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导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇初中物理浮力的定义,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。
一、回归“方法本质”,显化科学方法内在逻辑
科学方法具有把不同的物理知识联系起来从而形成知识结构的功能,它是理解知识的纲领和脉络。进行科学方法教育的前提,就是要探寻方法的内涵,理解方法的本质。以初中物理重点知识密度、功等为切入点,分别显化比值定义法和乘积定义法的内在逻辑,从而给初中物理科学教育以有益的启示。
1.密度――比值定义法
在初中物理教学中,比值定义法是定义物理概念常用的方法之一。它适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义,利用一个只与物质或物体的某种属性特征有关的两个或多个可以测量的物理量的比值来确定一个表征此种属性特征的新物理量。
密度是初中物理的重点内容之一,通常的教学设计采取测量出几种不同物质的质量和体积,记录数值,然后分别计算出质量和体积的比值,最后分析数据得出“同种物质的质量和体积之间的比值是恒定的,不同物质的质量与体积之间的比值是不同的”的结论,从而引入密度的概念。但是这样的设计,忽视了比值定义法运用中的一个关键问题――为什么要用两个物理量相比来定义一个新的物理量。这一种处理的缺陷在于并没有揭示出比值定义法的本质。
实际上,比值定义法本质是比较的思想,这种思想在日常生活中早有体现,所以可结合生活实际,揭示比值定义法的实质。可以这样进行设计:“妈妈买了8斤苹果,花了17.6元钱;爸爸花了22.5元买了9斤香蕉,小明想知道是苹果还是香蕉贵?你会怎么办?”学生会直接想到计算出每斤的售价,即价钱与重量的比。而进一步思考,就是在相同的标准下再做比较。受到这样的启示,对于解决“不同物质的质量与体积的关系”问题就要选取相同的标准,自然想到要计算出质量与体积的比值,即比较单位体积的质量;计算后发现:不同物质,比值不等,相同物质比值相等。为描述物质的这种属性,引入了密度的概念。
2.功――乘积定义法
乘积定义法是用几个物理量的乘积定义一个新的物理量,其中相乘的几个物理量均为被定义物理量的决定因素,这种方法所定义的物理量与其他各物理量都有关系,并会随着其他各物理量的变化而变化。
功是乘积法定义的一个典型例子。多数教学往往从一些生活情景中找出具有共性的决定因素,发现如果在力的方向上有移动距离,这个力就对物体做功;而对于力和在力的方向上移动的距离这两个物理量,相加或相减显然量纲上不允许,相除与效果矛盾,所以就将力与距离的乘积定义为功。但对于为什么相乘,却欲言又止,说不清楚。
究其原因,是在教学中没有强调乘积定义法的内涵。追溯其本质,还要起源于数学上的乘法运算,相同的数据累加起来的和可以用这个数乘以出现的次数,乘积体现的是一种累积的思想,所以,乘积定义法本质上是一种积累效应,这种积累可以是任何物理量的积累,可以是其对时间的积累或是在空间上的积累,具体到功是力对空间的积累。这种积累效应,如果用数学来衡量,不只简单表现于宏观上看似一个物理量在另一个物理量上的直线变化,也不是坐标图上某一点的累计,而是它带动的整个平面面积的扩大。
力对空间的积累效应,从物理学的角度认识,是人们在认识能量的历史过程中,建立了“功”的概念,如果一个力对物体做了功,物体在力的作用下就会发生能量的变化。这种积累,也是能量的一种蓄积,是从量变到质变的过渡过程。
二、关注“知识生成”,显化知识获得路径
科学方法不仅是理解物理知识的纲领和脉络,而且它还是获取物理知识的途径和手段,根据科学方法中心的知能结构图,物理知识的获得途径为:实验事实科学方法物理知识(概念、定律等)。显然,只有通过科学方法的参与,才能使客观存在的物理知识上升为理论形态。科学方法的显性教育,更能揭示科学方法的本质与科学方法的操作过程。显化物理知识的形成过程,就是基于科学方法中介的认识路径。
1.液体内部压强规律――演绎推理法
所谓演绎推理法就是指人们以已知的客观规律为依据,推知未知规律的方法。是由一般到个别的认识方法。比如液体内部压强规律就是运用演绎推理方法推导得到的物理规律。取液体内一圆柱形液柱作为研究对象,当液柱静止时,由二力平衡得到,下表面受到的向上的压力F与液柱所受的重力G的大小相等,即F=G(大前提),又压力F=pS,重力G=ρgSh(小前提),得到p=ρgh,计算液体内部压强大小的计算公式(结论)。
在教学中可以采用如下的显化方式,让学生对知识和方法有较深刻的认识:理想液柱 二力平衡(F=G)演绎推理法(F=PS,G=ρgSh,等量代换)液体内部压强规律p=ρgh。
另外,教学方式要同学生的不同认知发展阶段恰当配合,才可收到较好的教学效果。根据皮亚杰的认知发展阶段论,初中学生处于具体运算阶段向形式运算阶段的过渡阶段,这个阶段的少年,能够借助具体形象进行逻辑推理,但还不能从逻辑上考虑现实情景,所以现阶段的演绎推理是在教师具体抽象的前提下进行的,如本例中的“取液体内一圆柱形液柱作为研究对象”。
2.阿基米德原理――猜想验证法
结合生活实际进行合理猜想,设计实验实施科学验证,再经分析最终得到科学结论,这种研究问题的方法就是猜想验证法,有些重点规律都是由猜想引起,并通过实验验证得出的。
浮力是初中物理力学中的重要概念,“阿基米德原理”是测定物体在液体中所受浮力大小的基本原理。下面以“阿基米德原理”为例,来谈学习猜想验证法的显化途径。
