會(huì)影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和各種能力的發(fā)展,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng).
一、教材分析
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過(guò),高中必修本(下冊(cè))安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過(guò)課堂演示實(shí)驗(yàn)再次增加感性認(rèn)識(shí);體會(huì)物理學(xué)的基本研究方法(即通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的兩種常用方法——列表對(duì)比法和圖象法;再次領(lǐng)會(huì)定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點(diǎn)在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時(shí)用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是如何控制實(shí)驗(yàn)條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會(huì)科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識(shí)的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說(shuō),本節(jié)課是后續(xù)課程的知識(shí)準(zhǔn)備階段.
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運(yùn)用.
本節(jié)課的重點(diǎn)是成功進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心,是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點(diǎn)是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場(chǎng)一章中已經(jīng)接觸過(guò),但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識(shí),對(duì)此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識(shí)其代表一個(gè)新的物理量,還是存在著不小的思維臺(tái)階和思維難度.對(duì)于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式,從數(shù)學(xué)角度看只不過(guò)略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混,對(duì)公式中哪個(gè)是常量哪個(gè)是變量分辨不清,要注意提醒和糾正.
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),本節(jié)課采用以演示實(shí)驗(yàn)為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問(wèn),讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng).在教材難點(diǎn)處適當(dāng)放慢節(jié)奏,給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考和討論,教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥,必要時(shí)可進(jìn)行大面積課堂提問(wèn),讓學(xué)生充分發(fā)表意見(jiàn).這樣既有利于化解難點(diǎn),也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍.
通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會(huì)怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),怎樣合理選用實(shí)驗(yàn)器材,怎樣進(jìn)行實(shí)際操作,怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過(guò)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時(shí)要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
三、對(duì)教學(xué)過(guò)程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性,對(duì)一些主要教學(xué)環(huán)節(jié),有以下構(gòu)想:1.在引入新課提出課題后,啟發(fā)學(xué)生思考:物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對(duì)學(xué)生進(jìn)行了方法論教育,也為過(guò)渡到演示實(shí)驗(yàn)起承上啟下作用.2.對(duì)演示實(shí)驗(yàn)所需器材及電路的設(shè)計(jì)可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實(shí)驗(yàn)知識(shí),也調(diào)動(dòng)他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)可請(qǐng)兩位同學(xué)上臺(tái)協(xié)助,同時(shí)讓其余同學(xué)注意觀察,也可調(diào)動(dòng)全體學(xué)生都來(lái)參與,積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對(duì)比法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,提出下面的問(wèn)題讓學(xué)生思考回答:為了更直觀地顯示物理規(guī)律,還可以用什么方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育,使學(xué)生對(duì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識(shí).到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次,通過(guò)提問(wèn)和畫(huà)圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)入手來(lái)理解電壓與電流比值的物理意義.此時(shí)不要急于告訴學(xué)生結(jié)論,而應(yīng)給予充分的時(shí)間,啟發(fā)學(xué)生積極思考,并給予適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢,可提請(qǐng)學(xué)生回答或展開(kāi)討論,讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學(xué)生對(duì)電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律,這實(shí)際上是認(rèn)識(shí)上的又一次升華.要注意闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性,在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié),以鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力.教師重申時(shí)語(yǔ)氣要加重,不能輕描淡寫(xiě).要隨即強(qiáng)調(diào)歐姆定律是實(shí)驗(yàn)定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推.7.為檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成,可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí),達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題,熟悉歐姆定律的應(yīng)用,但占時(shí)不宜過(guò)長(zhǎng),以免沖淡前面主題.
四、授課過(guò)程中幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
1.注意在實(shí)驗(yàn)演示前對(duì)儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作,數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
3.注意演示實(shí)驗(yàn)的可視度.可預(yù)先制作電路板,演示時(shí)注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤(pán)投影在墻上,使全體學(xué)生都能清晰地看見(jiàn).
4.定義電阻及總結(jié)歐姆定律時(shí),要注意層次清楚,避免節(jié)奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)提出,而歐姆定律在歸納完實(shí)驗(yàn)結(jié)論后總結(jié).這樣學(xué)生就不易將二者混淆.