时间:2023-07-21 16:49:15
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇初中物理热学公式,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。
0 前言
伴随着科技的进步、学生认知水平的提高和招就业态势的严峻,学生对以机械接受为主、PPT+理论讲授的“单一化”课堂教学模式认可度不断降低,高校传统教学模式的局限性体现地越来越明显,如何提高教学质量、切实提高学生动手能力以及如何解决“重知轻行”和实现“知行合一”已经成为摆在高校教育工作者面前亟需解决的现实问题[1]。
“岽理原理与工艺”是理工科院校材料、机械等专业的必修课程[2],教学质量对上述专业毕业生的就业、职业发展都有重要的影响。然而,作为一门传统的课程,课堂教学难以避免地存在着上述问题,且随着职业教育、在线教育的发展,本科院校如不能快速适应形势,及时改革授课模式,相关专业的本科生将面临着来自高职、高专等专科生乃至经验丰富的低学历技术员的巨大竞争压力。
1 热处理“任务”的设计
“热处理原理与工艺”课程旨在使学生进一步掌握金属材料学基础理论,熟悉热处理工艺和设备,能够利用基础理论设计出合理的工艺以实现对热处理工件最终性能的调控。因此,课程以金属材料的强韧化、加热设备和工艺、奥氏体的形成、钢的冷却及组织转变、珠光体相变、贝氏体相变、马氏体相变等主要内容顺次展开。有鉴于此,本文基于“热处理原理与工艺”课程特点,提出了“任务型”教学模式,研究了该模式对教学质量、学生创新思维、动手能力等方面的影响。
在课程的实践过程中,首先,根据学生人数分成6个小组(分别记A、B、C、D、E、F),每个小组8人左右,设置小组长负责任务的总体进度安排;其次,在完成金属材料的强韧化理论授课后,每组领取了一个同工艺、同组织、同硬度的退火Q235钢试样,“任务”为利用所学强韧化理论,设计不同热处理工艺,使用专业实验室的热处理设备提高Q235钢的硬度,且以最终硬度高低对团队进行考评,并将成绩体现在课程的最终考核中。
2 结果与讨论
通过对学生完成任务的过程和结果进行分析,发现每组采用的工艺均有差别,但是均统一采用了渗碳化学热处理,且渗碳剂均为学生自行配制,采用的原料有木炭、焦炭和活性炭,助渗剂也各有不同,试样被置于陶瓷坩埚中用泥土封盖后在箱式炉内加热。此外,工艺上的区别还包括了不同渗碳时间、不同淬火介质(水、盐水)、渗碳淬火后处理等。具体的硬度见下表,由数据可知,采用极为简易的固体渗碳工艺可以使退火Q235获得非常高的淬火硬度,单个数值甚至达到70HRC以上,甚至超过了大多数合金钢的淬火硬度。
各组学生在任务完成过程中,充分运用了热处理强韧化理论,通过前期工艺设计、方案实施和结果验证,学生的设计思维、设备操作、渗碳剂配制、硬度检测方法均得到了很大的锻炼,激发了学生对热处理课程的积极性。
3 结论
通过课堂上布置设计好的具有一定难度的“任务”,让学生组成团队,利用所学知识和教学资源,发挥团队智慧,课余时间亲自动手完成教学任务,实现了课上课下联合推动教学,调动了学生理论联系实践的积极性,提高了学生的创新思维和动手能力,有助于进一步提高教学质量,同时也是解决理工科高校教学过程中“重知轻行”问题的较好方法。“任务型”教学模式能够更加地符合理工科院校的专业课程实际教学,具有一定的创新性和普适性。
人教版初中物理《内能》一节,是初中热学部分的重点,也是难点。说是重点,因为内能是热学部分的核心,它把热学的各个知识点贯穿到了一起。说是难点,由于内能与微观的分子有关,且内能与质量、温度、体积、做功、热传递之间存在着较为复杂的关系。通过多年的教学,我发现学生对内能、热量、温度之间的关系比较模糊。鉴于初中学生的已有知识水平,要从理论的高度讲深、讲透,有一定困难。但作为教师,首先需要自己把内能这个概念真正的理解透,通过各种与内能有关的现象的分析、判断,在教学中才能构建一个完整的内能概念,引导学生真正认识内能的本质特点。下面就我对内能的理解,谈谈自己粗浅的认识。
一、推敲教材中的内能概念的表述
在教材中,内能的概念是在分子动理论的基础上,结合物体的动能、势能等知识,通过“类比”的方法来引入:“分子在不停地做着无规则的热运动,同一切运动的物体一样,运动的分子也具有动能。物体温度越高,分子运动越快,它们的动能就越大。”引出分子动能;“由于分子间有相互作用的引力和斥力,所以分子间还具有势能。”引出分子势能;“物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。”归纳出定义。
教材通过与机械能类比,完整、准确、自然的建立起了内能的概念。从定义中我们可知:内能是一个状态量,它的大小取决于物体的质量、温度和体积。但教材在定义之后的讲述中,重点突出了温度对内能的影响,对其他因素一带而过,这样学生容易片面的认为内能只与温度有关。在教学中发现,学生对“分子的动能”容易理解,但为什么是所有分子呢?如何理解分子势能?这两个问题解释起来本身就有一定的难度,初中阶段不做过多的要求,所以好多学生并未真正理解,表现在处理关于内能的具体问题时只从温度去考虑,而忽略了其它两个因素,从而形成一个不完整的内能概念。
二、探讨影响内能的因素
