前言:我们精心挑选了数篇优质初中物理常见电功率文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
初中物理电学问题的解答一直是初中生的一个难点,学生拿到这类题目后往往觉得无从下手,其实学生只要具备相关知识,尔后理清思路,则可程序化式的“消灭”该题。诚然学好电学计算对培养了学生的创新能力,及对以后更高层次的电学学习将会打下坚实的基础。
一、分析初学电学知识所存在的主要问题
学习电学过程中,重难点比较多,但是由于学生本身各种各样的问题,使得学生做题的时候对于比较灵活的题目解决起来感到特别吃力。总的说来有以下几方面:
1.学生对概念不是真正的理解,掌握不透彻,造成混淆。例如,学生总是把电能的单位――千瓦时和电功率的单位――千瓦混淆,而且串并联电路的电流和电压规律也容易记乱,使得解题过程出现张冠李戴的现象。
2.学生对于电路图的设计也掌握不够,不会连接实物图。在电路图中,对实际电路的分析不够透彻,比如平常书本中电压表直接测量小灯泡的电压,而在练习求小灯泡的功率的实验图中,电压表测量的是滑动变阻器的电压,而学生因为惯性思维,以为电压表总是测量小灯泡的电压,导致在后面求小灯泡的实际功率时,直接就用所测电压乘以所读的电流。
3.不懂得运用到生活中,没有抓住解题关键,容易把知识点混淆。比如作图题中考查家庭电路的连接情况时,很多学生不懂得开关和灯泡是串联的,更不知道为了安全先接开关在火线上,再接灯泡。其实,这些内容老师在上课的时候已经反复的讲解和强调,但由于现在的家庭电路都是以暗线的形式安装,学生在家里看到的只有开关和电灯,很难理解这些线路的流向。
4.在解计算题时,学生还没有完全进入物理解题的模式。大部分的学生都没有写公式,对于公式的转换使用掌握也不到位,特别是对于电功率的计算和热量、电能的求法。学生在审题时没有抓住关键,类似于有关电饭锅、电磁炉等生活中常见用电器的题目中,学生不懂得用了Q=U2t/R来判断加热或者煮饭,对所要求的功率和发热多少的求法也不知从何下手。主要是对里面的电阻之间的串并联关系没有判断好,这也说明对于纯电阻电路中的公式的运用 Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt掌握的不到位。
二、学习初中“电学”知识应采取的措施和对策
针对学生初学电学知识困难情况,我们应该加强对知识形成过程的教学,细化概念和规律的教学过程,提高物理基本知识的教学效率,提高答题正确率,重视对学生实验模仿,操作及理论分析能力的培养。从每位学生的实际出发,因材施教,分层教学;激发学生学习的动机,发挥学生学习的主动性。
1.教会学生理解有关“电路变化”。不少同学反映“变化的电路难,不知从何下手”。这是因为分析变化的电路涉及的内容广,考虑的问题深。对电阻、电流强度、电压及电功率相互关系的分析,稍有不慎就会造成连错反应,得出错误的结论。这是电学综合问题的又一个难点。变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电路变化的。电路中有多个开关,通过开关闭合和断开的状态变化,往往会使各用电器的连接关系发生变化,而滑动变阻器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻,从而使电路中的电压、电流、电功率等数值发生变化(也有改变电路结构的)。有关变化电路,应在学会识别“部分电路短接”和学会识别串并联电路的基础上,掌握分析变化电路的基本思路。
2.培养学生良好的学习习惯。分析学生不能学好的一个重要原因是没有形成良好的学习习惯,这样就无法形成系统的物理知识结构,久而久之,学生就失去了信心。我们应该下功夫培养学生良好的学习习惯。
3.培养学生学习物理的兴趣。常言道:兴趣是最好的老师,有了兴趣就可以变苦学为乐学。其中多做有趣的物理实验和多讲物理科学故事在一定程序上能激发学生的兴趣,平时教学语言要多变和适当增加幽默感,增强语言的感染力。
