時間:2023-07-12 17:08:20
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇歐姆定律的意義,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:物理定律是對物理規律的一種表達形式。物理定律的教學應注意些什么呢?
關鍵詞:物理定律;教學方法;多種多樣
關鍵詞:是對物理規律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗歸納而成的結論。反映物理現象在一定條件下發生變化過程的必然關系。物理定律的教學應注意:首先要明確、掌握有關物理概念,再通過實驗歸納出結論,或在實驗的基礎上進行邏輯推理(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),且要弄清相關的物理定律之間的關系,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“運動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識;培養學生科學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態,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,是研究整個力學的出發點,不能把它當作第二定律的特例;慣性質量不是狀態量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運動狀態和運動過程而改變。在應用牛頓第一定律解決實際問題時,應使學生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運動狀態,所以……”。教師還應該明確,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,但當我們在一段較短的時間內研究力學問題時,常常可以把地球看成近似程度相當好的慣性系。
(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質量存在什么關系引入課題。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論推廣為一般的表達:物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學時還應請注意:公式F=Kma中,比例系數K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關系,以及與運動學、動量、功和能等知識的聯系。教師應明確牛頓定律的適用范圍。
(3)萬有引力定律教學時應注意:①要充分利用牛頓總結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、冥王星的發現等物理學史料,對學生進行科學方法的教育。②要強調萬有引力跟質點間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學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,只適用于計算質點的萬有引力。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,也發現了它的局限性。
(4)機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結出來,因為實驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據功能原理,在外力和非保守內力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用實例總結出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發生相互轉化,就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態變化的復雜過程(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(只有系統內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。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出來,主張從實驗直接總結。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相,就目前中學的實驗條件來說,多數難以做到。即使做得到,要在課堂里準確完成實驗并總結出規律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定律導出,再安排一節“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規律,也不違反科學規律。中學階段有關動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數式替代矢量式。學生在解題時最容易發生符號的錯誤,應該使他們明確,在同一個式子中必須規定統一的正方向。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。若物體不發生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實際問題時,如果質點系內部的相互作用力遠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、最普遍的規律之一。無論是宏觀系統或微觀粒子的相互作用,系統中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
(6)歐姆定律中學物理課本中歐姆定律是通過實驗得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學時應注意:①“電流強度跟電壓成正比”是對同一導體而言;“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難點和關鍵是電動勢的概念,并用實驗得到電源電動勢等于內、外電壓之和。然后用歐姆定律導出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉化和守恒定律推導)。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應明確,普通物理學中的歐姆定律公式多數是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導體就不服從歐姆定律。但不論導體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關系式都可以作為導體電阻的一般定義。中學物理課本不把R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
(7)楞次定律可以采用探究教學法,讓學生通過實驗得到的結論歸納出定律。教學時應注意:①楞次定律是確定感生電流方向的規律,同時也確定感生電動勢的方向。如果是斷路,通常我們可以把它想象為閉合電路。②感生電流的磁場只能“阻礙”原磁通的變化,不能“阻止”它的變化。否則就不會繼續產生感生電流。“阻礙”或者說“反抗”原磁通的變化,實質上是使其他形式能量轉化為電能的一種表現,符合能量守恒定律。③要使學生熟練掌握應用楞次定律判定感生電流方向的3個步驟。④明確右手定則可看作是楞次定律的特殊情況,并能根據具體情況選用定則或定律來判斷感生電流的方向。
一、教材分析