无容置疑,温度是影响内能的因素之一,学生也很容易理解,这里不再细说。
内能定义中提到了所有分子,说明质量也是影响内能的因素之一。组成物体的分子是大量的,物体内部各个分子运动的速率都不尽相同,因而每个分子的动能也不相同。由于分子在不停的做无规则的运动,它们会相互碰撞,这些发生碰撞的分子动能还会变化。因此,研究每个分子的动能是无意义的,也是不可能的,只能研究物体所有分子的动能的平均值。
教材中有这么一句话:“同一个物体,在相同物态下,温度越高,分子热运动越剧烈,内能越大。物体温度降低时,内能会减小”。这句话充分运用了物理上的“控制变量法”。“同一个物体”说明质量不变;“相同物态”说明体积不变,在此前提下得出“温度越高,内能越大。”显然合情合理。但在实际教学中,往往过于强调内能与温度的关系,而忽视内能与体积的关系,得出:“温度越高,内能越大。”的错误结论,从而淡化体积对内能的影响。温度是分子平均动能的标志,显然体积的改变不会影响分子的动能,但从内能定义可知,体积的改变会引起分子势能的变化,从而影响内能的。
分子动理论告诉我们,分子之间既有引力,又存在着斥力,引力和斥力的大小跟分子间的距离有关。下面我们应用高中提到的图像进行分析:
图1说明:图1中,CQ=DP,r0处为平衡位置,图1中右上方曲线表示斥力,右下方曲线表示引力,中间的曲线表示合力,与图2间的虚线为平衡位置r0。
从图1可知:①在分子间距r>r0的区域内,F引>F斥,合力表现为引力,当分子间距减小时,分子力做正功,分子势能减小;②在分子间距r
从上分析,分子势能与分子间距的关系可用图2表示。从图可知:当分子距离增大时,即体积增大时,其分子势能有可能增加,也有可能是减小的。所以①当物体的温度升高时,内能不一定增加。物体的温度升高,分子动能增加,若分子势能减小的量大于分子动能增加的量时,则内能减小。只有在温度升高前后,物质的体积基本不改变,分子势能无变化时,内能才增加。②物体的温度不变,物体的内能可能改变。如晶体的熔化和凝固过程。晶体在熔化过程中,温度保持不变,即分子动能不变,但其体积变化了,分子势能增加了,因而内能增大了。
三、改变内能方法的准确表述
我们从教材中已经知道:热传递和做功是改变内能的两种方法,但在具体的表述中一定要注意它的前提。比如:“物体吸收热量,内能一定增加。物体放出热量,内能一定减少。”是在没有做功参与的前提下说的。“物体对外做功,内能一定减少。”是在没有热传递的情况下说的。但在没有热传递的情况下,“外界对物体做功,物体的内能可能增加。”,是因为外界做功可以转化为其它形式的能,如用力推物体,可以使机械能增加;教材中的“压缩空气引火仪”实验,活塞对气体做功,气体温度升高,内能增加。
由上可知,在做功和热传递同时存在的过程中,物体内能的变化,则要由做功和所传递的热量共同决定。在这种情况下,物体内能的增量U就等于从外界吸收的热量Q和对外界做功W之和。即U=W+Q(外界对物体做功W为正,物体对外界做功W为负,吸收热量Q为正,放出热量Q为负,U为正则内能增加,为负则内能减少。)虽然此公式在高中物理中才会学到,但借助于它更有利于初中学生理解内能的变化,但不要求用此公式进行数值上的计算,通过这个公式可将内能的变化准确、完整、清晰的表述出来。
其实上面涉及到的改变内能的方法,不管是通过热传递还是做功来改变内能,最终还是改变了物质的温度或体积,从而使物体内能变化。所以说温度和体积对内能都有影响,不能顾此失彼。
初中涉及到的力只有重力、弹力(支持力和压力)、摩擦力、浮力、电或磁或分子间的引力与斥力.初中分析物体受力只限制在两个或三个,计算依据力的平衡条件.初中对合力的研究只限于两至三个,而且是同一直线上的.初中只研究匀速直线运动,变速直线运动只作了解.初中只求同一直线上外力对物体做功、机械能只涉及到动能、势能的定义,动能与势能的大小只涉及到与哪些因素有关,而不需要计算.高中物理涉及到的力的种类多,受力分析及计算复杂.除了初中涉及到的力以外,还有万有引力、库仑力、电场力、洛伦兹力、安培力、回复力.用牛顿第二定律来计算外力或合外力大小,由不同的运动规律来求相关力的大小,或者由不同的受力及运动情况来求速度、加速度、角速度、线速度、周期、频率.相比之下对学生能力要求有了大幅度的提升.
1.2电磁学部分
初中物理的电磁学部分主要涉及两种电荷,摩擦起电、电荷间的作用规律及静电的应用;串并联电路及连接、开路、通路、短路的概念与识别、电流表、电压表、滑动变阻器的应用与注意事项、电阻的概念及电阻的大小与哪些因素有关、串并联电路的电流与电压及电阻特点、欧姆定律、电功、电功率、焦耳定律、家庭电路与电能表及测电笔的使用,家庭安全用电知识.磁体的性质、磁极间的作用规律、磁场的概念、磁感应线、电流的磁效应、右手螺旋定则、磁场对电流的作用、电动机、电磁感应现象、发电机、电磁铁.高中电磁学在初中的基础上还增加了电阻定律、闭合电路欧姆定律和多个重要的学生分组实验,增加了安培力、电流表的工作原理、洛伦兹力、质谱仪、回旋加速器、安培分子电流假说、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感现象、日光灯原理、表征交流电的物理量、电感和电容对交流电的影响、变压器、电能的输送等内容.另外,增加了有关电场的知识,使高中的电学部分基本能够自成体系,更好地建构了高中学生的知识结构.
