时间:2023-05-26 17:16:24
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇初中物理空心问题,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
初中物理试题是对物理知识的全面考查,对物理试题例题加强探究,对于学生解答问题的能力与物理思考的能力都有着显著的提升作用。据此,笔者对初中试题中关于质量密度的计算例题进行了分析,具有十分重要的现实意义。
一、初中物理试题中关于质量密度计算题的类型
关于质量密度的计算题可以简单分为以下几种题型:
第一,相等问题。这又可以划分为质量相等、体积相等、密度相等问题。例如,一块体积100m3的冰块,当其融化成水后,水所占的体积为多大?此种类型则明显是求相等质量。又如,假设有一个质量为50g的空瓶子,在其装满水后的质量达到250g,在装满另一种液体后总质量可以达到200g,那么该液体的密度为多少?(0.75g/m3)从这种题型可以看出,体重主要是针对体积的相等性而言的。再如,一辆油车的其中一节车厢装满了30m3的石油,为了求出整个油车质量,相关人员从中取出了30m3的石油,并且称重为24.6g,那么请问该辆石油车所装载的石油质量为多少?要对这一类问题进行回答,则需要利用物质密度相等的原理完成求解。
第二,物体是实心还是空心的判断问题。假设现有一个体积为0.5dm3的铜球,其质量为2580g,那么请问该球属于实心还是空心的?如果是空心,那么空心部分的体积又有多大?要解答这一类的问题,可以有三种求解方法,但是运用体积进行比较的方法是最简单的。所以在判断空心、实心的问题上,较多利用质量密度的运算方法。
第三,物理的长度问题。这种题型主要是将物体的质量、密度、长度等条件糅合到一道问题中,通过对几项条件的掌握求出另外的物体条件。例如,有一条铜线质量为890g,且铜线的横切面积为25mm3,已知铜线的密度为8.9×103kg/m3,求铜线的长度为多长?通过将铜线的横切面积、质量、体积等多项元素的应用,便能够得出铜线的真实长度。
第四,物体的比例问题。物体的比例构成往往同质量密度有着紧密关联。例如,已知甲、乙两个物体其质量之比为3∶2,其体积之比为4∶5,请求出甲与乙的密度之比。通过对质量与体积的要素分析,就可以对物体的密度进行深入探究。
第五,合金的相关问题。合金的问题在物体的质量密度计算的应用上是较普遍的。例如,已知选用盐水的密度通常为1.1×103kg/m3,现在配置出500m3的盐水,并称重其质量为600g,请问这样的盐水是否符合标准要求?如果仍然需要添加物质,那么是需要加水还是加盐,具体需要加多少?又如,有一个重达232g的铜铝合金块,这其中含有铝元素54g,已知铝的密度为2.7×103kg/m3,铜的密度为8.9×103kg/m3,求该合金的密度为多少?此类问题的关键在于在合金性质上的把握,合金的质量、密度、体积在正常情况下都存在相互联系,因而在解答问题时,要把几项条件综合起来考虑。
二、关于质量密度计算例题的具体解答过程分析
加深对物理试题中关于质量密度计算问题的研究探讨,可以通过具体问题对解题过程予以分析。
例题1:在一个瓶子中最多能够装入500g的水,那么这个瓶子还能够装下以下哪一种物质?A浓硫酸;B煤油;C酒精;D汽油。
解析:这个瓶子的容积V可以达到500m3,那么在相同的质量下,其密度要超过1g/cm3的物质才能满足上述要求,所以该物质的体积要小于500m3。
答案:从上述分析中可以得出,该物质为浓硫酸,所以选A。
例题2:有一玻璃瓶,其质量为0.1kg,当这只瓶子内部装满水后,瓶子和水共重0.4kg,要是用该玻璃瓶装满金属颗粒物若干,那么玻璃瓶与金属物的质量之和为0.8kg,要是在装满金属颗粒物的瓶子内部再灌入一定量的水,那么玻璃瓶、水、金属颗粒物的总质量则达到0.9kg,根据以上条件,请求出玻璃瓶的容积、金属颗粒物的质量与金属颗粒的密度。
答案:综合上述分析可以得出,玻璃瓶的容积为3×10-4m3;金属颗粒物的重量为0.7kg;金属颗粒物物的密度为3.5×103kg/m3。
质量密度的计算例题是初中物理试题中的重要组成部分,学好这一部分知识对于整个初中物理学习及解题能力的提高都有巨大的作用。因而,广大师生更需要在日常教学活动与实践练习中加强解题方法的运用,以此提高解答相关问题的准确性与效率性,促进物理成绩的稳定提升。
网上的解析是:车内的液体和气泡原来都处于静止状态,当车向前开动时,液体和气泡都有惯性,仍要保持原来的静止状态,即液体和气泡都要相对于车向后运动,但由于液体的质量远大于气泡的质量,因此液体的惯性远大于气泡的惯性,当液体相对于车向后运动时,液体将挤压气泡,使气泡相对于车向前运动.
这样的解释虽然能帮助初中学生做对类似的题目,但在道理上却还是含糊不清的,比如液体为什么会向前挤压气泡?气泡有惯性既然要相对于车向后运动,为什么受液体作用又相对于车向前运动?等到学生升学到高中,再次接触类似惯性现象问题时,一定更渴望有一个更加明确的答案.
2 “不听话”的空心塑料球
为了帮助学生深入理解惯性“反常”,教师可以自制水箱(如图2).
在水箱中分别有体积大小相同的红黄两球,红球内装满了沙子,由轻绳竖直悬挂于水中.黄球则是空心的塑料球,下端由于轻绳拉住而未漂浮.当水箱突然向右边加速,观察两个球的运动状态,现象令人惊讶:红球正如所想象的,相对于水箱向后运动,但黄球却相对向前运动.这是为什么呢?
先从浮力产生的根本原因说起.