4.注意培养学生的发散思维,才能应对复杂多变的新问题。想法解决计算题丢分大的问题。培养学生尊重科学、热爱科学、献身科学的精神。指导学生预习新课,对基础差的学生在课堂上多提问些简单的问题,提高他们的学习效率,从而提高及格率和平均分。
5.重视实验教学,对教材上规定的演示实验,全部要在课堂上演示,并争取将某些演示实验改为“边学边实验”。在课后多接触学生,多指导学生做一些课外小实验,拉近了师生间的距离,使学生乐于学习物理。也可以借助多媒体的作用,对于一些抽象的难以理解的知识和实验,可以用多媒体来演示。
6.对于重难点,在上课之前一定要备好课,勤思考,找到引入重难点的合适情景,尽量把难点简单化生活化,找一些贴近生活的例子,以便学生能更好的理解。在授课过程中应该放慢速度,详细的讲解,并给予相关的联系,多做多练,由浅入深。比如,在上《电功率》这节新课时,电功率的概念和理解是整个电学的重点,我们可以先用大小功率不同的两个灯泡做实验,让学生亲自观察这两个灯泡在电路中工作中时电能表的转速,从而引出电功率,在讲解的过程中注重区别开耗电的多少和耗电的快慢问题,这样学生能更容易掌握电功率这个知识点。
7.培优辅差。课堂作业力求课上完成,课后作业的布置做到少而精,以减轻学生的学习负担。对学生多表扬、少批评,调动学生的学习积极性。
总之,教师的教学方式直接影响学生思考问题的方式和能力,如果教师在课堂上多提问,由简入深,多让学生思考,学生在这种长期压迫自己思考的过程中会慢慢地养成爱动脑的好习惯。因此,作为一名物理教师,应该多听课,多请教有经验的教师。经常在一起讨论教学的思路,积极参加集体备课。特别是对新课的引入和难点的讲解方面,经过思考和讨论,达成共识后,才能不断提高教学效果。
参考文献:
[1]闫小强.初中物理电学教学之悟[J].信息教研周刊,2011,(09):114.
[2]黄心玉.浅谈高中物理电学实验设计[J].新课程,2011,(06):120.
关键词:初中物理;电学图像;问题;例讲
解答电学图像问题需要认真审题,理解题意,灵活运用所学知识进行破题。实践表明,很多学生遇到电学图像问题,一时难以找到突破口。针对这一现象,笔者结合自身授课经验,对初中物理常见的电学图像问题进行分门别类,展示相关习题的解题过程,这能给学生带来良好的启发,避免其在以后的解题中走弯路。
一、U-I图像问题例讲
相对来说,U-I图像是初中物理电学图像中较为容易的一类图像。该类图像中纵、横坐标分别表示电压、电流值。由R=U/I可知,图线的倾角越大,对应的电阻值就越大。为使学生更好地掌握U-I图像问题的解题思路,教师应注重与学生一起回顾欧姆定律,使学生牢固掌握欧姆定律的数学表达,能够熟练地运用公式求解未知参数。如图1所示,1、2分别表示电阻R1、R2的U-I图像,则以下说法正确的是()。习题结合U-I图像,考查学生对电阻串联与并联知识的认识与理解。因此,解答该题需要学生充分挖掘图像中的隐含条件,并注重运用控制变量法进行分析[1]。其中,构建欧姆定律与图线的联系是解题的关键。另外,学生还需要明白两电阻并联后的阻值与任意电阻值的大小关系。在课堂上,教师可要求学生进行推导。图1表示的是U-I图像,由R=U/I可知,当电流大小相等时,电压高的对应大电阻,则R1>R2。两电阻串联后的阻值会大于任意电阻,并联后会小于任意电阻,所以在同一电压下,电阻串联对应的电流最小,对应区域Ⅲ,并联对应的电流最大,对应区域Ⅰ。综上分析,C项正确。
二、I-R图像问题例讲