1.3热学部分
初中的热学部分主要是物态变化、分子运动、热量与内能及热机.涉及的知识点有温度、熔化、凝固、晶体、非晶体、熔点、凝固点、汽化、沸点、液化、升华、凝华、物态变化中的吸放热、分子运动论、内能、改变内能的方式、热量、热值、燃料放热公式、比热容、物质吸放热公式、热机的四冲程及能量转化、热机效率.涉及到的实验计算极其简单,基本上是记忆内容,对理解能力的要求不高.高中热学部分深化了分子动论、分子力的内容,推出了热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律、气体的性质等内容,同时深化了气体压强、温度(温标)等概念.对学生的空间想象力、图像表达能力、物理过程理解能力、运用公式计算能力、数学工具的运用能力都有很大的提高.1.4光学部分初中光学知识主要是光的直线传播、光的反射、光的折射、光的色散、透镜对光的作用、凸透镜成像、眼睛与眼镜.主要规律是反射定律、折射规律、凸透镜成像规律.高中光学增加了全反射、光导纤维(光纤通信),光谱分析、光的干涉、衍射、偏振、光电效应等内容.还涉及折射率的计算与图像的运用.对学生分析问题、解决问题的能力有较大的提高.
1.5声学部分
初中声学部分只学习声音的概念,声音的传播、认识简单波形的振幅与频率,知道音调由什么决定、响度与哪些因素有关.知道超声与次声的概念,了解超声与次声的应用.知道噪声的危害与控制环节.高中增加了机械波(水波、弹簧波、绳波)、电磁波、物质波、波的图像、波长频率、波速、惠更斯原理、波的反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应、超声波、次声波等内容.
2初、高中物理认识层次的梯度
2.1知识更系统化、全面化、深度化
初中的力学只介绍几个生活中常见的力、匀速直线运动,了解变速度直线运动,而且侧重于现象与定性描述,高中由初中的标量过渡到矢量,而且深入到本质,每种量对应的变化规律都以公式的形式出现,由定性描述过渡到定量描述.
2.2突出物理量与物理过程的分解与合成
初中只涉及简单的物理量及物理过程,高中将知识系统化、全面化,所以它突出物理量的分解与合成.例如,初中关于合力问题只涉及到同一条直线上二力合成,关于等效电阻,常描述为总电阻,对合成思维提得很少,更不用说将一物理量如何分解了,高中则注重合成与分解.
2.3注重物理模型的建立
初中物理知识可以说是很浅的,它用模糊描述,而高中更注重精细,常建立物理模型.初中只讲物体、杠杆、滑轮、滑轮组,好象这些简单机械没有质量或存在摩擦,电流表、电压表都没有内阻,电源也无内阻,电源输出的电压是恒定不变的.而高中则给出模型,如质点、轻绳、轻杆、光滑面、分子模型、理想气体、绝热材料、点电荷、电场线、等势面、理想伏特表、理想安培表、磁感线、分子电流、光子、薄透镜、卢瑟福模型等.
2.4注重准确,讲究严密性
初中物理往往是大致的描述问题,对物理概念也是这样,往往近似地研究问题,对有些次要的量或因素总是忽略不计.而高中则注意准确性与严密性.例如,初中讲产生感应电流的条件是:闭合回路中一部分导体切割磁感应线运动.很显然它不全面.而高中讲产生感应电流的条件是:只要穿过闭合导体回路中磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流.这一描述适应所有情况,准确到位.
3初、高中物理思维能力上的梯度
3.1形象思维建构知识与抽象思维建构知识间的梯度
初中知识往往是很肤浅的、单一的、静态的、最简单的知识.只要观察一些现象,简单分析,就能归纳出结论.学生在旧知基础上同化新知,往往只用形象思维就能达到结果.而高中知识往往是复杂的、合成的、立体的、动态的.要利用旧知来同化新知,达到知识的迁移,是不能直接观察,而是利用图像分析、数学函数分析、结合分解法将复杂知识分解成几个简单知识才能认识它们,最终才能找到物理现象中的本质与规律.所以用形象思维来建构知识是不够的,往往都是用抽象思维来建构知识.显然,从形象思维到抽象思维的过渡,它们之间还有一段距离.例如,在初中我们建构速度这一概念,我们用某一确定的路程与对应时间的比值来建构它,这是很形象的思维过程.而在高中我们要建构瞬时速度,要模仿初中的思维方法,是不够的,还要用到极限的数学方法,同时还不能忘记高中的速度是矢量.
3.2指导记忆型学习与独立理解型学习间的梯度
初中学生由于年龄小,智力水平还不高,自主独立性很差,学习也是一样,往往要老师来引领,指导他们学什么,怎样去学,学生在教师的指导下往往是记忆型的学习.进入高中阶段的学生,在小学与初中已有一定的知识积累与学习经验基础上,知识量的增多,全靠教师指导来学习,在时间与精力上是不允许的,教师只有培养学生自主学习、独立学习.很显然这两种学习能力的层次不同.例如在初中,学习测量,教师往往指导学习观察什么,怎样使用刻度尺,会出什么错误,然后指导学生练习哪些题目,教师再逐一订正讲解.而高中学习阶段由于时间关系,对游标卡尺与螺旋测微器的使用相对高中知识来说已是非常简单的内容,不可能做到每个环节都来指导,让学生去记忆.只能作介绍使用方法,最后举几个例子,布置几道作业.其它的事都是靠学生自己去完成.这就要靠学生自主学习,许多地方只能独立理解了.
3.3用语言文字描述物理问题与用数学公式或图像描述物理问题间的梯度
初中物理知识很肤浅,初中学生的数学知识也很肤浅,对物理问题的描述只能用语言文字来进行,而高中知识较深,物理规律较多,学生的数学知识也达到相应的水平,许多物理问题用语言文字描述往往会达到几百字,很不方便,但改用数学公式或图像就简捷得多.例如,初中对某个力对物体做功,只讲力的大小,物体运动的距离就行了,高中涉及到变力,而且方向与距离不在一条直线上,这个力的变化规律用文字很难表达清楚,只能用一数学公式来表示,路径用文字更难以表达,但画一个图像便一目了然.然而,在初中将数学公式或图像表示,学生看不懂,又不比文字表达简单.