3 浮力概念
浸在水中的物体之所以会受到浮力作用,是因为在重力的影响下,物体上下两侧存在液体压强差,如图3所示,在位置h1和h2之间会有一个压强差,大小为ρ水g(h2-h1),即当有高为h2-h1,底面积为S的物块浸没在如图所示位置时,所受的浮力F浮=ρ水g(h2-h1)S=ρ水gV排,方向为重力反方向,竖直向上.
4 类比法建立起非惯性系中的“浮力”概念
现在再来分析以加速度a向右的水箱中水的压强,显然水箱为非惯性系,如图4所示,类比竖直方向由于重力作用导致 [LL]液体压强差,大小为ρ水g(h2-h1);而此时在水平方向上由于水受到向左的惯性力作用,也比对应有一个压强差ρ水a(l2-l1),设侧面积为S′,则在水平方向上也必对应有“浮力”F浮=ρ水a(l2-l1)S′=ρ水aV排,方向与水平向左的惯性力方向相反.
这样,再来讨论红色实心沙球和黄色空心塑料球相对于容器非惯性系的运动情况,只需要对其水平方向上受力分析即[JP2]可.对于黄色空心球,既要受到水平向右的
5 “假想法”定性说明
“速度”和“密度”是初中物理中的重点知识之一,也是学习其它较为复杂的物理知识的基础。但一些初中生只注重对速度和密度知识的章节性学习,忽视了对它们进行纵向的对比分析,所以对相关知识的理解是肤浅和零碎的,因此也成为教师教学中的一个难点。事实上,虽然“速度”和“密度”是两个完全不同的物理量,但有关它们的问题却有许多相似之处。怎样利用这一特点进行教学突破,达到事半功倍的效果呢?笔者从新课标理念出发,结合多年的教学实践,从以下几个方面进行了尝试:
一、在概念教学中深入辨析
速度是物体通过的路程与时间之比,在数值上等于物体在单位时间内通过的路程,定义式是v= ;密度是物体的质量与体积之比,在数值上等于物体在单位体积内的质量,定义式是ρ= 。所以,它们都是采用了比值定义法的物理量。
做匀速直线运动的物体,当它运动的路程(或时间)增大或减小时,其运动的时间(或路程)也以相应的倍数增大或减小,该物体运动的路程和时间也成正比例关系。而当某种物质的质量(或体积)增大或减小时,其体积(或质量)也以相应的倍数增大或减小,即该种物质的质量和体积成正比例关系。当我们熟知这一点时,一些所谓的疑难问题也就迎刃而解了。如把一块砖切成体积相等的两块后,密度会变化吗?答案是否定的。尽管每一小块砖和原来相比体积减半、质量减半,但密度不会变化,因为对于这种砖来说,不论它体积有多大、质量是多少,单位体积的砖的质量都是不变的。也就是说,密度是物质本身的一种特性,同种物质(状态不变时)密度一定。
二、在探究实验中归纳总结
初中物理中与速度相关的重要实验是“测量平均速度”,而与密度相关的实验是“测量物质的密度”。两个实验尽管不同,实验原理却是相似的:都是根据它们的定义式,间接地计算出小车的运动速度和石块、盐水的密度。因此,实验步骤大体一致:先测量,再计算。分别测出两个未知的物理量s、t与ρ、v,然后根据公式v= 和ρ= 进行计算,从而得知运动物体的平均速度和某种物质的密度。
三、在公式运用中类比分析
速度的定义式v= 和密度的定义式ρ= 在表达形式上是相似的,都是分式形式且含有三个物理量,因此它们的变式也具有相似性。它们分别是S=vt、m=ρv、t= 、v= ,从表达式上可以看出,s和m相当,v(速度)和ρ相当,t和v(体积)相当。行程问题中有三种基本题型,即求速度v、求路程s、求时间t;与此相应,密度问题中也有三种基本题型:求密度ρ、求质量m,求体积v。所以,很多问题的解决方法也具有相似性。
例题1:草原上正在进行一场激烈的捕食战,野兔在草地上以20m/s的速度向前方树洞奔逃,秃鹰在野兔后方130m处以50m/s的速度贴着地面飞行追击。如果野兔跑到树洞需要的时间是4s,请问它能否安全逃进树洞?
方法一:比较路程。兔子4s内通过的路程s1=v1t1=20m/s×4s=80m;鹰在4s内通过的路程s2=v2t2=50m/s×4s=200m。
鹰和树洞之间的距离为130m+80m=210m。
s2
野兔能安全到达洞口,鹰追不上。
方法二:比较时间。鹰飞到树洞口所需的时间t=s/v= =4.2s,野兔跑进树洞所需时间4s。
t>4s,
野兔能安全到达洞口。
方法三:比较速度。设鹰在4s内能飞到树洞口,则速度应为v=s/v=210m/4s =52.5m/s,而鹰的实际速度为50m/s。
50m/s
野兔可以安全到达洞口,鹰追不上。
例题2:一个体积是40cm3的铁球,质量是156g,这个铁球是空心的还是实心的?(ρ铁=7.8×103kg/m3)
解法一:比较密度。求出球的密度与铁的密度相比较,ρ铁=7.8×103kg/m3=7.8g/cm3。
ρ球= = =3.9g/cm3。
ρ球
铁球是空心的。
解法二:比较质量。设铁球是实心的,求出实心球的质量与铁球的质量相比较。
m实=ρ铁V球=7.8g/cm3×40cm3=312g。
m实
铁球是空心的。
解法三:比较体积。设铁球是实心的,求出实心球体积与已知铁球的体积相比较。
V实= = =20cm3。
引言
物理原本是一门趣味性和实用性很强的自然科学,很多学生也认识到学好物理的重要性,但是初中阶段的学生刚刚接触到物理学科,由于对物理学科还很陌生,同时受到思维方式的约束,不少学生感到物理学习存在困难。因此,在初中物理教学过程中,必须挑选合适的方式以降低这种难度,激发学生对物理学习的兴趣。
一、初中物理实验教学的现状