I-R图像在初中物理中较为常见。分析该图像类问题仍需运用欧姆定律,由U=IR可知,图像中I值与R值的乘积表示的是某电学元件两端的电压。认识到这一点后,学生还需要掌握电路图分析知识,搞清楚要研究的电学元件与其他电学元件以及整个电路图之间的关系,尤其明确电路图中电压表、电流表测量的是哪一个电学元件的电压、电流。例如,使用图2(a)中的电路进行实验,其中电源电压恒为4.5V,更换5个定值电阻Rx,得到I-Rx的图像,如图2(b)所示,则()。A.实验研究的是电流与电压的关系B.实验中电压表的示数2V保持不变C.滑动变阻器的变化范围为4~20ΩD.将Rx从5Ω换成10Ω后,应左移滑片P图2(b)表示的是I-Rx的图像,因此,实验研究的是电流与电阻的关系。分别取图2(b)中的点(5,0.5)、点(25,0.1),可知其乘积为2.5V保持不变。电压表测量的是Rx两端的电压,保持2.5V不变,电源电压恒为4.5V,则滑动变阻器两端电压为4.5V-2.5V=2V。电流表测量的是干路电流,因此,电流最大、最小分别对应滑动变阻器的最小、最大阻值,最小阻值为2V/0.5A=4Ω,最大阻值为2V/0.1A=10Ω。将Rx从5Ω换成10Ω后,分得的电压增大,因此,要想保持电压不变,应将滑片右移。综上分析,C项正确。
三、I-U图像问题例讲
I-U图像与U-I图像不同,其纵轴表示电流值,横轴表示电压值。由R=U/I可知,1/R=I/U,因此图线的倾角越大,对应的R的阻值越小,这一点应和U-I图像区分开。另外,为使学生掌握该类问题的分析思路,遇到相关问题能够迅速破题,教师应在讲解相关例题的基础上,要求学生做好课堂总结,使其认识到解答该类问题需要结合电路图,灵活运用上述结论。如图3(a)所示,保持电路的电压不变,在将开关S闭合,将滑动变阻器滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I-U关系图像如图3(b)所示,则()该问题涉及的电路图较为复杂,分析时应明确电表的作用,抓住变与不变的量,而后结合图像进行分析。为提高学生的听课满意度,教师可围绕相关问题与学生互动,指引其尽快找到解题思路[2]。电压表V1、V2分别测量R1、R2两端电压,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片P从右向左滑动的过程中,电路中的电阻变小,电流变大,V1的示数变大,V2的示数变小,因此,A、B分别表示的是R2、R1的I-U关系图像。两电压表示数之和与电源电压相等,当R1的电压为4V时,由图线A可知,此时R2的电压为14V,则电源电压为18V。R1的大小不变,在图线B中取点(4,0.2),则其阻值大小为4V/0.2A=20Ω。R2的电流最小时,阻值达到最大,由图线A可知,其最小电流为0.2A,此时的电压为14V,则阻值为14V/0.2A=70Ω。综上分析,B项正确。
四、P-R图像问题例讲
初中物理学习中有时会遇到P-R图像。初中阶段有关电功率的计算公式有P=UI,P=I2R,解答P-R图像问题需要搞清楚两个计算公式的区别以及适用的物理情境。其中,前者适用范围较广,而后者主要用于求解纯电阻的电功率。不仅如此,解题时还需要将其和欧姆定律联系起来,结合图像中给出的特殊点加以突破。如图4(a)所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。闭合开关后,滑动变阻器的功率与其接入电路电阻的P-R图像如图4(b)所示,则R1和图中P0的值分别为()。电路中的电阻为纯电阻,P=I2R,取图线的最高点,可知0.9W=I2×10Ω,则I=0.3A,此时其两端的电压U=IR=0.3A×10Ω=3V,而电源电压恒为6V,则此时R1上的电压为3V,R1的阻值为3V/0.3A=10Ω。当R2的阻值为5Ω时,对应的电流为6V/(10Ω+5Ω)=0.4A,则对应的功率P=0.4A×0.4A×5Ω=0.8W。综上分析,B项正确。
五、P-U图像问题例讲