3.4单向思考问题与空间想象问题之间的梯度
初中物理研究的问题是单一的,某种变化也是单一的或先向什么方向变化,再向反方向变化.所以学生思考问题只要向两个方向中的一个方向思考即可,而且许多问题都是一维问题,不会出问题后的问题.而高中思考问题不是单一的,某种变化也可能不是向某个方向的,许多问题带有问题后的问题,许多问题带有两维性.例如,初中在研究动能与哪些因素有关时,一个小球撞击一木块,小球速度变小了,木块速度变大了,最后木块受到摩擦力,又慢慢停下来.就是这样一个物理过程,思考起来都具有单一性,单向性.而高中在研究碰撞问题时,可能要研究碰撞后的物体受摩擦力做功,然后物体可能在圆周上做圆周运动,圆周运动后可能做平抛运动,它从一维问题变到二维问题,从一个规律变到另一个规律.显然,学生在思考问题时与初中之间有很大的梯度.
3.5观察总结型问题与综合分析问题间的梯度
初中教材的知识层次很低,很多知识是从观察中来的,许多问题也是观察型的,只要学生观察便很容易总结出结论的.而高中教材的层次高,许多现象观察不到本质的东西,需要综合分析才能发现其本质与规律.所以,我们说初中学生具有的能力层次是观察总结型的,高中学生的能力具有综合分析型特点的.例如,初、高中都研究电阻与哪些因素有关,初中用控制变量的方法,一个一个地找电阻与什么因素有关,最后得到一个定性的结论,导体的电阻与材料、长度、粗细、温度有关.最多是说导体越长,电阻越大,导体越粗,电阻越小之类的结论.而高中实验后要得出电阻定律,这需要一定的综合分析问题的能力才能完成.
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,在学生的思维活动中呈现的是一个个具体的物理形象和现象,所以初中学生物理知识的获得是建立在形象思维的基础之上;而高中较多的是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
由于初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易得高分。而高中物理内容多且难度大,各部分知识相互联系,有的学生仍采用初中的学习方法对待高中的物理学习,结果是学了一大堆公式,虽然背得很熟,但用起来就不知从何下手,学生感到物理深奥难懂,从而心理上产生对物理的恐惧。高中物理对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求,在教学内容上更多地涉及到数学知识,物理规律的数学表达式明显加多、加深,例如:匀变速直线运动公式常用的就有10个之多,每个公式涉及到四个物理量,其中三个为矢量,并且各公式有不同的适用范围,学生在解题时常常感到无所适从;开始用图象表达物理规律,描述物理过程;矢量进入物理规律的表达式。
二、如何搞好初、高中物理教学的衔接
重视教材与教法研究。
高中物理教师不单是研究高中的物理教材,还要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,降低“阶差”,保护学生物理学习的积极性,使学生树立学好物理的信心。
坚持循序渐进原则。
高中物理教学大纲指出,教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。高中教学应以初中知识为教学的出发点逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和增加难度。
透析物理概念和规律。
使学生掌握完整的基础知识,培养学生物理思维能力,能力是在获得和运用知识的过程中逐步培养起来的。首先要加强基本概念和基本规律的教学,要重视概念和规律的建立过程,让学生知道它们的由来;其次弄清每一个概念的内涵和外延及来龙去脉,要使学生掌握物理规律的表达形式的同时,明确公式中各物理量的意义和单位、规律的适用条件及注意事项。
(1)把公式、概念背的滚瓜烂熟,这是解决一切问题的基础。背的时候眼看、口念、手抄,让各个感官都收到刺激,以多种方式作用于大脑,这样记得快、牢。还要特别注意公式的特殊性,一把钥匙开一把锁,不要搞混。
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,而高中较多的是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易了。而高中物理各部分知识相互联系,对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求。
二、如何搞好初、高中物理教学的衔接
1.重视教材与教法研究。高中物理教师不单是研究高中的物理教材,还要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,降低“阶差”,保护学生物理学习的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
2.坚持循序渐进原则。高中物理教学大纲指出,教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。高中教学应以初中知识为教学的出发点逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和增加难度。
引言