《歐姆定律》一課,學生在初中階段已經學過,高中必修本(下冊)安排這節課的目的,主要是讓學生通過課堂演示實驗再次增加感性認識;體會物理學的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規律);學習分析實驗數據,得出實驗結論的兩種常用方法――列表對比法和圖象法;再次領會定義物理量的一種常用方法――比值法。這就決定了本節課的教學目的和教學要求。這節課不全是為了讓學生知道實驗結論及定律的內容,重點在于要讓學生知道結論是如何得出的;在得出結論時用了什么樣的科學方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學生沿著科學家發現物理定律的歷史足跡體會科學家的思維方法。
本節課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復習初中知識的作用,另一方面為學習閉合電路歐姆定律奠定基礎。本節課分析實驗數據的兩種基本方法,也將在后續課程中多次應用。因此也可以說,本節課是后續課程的知識準備階段。
通過本節課的學習,要讓學生記住歐姆定律的內容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學會分析實驗數據的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節課的重點是成功進行演示實驗和對實驗數據進行分析。這是本節課的核心,是本節課成敗的關鍵,是實現教學目標的基礎。
本節課的難點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一章中已經接觸過,但學生由于缺乏較多的感性認識,對此還是比較生疏。從數學上的恒定比值到理解其物理意義并進而認識其代表一個新的物理量,還是存在著不小的思維臺階和思維難度。對于電阻的定義式和歐姆定律表達式,從數學角度看只不過略有變形,但它們卻具有完全不同的物理意義。有些學生常將兩種表達式相混,對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清,要注意提醒和糾正。
二、關于教法和學法
根據本節課有演示實驗的特點,本節課采用以演示實驗為主的啟發式綜合教學法。教師邊演示、邊提問,讓學生邊觀察、邊思考,最大限度地調動學生積極參與教學活動。在教材難點處適當放慢節奏,給學生充分的時間進行思考和討論,教師可給予恰當的思維點撥,必要時可進行大面積課堂提問,讓學生充分發表意見。這樣既有利于化解難點,也有利于充分發揮學生的主體作用,使課堂氣氛更加活躍。
通過本節課的學習,要使學生領會物理學的研究方法,領會怎樣提出研究課題,怎樣進行實驗設計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進行實際操作,怎樣對實驗數據進行分析及通過分析得出實驗結論和總結出物理規律。同時要讓學生知道,物理規律必須經過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養成嚴謹的科學態度和良好的思維習慣。
三、對教學過程的構想
為了達成上述教學目標,充分發揮學生的主體作用,最大限度地激發學生學習的主動性和自覺性,對一些主要教學環節,有以下構想:1.在引入新課提出課題后,啟發學生思考:物理學的基本研究方法是什么(不一定讓學生回答)?這樣既對學生進行了方法論教育,也為過渡到演示實驗起承上啟下作用。2.對演示實驗所需器材及電路的設計可先啟發學生思考回答。這樣使他們既鞏固了實驗知識,也調動他們盡早投入積極參與。3.在進行演示實驗時可請兩位同學上臺協助,同時讓其余同學注意觀察,也可調動全體學生都來參與,積極進行觀察和思考。4.在用列表對比法對實驗數據進行分析后,提出下面的問題讓學生思考回答:為了更直觀地顯示物理規律,還可以用什么方法對實驗數據進行分析?目的是更加突出方法教育,使學生對分析實驗數據的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認識。到此應該達到本節課的第一次,通過提問和畫圖象使學生的學習情緒轉向高漲。5.在得出電阻概念時,要引導學生從分析實驗數據入手來理解電壓與電流比值的物理意義。此時不要急于告訴學生結論,而應給予充分的時間,啟發學生積極思考,并給予適當的思維點撥。此處節奏應放慢,可提請學生回答或展開討論,讓學生的主體作用得到充分發揮,使課堂氣氛掀起第二次,也使學生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象。6.在得出實驗結論的基礎上,進一步總結出歐姆定律,這實際上是認識上的又一次升華。要注意闡述實驗結論的普遍性,在此基礎上可讓學生先行總結,以鍛煉學生的語言表達能力。教師重申時語氣要加重,不能輕描淡寫。隨即強調歐姆定律是實驗定律,必有一定的適用范圍,不能任意外推。7.為檢驗教學目標是否達成,可自編若干概念題、辨析題進行反饋練習,達到鞏固之目的。然后結合課本練習題,熟悉歐姆定律的應用,但占時不宜過長,以免沖淡前面主題。
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數規則進行介紹。
2.注意正確規范地進行演示操作,數據不能虛假拼湊。
3.注意演示實驗的可視度.可預先制作電路板,演示時注意位置要加高.有條件的地方可利用投影儀將電表表盤投影在墻上,使全體學生都能清晰地看見。
4.定義電阻及總結歐姆定律時,要注意層次清楚,避免節奏混亂.可把電阻的概念及定義在歸納實驗結論時提出,而歐姆定律在歸納完實驗結論后總結.這樣學生就不易將二者混淆。
關鍵詞:歐姆定律;學習能力;培養
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)12-0057
《歐姆定律》作為重要的物理規律,不僅是電流、電阻、電壓等電學知識的延伸,還揭示了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的必然聯系,是電學中最基本的物理規律,是分析解決電路問題的金鑰匙。在利用歐姆定律進行計算時,強調電流、電壓、電阻這三個物理量的同時性和同一性;加強學生對于這些問題的理解,對于后續課程測量電阻、電功、電功率的學習,起到良好的促進作用。因此,對于電學中的第一個規律的學習,教師應該注重學生學習能力的培養。
一、在教學中發現學生容易存在的問題分析
1. 進行電學實驗探究時,往往要求學生設計電路圖,很多學生在設計時不能一次將電路圖設計完整。
2. 從學生做題情況來看,學生不容易弄清楚控制變量法的作用。在歷年中考題中,常有這樣的題目:在探究電流與電阻的關系時,如將電路中的定值電阻從5歐姆換成10歐姆,將怎樣保證電壓不變?如何移動滑動變阻器?此類題目的得分率不高。
3. 在運用歐姆定律進行計算時,對于復雜一點的電路,如電路中的用電器不止一個時,學生往往容易將公式寫出,數據生搬硬套,亂算一通。這樣的習慣對于后續課程――電功、電功率的計算也產生了不良的影響。
針對學生的以上問題,筆者認為原因主要出在以下幾個地方:(1)對問題的分析缺乏全面的考慮。(2)對于控制變量法的應用不夠熟練,但電路分析有待加強。(3)對于各個物理量之間的因果關系沒有弄清楚。沒有理解到電阻或電壓的變化引起了電流的變化。(4)沒有理解歐姆定律的同時性和同一性。
二、結合教科版教材,如何在教學中培養學生的學習能力
筆者認為,結合教材情況以及學生的學習情況,我們可以在以下幾個地方做好細節處理,讓學生養成良好的學習習慣,培養學生學習能力的目的。
1. 實驗設計:分步探究,嘗試錯誤,完善設計,培養學生養成縝密的思維能力
在第一課時的教學中,教學重點在于如何通過實驗探究得出電流與電壓、電阻之間的關系。教師在提出電流大小與什么因素有關的問題時,學生根據以往的學習經驗,猜想出電壓、電阻會影響電流的大小。教師應引導學生用控制變量法探究它們之間具體有什么關系。從而將所探究的問題分為兩個小課題來進行,即電流與電壓的關系和電流與電阻的關系。在進行第一個小課題:探究電流與電壓的關系時,學生在設計電路圖的時候,容易根據自己的經驗將電流表、電壓表接入電路,而沒有接入滑動變阻器。