教师首先创造问题情景,并提出“浸入液体中的物体受到的浮力与哪些因素有关?”学生结合生活中的现象进行合理猜想:根据生活中游泳的经验,猜想浮力大小可能与物体的体积、物体浸没的深度、液体的密度有关;根据曹冲称象的故事猜想到可能与物体排开液体的体积有关;根据石头和木块一同落入水中时,常常见到石头沉底而木块漂浮,猜想浮力大小可能与物体的密度有关;又可以继续猜想到浮力大小是否与物体的形状有关等。
多个因素都可能对浮力大小有影响,就必须设法把其他的因素人为地控制起来,保持不变,只改变剩下的一个因素,从而知道浮力是否与所改变的因素有关,也就是所谓的“控制变量法”。经过验证,影响浮力大小的因素有液体的密度和物体排开液体的体积,而两者结合起来可以计算物体排开液体的质量(重力),进一步猜想到浮力的大小是否等于物体排开液体的重力,设计实验,收集物体排开的液体,经测量可发现:浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力。教师继续揭示,这就是著名的阿基米德原理,也同样适用于气体。
三、注重“迁移应用”,显化科学方法教育功能
一个方法对应于很多知识的获得,那么,就可以应用已学习的科学方法去研究那些尚未研究过的事物,进行有效的迁移,即运用科学方法合乎逻辑地推导出新知识,彰显科学方法的教育功能。既让学生在运用中感受到科学方法的逻辑力量,也加强他们发展知识的能力,为提升科学素养和创新精神奠定基础。
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比值定义法:在压强、功率、电流等概念的建立中采取的都是这样的方法。应用比值法定义的物理量,依据其意义的不同,还有两种类型:一类是两物理量的比值是个常数,如电阻、密度等,比值反映的是物质的性质,与两个物理量都没有关系;另外一类基于控制变量的思想,如压强、速度、功率、电流等,比值反映的是效果,受两个物理量的影响。但无论哪一类,其本质都是取相同的标准进行比较。
乘积定义法:力在空间的积累被定义为功,在时间上的积累就是冲量;电功、电热、热量等概念采取的都是乘积定义法,是电流在时间积累的不同效应。但以上不同物理量的共同特点,都是过程量,本质上是一种积累效应。
演绎推理法:如在推导连通器原理时,取容器底部一理想液片,根据平衡分析左右两端压力相等F左=F右,利用F=pS,导出压强相等(P左=P右),再依据P=ρgh,得到“装有同种液体时液面总相平”的结论;再如,串、并联电路电阻关系,以并联为例,用如下的演绎过程更能显化演绎推理法的逻辑力量:
猜想验证法使用的频率更高一些,在探究影响串并联电路的电流、电压、电阻的关系;影响电磁铁磁性强弱的关系;液体压强的影响因素;杠杆平衡条件;影响蒸发的快慢的因素;影响动能、重力势能的因素都有体现。提出合理的猜想后,在验证过程中,常常体现出多种科学方法的交叉应用,如会用到控制变量法确定研究方案,对实验结果进行分析综合,利用归纳法得出结论,等等。
四、结束语
在课堂教学中,教师的教学重点应当是把握科学方法这条主线。不论是概念教学还是规律教学,都要牢牢抓住科学方法,以重点知识的教学为切入点,进行科学方法的显化教育,并在其他新知识的教学中有目的地实现科学方法的有效迁移,将科学方法的掌握植根于每一个物理知识的获得过程中,从而让学生感觉到科学方法教育的真实性和实在性,这样既能加深对物理知识的把握,又能落实科学方法教育。
参考文献
[1]邢,陈清梅.论中学物理教学中的科学方法教育[J].中国教育学刊,2005,8
[2]陈清梅,邢,李正福.论物理课程改革背景下的科学方法教育[J].课程•教材•教法,2009,8
[3]胡卫平,孙枝莲,刘建伟.物理课程与教学论研究[M].北京:高等教育出版社,2007
1.1提高现代物理思维意识
1.1.1思维品质
个体思维智力特征具有后天习得性.完整思维品质包括思维的深刻性、灵活性、广阔性、敏捷性、独创性和批判性.中学生思维结构存在着个体差异性,有的学生感到物理学习轻松,而有的学生可能感觉物理学习有障碍、疑难问题较多,学生物理学习障碍产生原因与他们的思维品质有着密切的关系.
1.1.2物理思维的独特性
物理学的研究方法具有特殊性,思维因依赖一定的思维轨迹运转,体现了物理思维的独特性.有人说,没有什么比成功更能增加满足的感觉,也没有什么比成功更能鼓起进一步求得成功的努力.成功能带给他们喜悦和憧憬,提高学生对物理的学习兴趣和充满自信感.
1.1.3发散性思维
初中阶段的学习,学生的思维已从简单的直观思维向抽象的复杂思维逐步过渡,所以在教学的过程中要注意有机的结合,不能偏重于任何一方.兴趣教学能够不断提高学生现代的思维意识,促使学生从多角度、全方位对问题进行分析,培养良好的发散性思维,且能够在很大程度上对学生进行引导,引导学生在思考过程中把静、动态思维有效地结合在一起,通过联系、变化以及运动等方面对问题进行更周全的思考,更好地把握住事情的本质.
1.1.4抽象思维能力
培养学生的抽象思维能力,可以提高学生学业上取得比较好的成绩,促进学生在未来的发展.同时会促进学生在未来岗位中的发展奠定了良好的基础.数学、物理、化学等学科不仅需要严密的逻辑推理,还需要对其现象进行有效的归纳,文科也需要抽象思维能力的推理和归纳,抽象的思维能力可以在一定的程度上提高他们的工作能力,促进他们在事业上的发展和进步.初中物理课程有时也需要学生用抽象的思维能力对其进行有效的学习,所以学生在初中物理课堂上训练抽象思维能力是行之有效的方法.