传统物理教学模式中存有一定的弊端因素,采用灌输式的教学方式,使得学生对物理失去了原有的兴趣。其次在物理实验编排方式上没有合理性的依据,甚至没有对物理进行实验编排,造成学生对物理知识不能进行深层次程度的理解。而在新课标现代物理教学模式中,采取了有效措施,其中在讲解方式上不在是原有以教师为中心,而是转化至以学生为中心的教学模式。物理实验编排方式要有所依据性,内容由浅入深,依次递进。
一、现代初中物理教学现状
物理本身具有一定的抽象性,没有一定的实验指导。并且教师在教学方式中没有以学生为中心,而是以自身为主导位置。即使学生在物理教学中存有问题,也不愿意在课堂中提出相关问题。其次物理课本存有的公式较多,针对不同的情况,采用不同的物理公式,并且针对不同的推导公式,最后导出了结果也具有一定的偏差。其中在物理热学推导公式中,Q=I2Rt,该公式适用于存电阻电路的推导定理,已知量为电路中存在的电流、电阻以及在该电路流经过的时间t便能求出在等效时间内求出的功耗热值。在一般的推导公式中,已知电压U和电流I也能求出损耗的热值。针对不同的已知量选用的热值公式也不尽相同,但初中学生不能进行透彻的理解,随意用电路实验中的数据信息,导致推导的结果与原有的实验数据存有较大的数据差距。其次便是在物理实验组织策略上也存有盲目性,有些物理教学一定要参考适当的物理实验,这样才能让学生更好的理解。例如:在初中物理浮力教学案例分析中,F浮=ρgh2*S-ρgh1*S,该公式适用于物块完全浸没在水中所受的浮力大小。假设教师没有进行实验指导,只是单凭让学生知道求解浮力的推导公式,其中在高度h上便存有理解上的错误,针对大多数学生理解为物块的高度,实际上是在水中沉浸的高度,所以传统物理教学方式无论是在教学模式还是在教学推导公式顺序上都存有一定的弊端因素。
二、物理教学方法论述的优化途径
1、物理理论结合实际教学
新课标物理教学模式推出后,对物理教学方法的论述进行了优化分析。其中在物理理论上注重实际的操作能力,教师在进行物理授课时要联系授课的内容、关键点。在此基础上进行适当的案例分析,或者在案例分析的基础上进行物理实验的演示。例如:在电学案例分析时,若要求在纯电阻电路分析中,要求求出电路中损耗的热值。其中对于R、电流I的求解过程,电流I为整个电路的总电流,若为串联电路,电流为线路中的总电流,电阻为电路中的损耗电阻。教师在设计物理实验时,要把各个电阻进行有序的排序,经过电流接通后,用电压表、电流表测量出每个用电设备的电流、电压。再通过物理实验分析后,学生对该物理求解过程有更深层次的理解。
2、加强教学创新意识
在加强物理创新意识上,新课标也推出了新策略。不是采用传统灌输式的教学模式,而是采用提问的方式,并且提问方式要有针对性。教师不再是原有以自我的教学理念,转变为学生的思考角度。让学生切身体会到物理真正存在的乐趣,例如:在推导力学课程中,分析物体所受力的情况。在讲解过程中,有些同学在理解程度上达不到课程深度的要求,所以在新课标教学题材中,加强了教学的创新意识,让同学分析不同材料物质所受力的情况。分析动摩擦因素与物质的材料有关与其他外界因素无关,教师在课堂中提出不同的物质所受力的情况,让学生进行实验操作,加强物理创新意识,这样才能让学生对物理实验有更深层次的理解。
3、运用物理教学情景模式
在优化分析模式上采用现代物理教学情景,利用多媒体的教学情景模式,随着现代科学技术的不断发展,学校在教学方式上逐步采用多媒体的教学理念,多媒体融入了声音、动画、视频、文字等多种素材。这样的教学模式不会对学生造成心理的紧张。传统教学方式上都是采用口述的形式,长期的演化使得学生对物理课程产生了反感。利用多媒体的教学案例在实际教学案例中具有广泛的应用,例如:在小孔成像实验过程中,不同的物距产生的影像也不相同。
4、引导学生物理知识的转变
有些学生在思想转变模式上存有差异性,主要是因为有些物理原理在实际生活中起不到任何作用,所以有些学生便会物理失去了原有的兴趣。在新课标物理教学方法优化途径中,针对物理知识的转变思想采取了对应的解决措施。例如:在动滑轮和静滑轮省力分析实验中,要对学生进行实际工业中的具体案例分析,例如:利用塔吊进行重物的提取过程,将铁钩挂在要进行提升的重物上,滑轮也随着重物的提升也发生相应的变动。并且还要进行反面的总述,利用静滑轮也进行相应重物的提取,查看承载力的范围。最后通过实验分析,得出实验结论,这样理论联系实际的案例分析,可以改变学生对物理知识的转变。
结语
通过对初中物理教学方法论述的优化分析,在解决策略方式上提出了几点参考性的依据。这种新型模式的教学方式在今后物理教学应用中将会得到广泛的应用,不但能够激发学生的学习兴趣,而且还符合当代教学的创新模式。
参考文献
[1]周炳祥.浅谈初中物理实验及其概念教学[J].牡丹江教育学院学报,2004,13(25):13-15
[2]董永天.浅谈初中物理教学的趣味性[J].科学大众,2009
[3]石桂英.初中物理教学方法选择与创新探究[J].中国校外教育,2013(04)
初中学生刚接触物理,往往“一听就懂”;但在解题时,却不知如何下手,思维混乱,“一做就错”。“一听就懂”,是因为物理学跟生活联系紧密,学生有丰富的生活经验;“一做就错”,是因为思维还停留在感性认识阶段,尚未上升到物理思维。针对这种情况,我在多年的教学实践中,摸索出了一套行之有效的思维方法,并把它作为一种思想方法,灌输给学生,让他们初步形成物理思维的意识和习惯,成效较为显著。
一、从公式入手,深刻理解
