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高中物理概念引入的改革尝试几例

作者:未知来源:网络收集时间:2013-4-21 15:04:45阅读:
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  高中物理概念引入的改革尝试几例

  概念的引入是高中物理教学的一个重要组成部分,也往往是一个单元的开始部分,处理的好坏直接对能否达到教学最优化有巨大的影响。自从实行新课标使用新教材以来,我们注意改进引入概念的教学设计,获得一定效果,下面介绍其中几例。

  1? 利用守恒量引入概念

  机械能的概念在粤教版高中物理教材里是在必修2第四章第四节《机械能守恒定律》一开始就介绍的。综观各种教材的设计,都是先介绍机械能的定义,然后通过实例帮助学生理解动能与势能间可以互相转化,再从理论上推导机械能守恒定律。这样的过程设计虽已沿袭多年,却使学生对机械能定义的印象不够鲜明,对机械能概念建立的意义理解稍欠深刻。

  我们则把教学的顺序改动为先通过实例帮助学生理解动能与势能间可以互相转化,如列入奥运比赛项目的十米跳台跳水中研究运动员的下落过程,重力势能在减少,动能在增加,说明重力势能在转化为动能。然后提出问题让学生思考、讨论:在这个过程中存在不存在守恒的量?我们还布置同桌的两个学生一人计算运动员在下降h 高度的过程中减少多少重力势能,思考通过什么力做功而减少的,减少的重力势能那里去了;另一人计算增加多少动能,思考通过什么力做功而增加的,增加的动能那里来的;为了方便联系,要求能量的变化都用重力在此过程中所做的功来表示。通过交流、讨论,学生应该能得出此过程中动能+势能的总量是保持不变的,老师再布置学生去理解机械能的定义,提出机械能守恒定律的文字表达。

  这样设计改动不算大,但几个优点则是明显的:(1)通过引导寻找守恒量,创设出较新奇的问题情境,一开始就对学生具有较大的吸引力,能激发学生的学习兴趣。(2)通过研究动能、重力势能的增、减,探讨它们的定量关系、总量关系,再提出概念,让学生体验科学探究过程,领会科学探究方法。(3)指导学生完善了知识结构。守恒是自然界中一种十分重要的关系,机械能守恒则是学生在高中物理中接触的第一个这方面的表达,有意识地强调守恒量的存在,为后续课程中的能量守恒定律、质量守恒定律、电荷守恒定律、动量守恒原理等等的学习奠定了良好的基础。(4)有分工、有合作,初步体验团队作用的发挥。

  还有,高中物理选修3—1《电路》一章中,电源电动势概念学生接受起来有一定困难;我们改成先演示在电源与滑动变阻器组成的电路中,改变滑动变阻器的阻值则内、外电路上的电压肯定一增一减或一减一增即都改变,但通过列表求各次两者的总和容易发现其保持不变也是一个守恒量,不同的电源这个守恒量的值不同而同类的电源这个守恒量的值相同,说明这个守恒量反映了电源的某种特性,再接着介绍电源电动势的概念、意义、测量方法等内容,学生思维上建立这个概念的障碍少多了。这就属于我们基于这种思路的再一次成功的尝试。

  2? 重现史实引入概念

  又如介绍动量的概念,我们是还其历史的本来面目。粤教版高中物理教材选修3—5第一章第一节《物体的碰撞》开始就介绍历史上对碰撞问题的研究,图1-1-1的实验课堂上做不出来,但我们演示出分别用双线悬挂的系列同样小球的碰撞,效果也很不错;再演示两个同样小球碰撞的情景,介绍本实验的碰撞过程中,能量(本实验中是动能)守恒是已知的,但是光是根据能量守恒列出方程求解应有无数组解,但实验结果却是唯一的(即交换速度),说明碰撞过程还应有能量之外的另一类守恒量,哪这个守恒量是什么呢?再接着介绍英国皇家学会曾专门演示小球碰撞实验并为其研究征赏论文,这样就创设出较新奇的问题情境,顺势引导学生上网查阅历史上几位科学家应征并获奖的情况,并为下一节动量概念的建立埋下 伏笔。其后在第二节《动量 动量守恒定律》中改为一开始就从牛顿第二定律和牛顿第三 定律出发展开讨论。如图,设想水平桌面上有 两个匀速运动的球,它们的质量分别是 和 速度分别是 和 ,而且 .经过一定时间 追上 ,并与之发生碰撞,没碰后二者的速度分别为 和 ,设碰撞过程中两球相互作用力分别是 和 ,力的作用时间是t.

  根据牛二定律,对 球有: ;(备注:此处公式与图形输不进来)

  对 球有: ;

  根据牛顿第三定律, 和 大小相等,方向相反,即. ;

  三式联立,解得:

  整理后可得: ?

  这时再介绍动量的概念、介绍动量守恒定律就水到渠成了。当然,还要指出动量定理和动量守恒定律不但适用于恒力,而且适用于变力(可以布置基础好的学生课后试用微元法推导),正因为适用于变力,它们才有广泛的应用。

  3? 利用关联量建立概念

  粤教版高中物理中,磁通量的概念是在选修3—1第三章《磁场》第三节《探究安培力》中介绍的,然而却要到下一册选修3—2第一章《电磁感应》的第二节《研究产生感应电流的条件》这一节才起作用,这时学生对磁通量概念的印象早已淡薄了,所以这样的安排够不够科学是值得探讨的。我们则在实际中讲选修3—1第三章时先不介绍磁通量的概念,到讲选修3—2第一章《电磁感应》的第二节《研究产生感应电流的条件》时先运用控制变量法演示磁场中的闭合回路中有无感应电流、感应电流的大小分别与回路在磁场中面积的大小、磁感应强度的大小、磁感应强度穿过回路面积的方向这三者有无变化、变化的快慢有关,然后介绍为了研究问题方便起见,把磁场中的面积、磁感应强度、磁感应强度穿过回路面积的方向这三个有关的因素统一成一个磁通量,则讨论磁场中的闭合回路中有无感应电流、感应电流的大小也就只需讨论磁通量有无变化、变化的快慢就足够了,这样学生就充分领会了磁通量这个物理量的作用,对其概念的引入、有关因素、单位的形成等等都留下了深刻的印象,十分有助于对重点知识法拉第电磁感应定律的接受与理解。

  我们认为,概念的引入是教师用新的教育理念重新构建课堂教学设计的一个重要领域。是值得我们对有关教学设计积极进行合理改进的。我们觉得在以上几例所作的尝试是符合新课程理念的,也被这几年的实践证明是有效的。不当之处请各位读者多多指正。

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