教師不必及時指出不足,可以進行展示以后,再提問怎樣改變電路中定值電阻兩端的電壓?這時學生可能會想到要用改變電源電壓的方法,但是這樣做不夠方便。如果用滑動變阻器來調節是最方便的。這時才設計出準確的電路圖。學生根據之前所學的串聯分壓的知識,很容易理解當滑動變阻器的阻值發生變化的時候,電路中定值電阻兩端的電壓會發生變化,而電流也會隨之發生改變。同樣,設計好的電路圖也可以用于第二個課題的探究。這種不斷地讓學生對問題作出反應,不斷調整自己的設計方案,最后走向完善,這樣做符合學生的認知規律。
2. 重視實驗探究的過程,培養學生的動手能力以及發現問題后尋找解決方法的能力
對于兩個課題的實驗,必須由學生自己在教師的引導下完成。絕不能因為趕教學進度而由教師代勞,讓學生只是簡單記下數據,分析數據得出規律。學生只有在實驗過程中才會發現問題。如課題二:在電壓不變時,探究電流與電阻的關系中,學生就會發現沒有移動滑動變阻器,而將定值電阻改變時,電壓表的示數也會隨之發生改變。那如何保證電壓表的示數不變呢?學生才會自己去想辦法通過移動滑動變阻器來完成。那滑動變阻器的移動是否有規律可循?學生通過自己的實驗,才會發現其中的規律。有了這樣的經驗以后,進行理論分析問題也就變得容易了。而具備了動手能力及解決問題的能力后,在后續課程測電阻、測電功率的學習中,也就較為輕松了。
3. 對于實驗結論的得出,要把握其中的因果關系,培養了學生的邏輯思維能力
雖然在之前的學習中,學生已經認識到了電壓是形成電流的原因。同時也認識到了導體對電流有阻礙作用,也即是導體存在電阻這樣的觀念。但是放到歐姆定律的學習中,尤其是對公式R=U/I的理解上,學生容易認為電阻與電壓成正比,電阻與電流成反比,也就是認為電壓和電流的大小會改變電阻的大小。學生會單純從數學的角度來理解物理公式,而不能把握三者之間的因果關系。也就是電流變化引起了電阻變化還是電阻變化引起了電流變化?這也是我們之前做實驗的過程中,讓學生分析的根本目的。教師應該要進行提問,由學生來思考變形公式的意義,可以培養學生的邏輯思維能力。對于物理規律的理解,要引導學生理解規律所反映的邏輯關系。
4. 對于歐姆定律內容的學習要注意抓住關鍵字詞,培養學生閱讀能力
筆者認為,對于歐姆定律的內涵的講解,教材上介B是不夠的,還需要做補充。我們可以教會學生,從規律或者基礎概念中抓住關鍵字詞進行分析。從而到得歐姆定律的適用范圍以及應用條件的同時性和同一性原則。
關鍵詞:教育游戲;初中物理;多媒體技術
德國學者沃爾夫岡•克萊默將游戲定義為一種由道具和規則構建的,游戲者主動參與并且在整個過程中包含競爭,充滿變化的娛樂活動[1]。將游戲運用到教育中,主要是借助游戲的娛樂性和趣味性,使學習者可以在輕松的氛圍中獲得知識[2]。在游戲設計開發環節加入各種先進的電子、媒體技術,可以使游戲在表現形式上更加多樣化,用戶體驗更加真實。使用多種媒體技術對游戲進行開發設計,可以讓學習變得輕松愉快,可以實現“寓教于樂”的教育目標[3]。如學生學習歐姆定律這一內容時,傳統的教學方法中,大多數教師都是照本宣科地進行理論講解,容易使教學變得枯燥乏味。而使用多媒體技術可以把枯燥乏味的知識融入到游戲中,讓學生在放松的情況下掌握相關的知識,因此研究教育游戲具有重要意義。
一、國內外教育游戲的研究現狀
(一)國外研究現
狀國外學者對教育游戲的研究開始于20世紀80年代初,初代教育游戲是將教學和電視游戲相結合,學習者在電視上進行游戲的同時掌握知識技能。隨著計算機的普及和多媒體技術的發展,教育游戲的載體也逐步從電視發展為計算機,教育游戲軟件的種類也更加豐富多樣。國外教育游戲在理論方面也有一套完整的設計開發模式。如KRISTIAN將已有教育理論與游戲設計整合提出了體驗式游戲模型,強調在教育游戲設計中加入即時反饋,以及根據學習者的技能水平為其提供相應的挑戰的內容[4]。
(二)國內研究現狀
我國學者最開始是致力于挖掘游戲的教育價值,之后有學者提出了娛教技術,才正式確定了游戲的教育地位。通過娛教技術,可以使學校教育在時空上得到擴展,將學習者日常生活的一些有趣的體驗融入到傳統的學校教育中,為學習者提供系統的學習生活情境[5]。目前我國物理游戲大多是以零散的單機游戲為主,需要玩家擁有一定的物理常識和體驗才能過關。如在某個光學游戲中,玩家需要靈活運用入射角等于反射角這一光學物理知識,才能完成游戲任務,這些游戲雖然沒有系統的對某個知識點進行教學,但深受學習者的喜愛。這也表明教育游戲終將成為未來教學新的突破口,游戲與教育相結合會逐步成為一種發展趨勢,因此制作出更多、更好的教育游戲已經是教育的一個潮流[6]。基于以上分析,在《超級電工》游戲的設計制作中,要充分結合課程標準,使用娛教技術的相關理論進行設計開發,在發揮游戲娛樂性的基礎上,更要注意對學習效果的檢測,不然就會本末倒置[7]。
二、《超級電工》教學游戲開發設想
(一)課程內容
本游戲的教學內容是初中物理中的歐姆定律,所以在設計游戲時,考慮了如何將歐姆定律體現在游戲過程中,使游戲設計既符合歐姆定律的相關原理,又能與日常生活中的一些現象聯系起來,使游戲既貼合課程標準,又具有趣味性。
(二)游戲內容
游戲設定為超級電工,任務是幫助主人修好電路點亮電燈。游戲給定電壓值和電流值,選擇適當的電阻連接,將電壓減小到電燈的額定電壓。電阻選擇完成后拉下電閘,如果電壓達到電燈額定值燈亮;如果電壓小于額定值燈閃爍;如果電壓大于額定值電燈爆炸。游戲過關可獲得金幣獎勵,如果到游戲結束時間還沒有選好電阻并拉下電閘主人會生氣。
(三)游戲結構設計
游戲的結構初步設計為四個部分:主界面、游戲幫助、游戲關卡小提示。主界面:用一個簡單的動畫效果吸引學生眼球。介紹游戲規則,讓學生了解游戲怎么玩,明白獎勵制度。游戲關卡:設置游戲關卡主要目的是讓學生通過游戲方式快速學習、記憶電阻和歐姆定律的相關公式,學生完成關卡會得到相應的金幣獎勵。小提示:用于輔助學生完成游戲任務,在學生忘記相關公式時可以點擊小提示查看公式表,但是在點擊小提示時會扣除一定的金幣,如果金幣數量不夠則無法開啟小提示。具體的游戲界面如圖1所示。教育游戲的實質是利用游戲來激發學習者的興趣,達到特定的教育目標[8]。針對于教育游戲的特性,筆者認為在游戲設計中應該注意兩個環節,首先游戲設計必須按照相關課程標準進行設計,不可脫離理論知識;其次需要將教學目標完美融合到游戲場景、任務要素中[9]。
三、應用價值
本研究把初中二年級物理中的歐姆定律作為研究內容進行分析,根據國家課程標準的理論指導和技術手段及開發平臺將其設計并制作成教育教學游戲,可體現出以下應用價值。首先,可以增強學習者學習物理的主動性。教學內容以游戲的方式呈現,設置多種難度不同的關卡,學習者可以通過體驗游戲的不同關卡,來理解歐姆定律的基本內容,學習串并聯情況下電阻總值的計算方法,在一種輕松的游戲氛圍下自主學習,并且能通過玩游戲的方式來掌握歐姆定律。通過游戲探究閉合電路中電壓和電阻之間的關系,并將所學的知識應用到生活中。其次,可以加強學習者學習效果。眾所周知,人們對自己感興趣的事物學習的主動性更強,學習效果會更明顯。而把這些繁雜和抽象的物理電學方程式融入在游戲中,能使學生在體驗游戲的過程中充分理解并掌握知識點,有效提高學習者的學習效果。
四、結語
在物理學習中繁多的定律公式學習起來是非常枯燥乏味的,但是如果在游戲中加入了教學內容,根據學生的心理特征設計制作出貼合科學教育目標的教育游戲,不僅能激發學習者的學習興趣,還能提高學習者的學習效果。另外教育游戲是結合學習者的特點設計的,有一定的獎懲措施,能激發學習者的學習動力及學習的積極性和自主探索能力。
作者:曾思遙 單位:云南師范大學
參考文獻:
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關鍵詞: 初中物理教學 綜合素質 物理教師
新時期國家之間的競爭是科技的競爭,科技的競爭是人才的競爭。目前,擺在教育工作者面前最緊迫的任務是如何轉變教育觀念,改進教學方法,為新世紀大面積培養具有較高思想素質和文化素質、健康身體素質和心理素質、較強的勞動技能的綜合型人才及各種類型人才,下面談談物理教師的綜合素質。
一、轉變觀念,樹立正確的人才觀和素質觀