从上世纪70年代开始,我国著名物理学家朱正元教授在当时学校一穷二白基础上提出了“拼拼凑凑做实验”的口号,要求初中物理教师要克服一切困难,将物理实验开展起来,让学生活动起来。经过过去多年的改善,各地初中院校的物理实验条件有了极大改善,但是对许多物理教师来说,当前的实验器械对于学生来说,好像过于繁杂,得到实验成果的过程更加简单,但是学生亲自动手进行实验的机会却越来越罕见,让实验的趣味性大大缩减,学生从实验的过程中获得的成就感也明显减少。低成本实验教学,立足于学生的日常生活,学生更易感同身受,更容易理解与激发起兴趣。达到“成本低而智慧不低、成本低而技术不低、成本低而价值不低”,引导学生利用课后时间自主实践、自主探索、发现、创新,培养实践能力和创新精神。积极地进行低成本实验教学的开发,能够让初中物理教学去伪存真,让物理实验教学取得更好地教学效果,推动物理教育朝着生活和社会前进。
二、低成本实验教学在初中物理教学中的运用
1.借助低成本实验导入新课
根据经验得知,新课的导入形式多种多样,但是依托低成本实验导入新课将会明显改善初中物理教学的效率。
比如,在开始动量定理的课程时,可以使用这样一个实验,教师准备两个新鲜鸡蛋,将它们置于相同高度,让鸡蛋一个掉落到桌面,另一个掉落到桌子上的海绵上,让学生观察每一个细节,实验结束之后,学生定会产生疑问,为何掉落到桌子上的鸡蛋烂了,但是海绵上的鸡蛋却不受影响。为了寻找问题的答案,学生将会对新课产生很浓的兴趣。
2.借助低成本实验深化对物理概念的认知
在学习牛顿第一定律的时候,为了让学生深化对质量和惯性之间的关系,教师可以带领学生做这样一个实验:将一个空心球固定在细绳的一头,而另一头固定在瓶盖之上。将空心球置于装满水的瓶中,再拧紧瓶盖,将瓶子倒立,快速向右活动瓶子,此时空心球不但不根据常理向后活动,而是朝着相反的方向,向前快速滚动。这又是为什么呢?教师借助这一问题的契机,在学生充满好奇的情况下,给学生讲解从一现象的原理,加深学生对惯性的印象,让他们对此概念有更深刻的认知。
3.借助低成本实验提出问题
在物理教学中,教师应该为学生营造一定的问题情景。针对具体的现象提出问题,让学习取得更加理想的效果。
比如,拿一个装上水的玻璃杯,用硬纸片将杯子盖上,用心按压纸片,然后慢慢地将杯子翻转过来,之后小心地将手拿开,看杯子中的水会不会流出来,纸片会不会掉下来。让学生们自己亲手做着个实验,先认真观察实验的每一个过程,之后提出问题,小组讨论找到问题的在答案。在这个过程中,学生还可以对这个实验的材料进行调整,改变杯子中的水量的多少。最终,学生们会发现,无论怎么改变水量的多少,最终结果都是一样,硬纸片最终都不会掉下来。最后,带领学生从玻-马定律中找寻让纸不会掉落的原理。
4.借助低成本实验完成研究
在物理新课程标准中,重点提及了探究式学习的方式,也就是让学生依托对现象的分析去研究事情的本质。尤其是在实验结果不符合学生的想象的时候,将会激发学生对知识更大的兴趣。此外,还应该让学生养成探究的习惯和坚持真理的态度,逐步提升他们的物理学习能力。
比如,在学习小孔成像的知识的时候,教师可以让学生回想生活中常见的一种现象,那就是在晴朗的天气,树荫下的光斑是什么形状的?经^大家的探讨,学生们将会得知是圆形的这样一个答案。同时,教师还可以让学生自己准备一些纸板,在上面挖出各种形状的小孔,然后让它们在太阳光下面成像,看小孔的形状不同,会不会让所成的图像有所变化。在这个实验中,教师不用告知学生答案,而是让他们亲自动手,自己去找寻问题的答案。
结语
总而言之,在初中物理教学中,实验教学对教学效果的改善有着举足轻重的作用。但是,鉴于初中物理实验教学的现状,使用低成本实验教学是大势所趋。经过上文的分析,使用低成本实验教学,其实验器械都是学生日常生活中常见之物,使用这些物品完成实验,不但节省了实验成本,而且让实验结果变得更加有趣,实验的结果更加清晰明了,教育效果更加理想。
【参考文献】
初中物理,由于密度是物质的一个重要特性,所以它在生活、生产、国防、科研等方面有着广泛的应用。有关密度知识的应用主要有以下几个方面:(1)鉴别物质;(2)测质量;(3)计算体积;(4)判断物体是否是空心;(5)利用密度,可计算出混合物中所含各物质的质量等。题目类型多,解题思路广。同学们初次接触到物理计算题,它既考查学生分析、推理能力,又要求学生写出完整的过程、规范的步骤,还要注意单位换算,运算时单位要统一。因此,具有一定的难度,大部分同学感到不知所措,无从下手。
如何提高解题速度,本人经过多年的教学实践,总结了下面四类有关密度特殊题型的解题技巧,供同学们参考。
一、瓶装液体型
解题技巧:抓住体积不变。在用同一瓶子装满不同液体时(注意条件:装不同液体时,均要装满),根据瓶子的体积不变这一特点,所以解题时必须抓住V1液=V瓶;V2液=V瓶这一关键,得出:V1液=V2液,即两种液体的体积相等。
例1.一个玻璃瓶的质量为0.5千克,装满水时质量为1.7千克,装满某种液体后质量为1.46千克,求该液体的密度。
解析:由题目条件可知:m水=1.7千克-0.5千克=1.2千克;m液=1.46千克-0.5千克=0.96千克.接着求出V水=m水/ρ水=(1.2千克)/(1.0×103千克/米3)=1.2×10-3米3.所以,V液=V瓶=V水=1.2×10-3米3,ρ液=m液/V液=(0.96千克)/(1.2×10-3米3)=0.8×103千克/米3.