物理学中,基本概念较多,如密度、压强、机械功、比热、功率等等。每个物理量的引出都伴随着基本概念和知识点。我要求学生不要孤立地记概念,背公式,而是在记住公式的基础上来理解概念,从公式出发迁移出概念、单位、解题思路、知识的应用与拓展等。如写出压强公式p=F/S,马上就可以从公式得出概念,只要先解释分母上的“S”,再解释分子上的“F”即可,即单位面积上受到的压力叫压强;还可以从公式得出压强的单位“牛/米2”,也叫“帕斯卡”;可以知道增大和减小压强的方法,也可以解释帕斯卡的物理意义。知识点是相关联的,学生知其一就很容易知其二。再如,掌握了一个热学公式Q=cmt及其变形公式,所有与之相关联的问题就都可迎刃而解:可以说出比热的概念及其单位,还可以知道质量相等的不同物质升高相同的温度谁吸收的热量多,或质量相等的不同物质吸收相同的热量谁温度升高得快。再如,机械功W=Fs,从这个公式可以看出做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力F,二是物体在力的方向上通过的一段距离s,两个因素中任何一个为零,则不做功。又如功率的公式P=W/t,从中可以看出,功率是表示做功快慢的物理量,知道P是由W和t共同决定的,纠正学生套用数学思想,认为W越大P越大,或t越小P越大的错误观点。与此类似,还可以引导学生解决许多比值问题。
初中物理一共二十多个公式,很容易记住。随之而知的就是二十多个物理概念及相关的许多知识点。学会从公式入手,以公式推概念,可以清晰理解物理概念的物理意义和概念所反映的物理本质,避免在没搞清楚各物理量含义的情况下乱套公式,背离公式的真正内涵。还可以使各知识点融会贯通,应用起来可以举一反三,触类旁通。
二、从图形出发,形象思维
形象思维在初中学生的物理学习中起着重要的作用。如果学生对特定条件下的物理现象和过程,在头脑中无法建立起正确的物理形象,不善于利用物理形象进行思维,就难以把文字叙述、数学表达式和现实过程联系起来,就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动。
物理图形的运用可以帮助学生建立正确的物理模型,是学习物理的重要的方法。用形象的图示来代替抽象的思维,是帮助学生解题的一条捷径。在教学中,我要求学生题到图形到,把文字变成图形,把物理量、物理条件从图形上反映出来,从而提高解题的正确率。如质量相等的铜球和铝球浸没在水中(未触底),哪个受到的浮力大?拿到题目,同学们很快就画出了如图1所示的正确图示。从图中一目了然,铝球受到的浮力大。如果只凭着抽象的思维,头脑中要转几个弯,很容易出错。
在调节天平平衡时,对于指针的左右偏转,平衡螺母该怎样调节,学生也能很快从图示中得到答案。光学、力学、电学等,每个知识领域中的许多具体问题都可以反映到图形思维上来。这就是我在教学中一贯要求学生“遇到难题,画图写公式”的原因。所以我在备课时,很多精力都花在怎样创作物理图形,力求用最简单形象的图形进行直观教学,以加深学生对物理现象及知识点的理解。
三、歌诀教学,行之有效
有些解题思路、解题方法、注意事项,可以采用言简意赅、朗朗上口的口诀或歌谣的形式教给学生,以最简便的方法引导他们,使学生很快切入主题,少走弯路。
在用天平测物体质量时,学生们马上会想起:“天平放平,游码对零,再把螺母拧,直到横梁平。左物右码记得清,游码数值看分明。”考虑杠杆问题时,我教学生“找出支点找两力,分别画出两力臂。再列平衡方程式,解决问题就容易。”在解决滑轮组问题时,不能让学生死背公式F=G/n和S=nh,因为这组公式只在特定情况下适用,不具有普遍性。在让学生数绳子段数时,我总结为:“手抓的一段绕过动滑轮就算,绕过定滑轮就不算”,简记作“动算定不算”,并联系地方名小吃“手抓羊肉”,展开联想:“手抓动就算,手抓不动就不算”,再给出一句“自由端省力费距离”,学生一下子就记得很牢。运用此话解题,正确率极高,特别是对横放的滑轮组,解题思路清晰。
电学中,伏安法测电阻和测小灯泡电功率是重点实验,但学生连线常常出错。于是我结合实际,编了“电压表,先别管,其余统统来串联。变阻器,取最大,一上一下有条件。电流表,防短路,正柱流进负柱出。最后再连电压表,并在被测者两端”的口诀。对于伏安法测电阻,如果没有电流表、电压表该怎么办,我让学生记住:“没什么表,就在什么表的位置用定值电阻代替。”
在初中物理当中,一些物理概念和公式,可以把它们归纳在一起,帮助学生理解和记忆,以便学生对物理概念和公式的理解和掌握。例如速度的定义:单位时间内通过的距离,叫速度,即公式v=s/t。密度的定义:单位体积内某种物质的质量,叫密度,即ρ=m/V。压强的定义:单位面积上受到的压力,叫压强,即公式p=F/s。功率的定义:单位时间完成的功,叫功率,即公式p=w/t。它们的概念相似,公式都是由定义得到的,所以在物理学当中把它们叫做定义式,这类知识可以归纳在一起记忆。对于公式,某些物理量是物质的一种特性,把这类公式归纳在一起,可以加深学生对公式和概念的理解。例如:ρ=m/V、c=Q/mt、q=Q/m、I=U/R,在匀速直线运动中v=s/t,这些公式的理解,它只是一个数学表达式,知道公式后边的物理量,可以根据公式求前面相应的物理量,千万不能说它们有正比和反比关系。若ρ=m/V,ρ是物质的一种特性,只与物质的总类和状态有关,与物质的质量和体积无关,其它几个公式的理解也是如此。
二、推导记忆法
由一些熟悉的物理公式出发,经过简单的数学推理,并可以推导得出其它一个或几个物理公式,这样记住了一个公式就记住了其它一连串的物理公式。
例如,由功率公式可以这样去记忆这一连串的公式,首先记住p=w/t,由电功公式w=UIT,可以推导得出P=UI,再由欧姆定律I=U/R结合出发,可以推导得出P=U2/R,由电压公式U=IR,可以得到P=I2R,由此得出P=W/t=UI=U2/R=I2R,都是计算纯电阻的公式。在初中阶段遇到的电路都是纯电阻,多数都能用。一般情况下,P=I2R用于串联电路较为简便,P=U2/R用于并联电路较为简便,因为串联电路当中电流处处相等,并联电路当中各支路的电压相等,等于两端的总电压。