傳統教育重知識的教學輕能力的培養,一直把學習成績作為對人才的標準,限制了學生多方面能力的發展,扼殺了眾多人才。今天,面向基礎教育的教師應以全新的思想指導教學實踐,首先要樹立正確的人才觀,從整體素質和社會需要評價、衡量人才。我們的社會不僅需要科學家、專家、學者,而且需要更多的普通專業技術人員和普通勞動者。學習成績好的能考上大學的是人才,學習成績不太好但有較強組織能力、活動能力、操作能力的同樣是人才。只要有一技之長,能對社會作貢獻的人就是人才。其次要樹立正確的素質觀。我國有十幾億人口,僅靠培養少數人為目標的天才教育或精英教育是無法使中華民族永遠屹立于世界民族之林的。只有全面推進素質教育,提高全民族的素質,才能把人口的包袱轉化為人才的優勢,才能在當今的經濟競爭和綜合國力的競爭中以足夠的人才優勢穩操勝券。因此,教學必須面向全體學生,教會他們求知,教會他們做人。
二、在物理課教學中樹立科學思維的意識
初中物理中的“歐姆定律”的教學,依據大綱和編者的意圖,補充和調整教參上擬定的教學目標。調整后的目標是:(1)知道“分離變量法”是探索物理規律的一種基本方法,知道列表對比法是分析實驗數據、歸納實驗結論的基本方法之一;(2)理解歐姆定律的內容、公式及其變換式的物理意義,會用歐姆定律分析、解決簡單電路的有關問題;(3)培養學生的實驗操作能力、分析思考能力和總結概括能力。因為在教學過程中,指導學生親自參與整個實驗研究過程和數據分析過程,不僅能理解實驗結論和定律的內容,而且知道結論和定律是如何得出的,在得出結論時用了什么方法和手段,在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的。歸納得出歐姆定律后,再引導學生反復討論記錄表格中的實驗數據,把每一組U/I的值與導體的電阻值相比較,自然使學生明白變形公式R=U/I的物理意義。應用歐姆定律解答簡單電路的有關問題不是本節內容的重點,只要引導學生討論一兩個例題即可。這樣的教學才能揭示物理的研究方法和學法,才能讓學生沿著科學家發現物理規律的足跡體會科學的思維方法。
三、科學使用教材,優化教學內容
教材是教學之本,是連接教與學、知識與方法、能力與發展的紐帶。現有的初中物理教材有了較大的進步,雖增大了實驗容量,但大部分是教師演示實驗,學生分組實驗較少。學生學到的知識不能適應高速發展的當今社會。這就要求教師不斷學習現代教育教學理論,充分運用自己的聰明才智,豐富自己的知識積累,站在科學方法論的高度,研究教材、把握教材、使用教材,優化教學內容。
優化教學內容,必須依據學生的身心特點和知識發展水平及未來社會的需要,做到:一是對教材中某些教學內容進行適當調整和補充,使之更適合學生學習和社會需要。如在伏安法測電阻的實驗教學中,教師要引導學生選擇實驗器材、設計實驗電路,完成課本規定的實驗內容后,提出新的問題:在上述實驗中若只允許你使用電壓表,實驗能否進行?需要補充什么輔助器材?教師作適當點撥,讓學生充分思考、醞釀、討論,設計實驗方案,進一步進行實驗,使伏安法測電阻的實驗原理和思想在學生頭腦中得到進一步理解和升華。同理,引導學優生對實驗進行誤差分析,并進行補償討論,培養尖子生的綜合實驗素質。另外,電學中影響電阻大小的因素、歐姆定律、電磁感應、影響電功大小的因素等演示實驗,都可以大膽地作為學生實驗、教師適當指導,讓學生自己操作、觀察、分析實驗現象,自己歸納實驗結論。這樣不僅能掌握知識和規律的內容,還能知道知識的來龍去脈,學會研究方法。二是精選教學素材,真正把融于教材中的思想觀點、方法內容、智力價值和精神素養挖掘出來,展示給學生。舉例講解更要貼近學生的生活實際,激發學生的情感,開發學生的智慧。如在牛頓第一定律、機械能的轉化與守恒、電阻的教學中,都應滲透內因與外因的辯證關系。
四、物理教師要善于轉化薄弱學科的學生
教師可以進行問卷調查,綜合起來物理薄弱成績差異主要體現在:
1.學生層面分析存在的問題。(1)學生學習興趣不濃厚,始終認為物理學科不重要。(2)學生學習習慣差,上課聽講效率不高,不能當堂掌握所學知識,課下又不能訓練鞏固,致使知識的負積累越來越多。(3)沒有養成良好的思維習慣,對物理的學習,其實就是一種思維習慣的培養。但學生課上不按老師的思路進行思考,慢慢地和教師的思維逐漸脫節,難以養成良好的思維習慣。(4)學生基礎知識掌握不牢固,運用知識解決問題的能力較差。
2.教師層面分析存在的主要問題。(1)對學生不熟悉,只關注部分成績好的學生和個別成績差的學生,對中間學生的關注不夠,致使有很多有潛力的學生沒有被發現。(2)由于趕進度,課上提問力度不夠。(3)課堂效率低,有的知識不能做到堂堂清,對學生擴展和興趣方面的知識關注多,忽視最根本的基礎知識和基本技能。課堂練習量小,能力提升靠課下作業。(4)學優生培養力度不夠,且作業檢查力度不到位。
總之,要通過各種形式加強物理學科的教與學,努力提高學生的學習成績,增強學生學習物理的自信心。
一、增加物理教學的趣味性
根據調查可以發現,很多高中生普遍認為高中物理理解起來很難,很多同學因為找不到學習的正確方向而放棄了學習。而老師針對這個情況要做到通過一切可以運用的手段來提升學生的趣味性,“興趣是最好的老師”,有了學習的興趣,才可以談物理學習的進步,而如果很多學生對物理沒有興趣,那么老師講得天花亂墜都沒有任何意義。物理老師可以提前使用PPT或者是其他展示軟件設置和課程相匹配的教學課件,通過向同學播放有趣課件的方式來提高學生對物理的學習興趣。
二、提高物理課堂效率
過去的物理教學課堂,單純依靠板書來完成,物理老師進行板書會消耗大量的時間和精力,老師板書的時間可以多講兩到三個知識點。而電教媒體可以改善傳統教學模式,可以大范圍的展示知識脈絡,讓很多抽象知識更加的清晰直觀,不僅增強課堂的趣味性,并且大大提升了物理課堂的效率,讓很多知識的呈現方式更加簡單明了。通過使用電教媒體,在教學過程中老師可以和同學達成互動,讓更多的學生對高中物理產生濃厚的興趣。
三、創設物理教學新情境
每當物理課堂進行了新理論的教學后,必然要通過不同的方式對知識加以鞏固和實踐。而很多物理知識因為較為抽象,單靠單純的背誦和機械的重復是沒有任何效果的,不僅乏味并且效率很低。這個時候,就可以利用多媒體創設不同的物理學習情境,把知識和物理情境結合在一起,能讓學生在短時間內鞏固自己已學知識,并且可以充分的理解。例如,在高二物理第二章恒定電流中的《歐姆定律》一節中,很多學生認為歐姆定律難以理解,老師在這時就可以利用多媒體創設幾個可以應用歐姆定律的例子和情境,這就可以讓學生了解到歐姆定律的多種用途,還有歐姆定律的來源和起因。又如,在《電阻定律》這一節中,因為電阻定律適用于很多領域,但是單憑老師的口頭講解,學生無法在腦中形成一個易于理解的總體概念,這個時候,老師可以通過制作有關不同類型電阻的動畫,讓學生加深對電阻形成的印象,以及對電路閉合等知識的了解,通過這種方法,大大提升了課堂效率,使得學習程度不同的學生都能接受,還在無形中提升了學生的抽象思維能力。
四、進行課程聯想,提高物理學習創造力
在老師運用多媒體進行教學時,可以采用很多不同方式來表述整節課的中心課程。多媒體可以展示出豐富多彩的圖片和課程有關的動畫,以及帶有趣味性的小故事等。通過多媒體教學,能夠促進學生進行課程聯想,能夠與之前所學知識緊密結合,在日常生活中也能提高學生的創造力。例如,在高二物理第三章第一節《磁現象和磁場》這一章節中,可以先問學生發現了身邊哪些磁現象,然后通過劃分小組,討論身邊的磁現象是如何產生的,隨后,老師就可以直接引入本節課的主題,通過多媒體來展示日常生活中的各種磁現象,并且以動畫的形式來解釋磁現象產生的原因,從而對整體的磁現象進行講解,在多媒體的展示過程中,可以聯系之前學過的知識,提問之前學過的知識哪些和磁現象有關,或者能對磁現象造成影響等問題,通過這種方式,來提升學生的思維發散能力,能夠由點及面,層層深入,找到適合自己的物理學習方法。久而久之,學生在腦海中形成了固定的發散模式,物理成績則會突飛猛進。
五、結束語
使用電教媒體來豐富高中物理課堂,是一個簡單易行的事情。在教學過程中,物理老師應該將理論和實踐相結合,充分調動學生的積極性。但如何能把電教媒體的優勢發揮到最大化,是每個高中物理老師應該思考的問題。
作者:曲廣宏單位:通遼市奈曼旗實驗中學
[關鍵詞]物理教學 興趣
一、利用心理相容理論,培養師生間的深厚感情,激發和發展學生的課堂學習興趣