例2.杯子里装满水后总质量为200克,浸没一金属块后有一部分水将溢出,溢出水后其总质量为269克,把金属块取出后剩下水和杯子的总质量为190克,问金属块的密度为多少千克/米3?
解析:此类题的常规解题思路是,根据金属块放入前和取出后,水和杯子的总质量相差10克,所以金属块的体积就等于10克水的体积,因为水的密度已知,则金属块的体积可求V金=V水=m水/ρ水=(10克)/(1克/厘米3)=10厘米3。在依据金属块投入后的质量为269克,取出后的质量为190克,则金属块的质量可求m金=269克-190克=79克,再依据ρ=m/V就求出金属块的密度了。
若利用过渡因素,采用“比例法”解答,在此题中过渡因素是“溢出水的体积”与“金属块的体积”是相等的,故可设它们的体积为V时则有:
200克-190克=ρ水V 1
269克-190克=ρ金V 2
用1/2可得:ρ水V/ρ金V=(200克-190克)/(269克-190克)
即ρ金=(79/10)•ρ水=7.9×103千克/米3.
小结:这种“比例法”解题的关键是,找过渡因素,避开烦琐的计算,一般适用于物理过程情景有对称性的类型题。
练习:一容器装满水后,水的质量是1千克.则当装满密度为1.1×103千克/米3的某种液体时,求装入该液体的质量。
二、冰、水转化型
解题技巧:抓住质量不变。在冰化成水或水结成冰的过程中,根据物体质量不随状态而变化的特性。这类题型常常隐含m冰=m水,解题时必须挖出这一隐含条件。
例3.一正方形冰块,边长为4厘米,完全化成水后的体积为57.6厘米3,求冰的密度。
解析:先求出水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103千克/米3×57.6×10-6米3=57.6×10-3千克,即m冰=m水=57.6×10-3千克.再算出冰的体积:V冰=a3=(4×10-2米)3=64×10-6米3;最后求解:ρ冰=m冰/V冰=(57.6×10-3千克)/(64×10-6米3)=0.9×103千克/米3.
练习.2千克的水完全结成冰后,它的体积是多少?(ρ水=1.0×103千克/米3,ρ冰=0.9×103千克/米3)
三、混合物质型
解题技巧:抓住公式ρ合=m合/V合,把不同液体或固体混合制成混合液或合金时,一般有m合=m1+m2;V合=V1+V2.当把题中所给条件代入m合或V合,再运用ρ合=m合/V合即可求出未知量。
例4.设两种金属的密度分别为ρ1、ρ2,则取质量相同的这两种金属制成合金时,合金的密度为多大?
解析:设两种金属的质量均为m,则m合=2m,体积分别为V1、V2,则V合=V1+V2=m/ρ1+m/ρ2,所以ρ合=m合/V合=2m/(m/ρ1+m/ρ2)=2ρ1ρ2/(ρ1+ρ2).
练习1:若上题中条件变为:取相同体积的这两种金属制成合金,合金的密度又为多大呢?
例5.一金、铜合金工艺品,金、铜的比例是按3:2的体积比混合的,求该工艺品的密度。
解析:本题求的不直接是质量或体积,故考虑已知条件,而已知为体积的关系,用质量构建等式。ρ金•V金+ρ铜•V铜=ρ(V金+ V铜),19.3×103千克/米3×3V+8.9×103千克/米3×2V=ρ×5V,解得:ρ=15.14×103千克/米3。
练习2:有甲、乙两块金属,甲的密度是乙的密度的2/5倍,乙的质量是甲的质量的2倍,那么甲的体积是乙的体积的()
(A)0.2倍 (B)0.8倍 (C)1.25倍(D)5倍
四、空心、实心型
解题技巧:运用体积比较法。在判断物体是空心还是实心问题时常用的方法有:(1)密度比较法;(2)质量比较法;(3)体积比较法。这三种方法均能很快判断出结果。但若物体是空心,再求空心部分体积是多大时,若用前两种方法就是多走弯路,回过头来还得求体积。所以,用体积比较法既可判断是空心还是实心,还可以直接求出空心部分的体积。
例6.一个体积为5.23×10-4米3的钢球,其质量是3.9千克.已知钢的密度ρ=7.8×103千克/米3,试判断该钢球是空心的,还是实心的?
解法一:比较密度法
解析:由钢球的质量m和体积V,求出钢球的密度ρ/,再与钢球的密度ρ比较,若ρ/=ρ,则钢球是实心的;若则ρ/
解:ρ/=m/V=3.9千克/(5.23×10-4米3)=7.5×103千克/米3.
因为ρ/
解法二:比较质量法
解析:由钢球的体积V和钢球的密度ρ,求出与该钢球体积相等的实心钢球的质量m/,若m/=m,则该钢球是实心的,若m/>m则该钢球是空心的.
解:m/=Vρ=5.23×10-4米3×7.8×103千克/米3=40.79千克.
因为m/>m,所以该钢球是空心的.