1.2质疑问题
“质疑”教育是“三个面向”的需要,借助“质疑”教学,教师只有转变教育观念,才能做到教学相长,让学生在质疑学习中有所发现,有所领悟,这对于激发学生的学习兴趣有着十分重要的作用.陶行知先生说过:“发明千千万,起点是一问”.培育学生的质疑提问的能力,改变学生只知“做答”的习惯,让学生在不断质疑中试图提出问题,在查资料、观察、实验、讨论等努力解决问题的过程中,养成具有科学探索的精神和创新意识.物理知识固然重要,而学生树立正确的人生观将对学生终身受益.每个老师都要深知树人比知识更重要这一理念.在物理课堂中可以培养学生通过实践到理论到再实践的思路;可以培养世界是物质的、世界是运动的;发现问题、解决问题的方法和能力.
2知识结构、教学方法、思维方式有机结合
2.1物理概念的基础是物理实验
许多概念是以两个物理量比值来决定的.如v=s/t,I=Q/t,R=U/I,当利用这些定义、公式进行推理时,脱离不开它的实验基础,如电阻的概念在初中教材中的定义是,一切导体都有阻碍电流的性质,导体两端电压跟通过导体的电流强度的比值表示导体的电阻,即R=U/I.物理规律与实验紧密相连,如欧姆定律,通过实验得到结论,表达了三个物理量之间的联系.
2.2遇到难理解的问题,借助实验
在难以理解的概念和难以解答的习题时,可以借助物理实验,通过学生做小实验,然后再解答,豁然开朗.如在讲授“惯性及惯性作用”时,惯性是一个较抽象的概念,对学生来讲有先入为主的错误.比如在匀速行驶的火车上,向上竖直跳起,还会落回原位吗?学生常得出错误答案:落在原处后方.这时让学生动手作一个惯性的小车,让小车匀速前进时从装在小车上的筒内弹出一个小球,接着小球落到筒内,进而解决了学生困惑的问题.
2.3知识、教法、思维协调一体
知识结构、教法结构、思维结构紧密结合加强物理知识的掌握,促进思维能力呈螺旋上升的架构.清晰明确的教学结构脉络,充分展示实验的方法及受力分析方法.如在学习“浮力”时,可以向学生演示实验,让木块在水中静止,通过推理说明它在液面平衡的原因———托力等效的力是浮力.演示实验在弹簧秤下方悬挂钩码而缓缓浸入水中,通过弹簧秤的示数逐渐减小,说明浸入液体中的物体也受浮力,使学生了解测量浮力的方法.明确浮力是液体作用于物体上的力,它的大小与浸入液体的体积有关,方向竖直向上.实验与理论相结合,创设物理情境,从而明确浮力的实质,将难以理解掌握的问题转化为简单易懂的问题.接下来可以将实验的内容逐步深化,研究不规则物体浮在水上时,物体所受浮力及浮力大小的决定因素:(1)将弹簧秤缓慢放下,让悬挂的金属块渐渐浸入水中;(2)更换酒精和食盐水重复步骤(1)的操作;(3)让物体浸在液体中的不同深度,让学生观察浮力的变化,从外在到内涵有深刻意义.让学生正确进行受力分析,引导二力平衡和非平衡,分析浮沉条件;学生理解物体在什么条件下上浮,在什么条件下漂浮.通过实验学生对浮力产生的现象和问题逐渐产生浓厚的兴趣,提高他们的逻辑思维能力与逆向思维能力.
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)21-
物理概念教学的效果如何,直接关系到学生对于物理知识的认知程度,进而影响到学生整体知识网络的构建与拓展,可以说学好物理概念是学好物理的关键。物理规律教学在教学中处于核心地位。本文从物理概念及规律教学的过程入手,对初中物理概念教学作了一定程度上的剖析。
一、从生活经验入手,提高概念的教学效率
物理是一门以生活和生产经验为基础的科学,因此在日常生活中,可以观察并接触到许多物理现象和物理知识应用的事例。教师善于恰当地利用学生已有的生活经验,创设良好的物理环境.在学生已有生活经验的基础上,师生共同通过分析、对比、细化、强化、深化、归纳、总结、抽象等思维活动,得出某一类事物的本质属性,形成物理概念。
如在讲解质量的概念时,通过同一物质构成大小各异的物体,让学生说出区别与联系,通过对比,总结,得出质量的概念.在讲浮力概念时,利用学生生活中看到船在江、河中航行,人游泳等生活经验,知道船受到一个向上的作用力,这个力就是浮力,进一步追问,浮力与什么因素有关呢?相同的铁块,做成空心可以浮在水面,如果是实心铁就沉于水下,为什么?古代的木船,是一根很大的树木,直接挖成空心来载人载物,挖去的部分越多,载物量越大;得出浸没在液体中的物体,受到向上的力.再次追问:液体具流动性,是不是浸没在液体中的物体都要受到浮力呢?再让学生列举生活中的事例,从而得出:浮力的概念。通过熟悉的生活事例的运用,让学生感到物理就在身边,物理就在我们生活中,将生活中的事例在物理课堂中活化,减少了学生学习物理恐惧感,同时也降低了学习物理的难度.更彰显了物理源于生活,高于生活,指导生活。
二、创设生动的情境,构建概念
教师在教学过程中如果能创设一些生动的物理情境,不仅能激发学生的求知欲,引发学生的思考,还能水到渠成地构建相关概念。如音调的概念,不少学生把音调和响度混为一谈,错误地认为嗓门喊得大就是音调高。在音调概念的引入时,可先让学生演唱《青藏高原》这首歌,特别是最后一句“呀啦索,那就是青藏高原”,绝大多数学生是唱不上去的。接着播放韩红的演唱。然后再播放一首著名男低音杨洪基老师的歌曲《不怕不怕》,让学生们在欣赏美妙歌声,感受女高音的清脆嘹亮、男低音的宽广浑厚的过程中自然而然地建构音调的概念,即音调是指声音的高低。这样既纠正了学生原先的错误认识,又形成了音调的正确概念。再如比热容也是初中物理中比较难理解的一个概念。首先教师利用多媒体展示一幅海边沙滩的照片,创设生动的生活情景,接着教师提问:看到这幅画面及文字提示,你能提出什么问题?生:为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样呢?师:针对同学们提出的问题,请就可能的原因作出猜想与假设。生:可能是沙子吸热升温比水快的缘故……然后再结合相关实验逐步建构比热容的概念。