所謂心理相容,是指雙方舉止言談,思想觀點等方面能互為對方心理所接受、所認可。師生間的心理相容、關系和諧,可消除學生的逆反心理,可引起學生對教師的肯定反應,并在課堂教學中配合默契,使雙邊活動積極,課堂氣氛活躍,課堂上下主動,課堂組織井然有序,從而最大限度地發揮教師的主導功能和學生的主體功能,并從中激發學生課堂學習的興趣。
二、把握優質課教學諸要素及環節,力求全方位激發學生的學習興趣
1.復習檢查提問,采用“單兵操練”。復習檢查提問不吃“大鍋飯”,采用多種形式、多種渠道,對不同層次的學生進行“單兵操練”,能調動動全體學生的學習積極性,使之動腦、動耳、動手、動口。教師可根據上節課的重點內容和新援課的需要,提出若干問題,使學生帶著問題、帶著疑難、帶著求知的企盼心情聽、看、記、想。
2.課堂引入引人入勝。教師為講授新課,設計引人人勝的課堂引入,可使學生產生強烈的好奇心,從而激起學生課堂學習的濃厚興趣。例如我講《閉合電路的歐姆定律》時,是這樣引入新課的:先用提問的方法復習了電動勢的物理意義和數值的計算公式;又復習了部分電路歐姆定律的內容,并板書了一道題目讓同學們思考。接著我說:部分電路歐姆定律只是研究一段純電阻電路上的問題。如果研究的對象是包括電源在內的閉合電路,那么電路中的電流強度又跟什么有關呢?關系如何呢?黑板上的這個題目該如何計算(黑板上出現圖示)請同學們思考后計算一下電路中的電流強度是多少?同學們靜靜地思考后,有的互相交流眼神,似有疑難,有的欲翻書。就在此時,我說:解決上述問題,需要閉合電路的歐姆定律。好,這節課我們學習這一定律,并運用它解決一些具體問題。這時同學們把目光投向了我。
3.利用問題性教學,激發學生的課堂學習興趣。所謂問題性教學,是指教師系統地設計一些問題情境,然后師生一起去分析矛盾,揭示規律,答疑解惑。可以說,啟迪思維是優質課的主旋律,而問題性教學則是啟發思維的有效手段。我在課堂教學中經常采用這種方法,均獲得較理想的教學效果。我的具體做法是:首先創設情境。啟發詢問。即根據教學要求,提出事先自己設計好的問題,引起學生的好奇心,促其積極思考,其次是分析矛盾,進行推理。即教師結合教學內容提出問題并伴之以積極的啟發誘導,讓學生具體分析已知與未知之間、新舊知識之間、現象與本質之間的矛盾,從而把未知轉化為已知。再次是揭示規律,答疑解惑。即在分析、推理的基礎上,揭示事物發展的規律,使學生能夠解答老師提出的疑難問題,并做到舉一反三,觸類旁通。
總之,物理教學中培養學生的學習興趣是十分重要的。我們在自己的工作實踐中,一定要注意加強對學生學習興趣的培養,使我們這一代中學生真正成為有廣博知識的未來世界的主人。
一、物理規律教學的重要性
物理規律是物理學知識體系的核心構件,物理規律教學也是中學物理教學成功的關鍵環節。
1.物理規律是物理學知識體系的核心
物理學的知識體系是以一系列的物理規律凝聚而成的。在物理學發展史上,人們正是以一系列的物理規律為中心而建立了物理學的各個分支體系。例如光的反射定律和折射定律是光學知識的中心,歐姆定律、串并聯電路的規律和焦耳定律是電學知識的中心等等。
2.使學生掌握物理規律是物理知識教學的中心任務
學習和研究自然科學,中心任務是掌握自然規律并用來為人類服務。物理學是自然科學中的一門重要學科,學習物理知識的中心任務應該是掌握物理規律并應用于實際。
在物理教學中,要使學生建立概念和掌握規律之間存在著不可分割的、辯證的聯系。一方面,形成清晰、準確的概念是掌握規律的基礎,如果概念模糊不清,就談不上準確地掌握規律;另一方面,掌握了物理規律又可以深刻而全面地理解概念。例如,只有理解力的三要素概念(大小、方向、作用點),才能理解同一直線上或互成角度的二力合成的規律(如圖1)和二力平衡條件(如2)等;反之,通過掌握力的合成規律和二力平衡條件,又能更深刻地理解力的三要素概念。所以,物理規律的應用比物理概念的應用更為廣泛,理解和掌握物理規律才能更有效地利用物理知識去解決實際問題。由此可見,使學生掌握好物理規律是物理知識教學的中心任務。
二、物理規律的特點及其分類
1.物理規律的特點
物理規律反映了在一定條件下某些物理量之間內在的必然聯系,它是客觀存在的,不以人的主觀意志而轉移。它具有以下特點:
(1)物理規律只能發現,不能創生。
任何客觀規律都只是被發現,而不能被“創生”,但不同學科的規律被認識與發現的途徑又是不盡相同的。物理學規律揭示的是物質的結構和物質運動所遵循的規律,因此必然與人們認識物理世界的途徑有關,即都與觀察、實驗、抽象、思維、數學推理等有著密不可分的聯系。
(2)物理規律反映了有關物理概念之間的必然聯系。
任何一個物理規律,都是由一些概念組成的,這些概念常常表現為物理量,可以用一些數字和測量聯系起來,物理規律則把概念之間的一定關系用語言邏輯或數學邏輯表達出來。
例如,歐姆定律是由導體、電流(I)、電壓(U)、電阻(R)等概念組成的,研究對象是導體,電流(I)、電壓(U)、電阻(R)是3個可測量的物理量。它表明了通過研究對象(導體)的電流與研究對象(導體)的電阻(R是反映研究對象本身的量)和加在研究對象(導體)兩端的電壓(U)之間的定量關系。
2.物理規律的分類
在大千世界里,物理現象千姿百態,物理運動各有不同的形式,有宏觀的、微觀的,有機械運動現象、熱現象、光現象、電磁現象等,所以物理規律就有多種多樣,物理規律也就有不同的表述形式。中學物理規律主要包括以下類型:
(1)物理定律
一般是直接從觀察實驗的結果中概括總結出來的物理規律,如牛頓運動定律、能量轉化與守恒定律、歐姆定律、光的反射定律、焦耳定律等。
(2)定理、原理
定律和原理一般是從已知的物理規律或理論出發,對某特定事物或現象進行演繹、推理,從而得出在一定范圍內有關物理量之間的函數關系或新的論斷,并經得起實踐檢驗的物理規律。
如阿基米德原理(F浮=G排=ρ液gV)、功的原理等。
(3)方程、公式
這是利用數學式子來描述物理量之間關系的物理規律。
如串聯和并聯電阻的計算公式:R=R1+R2+…+Rn;
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn。
(4)法則、定則
即利用特定方法表示的物理規律,如矢量合成的平行四邊形法則、右手定則和左手定則等。
(5)其他
如力(包括二力、共點力)的平衡條件、串聯電路的分壓規律、并聯電路的分流規律、平面鏡和透鏡成像規律、晶體融化和凝固規律、液體壓強規律等。
三、物理規律教學的一般過程
人類在研究和探索物理規律的過程中逐步形成了物理學研究的基本方法。學生認識物理規律的過程也相當于一個探索與研究的過程,因此,物理規律的教學方法與物理學的研究方法大體上是一致的。
1.提出問題,創設便于發現規律的物理環境
作為新授課的物理規律的教學,首先要按照導入新課的方法,以提出問題的形式導入學習物理規律的課題。教師要有意識地提供一個便于探索規律、發現規律的物理環境。創設物理環境常用的方法有實驗法和舉例法。
(1)實驗法
教師借助于演示實驗或學生實驗,使物理現象或過程展示出來,讓學生觀察。例如講授牛頓第一定律時所做的小車分別通過毛巾、棉布、木板表面所滑動距離大小的實驗(圖3)。
(2)舉例法
即列舉出學生在日常生活中熟悉的、能引導發現規律的物理現象。例如,講授影響蒸發快慢的因素時,舉出以下例子:“同樣濕的衣服,晾在樹蔭下干得慢”;“同樣多的水,倒在碟子里干得快,裝在瓶子里干得慢”。
2.探索物理事實的內在聯系,形成規律
這一教學過程主要是把第一步驟所擺出來的物理事實進行抽象思維,探討物理規律現象的內在聯系,提供建立規律的科學依據。根據不同的物理規律,可以采用下列具體方法:
(1)實驗歸納法
例如,用一般水做實驗得到“浮力等于物體所排開的水重”,再改用煤油或酒精做實驗也得到了同樣的結果,而且把物體全部浸入水中或部分浸入水中做實驗都得到了同樣的結論,最后歸納得到了阿基米德原理。
(2)單因子實驗法
對于多因子的物理過程,可運用單因子實驗,先分別固定幾個物理量而研究其中兩個量之間的關系,最后綜合為一個完整的物理規律。例如,研究電流與電壓、電阻之間的關系,可以先保持電阻不變而改變電壓,觀察分析電流隨電壓的改變情況,得到電流與電壓之間的關系;再保持電壓不變而改變電阻,觀察分析電流隨電阻的改變情況,得到電流與電阻之間的關系。最后綜合成為一條物理規律,即歐姆定律。