解法三:比较体积法
解析:由钢球的质量m和钢球的密度ρ,求出与该钢球质量相等的实心钢球体积V/,若V/=V,则该钢球是实心的,若V/
解:V/=m/ρ=3.9千克/(7.8×103千克/米3)=5×10-4米3
一、学生自主分析试卷
让学生自主分析试卷,统计错误率高的题型,分析错误原因,自我订正,总结反思。建议在上评讲课之前就把评好的试卷发回给学生(也可利用评讲课中的前10分钟),让学生自主分析试卷,总结重点及考点,展示各试题的错误率,分析易错点,找出错误原因,自我更正并总结反思,明白自己的薄弱环节,以便在讲评课中带着问题,有重点地讨论和听讲。
以下面一道选择题为例:
下列各项有关超声波的叙述,哪一项是正确的?( )
A. 超声波是电磁波
B. 超声波在空气中的传播速度是3×108m/s
C. 超声波不能通过真空
D. 超声波可用来消毒日常的饮用水
注:正确答案选C。
学生分析试卷,统计高错误率的题型:本题是本次考试得分率较低的选择题,错选A的学生最多。
分析错误原因:错选A的学生最多,其原因是学生将超声波与电磁波混淆,此类题属于易混淆题。
学生反思:如何做好易混淆题?对于易混淆的知识点,要通过对比彻底弄清它们的区别和联系。小组讨论,总结超声波与电磁波的区别和联系,请一个学生写在黑板上,如下:
二、类似题练习(或逆向思维题的练习)
类似题练习:找与本题所考知识点相同的另一些题来让学生练习,加以巩固,从而使学生能举一反三,做到熟能生巧。
例如:下列有关电磁波和声波的叙述,哪一项是错误的?( )
A. 真空中所有电磁波的传播速度都是 3 ×108m/s
B. 声波在固、液、气三态中的传播速度相同
C. 电磁波的传播不需要介质,真空也能传播
D. 声波传播一定要有介质
逆向思维题的练习:有时还要逆着本题的思路出些练习,将条件与结果互换,或者将条件变为相反,让学生做到逆顺自如。
对于物理试卷中的过程题(例如计算题、实验题),可采用以下步骤:展示错误找出错误分析错误反思解题方法同类题训练。建构主义认为,“学习不是简单的信息积累,更重要的是包含新旧知识经验的冲突,以及由此而引发的认知结构的重组。学习过程不是简单的信息输入、存储和提取,是新旧知识经验之间的双向的相互作用过程”。学生考试中的错误就是新旧知识经验的冲突,老师讲典型错误展示,让学生找出错误,分析错误,订正错误,从而达到认知结构的重组。以下题为例:
把一个外观体积为17.8cm3的空心铜球放入水中,它恰好处于悬浮状态。已知铜的密度是8.9×103kg/m3, g取10N/kg,求:(1)空心铜球的重力;(2)铜球空心部分的体积。
展示错误:用实物投影展示典型错误的答案,不宜用本班学生的,找其他班学生的答案,或者用数码相机拍下典型错误的答案,放到课件中展示。
找出错误:学生找出错误,不能用铜的密度乘以铜球的体积来计算铜球的质量。
分析错误:因为题中铜球是空心的,铜球所含铜的体积自然比铜球外形的体积小。只有铜的密度乘以铜的体积才是铜的质量。
反思解题方法:本题不知铜球所含铜的体积,所以不能通过密度乘以体积来计算质量。此法不通,换用它法。抓住“悬浮”一词,悬浮的物体受力平衡,即G球=F浮,又根据F浮=?籽液gV排算出F浮。或因为“悬浮”可知
?籽球=?籽水,然后根据M球=?籽球V球求出M球,再根据G球=M球g求出G球。
同类题训练:一铜球其质量为16.8kg,体积为3dm3。试判断是否空心?若是空心,其空心部分体积为多少?若将此球放入水中,它的状态是怎样?(g=10N/kg,铜的密度为8.9 ×103kg/m3)
三、扫描投影正确规范的答案
扫描投影正确规范的答案既表扬了好的学生也能让其他学生学习规范的表述。如以下面作图题的答案为例进行投影,学生就可以很规范地表述作图。
一、一题多问,培养学生思维的广阔性
思维的广阔性即指利用教学中的可选题目进行多角度和多方位的演变,从而发挥学生的创新思维能力,表现为思维广阔和思路全面.教学中的一题多解和一题多变就是为了培养学生的发散思维而生,这种多角度开拓学生思路的教学方法,使得物理解题变得更为灵活和有趣.譬如在正常工作的情况下,规格为220 V,60 W的灯泡通过灯丝的电流以及此时灯丝的电阻分别为多大.此题可演变为多种形式的例题.若将这个规格为220 V,60 W的灯泡连接到电压为220 V的电路中,请问此灯泡所耗的功率是多少,或改问是否可将这个灯泡接在380 V的电源上以及成立和不成立的原因,或改为若接在220 V的电源上,根据日工作量4小时来计算30天所耗电能是多少,共为多少度.最后一问改为若将规格为220 V ,60 W的灯泡与220 V,100 W的灯泡串联在一条电路中,且这条电路的电源电压为220 V,则问哪盏灯会更亮及其原因.综上所述,这就是一题多问的教学方法,以一题的演变来引导学生的综合分析能力和解决问题的能力,培养学生在解题中的发散思维和思维的广阔性.
二、一题多变,培养学生思维的深刻性
思维的深刻性即指表现为深刻理解事物的基本概念及其发展规律,在研究事物本质的基础上,总结而出的抽象理解与逻辑深度.物理教师在课堂上对题目的演变和拓展,其实是对学生解决问题和运用知识的能力地培养,学生的逻辑水平和思维水平都要取决于是否在习题训练中发挥到位.如果学生没有这种对问题本质属性富有深刻理解的思维性,则不会完成一题多变的解题任务,所以思维的深刻性就是对学生抓住知识的本质以及熟练运用知识的一个根本前提.譬如在容器中的水面上浮有一块冰,请问冰融化后水面所显示的刻度会如何变化,此题可变为盛有等量水的容器中水面上浮有一块冰,冰上有铁片或者冰里有气泡,然后追问冰融化后水面所显示刻度的变化. 亦可变为在等量水的容器中加定量的盐,然后求冰融化后盐水所显示刻度的变化.
三、一题多解,培养学生思维的变通性
思维的变通性即指在解题过程中所表现出来的反应速度和思维灵活.这种在已知条件和特殊关系的背景下,最快速度找到解决问题的方法的能力就是思维活动的敏捷性与灵活性.一个是反应速度,一个是灵活程度,变通性也是学生智力反应快慢的标志.有些物理教师也会利用例题的演变来锻炼学生的思维变通能力,而不是呆板地去看待问题.譬如已知一个铁球的质量是25 kg,在测量其体积为5×10 m3的情况下得出铁球的质地是否空心,若是空心求它空心部分的体积.有几种方法计算,如体积比较法、质量比较法、密度比较法来作判断.物理教师的作用在于指导学生学会三种方法,用每一种去计算并且找出最为简单和快捷的一个方法来判断铁球的质地.由此可见,一题多解的教学方法可以有助于学生对知识进行巩固和熟记的基础上提高其运用能力,使得学生不仅把握物理概念和定律,而且对公式的运用方式也产生很深的理解和渗透,从而达到独立解题思路的确立.