再如,在电学中消耗的电能完全转换成热量,不考虑热量的损失(或电流所做的功)W=Q,即由电功公式和欧姆定律的公式和电功率的公式,结合可以推导出Q=W=UIT=U2t/R=I2Rt=Pt,同们这些公式只适合纯电阻。在这些公式当中,P=W/t(W=Pt)各物理量分别有两个单位可用,如W的单位是千瓦时,t的单位是小时,P的单位是千瓦,W的单位是焦,t的单位是秒,P的单位是瓦,单位之间一定要注意匹配,而其它公式都一律用国际单位。
三、对比复习法
将相近或类似的概念或公式进行对比,搞清它们之间的区别或联系,从而加深学生的理解和记忆。例如:计算物体所受重力公式G=ρgv,计算物体所受的浮力公式F浮=ρgv,两个公式的物理量相同,但含义不同,前者的ρv分别表示物体的密度和体积,后者的ρv分别表示液体的密度和排开液体的体积。再如,浮力公式F浮=ρgv,液体内部的压强公式P=ρgh,比较它们的相同之处和不同之处,这样一对比,加深学生对公式的应用和理解、区别与联系,使学生不容易混淆和遗忘。
四、网络归纳复习法
把分散的物理知识通过总结归纳形成网络,使知识结构化、系统化。例如:物态变化的归纳和温度、内能、热量的归纳。
五、以水为线索的“一线串珠”复习法
在初中物理教学中并没有系统地研究过水,但在力、热、声、光、电各部分中却都有涉及到水。同时,水在生产和生活中又十分重要,很多物理量又都是以水为基准来规定的,如密度、比热容、摄氏温度等。因此,在总复习中有必要以水为线索把关于水的知识系统化,也就是说以水为线索进行穿线和综合,对知识的巩固和脉络衔接将起到很好的效果。
1.力学与水的关系。水是无色、无味、透明的液体,密度为1000kg/立方米。
(1)已知水的体积可以计算它的质量和重力。
(2)利用水可以计算容器的容积。
(3)人的密度和水的密度差不多,根据人的质量可以计算人的体积。
(4)水的压强随着水的深度增加而增大,所以拦河坝设计成上窄下宽。
2.水与热学的关系
(1)水的比热容最大,所有其它的物质的比热容都小于它,利用这一特点在生活当中,自然界当中有着重大的作用。
(2)生活中的雾、露、白气都是水蒸气液化成的小水珠。霜、雪、冰花都是水蒸气凝华的结果。
(3)一标准大气压下,水的沸点和凝固点。
3.水与声的关系。水能传播声音,声音在水中的传播速度为1500米/秒左右。水面也能够反射声音。
4.水与光学的关系
(1)平静的水面可当作平面镜,能成虚像。
(2)光从空气斜射到水面,要发生折射和反射,且折射角小于入射角,所以看到清澈的池水池底变浅了。
5.水与电学的关系
(1)纯水不导电,普通的水也是电的不良导体,但潮湿带水的物体导电,生活中不能用湿手按开关,绝缘体要保持干燥。
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2017)2-0067-2
1 案例描述
在比热容教学中,为了能让学生对比热容的概念有逐步递进理解的过程,笔者从生活常识出发,设计了以下几步:
[第一步] 为了让学生对物质吸热多少跟什么有关有初步印象,创设情境,设计以下几个问题:
(1)用烧开水引导学生思考。烧开半壶水和一壶水,所需加热时间哪个长?说明吸收热量多少与什么有关?
学生:烧开一壶水时间长。说明质量越大,吸收热量越多,即吸收热量多少跟物体质量有关。
(2)将一壶水烧开和烧到50 ℃,哪个需要加热更长时间?吸收热量多少与什么有关?
学生:将一壶水烧开所需加热时间更长。说明吸收热量多少跟升高的温度有关。
(3)海边的水和沙子,从早晨到中午,接受相同的日照后,谁的温度高?说明吸收热量多少跟什么有关?
学生:沙子的温度高,说明吸收热量多少跟物质种类有关。
以上几个问题,从生活体验出发,一环扣一环,提炼出物理规律,让学生有初步印象,物质吸收热量多少跟物体质量、升高的温度、物质种类3个因素都有关。
[第二步] 在第一步的基础上引导学生设计探究实验。用相同的酒精灯加热相同质量、相同初温的水和沙子,观察并记录相应时刻的温度值,观察不同物质吸热升温的快慢情况。通过分析数据,让学生感知到不同物质吸热升温的本领不同。
(1)引导学生分析数据,在图表上画出水和沙子温度随时间变化的曲线。
(2)引导学生思考为什么吸收相同热量,沙子和水升高的温度却不同?
学生:可能沙子和水吸热升温的快慢不同。
(3)教师引出比热容的概念,由此可见,不同物质吸热升温的快慢不同,这反映了物质的一种属性。为了表示物质的这一属性,引入一个物理量叫比热容,用字母c表示,其数值等于单位质量某种物质温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量。同种物质的比热容相同,不同物质的比热容一般不同。
[第三步] 介绍比热容的定义公式c=Q/mΔt。对于这一定义公式,教材是利用比值法得出的,涉及到4个物理量,比初中阶段其他几个比值定义的物理量更难理解。从课堂反应来看,对于基础薄弱的学生似乎很难理解。为了让学生理解比热容与其他几个物理量的关系,笔者又以水为例,设置以下几个问题让学生思考:
(1)水的比热容是4.2×103 J/(kg・℃),表示什么意思?
学生:1 kg水温度升高(或降低)1 ℃,吸收(或放出)的热量是4.2×103 J。
(2)1 kg水温度升高1 ℃,吸收的崃渴c,那么m千克水温度升高1 ℃,需要吸收的热量是多少?
学生很容易得出答案为:Q1=mc。
(3)m千克水温度升高Δt,需要吸收的热量是多少?