(3)先定性后定量推演法
限于中學實驗條件,精確測定數據有困難,有些定量的實驗不易成功,因此,可以在觀察定性實驗現象的基礎上進行定量推演或分析介紹,最后形成規律。例如焦耳定律,實驗時觀察通電后煤油溫度的高低來定性說明電流產生熱量的多少。實驗表明,電阻越大,電流強度越大,通電時間越長,電流產生的熱量越多。然后介紹科學家焦耳的研究成果,進而得出定量描述,形成焦耳定律:電流通過導體產生的熱量跟電流強度的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比,Q=I2Rt。
3.下定論并對規律進行討論,加深理解規律
經過第二步的探討和思維加工,初步形成規律后,要整理成文,用科學而又簡明的語言文字或數學工具來表述物理規律。
(1)規律的物理意義
解釋規律的內容,說明它表示什么樣的物理含義,必要時還要與相近規律進行比較。用數學公式或圖像表述規律的,在教學中要引導學生討論如何根據規律的內容得出公式或圖像;反之,又如何從公式或圖像來理解其物理意義。例如焦耳定律,其內容是電流通過導體時產生的熱量與電流強度的平方、導體的電阻、通電時間有關,這個關系是正比關系,由此得到焦耳定律的數學表達式為Q=I2Rt。
(2)規律表述中的關鍵詞語和公式中各字母的意義
例如,阿基米德原理的公式F浮=G排=ρ液gV,公式中字母F浮代表物體所受的浮力,G排表示排開液體的重力,ρ液是液體的密度,g是重力加速度,V表示排開液體的體積。這個公式中各字母代表的物理意義,學生必須十分清楚,運用過程中才不至于出現差錯。
(3)公式中各物理量的單位
中學階段,物理單位的教學也不容忽視。
例如公式Q=I2Rt,式中I、R、t的單位分別是安培、歐姆、秒,Q的單位必須是焦耳。
物理規律的公式中各物理量的單位都是確定的,不能隨便亂用。
(4)規律的成立條件和適用范圍
物理規律本身是反映在一定條件下物理事物內在的必然聯系,并且物理規律是在一定條件下和一定范圍內總結出來的,因此,也只能在這個條件下、這個范圍內才成立。學生學習物理規律時,往往只知道死背條文而忽視了成立條件和適用范圍,在實際應用中亂套,在遇到情況變化時就難以下手,所以,在教學中要重視講清規律的成立條件和適用范圍。
在一般物理規律的表述中,前語是成立條件或適用范圍,后語是結果,即因果關系基本連結成一個完整的句子。通過分析規律的語句結構,從字里行間就可以知道規律的成立條件和適用范圍。例如牛頓第一定律,它的適用范圍是“一切物體”,條件是“沒有受到外力作用”(原因),結果是“保持靜止或勻速直線運動狀態”。
有些規律在敘述中只提出成立條件,必要時可以補充說明適用范圍。例如阿基米德原理,要指出也適用于氣體。有些規律限于學生的基礎和認識水平,只強調成立條件,而暫不提適用范圍。例如,歐姆定律、焦耳定律,不提及只適用于純電阻電路。
四、學生學習物理規律中的常見問題
為了有效地引導學生學好物理規律,我們還必須研究和認清學生學習物理規律中的常見問題和心理障礙。在中學階段,主要存在以下幾個方面的問題:
1.感性知識不足
中學物理規律的教學,許多是從事實出發經過分析歸納總結出來的。中學生抽象思維能力不強,他們理解物理規律特別需要有充分的感性材料作基礎。如果沒有足夠的、能夠把有關的現象與現象之間的聯系鮮明地展示出來的實驗或學生日常生活中所熟悉的曾親身感受過的事例作基礎,勢必造成學生學習上的困難。
例如,研究電磁感應和自感的有關規律,如果沒有足夠的、能夠逐步揭示現象間本質聯系的實驗作基礎,學生對這些規律就很難理解。
2.學生在日常生活中形成的錯誤觀念的干擾
學生在日常生活中積累了一定的生活經驗,對一些問題形成了某些觀念。這些觀念中,有的比較正確,但往往有一定的表面性和片面性,甚至是錯誤的觀念。這些先入為主的錯誤觀念對學生正確理解物理規律往往起著嚴重的干擾作用。如:學生在運動和力的關系上往往有“物體受力才能運動,不受外力,物體根本不會運動”的觀念,這就給學生正確理解運動和力的關系帶來了很大的困難。
3.抽象邏輯思維能力不強
在物理規律的研究和運用中,有時要進行嚴格的邏輯推理和科學的想象等抽象思維活動;在運用物理規律解決某些問題時,要想取得正確而全面的解答,學生要具有較高水平的思維品質。然而,中學生在心理發展上正處在思維發展過渡期,對于不同年級的學生和不同的學生個體,這個發展在遲早快慢上有差異,有些學生由于沒有形成邏輯思維的習慣,抽象思維能力不強,這就使他們在學習和運用物理規律時遇到了較大的困難。
4.不會運用物理規律說明、解釋現象和分析解決實際問題
中學階段,學生在理解物理規律上,經過努力并不會感到很困難,但是運用起來常常會束手無策。形成的原因,除了知識上的欠缺和思維習慣、思維定勢的干擾等因素外,最主要的是學生還未掌握運用物理知識去分析、處理、解決問題的思路和方法,因此,學生在完成認識的第二個“飛躍”上困難較大。
物理規律的教學要有階段性,要有一個逐步深化、提高的過程。對于同一物理規律,初中、高中有不同層次的要求,因此,我們應遵循學生的認知規律,由淺入深,一步步地通過一系列的教學活動,來提高物理規律的教學水平。
參考文獻
[1]閻金鋒 田世昆 中學物理教學概論[M]。
[2]閻金鋒 田世昆 中學物理教學概論(第二版)[M]。
制作:歐姆表的電路連接
自制的多量程歐姆表是根據串聯電路的歐姆定律制成。Arduino將電路中電壓分配規律,轉化為數字信號。通過數字的變化,反推出未知電阻的阻值。我們參照自制多量程歐姆表的電路圖(如圖1),來解析自制多量程歐姆表的原理。
5V為待測電阻Rx和已知電阻R1之間的總電壓,V為電壓表測得的阻值。因為串聯電路的電流不變,所以根據公式可求得待測電阻的阻值為: 。
可見,要求得待測電阻的阻值,我們需要已知兩個變量。一個是定值電阻,一個是A0端口電壓。理論測量范圍為0到無窮大。已知Arduino UNO可提供5V的電壓,選擇1KΩ定值電阻作為電路的已知電阻。Arduino UNO可以將電路中的0~5V電壓轉換成數字信號0~1023,且兩者呈線性關系。例如,輸入模擬信號管腳的電壓為0V,轉換之后的數字為0;模擬信號管腳電壓為5V,轉換之后的電壓為1023。利用Mixly圖形化編程軟件,可以實現兩者轉換以及結果顯示。圖2為實際電路示意圖。紅色導線一端接入Arduino UNO板5V管腳,另一端作為測量電阻的引腳;1KΩ電阻一端接地,另外一端連接黑色導線作為測量電阻的引腳,同時連接藍色導線接入A0管腳。
之前我們已經了解到A0端口的測量值和A0和GND之間電壓V之間的換算關系為 ,將其代入到計算公式當中,可得A0數值和Rx的計算關系為: 。
改裝:繪制歐姆表的表盤
上述的歐姆表只是一個最初的模型,測量的電阻值只能在電腦上顯示。這樣的歐姆表只是對其原理的一個展現,還不能成為一個獨立的作品。為了使自制的歐姆表更貼近真實的歐姆表,我們可以對其做進一步改進,在圖2連線的基礎上,加入舵機。利用舵機角度的變化表示阻值的大小,制成指針式歐姆表。要解決的首要問題是,將測量到的電阻值轉換成為舵機的角度。選擇歐姆表的量程為0~10KΩ。已有舵機的旋轉范圍是0~180度,為了簡化計算過程,我們設置舵機轉動10度代表1KΩ,轉動5度代表最小刻度0.5KΩ。現設置歐姆表量程為0~10KΩ,因此舵機轉動的最大角度為100度。
使用直尺、半圓與圓規,在紙盒的表面畫出歐姆表的刻度盤,用舵機在刻度盤上比對位置,使得舵機的轉動軸和刻度盤的中心重合,以此來確定舵機的安裝位置,并用筆標記。再按照舵機的尺寸,挖空紙盒表面,將舵機安裝上去。舵機的三根引腳分別接Arduino UNO電源管腳、接地端與A1管腳。這樣,一個獨立歐姆表的連線和組裝工作已經完成。圖3為歐姆表刻度盤,圖4為指針式歐姆表實際電路示意圖。
玩轉:學習小數變量的使用
程序的編寫大致分為三個部分:第一個部分是對變量的定義,第二個部分是各個小程序的編寫,第三個部分是用程序語句連接各個小程序,最終實現歐姆表的功能。
第一部分的程序是定義變量。變量分為整數、小數、布爾、字符和字符串。如果要給數字賦予一個變量,需要定義變量為整數變量或者小數變量。我們在這一制作過程中,需要進行比較精確的計算,計算的過程與結果必須以小數的形式呈現。因此,我們選擇各個變量為小數變量。定義analog變量為小數變量,初始值為0。模擬端口A0的數值會賦予這個變量。同理,經過歐姆定律公式計算,得到的待測電阻數值用r來表示;r擴大10倍得到的數值賦予a,a與舵機旋轉的角度有關系。圖5為第一部分程序。