三、揭示概念的本质特征
物理教学实践表明,学生只有理解了概念,才能牢固掌握概念。而要使学生理解概念,就必须使学生掌握概念的本质。直观材料是形成概念的基础,但概念不能从直观材料中直接得出,必须通过学生的思维才能使感性认识升华为理性认识,这是认识的飞跃,是使学生形成概念的关键一步。为实现这一飞跃,就必须启发学生思维。在概念教学中,常用的思维方法有比较、分析、综合、抽象、概括、判断、归纳等许多种,只有引导学生正确思维,才能揭示概念的本质,使学生全面掌握概念。例如:“密度”这一概念的教学,通常用公式ρ=m/v定义,倘若不讲清楚其本质意义,则学生会受数学公式的影响,认为ρ与m成正比,从而形成错误观念。教师只有在学生感知的基础上,引导学生抓住“密度”概念的本质特征,讲清其只与自身的性质有关,才能使学生真正掌握“密度”这一概念。揭示概念的本质,不但要求学生能够了解定义、熟记定义,更为重要的是应以定义为基础,全面地理解概念的内涵和外延,认清概念与其他知识之间的联系。
四、探究式教学
物理知识具有很强的实验性和拓展性,死记硬背和机械模仿是得不到打开物理知识殿堂的“金钥匙”的。学生应亲自动手,在思考中认知,在动手实验中探究物理知识的奥秘。因此,教师在课堂教学过程中要立足物理的学科特点,让学生成为物理学习的主人,在动眼、动手、动脑中快乐合作探究,主动体验物理认知过程中的酸甜苦辣,让物理学习成为学生自觉行为、主动行为。
以《牛顿第一定律》教学为例,教师可以带领学生走出课堂,到学校大厅或操场上做实验,探究外力对运动物体的影响。第一实验区,光滑的地板;第二实验区,铺着薄布的地板;第三实验区,铺有厚地毯的地板。实验器材:三个篮球以及米尺。让篮球沿斜面从相同高度自由滚向三种实验区,然后用米尺测量篮球在不同区域运动的距离,验证外界阻力对运动物体的影响,进而理解在没有外力影响的理想条件下,运动着的物体能够保持匀速直线运动。另外,教师可以由此将知识拓展到磁悬浮列车的运动,帮助学生理解为什么磁悬浮列车既跑得快又省能源。
在初中物理概念的教学中,还存在着很多问题,这是由于物理概念过于抽象而初中生的抽象思维还不成熟造成的,我们可以通过教学中的实验、联系生活实际等方式,将抽象的物理概念具体化、形象化,这样有助于学生对物理概念的理解,提高他们的兴趣。
参考文献
[1]黄文.探究式教学在高中物理课堂教学中的实践[J].理科考试研究(高中版),2014(7):40.
一、从新课的导入入手,激发学生的学习兴趣
兴趣是学生学习最好的老师,是学生积极参与学习的动力,是成功的源泉,什么事只有对它感兴趣了才有可能把它做成功。对于初中物理力学教学来说,既是学生新接触的知识,也使学生进一步学好物理知识的关键,因此,在物理力学教学过程中,应格外重视学生学习兴趣的培养,以此去带动学生学习的积极性和主动性,为学生学好力学知识提供动力保障。激发学生学习物理力学知识的方式方法有许多许多,但俗话说:“良好的开始是成功的一半。”这句话在告诉我们要开好头的同时,也告诉我们,在上课一开始时就激发学生的学习兴趣是最有效的。为此,教学中,教师应极其的注重课程导入,积极的运用如故事引入法、质疑引入发、实验引入法、讨论引入法等等方式去激发学生的学习兴趣,使其一开始时就饱含热情的投入教学,变“苦学”为“乐学”,变“要我学”为“我要学”,提高教学效率。例如,采用 故事引入法。对于力学的故事,其中经典的莫过于牛顿发现万有引力的故事。教师可以从“为什么我们身边的物体都是往下落而不是往上落”引发学生的思考,然后再引出牛顿在苹果树下发现万有引力的故事,从而激发学生对于“力”的好奇,同时,也要通过故事鼓励培养学生要像牛顿一样善于观察、善于思考。这样,通过故事的引导,使得学生全身心的都入到了学习中,在激发了学生学习兴趣的同时,学生学习的主动性也得到极大的调动,教学效率得到极大限度的提高。
二、注重学生基础知识的传授,为学生打好基础
在初中物理力学教学中,基本的理论、公式、概念,是学生进行物理力学知识系统学习的重要前提,他将陪伴学生一生,严重的影响着学生的后继学习。在初中物理力学教学过程中,帮助学生打下一个结实的基础,是教学的目标所在,现如今的很多初中生,由于没有系统的学习过相关物理知识,所以很多学生在学习物理的时候,都是夹杂着学生通过日常生活中与之相关的事物或者事件对物理知识总结的概念,这些概念都是没有经过科学验证而得来,或者仅凭直觉,没有经过科学的分析而得来。一学到新知识,学生就会混淆,无法做到高效的把握。为此,教学中,作为教师的我们,应充分的让学生与现实沟通,注重传授学生相关的概念和定义,使之能有效的和现实世界沟通,促使学生正确掌握物理知识的基本概念、基本定义等,提高学生学习的效率。例如,在学习浮力时,我们就要理解什么是浮力,浮力是怎样形成的,在实际生活中浮力体现在哪些方面,在解决哪些问题时要运用到浮力等等。这样,只有理解了原理,基础牢固了,才能有效的进一步加深学习,促使教学效率的不断提高。
三、注重课堂设计,引发学生思考
