③教师引导学生思索:U/I可能表示什么物理意义?不同的导体的U/I值不同,又说明了什么问题?经讨论和教师补充,得出“电阻”的概念和表达式R=U/I,简介电阻的单位“欧姆”。
④指出U/I的物理意义是它可表示该导体的电阻——测出相对应的U和I的值,就可以算出导体的电阻。这就是能测定导体电阻的一种重要方法。不同的导体会有不同的阻值,——这也就是导体的一种特性。
⑤完成实验报告和回答问题:
A你所测定导线的电阻值是多少?
B解释开头所做小实验:为什么用一节大号干电池与换用一节小号干电池供电给小灯泡时,光亮没什么差异?
探索性实验与学生能力培养
初中物理新教材本着标准精神在实验的内容和要求上都进行了较大规模的变动。广东深圳市西乡中学金如湘老师以“观察水的沸腾”这一探索性实验为例总结介绍了自己的做法。
水的沸腾现象是学生日常生活中最常见的现象。由于学生平时对此现象的观察多属无意识的观察,比较肤浅、片面,从而导致学生自我感觉熟悉、清楚。而实际上其认识仅停留在表面而对其实质不甚了解。如不通过亲自实验进行认真的观察和分析,很可能形成错误的认识,从而影响正确概念的建立。另外,从中学生的心理特点来看,特别是初中生,好奇心强,愿动手,想动手,但又不知如何动手,更谈不上细致观察现象,然而想通过自己动手实验,来证实自己对这个熟悉的日常生活现象的初步认识并完善自己的认识,获得心理上的满意。
所以,编者把此实验从原来的教师演示改编为学生实验:一、符合学生的认知发展规律和心理特点;二、激发学生学习物理兴趣,养成探究事物现象的内在规律和本质的科学态度。三、有助于学生实验能力,分析、思维能力的提高。
针对此探索性实验,在实验中采取因势利导的点拨,进行有目的、恰当的、及时的提问、指导来提醒学生注意认真操作,仔细观察,正确读数,引导分析。即经过教师的指导,让学生通过对水被加热至沸腾过程中所出现的现象,进行观察、分析,总结归纳,建立概念,得到结论,培养能力。
发展有意注意,提高细致观察能力
在实验过程中,学生能够通过细致观察注意如下现象的发生。
①加热后烧杯底和内壁出现小气泡;②开始阶段小气泡在上升过程中体积先变小后变大,至水面破裂;③加热后水的温度不断上升;④当水中有大量汽泡产生,上升过程体积不断增大至水面破裂时,温度不再变化;⑤沸腾中,取下纸盖,将小铁片或小钢尺靠近杯口上方,小铁片或小钢尺上出现小水珠;⑥停止加热,沸腾停止,如沸腾时间延长发现水位会下降。
引导学生分析观察到的现象,弄清其产生原因①是残留在杯底和内壁上的气体受热膨胀的结果;②可暂不分析,但为以后有关液体内部压强等知识的学习设下伏笔;③是通过热传递吸热使温度升高;④是剧烈汽化——沸腾现象。此时水吸热全部用来进行物态变化,温度不改变;⑤是水蒸气遇冷液化的结果。
⑥说明沸腾是一个吸热过程。水位降低说明水主要通过沸腾过程从液态变成气态散发到空气中去了。
如此,将热膨胀、热传递、汽化、液化等知识有机地运用起来,分析实验现象,达到培养学生发散思维能力的目的。
发展比较思维能力
实验时要求学生根据感觉(和手指触摸烧杯外壁)来判断温度的高低和变化。将自己对冷、温、热、烫的感觉与实际测量的温度相比较,将感觉到的温度变化与实际温度变化相比较,从而知道仅凭感觉来判断往往不可靠,与实际测量结果相差异。再通过加热时温度不断变化与沸腾时温度不变相比较,沸腾时温度不变与晶体熔化、凝固过程温度不变相比较,以及与非晶体熔化、凝固过程温度变化相比较。区别其异同,掌握其特征,发展比较思维能力。
重视物理图象的作用
学生第一次面对绘制水的沸腾图象的要求,并从沸腾图象中得出水的沸腾温度。首先引导学生回顾晶体熔化图象的建立过程,并使学生知道用图象法形象、直观地进行表达是物理学中研究问题的一种方法。然后指导学生正确绘制出沸腾图象,帮助学生认识图象,看懂图象,分析图象。结果学生能够根据图象说出温度随时间的变化情况,正确读出沸腾温度,加热时间和沸腾时间。培养了学生抽象思维能力的提高。
规范操作,培养技能,形成良好的实验习惯
例如,在使用酒精灯时,及时提醒学生注意了正确的点火、灭火方式,知道应该用火焰的外部并通过石棉网对烧杯中的水加热。在使用温度计时,也及时提醒操作和读数应注意的事项。特别是学生学习物理刚开始,在实验室动手实验的次数还不多,应及时进行养成良好实验习惯的训导,严格遵守实验室的规章制度。比如:实验前预习实验内容,知道该做什么,观察什么,记录什么;实验中按正确按步骤要求进行操作、实验,注意保持实验室的安静和卫生,实验后认真分析结果,整理、清洗仪器等都是要从一开始就抓好,严格要求,规范训练才能形成好的实验习惯和品质。
由于此实验是由学生独立地操作进行,并且紧扣实验要求又充分地拓宽,学生实验时积极性高,注意力集中,积极思维。既动手又动脑,既观察又分析,激发了学生对实验的兴趣,培养了学生善于观察问题、发现问题、解决问题的能力。使学生在“学会”做实验的同时变得想做实验、“会做”实验。
物理教学中的对比性实验及其应用
在物理教学中,不论是基本概念的建立、物理规律的导出,以及重点的突出、难点的突破、疑点的消除和易于混淆或误解的问题的排除,有经验的教师总是通过演示实验来完成;为了充分发挥演示实验的作用,常要设计对比性实验,引导学生从比较中突出所要阐明的问题,从而收到事半功倍的效果。物理教学中采用的对比性实验随着目的不同,福州市第一中学林桐绰老师总结主要的有如下几个方面。
引入新课或寻找关系的对比性实验
教师从对比性演示实验开始引入新课,不但能激发学生强烈的求知欲,引起他们浓厚的学习兴趣,而且有利于向学生显示新课题的目的性。这类对比性实验,要求实验装置简单,便于对比,显示现象要鲜明、清晰,能充分说明问题,以便学生观察和思考。
例如,我们在进行“自感”这一课题的教学时,新课前,先演示两个引导性的对比实验:①切断含有电磁铁的电路时,能明显地看到断开部分有鲜明的火花,但接通同一电路时,则没有火花发生。②不论切断还是接通一般的纯电阻电路,都没有火花发生。让学生仔细观察这两个对比性实验后,接着让他们思考:“为什么会出现这些不同的现象呢?