第二部分是各個小程序的編寫。首先根據歐姆定律,編寫待測電阻的計算程序。將模擬端口的A0數值賦予analog變量,再代入計算公式中。這里的計算公式與上述歐姆定律的計算公式一致。不同的是,總電壓V原先是5V,現在是與5V對應的1023,而電壓V1用變量analog表示。
名為“電阻”的程序被執行后,會得到待測電阻的精確數值。如果用舵機表示電阻值,電阻值的數值過小,需要進行放大。如待測電阻經過測量為5KΩ,如果舵機相應地轉動5度,指針轉動不明顯。但將電阻值放大十倍為50,舵機轉動50度,舵機轉動明顯,這樣歐姆表的指示將更加精確。
所以,需要執行“舵機顯示電阻”程序,程序內容為待測電阻數值擴大十倍。選擇A1端口為舵機的信號輸入端口,之后a與舵機轉動的角度進行映射,建立對應關系。0~10KΩ放大十倍為0~100,放大的數值和舵機轉動角度一一對應。圖6為第二部分程序。
第三部分程序是要連接第二部分的程序(如圖7)。
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在中學物理學中,培養學生的想象能力的方法和措施是很多的。根據知識本身的特點,可歸類為如下幾種:
1.通過建立理想化模型,培養學生的想象能力。例如:在教學“質點”這一概念時,我們可以首先通過研究物體的運動,使學生認識到:由于物體都有形狀和大小,要確定運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,讓學生發現,在某些情況下由于物體的大小和形狀對我們所研究的現象產生的影響較小,可以忽略不計,以致能把它看做是一個無大小、無形狀的點,即質點。經過這樣的教學,不僅使學生掌握了“質點”這個概念。而且使學生學會了認識自然規律的最基本的方法,還培養了學生科學的想象能力。縱覽整個中學物理教材。不難發現可以采用這種方法進行教學的概念還有:剛體、理想流體、理想氣體、點電荷、電力線、光線等等。
2.通過物理公式的導出過程培養學生的想象能力。物理學是一門從科學實驗中發展起來的自然科學,它的每一個規律的建立都是以實驗為依據的,所以,我們在通過物理公式的導出過程中培養學生的想象能力的教學中,務必要注意兩個問題:其一,在由實驗得出必要的具體數據之后,要引導學生對這些數值進行認真細致地分析、研究,總結出它們的數值間的關系(這些關系一般反映了某一物理規律的某一個側面);其二,引導學生通過科學的想象,把上述各個方面的關系按其內部聯系綜合出一個完整的、正確的物理規律(通常用數學語言加以描述),例如:在推導“歐姆定律”的過程中,我們在認真測得一些數據之后,應提出如下幾個問題:①電阻不變時,電流強度與電壓的關系是怎樣的?②電壓不變時,電流強度與電阻的關系是怎樣的?③分析每一次測出的3個數據能得出什么樣的關系是怎樣的?④怎樣用字母符號表示這一關系?經過對上述四個問題的解答。學生一般能獨立地推導出歐姆定律的數學表達方式I=U/R。
3.通過對相關或相似的物理問題、物理概念、物理規律之間的比較。培養學生的想象能力和辯證思維能力,在教學中把規律性相同或相似的物理問題、物理概念、物理規律,運用類比的方法進行講解,既可消除學生中所存在的一些錯誤和模糊認識,又可以使學生通過聯想、比較,產生由此及彼、舉一反三、觸類旁通的效果。從而也能培養學生的想象能力,此外還有利于學生們的記憶。教學中我們發現,常用的歸類比較的做法主要應用在以下三個方面:
(1)對相關的物理問題進行比較。例如:交直流發電機(電動機)在機構原理上的比較;液體內部壓強的大小求法與計算物體重力勢能的比較;物體質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;幻燈機成像調節(或照相機成像調節)與放大鏡成像調節的比較;柴油機工作原理與汽油機工作原理的比較,等等。
(2)把表達形式相似而本質不同的概念進行比較。例如:質量與重量;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;質點與點電荷;電力線與磁力線;電壓與水壓等的比較。
(3)把表達形式或規律相似而本質不同的物理定律、公式進行比較;右手定則與左手定則的比較;動能(動量)定理與機械能(動量)守恒定律的比較;動量守恒定律與機械能守恒定律的比較,等等。
4.在解答物理問題的過程中,培養學生的想象能力。在讓學生學習完某幾個單元或某幾個章節的內容之后,我們應該回過頭來引導學生把解題方法相仿而物理內容不同的物理問題的解答過程進行比較,從而達到培養學生的想象能力的目的。例如在學完“機械能”和“電場”之后。我們可以引導學生把物體在重力場做功的計算與點電荷在電場中做功的計算進行比較;把重力勢能的求解與電勢能的求解方法進行比較,等等。一般做法可以是:精選一至二道有代表意義的練習題作為范例,通過引導學生對它們解答過程的分析、討論、比較、思考(必要時老師也可作些指導),最后歸納總結出正確合理的結論。我們認為:通過這樣對學生的訓練。能夠使學生養成一種做完某一個題之后便進行類比思維和科學思維的習慣,從而培養了學生的類比思維和科學想象思維的能力,達到舉一反三的效果。
總之,培養學生的想象思維能力的意義是重大的,措施和方法也是多樣的,本文從以上幾個方面談了一些膚淺的認識和一些不成熟的做法,一定存在許多謬誤之處,請大家批評指正。
中學物理邏輯性很強,許多剛剛步入高中的學生很難適應高中物理的學習,認為高中物理不易學、學不懂.面對這種狀況,教師應該時刻關注學生的心理,及時有效的幫助學生克服這種心理障礙,使他們能夠對學習物理充滿信心.物理教師還要改善自己的教學方式,設計新穎的教學方案,激發學生對物理學習的興趣,提高學生對物理學習的積極性,整體改善物理的教學質量.
一、中學物理課堂教學新型設計分析
(一)設計物理教學方法的思路
1.結合哲學方法
結合哲學方法分為:質變和量變法、否定和肯定法、內容和形式法、本質和現象法、相對和絕對法、原因和結果法、空間和時間法、統一和對立等法.
2.結合數學方法
結合數學方法:圖像法、函數法、幾何法、極限法等.
3.突出物理方法
物理有自身獨特的學習方法:觀察法、實驗法、守恒定律法、對稱法、化方法等.
4.思維方法
思維方法:判斷和推理法、綜合和分析法、分類和比較法、概括法、演繹和歸納法、具體和抽象法、類比法等.
(二)設計在物理課堂教學的作用
1.是科學教授物理的需要
通過物理科學的方法,讓學生更好理解物理知識.例如:某教師在講解電容和電場強度設計教案時,應考慮電容和電場強度的定義,而它們是根據比值進行定義的,通過比值可以將抽象的概念具體化、數字化,再聯合實驗,促進學生更好地理解物理知識.
2.促進中學生建立科學觀念
物理是科學學科,包含大量的科學觀念和概念,促進學生建立正確的科學觀念,懂得從現象到本質、從偶然到必然、從未知到已知.
例如:某物理老師講解《慣性定律》設計問題“靜止的小車啟動時,為什么小車上的木板向后倒?”“小車停止運動時,為什么小車上的木板會向前倒?”引導學生對實驗現象進行全面思考,科學利用定律解決物理問題,促進學生建立科學觀念.
二、學生的個體差異
為了了解學生對物理的學習情況,筆者對某所學校學生的力學和電學進行了調查.發放調查問卷143張,共收回137張,回收率是95.80%.數據顯示,力學中關于自行車下坡行駛時不可以用前閘剎車,77.20%的學生很清楚;15.20%的學生知道一些;6.70%的學生不太清楚;2.20%的學生完全沒聽過.電學中關于燈泡燈絲在開燈瞬間最容易被燒斷,66.30%的學生很清楚;22.80%的學生知道一些;9.80%的學生不太清楚;1.10%的學生完全沒聽過.
生活中物理學處處可見,但是調查顯示有些學生對生活中的物理現象缺乏了解,個體之間存在差異.因此教師應將生活實際、學生的個體差異等因素和物理教學聯合起來,提高分析解決物理問題的能力.
三、新的教學方法
(一)注重物理生活化
結合生活實際教學,以此吸引學生思考問題,讓學生感受到物理是兼備實用性、趣味性的科學學科.