“学起于思,思源于疑,小疑则小进,大疑则大进。”问题是引发学生主动思考的前提因素,是积极诱导学生吸收知识,探究新知的关键所在,教学中,教师在激发学生学习兴趣,为学生打好基础的同时,教师还应积极的通过新颖的课堂提问设计,积极地给学生设置问题,让学生带着疑问去探究学习,促使学生不断提高。为此,教学中,教师应充分的结合课堂教学情况,积极地结合学生的实际学习情况,观察学生的各方面特点,积极的去设计课堂,为学生创设高效的课堂教学,让学生发现问题、提出问题、思考问题、解决问题,进一步促使学生对知识的理解更加深入和透彻。例如在学习“浮力”这一课程中,老师可以设计这一个实验,把一块橡皮泥丢入水中,让学生自己动手实验怎样才能让橡皮不下沉。这时,同学们都会积极的思考和动手,有些同学会把橡皮泥放在木板上,有的学生会把橡皮泥捏成片状或者豌豆状让它不下沉。这样,学生在动手的时候其实就是把浮力的相关知识进行了运用,教师在加以点拨,学生就能有效、全面的掌握。
第二、教材上说:“浮力就是液体对物体向上的压力和向下的压力差”,根据这个结论学生往往会误认为浮力的实质就是这个“压力差”,而忽略了“压力差”的产生原因是由于液体内部具有压强,因此对教材的实验现象(蜡块沉在水底)产生了怀疑。
第三、在课堂教学中,教师侧重于利用“压力差”推导阿基米德原理,利用“压力差”求物体受到的浮力,与学生共同探讨求浮力的几种方法,最终学生虽能较顺利地解题,但对浮力的产生原因仍然似懂非懂。
笔者在教学中将本课题改为探索性课题来讲授,现就此方式与读者交流。
教学准备
重点、难点:物体的浮沉、浮力的理解与计算。
教学手段:实验与多媒体教学。多媒体课件(内有浮力产生的原因、海底世界、带有活塞的瓶子颠倒放置。问题:海里的鱼有没有受到浮力?海底的群山有没有受到浮力?正放的瓶子活塞有没有受到浮力?倒放的瓶子活塞有没有受到浮力?)
器材:烧杯、水、弹簧秤、同体积的铝块、铁块、铜块、木块,木铝粘合体(体积比17∶4),各种颜色的水。
教学过程
(1)将铝、铁、木、木铝粘合体(体积比17∶4)放入盛有水的容器中。
(2)将带有颜色的水装入较薄的塑料袋中,再放在水中。
发现:下沉、漂浮、悬浮。
4)总结出物体的浮沉条件(F浮与G关系,ρ物体与ρ液关系)
分析中引出浮力定义、方向、施力物体、受力物体、漂浮状态、悬浮状态。
分组演示
一组将铝块、铁块、铜块浸入水中;
二组将铝块、铁块、铜块浸入盐水中;
三组用具同上,液体是酒精。
首先分别测出物体在空气中的重力G,再称出物体全部浸入液体中的重力F
得出结论:浮力的大小与体积与液体的密度有关。
并用弹簧秤法测出浮力的大小。
浮力产生的原因(使用多媒体)
1)求各个面受到水的压强和压力。温习前面的知识。
2)引导学生发现问题,进而引出浮力产生的原因。
浮力的大小与物体对液体的压力相等。
并为下节的阿基米德原理的教学奠定了基础。
总结
1.重视物理概念教学,挖掘物理内涵
1.1 学生在学习物理之前,从日常生活中积累了不少与物理有关的感性经验,即"前概念",而其中一些经验是片面或错误的。学生常用"前概念"分析问题,如干燥的温度计,在电风扇吹风下,其示数是否变化?按生活经验,当风吹来时人就感觉凉爽,学生由此判断得出温度计示数减小的错误结论。学生分析出错主要原因:其一是学生对"蒸发吸热"的内涵认识不清。液体蒸发才吸热,而风吹干燥温度计不存在蒸发现象;其二是学生"想当然"的思维定势,缺乏自觉运用概念分析问题的意识。因此,教师在概念教学时应努力挖掘概念内涵,通过物理实验、具体事例、多媒体教学手段等引导学生深刻理解物理概念,杜绝死记硬背现象。实际上物理概念和其他物理知识对初学者来说都是一种脱离学生思维结构的外在体系,并转化为学生的物理思维能力,因而常出现"学而不用"的现象。为了强化学生主动运用概念分析问题的意识,在引导学生分析物理问题时,应在学生充分理解概念含义的基础上要求学生做到:"论而有据",即所要解决的问题应与物理知识挂勾,要利用物理概念、规律等进行判断和推理,切忌"想当然"。
1.2 学生偏重利用公式进行量值计算,而对其物理意义认识不够,常将物理问题公式化,是学生缺乏物理概念意识的又一重要表现。如要求学生计算露出水面的桥墩所受浮力大小时,学生会不加思索地利用浮力公式进行演算,从而得出错误结论。导致错误原因是学生对浮力概念缺乏实质性理解,因此,教师在教学中应引导学生从质和量两个方面理解概念:浮力是物体上下表面所受液体(或气体)压力之差,这就是浮力产生的物理实质。学生理解到这一点就不难得出上述桥墩所受压力之差为零因而浮力为零的正确结论。另外,教师提问、命题时,应使问题涉及物理实质,让学生明白:记住概念、规律和法则的文字和公式而不领会其物理意义是学不好物理的。
2.重视规律教学,注重物理实验
九年义务教育初中物理教材中有大量的实验,这表明实验在初中物理教学中占有极为重要的位置。然而,许多学生对实验的认识是肤浅的。他们将教材上物理规律的条文和实验器材、实验现象等背得烂熟,而不去理会物理规律与物理实验间的逻辑关系,更谈不上自己设计实验验证、探索物理规律,学习实验只是在应付考试。而近年大量出现注重考查学生应用物理的能力题,加强了能力培养,包括观察能力、思维能力、创新能力和欣赏与创造美的能力的考查。因此,初中物理教学,应特别注意培养学生牢固的实验意识,让他们切身体会到物理是一门以实验为基础的学科,考虑物理问题应把实验事实放在思维的首位。
那么,初中物理教学中如何抓好实验教学呢?首先,教师应重视实验教学,千万不能在黑板上讲实验。实验中,教师要引导学生认识物理器材、控制实验条件进行实验、观察实验现象、记录和处理实验数据,有目的地撰写实验报告,从而透过现象看本质。这样学生便体会到:一定条件下的物理现象或物理过程都受规律制约,物理实验是探索物理世界的重要方法。其次,教师要多创造让学生动手实验的机会。许多演示实不应局限于课堂上演示,要开放实验室,指导学生动手。另外,教师应鼓励学生就地取材"在家实验"的意识。如在家观察水的折射现象,只要用一只水杯和一枚硬币就可观察到奇妙的折射现象。此外,我个人认为,可将课堂部分实验精心包装游戏化,如小魔术、趣味小游戏、小制作等。有条件的学校可将部分演示实验制作成类似游戏软件,利用计算机、投影机等电化教学设施的再显性重现实验的基本情况。