”学生的注意力迅速地被引导到所要研究的现象上,他们的思维活动也就处于积极活跃的状态。这时教师可因势利导提出“自感”这一课,并指出我们将运用学过的产生电磁感应的条件和楞次定律来研究这一课题,弄清它们之间的关系。
又如,讲“直流电动机”这一课题时,新课开始,我们就引导学生仔细观察如下的对比性实验:先演示直流电机的电枢转动产生直流电的实验,进而演示通直流电于直流电机使电枢转动的实验。这两个对比性实验生动地揭示了直流发电动机和直流电动机是可逆性的机器,学生无不感到新奇,不但激发了他们进一步学习直流电动机工作原理的求知欲望,而且他们还迫切渴望弄清直流电机和直流电动机二者之间的关联。
形成概念的对比性实验
对于学生难于理解的比较抽象的物理概念,要设计对比性实验,采用“边引导边实验边分析”的教学方法,通过对比和分析,抽象出事物的本质特征,形成概念,完成认识上的第一次飞跃。
例如大气压强这一概念,对初中学生来说是比较抽象的,教学中要设计并做好如下两个对比性实验。每做一个实验,都要引导学生观察现象,思考问题,提出问题,分析问题,步步深入。(1)首先让学生在“猜想”的基础上,观察“水杯-厚纸片”的演示实验,目的为了证明大气压强的存在。讲课开始,教师出示初中物理第一册图11-3所示的实验装置,让学生思考:“放开手后,厚纸片会不会掉下来?”启发学生猜想后,教师演示这个实验,当学生看到厚纸片不会掉下来这个意想不到的现象时,无不感到新奇有趣。这时,教师要因势利导提出:“上述实验中厚纸片受到哪些向下的作用?为什么厚纸片不会掉下来?”这样引导学生分析讨论厚纸片不会掉下来的原因,课堂气氛十分活跃。他们很自然地领会到厚纸片不会掉下来一定受到一个向上的压力作用,这个压力只能是大气产生的,由此可见大气能对厚纸片产生压强,进而向学生提出:“课本上要求做这个实验时,杯里要‘满杯水’,若杯里只盛少量水,甚至不装水,这个实验能不能成功”这个问题提出后,又引导学生思考、分析,再让每个学生亲自动手做实验加以验证。为了开阔学生的思路,还应该进一步提出问题:“图11-3的实验中,若用小刀片把厚纸与杯口的接触处划开一小口子,又将出现什么现象?为什么?”然后再由学生亲自做实验加以验证。实验结果与分析推理的一致性,给学生以成功的满足。这样通过对比性实验加深学生对大气存在压强的认识,同时加强学生思维能力的培养。(2)进而进行“马德堡半球实验”,证明了大气向任何方向都有压强,而且大气压强是很大的力,从而可推知大气压强是很大的——让两个空心的半球密合在一起,用抽气机抽出球里的空气,为了生动形象,可以让两个大个子学生用力往两边拉,结果半球拉不开;教师打开管子上的开关,听见嘶嘶声,表明空气又进入球内,两个学生就很容易把两个半球拉开。
这样的对比性实验生动地表明了大气压强是很大的。从而学生对大气压的理解就具体而深刻了。
对于纠正学生生活经验中所形成的错误观念从而建立正确概念的课题,也要设计对比性实验,采用“边引导边实验边分析”的教学方法。
例如,高中关于“自由落体运动”这一课题的教学,我们是设计“揭示矛盾”和“解决矛盾”的对比性实验,并通过这些实验的分析、比较,运用分析矛盾的方法,从而引导学生观察形成正确的结论。讲课开始,针对学生认为质量大的物体下落得快,质量小的物体下落得慢的错误认识,我们有的放矢地设计了如下几个对比性实验将纠正学生生活经验中所形成的上述错误观念。在每个实验过程中,不仅要引导学生观察的指向性,而且要通过现象的观察(或改变条件进行对比性实验,并通过不同现象的对比观察)抓本质,提出思考性问题,引导他们分析推理,以便于突破难点,消除疑点,得出结论,最后引出规律性的东西。