例如:某教師講解《重力勢能》這節課結合生活實際提出“質量不同的物體從同一高度下落,可以觀察到什么現象?”“質量相同的物體從不同高度下落,又可以觀察到什么現象?”讓學生清楚觀察到質量、高度與重力勢能之間的關系.
(二)物理教學方式要靈活
教學過程中,教師要根據學生的學習情況靈活教學.例如:某教師講解《歐姆定律》,首先分析歐姆定律的概念和應用條件,如果學生接受情況較好,那么教師可以繼續根據歐姆定律解決實際問題;如果學生接受情況不好,教師可以做些實驗便于學生理解,還可以繪制伏安特性曲線.靈活教學,幫助學生深刻理解物理定義.
(三)既要針對學生者整體又要尊重個體差異教學
物理課堂是輔助學生學習的教育手段,教師要根據學生整體學習情況進行教學,綜合考慮學生知識基礎、接受知識能力、學習能力;也要尊重個體差異,降低一些學習要求,爭取讓所有學生都能在課堂上有所收獲.
(四)建立場景
(一)知識目標
1、理解伏安法測電阻的原理。
2、知道伏安法測電阻有內接和外接兩種方法。
3、理解兩種方法的誤差原因,并能在實際中作出選擇。
4、理解多用電表直流電流檔、直流電壓檔、歐姆檔的基本原理.
(二)能力目標
1、通過本課的測量誤差分析,實際測量對比分析,培養學生動手操作能力和分析能力。
2、了解歐姆表的原理,學會使用歐姆表。
3、練習使用多用電表。
(三)情感目標
1、通過本課學生測量分析,器材選擇判斷,樹立學生知識來源于實踐,應用于實踐的觀點。
教學建議
1、伏安法測電阻這個實驗學生在初中階段已經學習過了,但是初中時只要求學生掌握測量基本原理,不需要學生考慮測量的誤差以及引起誤差的原因,也不需要學生掌握兩種連接方法,而在高中階段,本節重點是伏安法測電阻的兩種接法,使學生知道在什么情況下應該用哪種接法,知道兩種接法對測量值帶來的不同測量結果,要求學生對兩種連接方法所產生的誤差來源有所了解。
在新課講解中可以首先復習電阻定義,引出測量電阻的思路,結合具體實際,提出兩種測量方式,分析誤差原因,總結適用條件,通過測量分析,進一步鞏固。通過器材分析選擇,培養學生解決實際問題能力。
學生活動展開時應該在教師的引導下,分析兩種測量電阻方法的誤差原因及適用條件,利用自行測量進一步體會適用條件,通過練習題,進一步培養學生綜合分析能力,器材選擇判斷能力,解決實際問題能力。本節是閉合電路歐姆定律的運用,具有聯系實際的意義,為學生提供運用知識分析和解決問題的機會
2、教材要求了解歐姆表的原理,不要求進一步講解歐姆表的刻度等問題.
通過對歐姆表原理的講解,進一步加強學生使用歐姆表的能力,重點強調歐姆表在使用前調零的重要性和必要性,使學生分清歐姆表的各檔位之間的轉換,知道歐姆表內置電源的正負極與兩個表筆之間的連接,會對歐姆表進行讀數和測量。
3、對于程度不同的學生可以采取不同的教學方法,如果學生的程度較好,可以對電阻的測量進行展開教學。除了講解以上兩種電阻測量方法以外,還可以向學生介紹其他方法。比如替代法,補償法,惠斯通電橋法,另有利用一個已知電阻和伏特表,一個已知電阻和安培表進行測量的方法。
教學設計示例
電阻的測量
一、教學目標
1、在物理知識方面的要求:
(1)了解用伏安法測電阻,知道伏安法測電阻有內接和外接兩種方法,無論用“內接法”還是“外接法”,測出的阻值都有誤差。
(2)懂得誤差的產生是由于電壓表的分流或電流表的分壓作用造成的,并能在實際中根據給出的具體數據考慮選用什么規格的儀器。
(3)知道歐姆表測電阻的原理。
2、能力方面的要求:
(1)引導學生理解觀察內容的真實性,鼓勵學生尋查意外現象及異常現象所發生的原因。
(2)通過本課的測量誤差分析,實際測量對比分析,培養學生動手操作能力和分析能力。
(3)培養學生細心操作、認真觀察的習慣和分析實際問題的能力。
二、重點、難點分析
1、重點:使學生掌握引起測量誤差的原因及減小誤差的方法。
2、難點
(1)誤差的相對性。
(2)根據給出的具體數據考慮選用什么規格的儀器來減小誤差。
三、教具
電壓表,電流表,歐姆表,測電阻的示教板。
四、主要教學過程
(-)引入新課
我們在初中時已經做過了“用電壓表、電流表測電阻”的實驗,現在,再做“伏安法測電阻”,是不是簡單的重復呢?大家可以回想一下,當初做實驗時的情況,把兩個示數相除,再多次求平均即可,那你們有沒有想過,這樣得到的就是電阻的真實值嗎?不是,原因在于電壓表和電流表都不是理想的。
(二)教學過程
1、伏安法測電阻
我們已經了解了電流表并非無電阻,而電壓表也并不是電阻無窮大,用這樣的表去測量電阻,會對測量結果有什么樣的影響?
(1)、原理:利用部分電路歐姆定律
我們利用電壓表,電流表測量電阻值時,需把二者同時接入電路,否則無對應關系,沒有了測量的意義,那么接入時無非兩種接入方法,那么電路應如何?請同學們畫出。
(2)、電路:
如果是理想情況,即時,兩電路測量的數值應該是相同的。
提出問題,實際上兩塊表測量的是哪個研究對象的哪個值?測出來的數值與實際值有什么偏差,是偏大還是偏小?
外接法
是兩端電壓,是準確的,是過和的總電流,所以偏大。
偏小,是由于電壓表的分流作用造成的。
實際測的是與的并聯值,隨,誤差將越小。
內接法
是過的電流,是準確的,是加在與A上總電壓,所以偏大。偏大,是由于電流表的分壓作用造成的。
實際測的是與A的串聯值,隨,誤差將越小。
進一步提問:為了提高測量精度,選擇內、外接的原則是什么?
適用范圍:;
[思考題]給你電源、電流計、已知電阻、開關和未知電阻各一只,如何設計測量電阻的電路。
方法:將A前后兩次串入和各支路,測得電流強度為和,應有,則)
2、歐姆表測電阻
伏安法測電阻比較麻煩,實際應用時常用能直接讀出電阻值的歐姆表來測電阻,關于歐姆表的構造,先請同學們看書。
以上歐姆表的結構示意圖。借助電流表顯示示數,測電阻不同于測電流、電壓,表內本身含有電源,表盤上本身刻定的是電流值。試想,在兩表筆間接入不同的電阻時,電路中的電流強度會隨之發生改變,且一個阻值對應一個電流值,即指針偏在某一位置,所以可知:
(1)、原理:閉合電路歐姆定律
(2)、刻度的標定:
①兩表筆短接,調,使,刻出“0”
②兩表筆斷開,指針不偏,刻出“∞”
③任意加上,,在指針偏轉到的位置,刻出“”;
④若是正好是呢?應有,不難看出此時、,是此時的歐姆表內阻,也稱中值電阻。
拿出一塊歐姆表演示一下剛才的過程,同時說明:
①紅、黑表筆的規定是為了與以往的電壓表、電流表“+、-”極統一,即電流流入的為正極,電流流出的為負極。
②由于與并不是簡單的反比關系,所以歐姆表的刻度是不均勻的,從有向左,刻度越來越密。
(3)、使用歐姆表的注意事項:(請同學回答并總結出)
①測電阻時,要使被測電阻同其它電路脫離開。
②歐姆表一般均有幾檔,而且使用時間長了,電池的E,r均要發生改變,所以在每次使用前及換擋后都要進行調零。
③每次使用后要把開關撥到OFF檔或交流電壓檔的最大量程。
由此也可看出,利用歐姆表測電阻僅是粗測而已,在此基礎上,應再利用伏安法測量才會比較準確。
3、課后小結