教为主导,学生为主体的原则是我们每个老师必须坚持的,因为学生才是学习的真正主体,教师只能是他们学习路上的领路人(授业解惑者)。只要提高了学生的学习兴趣和主动性,那么教学就一定相当的精彩和有效。
一、实验促使学习兴趣的培养
认真做好学生分组实验是激发学生学习物理兴趣的较好手段,是初中物理教学中大面积提高教学质量很重要的一个环节。但是在我学习的过程中,我发现演示实验和学生分组实验都存在着一定的弊端。课堂中的演示实验是教师为学生提供感性认识材料的过程,它无法代替学生自身的学习活动,教学中如果把教师的演示实验改为学生的边学边实验,既能使学生对实验获得更加清晰的印象,学到物理知识,又能培养学生的实验能力,提高学生的学习兴趣和主动性,这是初中物理教学的一项重要改革。
同时,在学生物理分组实验中,常出现两种情况:一是学生多,仪器少,实验中常出现“男同学抢着做,女同学怕动手;成绩好的积极做,成绩差的旁边坐”的倾向;二是由于初中学生实验能力差,学生对实验的注意力常常集中在操作上,教师忙于协助学生排除故障,师生完全处于被动状态,以致无法达到获取知识、培养能力的目的。采用边学边实验的形式后,学生在教师的指导下边看书、边实验、边思考、边讨论,以物学理,能较快地掌握物理知识。
由于边学边实验课不同于学生分组实验课,其教学形式如上课,一般不允许随便走动,互相抄袭,每个桌上都有一套仪器,“逼”得学生人人动手、动脑学习,容易纠正学生实验中出现的不良倾向,有利于学生实验能力的培养。因此,从某种意义上讲,边学边实验起到了演示实验与学生分组实验的综合作用。例如:在学习“浮力”时,我根据教材的需要,设想将书上135页图6―1的教师演示实验改为学生边学边实验,每个桌上发了一块形状规则的正方体木块,将木块投入烧杯中。然后设法将木块按人水中,有意识地让学生感受“浸在水中的物体受到水的向上托的力”,这样,对课本关于“浮力”的定义就领会更深一了,再引导学生做图6―1的实验,并增加了在用弹簧秤称了物体在空气中的重量后,让学生用手向上托物体,观察弹簧秤读数也会减小的实验,使学生进一步体会到:不仅浮在水面上的物体受到浮力,浸没在水中的物体也受到浮力,对浮力产生的原因也更容易接受了,同时还领悟到浮力的大小可以用弹簧秤直接来测量,即F浮=G空-G水。这种类型的实验课起到了演示实验和学生分组实验起不到的作用。
二、实验促使学生能更好的学好物理
我们知道,许多物理概念和规律都是从大量的具体事例中抽象出来的,在教学中,必须重视感性认识,使学生通过物理现象、过程获得必要的感性认识,是形成概念,掌握规律的基础。
(1)实验能够展现典型的物理现象。实验能创造一个确实的,排除了干扰的环境,它对产生多种现象的条件进行了严格、精密的控制,排除了次要因素的影响,突出了现象的本质规律。如在课程中通过实验过程把阿基米德原理表达出来,参与实验过程的同学对原理内容的理解和记忆非常轻松。
针对初中学生的年龄特征和接受能力,讲解比较抽象的物理概念时,应选择典型的、能突出本质现象的演示实验,使学生获得深刻的印象,并在头脑中形成一个能转化为明确概念的清晰观念,从而认识到物理概念的客观性和必要性。例如,教学“电阻”的概念时,我利用图1所示的电路进行演示实验,按下列顺序——在MN间接入一段普通导线,观察安培表的示数,可以看到电流有某一数值;在M、N间换接一段同样长度,同时粗细锰铜线,可以看到安培表示的示数减小了,在M、N间再换接一段同样长度、同样粗细的镍铬线,可以看到安培表的示数又随之变化,从而引出“导体的电阻”这样初步概念,指出:导体一方面具有导电的能力,另一方面又有阻碍电流通过的作用,这种对电流阻碍作用大小的性质称为导体的电阻。要向学生指出:导体的电阻是导体的一种属性,将在讲“决定电阻大小的因素”时再作进一步阐述。
在上述演示实验引出电阻初步概念的基础上,提出:“怎样量度一个导体的电阻值呢?”可以在导体两端加上相同的电压,观察通过导体的电流的阻碍是怎样变化的,这样就可以找到这个导体对电流的阻碍作用的强弱(大小)。教师应该引导学生设计出为此目的而设计的实验线路——“伏安法测定电阻”的实验线路,如图2所示(由于学生尚未学习过滑动变阻器,为了直观,可以采用改变蓄电池个数的方法来改变电路两端的电压,因为电池的内电阻很小,当电路中通过的电流很小时,可以认为蓄电池的路端电压是不变的。为此,演示对应选择电阻值较大的锰铜线和镍铬线做实验;安培表应采用安级的,演示时只需要读出具体的电流值)。进而分别选用两种不同的导体(例如一种用锰铜线,另一种用镍铬线)进行实验,分别测出几组U值和I值对应的实验数据。然后通过分析、概括和比较,就会发现:对同一个金属导体来说,它两端的电压值U跟通过它的电流值I的比值是一个定的值,但对不同的金属导体来说,比值 是不同的。
= = =……=R1
= = =……=R2
可见比值反映了导体本身的一种属性,在相同的电压下 值越大,电流越小,说明这个比值反映的是导体对电流阻碍作用的强弱,称为导体的电阻。然后引导学生进一步进行科学抽象,用R代表导体的电阻,抽象出电阻的定义公式:
R= = =