四、巧妙解题,培养学生思维的创造性
思维的创造性即指思维的创新方式.这种理念广泛存在于解题之中,素质教育的目的也在于此.为了培养学生灵活运用和掌握知识点的解题能力,摒除过去传统教学方法中所流传的死记硬背和循规蹈矩等学习方法,建立多变通和敢创新的学习方式,予以融会贯通的知识学习,在学习中发现问题和解决问题,找到更为合理和巧妙的方法去思考和探索,只有物理教师与时俱进才能在创造中培养学生的创造性思维和探索精神.譬如,将R―130,R―65,R―13的三个定值电阻并联到电路中,求其总电阻这道题.不难发现许多学生仍然会从并联电阻的公式出发,套用公式然后求得答案.殊不知这样的解题思路非常死板而且费力.物理教师在此刻应该指点学生发现问题所在,提示认真审题后,说明题目中三个电阻的数值是倍数关系,所以第一个电阻是第二个电阻的2倍,更是第三个电阻的10倍,它们之间存在电阻并联的倍数关系.换句话说,就是可以看成是13个R并联.
五、积极探索,培养学生的逆向思维能力
逆向思维即指当思路受到阻碍的时候懂得以相反的角度去思考问题,突破过去的思维定势从新的立场和方面来发现问题,以至于解决问题的思维模式.物理教学中多在于解题思路和思维模式的确立,所以对逆向思维的分析和讲解更能培养学生的独立思维能力,从而规避由于传统思维定势所形成的思维僵硬和死搬硬套的学习方法.
参考文献:
[1] 侯新杰,郭华.论初中物理课堂教学中培养学生问题意识的策略[J].物理教学,2011(7).
要解决一个问题,必须要解决还原物理情境还原问题,初中学生的思维正在由形象思维向抽象思维转化,有相当一部分学生对于物理情境的建立存在难度,大多数情况下模拟形象思维能解决这一问题,如这里可以给学生两块质量相等的橡皮泥,用一块模拟做成实心铜球,用另一块模拟做成空心铜球,学生的物理情境一下子会建立起来,有了前面的工作,学生的思维一下子被打开,很容易想到第一种方法是根据体积来判断,假设铜球实心,计算铜球体积:所以铜球空心――即比较体积法。第二种方法:比较密度法,第三种方法:比较质量法。
类似这样的例子很多,电学中很多题学生讨论完后总有一种条条大路通罗马的感觉,例如:有一个电源电压为12伏,另有一个滑动变阻器,最大阻值为60欧,还有一个“6伏3瓦”的灯泡,画出该灯泡正常发光时的电路图?大多数学生会利用串联分压原理将灯泡和滑动变阻器串联,调节滑动变阻器可使灯泡正常发光(如图1所示)
经过探究就会发现:如图2将灯泡和滑动变阻器的一部分并联,再和滑动变阻器的另一部分串联,即调节滑动变阻器使灯泡和滑动变阻器的一部分并联的电阻和滑动变阻器的另一部分阻值相同时,灯泡也可以正常发光。如图3将灯泡和滑动变阻器的一部分串联,再和滑动变阻器的另一部分并联,即调节滑动变阻器使灯泡和串联滑动变阻器的一部分相同时,灯泡也可以正常发光。如图4将滑动变阻器并联起来,调节滑动变阻器使其并联的两部分的阻值和灯泡的阻值相同时灯泡也可以正常发光。由此可以知道以上四种情况均可以达到灯泡正常发光的目的,使学生的思维得到训练。
显然一题多解是“假”,训练学生的发散思维是真。
二、 从习题答案入手培养学生的发散思维
教材中的计算题答案基本上只有一个,学生也习惯了只有一个答案的习惯,这不但不利于培养学生的发散思维,而会带来负面效应。例如,一束太阳光与地面成37.50角射来,想让太阳光水平射入一洞中,问平面镜该如何放置?让太阳光水平射入,此洞可在平面镜的右侧,也可在平面镜的左侧,如图所示:
情况一目了然,故习题设计时也应有意识地一题多答案,引导学生进行发散思维,培养创造性思维能力。
三、 从习题中蕴藏的深层含意去培养学生的发散思维
在有些习题中往往含有深层含义,在解题过程中不光要知道题目的答案,还要在此基础上多思维,合理推断深层次的道理。
此题选自八年级下册优化设计P32第7题:
下面两个实验都是为了演示“碘的升华”而设计的,参阅表中几个温度的数据,你认为哪个实验能更好地反映“碘的升华”现象,说明理由:
你认为实验_________方案更好些呢?
学生学习升华知识后往往认为碘只会升华,不会熔化,也不会沸腾,通过这道题的思考,学生恍然大悟,原来任何物体都会在固态、液态、气态之间发生物态变化,实验1中的碘的蒸气不全是升华后产生的碘蒸气,而含有大量的先熔化后汽化产生的碘蒸气。而实验2中确信不会发生碘的熔化现象(因碘熔化要满足晶体熔化的条件),此时的碘蒸气只能是升华产生的碘蒸气。其实教材中碘的升华实验就是采用实验1的做法,这里我想两个实验都让学生对比的去做意义更大。
类似这样的题在现在的教材中越来越多,也说明我国课程改革越来越强调学生思维能力的培养。
例1 有一枚第11届亚运会纪念币,它的质量为16.02g,体积为1.8cm3;(1)制成这种纪念币的金属的密度为多少?(2)如果用这种金属制成9cm3的实心纪念品,则制成的纪念品的质量又为多少?