学生:Q2=mcΔt,
笔者总结:
同理,对于任何物质,吸收或放出的热量为Q,质量为m,变化的温度为Δt,三者的关系为:Q=cmΔt,不难得出c=Q/mΔt。此时,很自然得到比热容的单位是J/(kg・℃)。
2 案例评析
(1)本案例中几个问题的设置,符合学生的认知特点,从生活中熟悉的常识入手,帮助学生认识到物质吸热升温跟什么因素有关,将物理课堂中难以理解的知识点,化解为身边的生活现象,易于学生理解。
(2)小班教学的核心理念是尊重差异,有效的教学应该建立在对学生学情充分了解的基础上,包含学生已有的学习基础、认知特点和可能存在的思维障碍,这些都为课堂教学设计提供重要的依据。本案例兼顾到学习能力弱的学生,给他们搭建平台,将比值定义物理量的过程,解析为一个个小问题,大大降低了理解上的难度。这与课前笔者仔细钻研教材,研究学生的认知基础分不开。
(3)本节课学生的认知与笔者的设计有冲突,遇到如此偶发事件,笔者能迅速作出反应,改变原有计划,顺着学生的思路,作出积极的引导,最终取得较好的效果。作为教师,如果遇到类似的“突况”必须顺应学生的认知规律,及时改变教学策略,帮助学生理解难点。
(4)如果时间足够,对于教学中的难点必须设计问题紧跟其后,立刻训练检测,帮助学生强化理解。
(5)“眼看千遍,不如手过一遍”,初中物理涉及到几个比值定义的物理量,在新授课时,对于物理量所表示的物理意义,要有意识地让学生自己说出来,写出来,在这一过程中加深对物理量的理解。
参考文献:
进入高中的学习生活之后,学生普遍认为高一物理难学,原因就是学生能力与高中物理教学要求的差距大。高一物理是高中物理学习的基础,因此高中物理教师必须认真研究新课程标准、新教材和学生情况,掌握初、高中物理教学的梯度,把握住初、高中物理教学的衔接,才能提高高中物理教学质量,才能让学生完成由初中到高中的过渡,进入高中的物理学习。
一、高中与初中物理教学的梯度
初中物理教学是以观察、实验为基础,使学生了解力学、热学、声学、光学、电学和原子物理学的初步知识以及实际应用;高中物理教学则是采用观察实验、抽象思维和数学方法相结合,对物理现象进行模型抽象和数学化描述,要求通过抽象概括、想象假说、逻辑推理来揭示物理现象的本质和变化规律。初中物理教学以直观教学为主,在学生的思维活动中呈现的是一个个具体的物理形象和现象,所以初中学生物理知识的获得是建立在形象思维的基础之上;而高中较多地是在抽象的基础上进行概括,在学生的思维活动中呈现的是经过抽象概括的物理模型。
由于初中物理内容少,问题简单,讲解例题和练习多,课后学生只要背背概念、公式,考试就很容易了。而高中物理内容多而且难度大,各部分知识相互联系,有的学生仍采用初中的那一套方法对待高中的物理学习,结果是学了一大堆公式,虽然背得很熟,但一用起来就不知从何下手,学生感到物理深奥难懂,从而心理上造成对物理的恐惧。高中物理对学生运用数学分析解决物理问题的能力提出了较高要求,在教学内容上更多的涉及到数学知识,物理规律的数学表达式明显加多加深,例如:匀变速直线运动公式常用的就有10个之多,每个公式涉及到四个物理量,其中三个为矢量,并且各公式有不同的适用范围,学生解题常常感到无所适从;解题方法有基本公式法、平均速度法、推论法、逆向思维法、比例法等。一些物理思想的培养也渗透其中。开始用图像表达物理规律,描述物理过程;矢量进入物理规律的表达式。
二、如何搞好初、高中物理教学的衔接
1.重视教材与教法研究。高中物理教师不单是研究高中的物理教材,还要研究初中物理教材,了解初中物理教学方法和教材结构,知道初中学生学过哪些知识,掌握到什么水平以及获取这些知识的途径,在此基础上根据高中物理教材和学生状况分析、研究高中教学难点,设置合理的教学层次、实施适当的教学方法,从生活中事例出发,保护学生物理学习的积极性,使学生树立起学好物理的信心。
2.坚持循序渐进原则。高中物理课程标准指出,教学中应注意循序渐进,知识要逐步扩展和加深,能力要逐步提高。
高中教学应以初中知识为教学的出发点逐步扩展和加深;教材的呈现要难易适当,多举实例,要根据学生知识的逐渐积累和能力的不断提高,让教学内容在不同阶段重复出现,逐渐扩大范围和增加难度。
3.透析物理概念和规律。使学生掌握完整的基础知识,培养学生物理思维能力,能力是在获得和运用知识的过程中逐步培养起来的。
首先要加强基本概念和基本规律的教学,要重视概念和规律的建立过程,让学生知道它们的由来;其次弄清每一个概念的内涵和外延及来龙去脉,要使学生掌握物理规律的表达形式的同时,明确公式中各物理量的意义和单位,规律的适用条件及注意事项。
4.物理模型的建立。高中物理教学中常用的研究方法是确定研究对象,对研究对象进行简化建立物理模型,在一定范围内研究物理模型,分析总结得出规律,讨论规律的适用范围及条件。
建立物理模型是培养抽象思维能力、建立形象思维的重要途径,要通过对物理概念和规律建立过程的讲解,使学生领会这种研究物理问题的方法;通过规律的应用培养学生建立和应用物理模型的能力,以实现知识的迁移。
物理模型建立的重要途径是物理习题讲解。讲解习题时,要把重点放在物理过程的分析,并把物理过程图景化,让学生建立正确的物理模型,形成清晰的物理过程。物理习题做示意图是将抽象变形象、抽象变具体,建立物理模型的重要手段,要求学生审题时一边读题一边画图,养成良好的习惯。解题过程中,要培养学生应用数学知识解答物理问题的能力,学生解题时的难点是把物理过程转化为抽象的数学问题,再回到物理问题中来。
为了提高学生的阅读兴趣与效果,教师可以根据教材重点设计思考题,使学生有目的地带着问题去读书,设计些对重点的、关键性的内容能激起思维矛盾的思考题,引起学生的思维兴趣和思维活动,同时还可以充分利用电脑动画再现物理情景。
总之,物理教师应该熟练驾驭教材,在教给学生知识的同时,注意培养学生的各种能力,让学生学会独立思考,建立正确的物理模型,养成良好的学习习惯,适应高中物理教学的要求,进入高中物理的学习。
参考文献
[1]卢丽杨.谈高中物理学习方式的转变[J].龙岩师专学报
[2]李兴英.高一新生心理适应能力调查分析[J].中国校医