应该指出,R= R= 是电阻的定义公式,也是量度公式。一些物理概念用“比值”的方式下定义时,其定义公式仅表示量度方法,而不是表示物理间的函数关系。讲清这个问题,对学生正确理解物理概念能起着良好的作用,从而使学生弄明白:是I与U成正比,还是 标志导体对电流的阻碍作用的强弱,还应使学生搞清楚,电阻虽用比值来 量度,但它的大小跟导体两端的电压U和通过的电流I无关。而是由它的本身物理条件所决定(讲“决定电阻大小的因素”时再具体阐述)。这样学生就不会错误地认为导体的电阻与导体两端的电压成正比,与导体中通过的电流成反比;更不会由R= 错误地认为U=0时,R也等于0,在这个基础上,教师还应该简要地阐明导体为什么会有电阻,使学生形成比较完整的概念,获得比较系统的知识。
学生弄清了电阻的定义公式,电阻的单位就很容易理解了——电阻的国际单位是欧姆,它是从电阻的定义公式R = 来规定的,即当U=1伏特,I=1安培时,规定R=1欧姆,也就是1欧姆= 。
上述的整个教学过程既扎扎实实地抓基础知识的教学,又使学生透彻理解电阻这一概念是怎样在实验和分析的基础上被抽象概括出来的。这样,概念的形成过程就使学生进行科学思维的过程。教学实践使我们体会到,教学中有计划地遵循物理概念形成的这种科学思维过程来组织教学,就会使学生在形成概念中,反复经历思考活动的训练,并逐步学会抽象概念的思维方法,学生的思维能力就会得到很好的发展。
二、引导思考,理解概念
2.创新课堂教学方式,开展对话教学
现在的初中学生思想比较活跃,思维敏感,好奇心和求知欲都更胜以往。因此在初中物理教学过程中,应该改变传统的填鸭式的教学方式,更加注重学生在教学过程中的主体地位,充分发挥其主观能动性。有鉴于此,在物理的教学过程中开展对话教学,开发学生潜力,活跃课堂教学气氛就显得十分的重要了。对话教学可以采取教师和同学之间的互动,也可以是同学之间相互讨论。形式可以不拘一格,核心是提高学生的学习积极性。在教师和学生对话教学过程中,不仅是传统的教师提问,学生回答的形式。还可以学生对教师提出问题,教师进行解答,或者,学生在黑板上代替教师对物理知识进行讲述等形式。学生借助这种方式,能够加深对相关物理知识的理解。巩固物理定义,定理的记忆。同时,在对话教学活动中,由于学生和教师的位置是互换的,学生对于能够体会教师的经历充满了好奇,这在一定的程度上激发了学生的自我意识和荣誉感,促进学生心理成熟和责任意识的加强,不仅对于下一步的物理学习有着深远的影响,同时对于学生的人生观和世界观的形成也有着难以想象的作用。是教育改革培养综合素质人才的重要方式。学生之间相互的对话是以讨论的形式出现的。由于初中学生知识储备不足,社会阅历不丰富,所以在活动进行过程中,教师应该发挥主导作用,对学生讨论的范围和形式做出明确的规定,以免出现形式主义或者跑题的现象。比如,在第一章声的认知过程中,教师可以就声音的作用,传播方式等展开讨论。声音是和学生的日常生活息息相关的物理现象,其传播是通过空气媒介实现的,就此问题,教师可以提示学生声音是否可以在其他介质中传播,比如在水中声音是如何传播的,在没有介质的情况下是否能够传播,比如在真空中,在外太空中声音是否能够传播。同时学生对于声音的危害也应该引起足够的重视,如,生活中的噪声就是声音危害的具体形式,在学生讨论过程中,教师可以启发学生,借助声音的原理,为减少噪声提出合理化的建议。学以致用,这是物理学的宗旨,同时,学生在物理应用过程中也会受益非浅,不仅巩固了在课堂上学习的内容,同时也提高了学习物理的兴趣,促进其学习的进步。
3.创新教学的理念,引进哲学思想
随着教育改革的不断深入进行,教学的跨学科,跨领域趋势越来越明显。在物理教学中引进元认知理念就是这方面有力的探索。元认知理念是哲学领域的概念,是对认知方法的调整。在物理教学过程中就是对物理学习方法整体的梳理,包括物理学科的预习,课堂教学,课后总结等多个方面学习方法重新认知,以便在未来的学习中更加如鱼得水。在物理预习过程中应该遵循不求甚解的原则。如果在预习过程中追求全面详细,那么就会出现舍本逐末现象,造成在课堂教学过程中失去学习的新鲜感情况,影响教学的兴趣提高,这是初中学生在预习过程中比较容易出现的错误,初中学生正处于人生的成长期,追求进步,希望在预习的过程中掌握更多的知识,这在思想上正确的,但是在学习方法上却是错误的,只有借助元认知的理念才能够对这种现象予以更正。例如,在初中物理物态变化教学过程中,在预习时只需要了解物理的物态是有不同的形式的,并且在一定的条件下能够相互转化就可以了,至于具体的转化条件,如水从液态转化成气态的温度,压力等具体的条件可以留在课堂上了解。只有这样才能够在课堂的学习过程中保持新鲜感,促进学生学习兴趣的提高,进而改善初中物理的教学质量。
教师应对学生的学习负责,但如果学生意识不到自己的学习责任,就不可能把学习与自己的生活、成长与将来的发展有机地联系起来,这种学习实质上就是被动学习,而不是主动去学习,两者的学习效果相差较大.我们在教学的过程中,学生违反了纪律、犯了错误,教师对他们进行批评教育以后,有的学生会把书一推,厌学情绪很严重,认为学习是为了别人,老师批评教育不应该,甚至以不学习来威胁老师,这样的学习就是严重缺乏责任意识.此时,我们教师要抓住教育机会,与学生进行交流和探讨学习的主要目的和意义,设法让学生明白自己那样做是错误的行为,让学生认识学习是自己的责任和义务,学习的目的最终还是为了满足自己将来的发展需要.只有解决了学生思想上的本质问题,学生才能变被动为主动的学习,才会去乐学,好学.也只有当学习的责任加强了,学生才能真正自觉地担负起学习的责任,学生的学习才是一种真正意义上的自主学习,才能有效地培养学生的自主学习能力.