分析 在前面学习中我们知道 ρ=m/V中的三个物理量只要知道其中的两个量,就可以直接求出第三个量。(物理题解中一定注意每个物理量的单位换算与统一)
解 (1)ρ=mV=16.02g1.8cm3
=8.9g/cm3=8.9×103kg/m3
(2)根据 ρ=mV推导出m=ρV=8.9×103 ×9×10-6=80.1×10-3kg=80.1g
又:在(2)的解法中,可灵活应用同种物质密度相同质量和体积成正比的比例式解答
即 m1V1=m2V2
求出m2=80.1g
拓展练习 (1)1毫升水,1升水和1立方水的质量各是多少?
(2)一个长方形的均匀铝箔,如何用天平和刻度尺测出其厚度?
2 密度与鉴别物质
例2 有一白色金属收藏品,它可能是白金或银或铝制成的,为了鉴别它的制造材料,人们用天平测出它的质量是23.1g再用量筒测出其体积为2.2cm3,试问它是由什么制成的?
分析 不同的物质有不同的密度,密度是物质的一种特性,密度它能代表一种物质,我们能求出密度值,对应查表就可以知道它是什么材料了。
解 ρ=mV=23.1g2.2cm3
=10.5×103kg/m3
根据密度值对应查表得
ρ 银=10.5×103kg/m3
这种金属是银。
拓展练习 (1)传说中阿基米德鉴定工匠为国王打制的金冠中掺有白银,怎样用密度知识鉴定金冠中掺有其它金属?
(2)金银手饰市场上假货太多,如有人请你用你所学的物理知识给他鉴定一下他所买的金项链是否是纯金的,你能吗?用什么方法?
3 密度与样品问题
例3 有一节油车装30m3的石油,从车中取出30mL的石油,测出质量为24.6g,求(1)这种石油的密度是多少?(2)这节油车装多少吨石油?
分析 由于取出的一小部分样品的密度和整个油车中的石油的密度是相同的;也就是说所取出的样品和总量是同种物质,同种物质密度相同。于是我们就可以根据个量(样品)求总量。
解 ⑴ ρ1 =m1V1=24.6×10-3kg30×10-6m3
= 0.82×103kg/m3
⑵ ρ总= ρ 1 (同种物质密度相同)
m总= ρ总V总
=0.82×103kg/m3×30m3
=24.6×103kg=24.6t
与例1(2)相同,可以用比例式求解 即:
m1V1=m总V总 求出m总或 V总
拓展练习 (1)天安门广场上的人民英雄纪念碑,它的碑心是一整块巨大的花岗岩,在长14.7m,宽2.9m,厚1m的碑心石上刻着“人民英雄永垂不朽”,怎样知道它的质量?
(2)为了测定1998年长江洪水中的泥沙含量(即每立方米水中含泥沙的质量是多少千克),研究人员共集了40dm3的水样,称得其总质量为40.56kg,已知干燥的泥沙的密度ρ=2.4×103kg/m3,试求洪水中的泥沙含量是多少?
4 密度与容积问题
例4 某一容器装满水后总质量是3.4kg,装满密度为0.8×103kg/m3的酒精后总质量为2.8kg,若用该容器装满盐水则测得总质量为4kg,求:(1)此容器的质量是多少?(2)所装盐水的密度是多少?
分析 对于同一个容器,容积是不发生变化的,无论是分别装满哪种液体,这几种液体的体积都是相等的,体积相同的不同种液体,由于密度不同质量自然也就不同,根据测液体质量(总量除匹)的方法m液=m总-m容器就得到液体净质量。再利用体积相等建立等式方可求解(也可以直接用体积相等,质量和密度成正比的比例式求解)
解 (1)设容器质量为m
m水=3.4kg - m
m酒精=2.8kg - m
V水=m水ρ水
V酒精=m酒精ρ酒精
根据题意可知
V水= V酒精
=3.4kg-m1×103kg/m3
=2.8kg-m0.8×103kg/m3m
= 0.4kg
(2)同样的道理 v水= v盐水
m水ρ水=m盐水ρ盐水
解得 ρ盐水=1.2×103kg/m3
拓展练习 (1)一空瓶能装1kg的水,那么它最多能装多少密度为0.8×103kg/m3的油?一个瓶能装1kg密度为0.8×103kg/m3的油,则它最多能装多少水?
(2)一杯中装满水后,总质量为200g,将一石块放入杯中,总质量增加了15g,再将石块取出,此时杯子与水总质量为190g,求石块的密度。
5 密度与空心问题
例5 用天平测得一铁球的质量是158g,把它浸没在盛满水的烧杯中时,从烧杯中溢出水的质量是40g,求此球是实心的还是空心的?
分析 (1)从密度角度去鉴定。利用它排出水的质量可以计算球的体积,再根据公式求出密度,如果求出的铁球的密度与铁的密度相同,它是实心的。(2)比较40cm3铁的质量与铁球的实际质量的大小关系,可以判断它是空心的还是实心的。(3)比较158g铁的体积与铁球的实际体积的大小关系也可以判定它的空心还是实心。
解法 (1) V球= V水=m水ρ水=40g1.0g/cm3
= 40cm3
ρ球 =m球V球=158g40cm3
= 3.95g/cm3
ρ 球< ρ 铁
铁球是空心的。
解法 (2) V球= V水=40cm3
m实心= ρ铁 V 球=7.9g/cm3×40cm3
=316g
m实心 >m球
铁球是空心的。
解法 (3) V球= V水=40cm3
如果球是实心的
V铁 =m球ρ铁=158g7.9g/cm3
=20cm3
V 铁< V 球
铁球是空心的。
拓展练习 (1)有一正方体铝制品边长为2dm,用天平测出此铝制品的质量为10.8kg,问此铝制品是空心的还是实心的?如果是空心的,空心部分装满水,求铝制品的总质量为多少?
6 密度与漂浮问题:
结合浮力的应用可知,漂浮现象中物体有部分体积露出液面,物体的平均密度是小于液体的密度的,但因为漂浮中浮力等于物体重力,即可以推导:
F浮=G物
ρ 液 g V 排= ρ 物gV物
ρ液gnmV 物 = ρ 物gV物
ρ物=nmρ 液
胆略,知识,悟性与创意是能力(分数)的源头;命题专家更是青睐。
胆略,表现为毅力,耐心,敢作敢为,敢于实践,与人的性格、度量、阅历环境有关,俗说艺高人胆大,可见,知识、技能也对之有影响。知识,本文指的是初中物理,诸如质点、力、牛顿定律、压强、浮力、欧姆定律等基础知识,及中学生所具备的心智常识。悟性,就是能透过现象看本质,犹如花生榨出的油,(虽是固体却流出液体),骨头熬出的汤。是运用已知事实,验证所得结论正确与否,及反馈信息,从而调整自己行动的能力。创意,就如同是建筑物,有的却有栩栩如生的造型,都是钢铁,她却是飞奔的列车。
通过下列题目的分析可知道,此四者的应用。
(贵港2010年中考物理题第十题)一块砖先后平放,侧放,立方在水平水面上,对水平地方的压强分别为800Pa,2000Pa和5000Pa,则砖块受到的重力是___N,两块这样相同的砖叠加在一起平放在水平面上,他们对地面的压强是___Pa(砖的密度ρ=2000kg/m?,g取10N/kg)题目的关键词:重力,压强,密度。
对这些概念,课改要求:、
(1) 认识重力,知道重力是怎样产生的,理解重力的大小和方向。
(2) 了解压力的概念,理解压强的概念和公式,知道增大和减小压强的方法,能进行有关的简单计算。
(3) 会用密度公式解决简单问题,能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
用课标衡量题目,其要求均在课标范围内。对砖的要求,课标并没有指明,砖属于生活中常见的物体。涉及三条物理公式:(1)p=F/S;(2)G=mg;(3)ρ=m/V。命题专家以砖作为载体,把几个概念公式集中在一起,交叉使用。
2010年12月28日,贵港市初中教师培训班(物理)分析会上,贵港黄教研员把此题列为典型题目分析,估计难度系数为0.4;实际为0.22;并说,座下百多位理教师(或者疏于做题),半个小时内,没有几个做得对的,众人大哗。
原设题者的预想解答如下:
解:设砖平放,侧放,立放的各面面积分别为S1、S2、S3;压强分别P1、P2和P3,砖所受重力为G,砖的体积为V,
则:P1=G/S1…(1)
P2=G/S2 …(2)
P3=G/S3…(3)
把(1)、(2)、(3)相乘得,P1 P2 P3=GGG/S1S2S3,
其中:S1S2S3=VV,G=ρgV,
则:(1).G=P1P2P3/ρρgg=800×2000×5000/2000×2000×10×10=20N
(2) 一块砖平放时,P1=G/S1
两块完全相同的砖叠平放,P1'=2P1=1600Pa,
命题专家预设用初中学生本该掌握的数学知识,巧妙地把物理学科的几个概念和三个式子联系起来,任其他方法都难以找得到答案,有瞒天过海之功,鬼神难测之机;即使训练有素,在紧张的考试中,能洞悉其理,实属佼佼者了.
但纵观解题过程,要如此计算,须有几个前提;
①体积的计算表明,此砖是长方体的;命题者凭平放、侧放、立放的三个面来判断砖是长方体的,或者,城市建筑的工地的砖是长方体,属基本常识;显而易见,工地上有时还有不同形状的其他砖块,如六角砖等。
②质量(m=ρV)或重力(G=ρVg)的计算,砖应密度均匀,以ρ砖=2000kg/m?来表明均匀性,是一厢情愿之举。即使是长方体的砖块,也可以有空心的,并且,国家推广的环保砖块就是空心的。
虽是两分的题目,第一个空是个难点,犹如一只拦路虎,横在前面,第二个空是很容易的,但由于第一个空的干扰,使考生胆战心惊,把基础知识吓掉了,本该得的分也丢了。
不得分的情形是很多的,众所周知,在评卷中,卷上没有答案,肯定是不得分的,知识、胆略不足,肯定会放弃。
③解决问题的知识能力。有知识胆量不足,也会放弃。有些知识能力、胆量都具备的考生,乱冲乱撞,在犹豫中找不到其他方法,只好按专家的预想做了,得了分,或许花了较长时间。而有部分考生,定势思维刚好与命题专家预想相符,不知不觉没有怀疑什么就做了出来,得了分。
2011年模拟训练中,我校曾用到此题,有两个学习优秀的学生,就没有做此题,与他们交流时,他们说出了自己的怀疑与担心;而一些中等的学生,却做对了第二个空。
因此,命题专家预期难度系数为0.4,由以上的分析的原因,吓怕了部分作答能力强的考生,使得实际结果为0.22,就有了解释的空间。
2011年中考,命题专家又取了相似的题目,可能已意识到形状的问题,因此有了正方体的用词,但用实心正方体,难道正方体的表层下还有空心的地方吗?同事们是如此怀疑的,取题者如此表述,意图是什么呢,无非是要说明铁块是密度均匀而已,措辞如此隐晦,使考生难以适从。
2011年的第九题,一块质量为7.9kg的实心正方体铁块,放在一个长与宽方分别为40cm和20cm的长方形水平桌面中央,则水平桌面对铁块的支持力为____N,铁块对水平桌面的压强为_____Pa(ρ铁=7900kg/m?,g=10kg/N)
解:设正方体边长为a,表面面积为s.
由m=ρV得:a=0.1m,S=a×a=0.01,
G=ρVg=7.9N,p=G/S=790Pa
从解题可见,还是要用到密度均匀来计算质量、重力。
命题专家的解释才是权威的,有效的,若在考试的过程中,敢于实践,善于实践,找到专家的预想解题思路则分数是肯定的。