2创设物理情境,激发学生的求知欲望,培养学生的自主学习能力
初中物理教师要结合教学具体内容和学生的感性认识,创设生动有趣的物理学习情境,引发所有学生的求知欲望,促使他们全身心地投入学习求知之中.比如笔者在讲“汽化和液化”时,让所有学生在手上擦一些酒精,感受一下汽化吸热,液态变为气态的过程.让学生来定义什么是汽化?了解汽化过程是吸热还是放热的,并举例日常生活中有哪些类似的汽化现象,什么时候应用了汽化,什么时候减少汽化,学生通过实验的体会,会努力寻找答案,变被动为主动,真正体会到物理来源于生活,又服务于生活,知道了物理知识的重要性,就会更加乐于学习物理知识.教师应多从生活中捕捉物理现象,拉近物理知识与学生日常生活的距离,在激发学生学习兴趣的同时,也体会到物理就在我们周围,理解物理知识的价值.
3努力培养正确的学习方法,提高学生的学习效率
“授之以鱼,不如授之以渔”.在物理教学活动中,教师一定要注重学习方法的引导,让学生根据自身的特点,选择好恰当的学习方法,因为在物理教学中,学生不仅要学好物理知识,也要学会如何更好地学习物理.因此,物理教师要有目的地指导学生参与物理教学活动,鼓励学生努力思考,积极参与实验探究,对物理实验实行创新设计,提高自身的学习效率.物理教师通过对教学过程的合理化改进创新,使学生独立地去思考和探究,使每个学生总结出适合自身的学习方法,提高自身的学习效率.
4努力开足开全实验,培养学生的实验探究能力
为了培养学生的实验探究能力,物理教师要做好创设问题情境.合理新颖的问题情境,能使学生有身临其境的感觉,有利于激发学生学习的兴趣,可以主动引导学生积极参与探究,通过学生合作自主探究、教师引导点拨会使探究课堂变得生动有趣.问题引导教学应不同于教学过程中常见的一问一答,应该改变这种方式,使问题教学进行创新,使问题教学在构建新旧知识的连接上,使学生在认知的基础上能够稍微努力就能达到探究的目的,通过学生的努力就能解决实际问题,从而激发学生的探究兴趣,笔者在教授“分子运动”这部分内容时,先指导学生进行实验探究,让学生从不同的实验角度进行分析,对看到的现象,进行实验分析,鼓励学生对实验进行探究,表扬激励探究成功的,鞭策不成功的.对于分析探究不正确的学生,教师要引导他们发现问题并及时纠正,笔者告诉学生要以科学严谨的态度进行探究,才能取得丰富的科学知识.这样做增强了学生的自主学习能力,使学生树立正确的科学观与世界观.
5强化学生思维训练,培养学生的创新意识
物理课堂教学中的提问应具有启发性,要善于启发学生的思维,并在教学过程中教给学生解决实际问题的方法,教师提出的问题要有极强的引导作用,要能激发学生的思维,要关注学生的感性知识,使学生在思考的基础上,加上实验探究会有所发现.初中物理教学大纲中规定:物理教学的目的就是为了培养学生的创新意识和创新能力.物理教师为了达到教学目的,就应该大胆地进行教学改革和创新.许多优秀的科学家们都非常重视质疑,伟大的教育家陶行知先生认为:“学贵知疑.”质疑是学生追求科学真理、勇于探究的理想方法.所以,在教育教学中不但要注重激发学生的学习兴趣,还要积极让所有学生大胆质疑,勇于开创探究,懂得质疑,懂得创新,只有这样学生的综合素质才得以提高.
6加强实验探究,提高学生的综合能力
初中物理实验在物理教学中占有十分重要的地位.教师在初中物理教学过程中,应该努力认识到实验教学的重要性,努力提高学生的探究,提高学生学习的有效性.将初中物理知识与努力培养学生的综合能力要紧密地联系起来,这不仅要努力帮助学生形成良好的思维和学习的习惯,而且还需要提高学生的综合思维能力.比如,笔者在讲解“浮力”的这一知识点的过程中,根据浮力的相关理论知识,应该先向学生讲解浮力产生的原因:在液体和气体中,液体和气体都能产生向上的托力,这个力才是浮力;浮力的方向与重力方向是相反的,浮力的方向竖直向上,浮力产生的原因是物体上下表面受到液体或气体的压力差.在实验探究的过程中,学生可以把将抽象的物理知识变得具体形象生动,在提高学生实验探究能力的同时,还能加深学生对于物理知识的理解,从而提高了学生的综合能力.