在解答初中物理有关P-U图像问题时,学生应认真分析给出的电路图,搞清楚各电器元件之间的串并联关系,充分利用图像中给出的参数,灵活运用欧姆定律相关知识,求解未知参数。如图5(a)所示,电路图中的电源电压保持不变,R1为定值电阻,将开关闭合后,将滑动变阻器R2的滑片从b端向a端滑动,R2消耗的电功率和其两端电压的关系如图5(b)所示,则以下说法错误的是()。图5(b)表明,当R2两端电压分别为2V、5V时对应的电功率为0.8W、0.5W,由I=P/U可知,对应的电流分别为0.4A、0.1A。图5(a)表明,两个电阻是串联关系,则电源电压U=IR1+UR2,U=0.4A×R1+2V,U=0.1A×R1+5V,解得U=6V,R1=10Ω。R2最大阻值对应滑片在a端,此时电路中的电流为0.1A,电压为5V,则R1=5V/0.1A=50Ω。当滑片在b端时,电路中的电流达到最大为6V/10Ω=0.6A,因此,电流表的变化范围为0.1~0.6A。由P=UI可知,要想电路消耗的功率最大,则对应电路中的电流应最大,此时P=6V×0.6A=3.6W。综上分析,D项说法错误。
六、∆U-∆I图像问题例讲
∆U-∆I图像在初中物理中不常见。该类问题难度较大,不仅需要掌握相关电路图的基础知识,还需要充分理解所学知识的本质,搞清楚参数变化的内在联系。在如图6(a)所示的电路中,电源电压12V始终不变,改变滑动变阻器滑片P的位置,电表示数会发生相应的变化。其中,V1、V2两电压表示数变化量∆U和电流表示数变化量∆I之间的关系如图6(b)中的①②直线,则()。A.R0=10Ω,R2=20ΩB.电流表从0.1A增大到0.2A时,R0电功率变为0.6WC.电流表为0.1A,R1消耗的电功率为0.9WD.向右滑动P时,两电压表示数均增大由电路图6(a)可知,V1测量的是R2、R1的电压之和,V2测量的是R2两端电压,电源电压保持不变,所以∆U2=∆IR2,R0两端电压的变化量∆U0=∆U1=∆IR0。由图6(b)可知,取∆I=0.1A时,∆U1=2V,∆U2=1V,则R0=∆U1/∆I=2V/0.1A=20Ω,R2=∆U2/∆I=1V/0.1A=10Ω;电流表示数从0.1A增大到0.2A时,由电功率计算公式可知,R0电功率变化为(I22-I12)R0=0.03×20=0.6W;电流表测量的是干路电流,当其电流为0.1A时,则电路中的总电阻R=12V/0.1A=120Ω,所以R1对应的阻值为R-R0-R1=120Ω-20Ω-10Ω=90Ω,R1消耗的电功率为0.1A×0.1A×90Ω=0.9W。向右滑动P时,电路中的电阻增大,电流减小,R0分压减小。因此,V1示数增大,V2示数减小。综上分析,B、C两项正确。结语电学图像在初中物理中占有重要地位,其相关问题对学生分析问题的能力有一定要求。为使学生更好地突破该类问题,教师应为学生深入讲解相关知识,帮助其构建系统的知识网络,并做好例题的优选与精讲,使学生掌握不同电学图像的突破思路,促进其解题能力的进一步提升。
[参考文献]
[1]王德文.初中物理电学常见题型例析[J].中学课程辅导(教师通讯),2021(12):84-85.
教学目标
知识目标
1.知道电功率及其单位.
2.理解额定功率.
能力目标
了解从能量分析入手去认识物理规律是物理学的重要研究方法.
情感目标
使学生获得解决实际用电的初步知识.
教学建议
教材分析
本节教材从比较在相等时间内做功的多少引入电功率的概念,再根据电功率的定义和电功公式导出电功率的计算公式,给出电功率的单位.然后从电功率的单位引出电功的单位千瓦时,说明1度就是1千瓦时.为帮助学生理解额定功率教材安排了小灯泡在不同电压下工作的演示,教材还介绍了不同用电器的两个重要指标,额定电压、额定电功率,以使学生对常见用电器设备的功率有所了解.
1.重点:掌握电功率的概念、公式及其应用.
2.难点:实际功率的概念、额定功率和实际功率的区别.
3.疑点:灯泡的亮度决定于什么?
教法建议
本节教材包括电功率和用电器额定功率两块内容.教师可以利用前面学生学过的功率的知识和研究方法,突出比较做功快慢的方法:比较单位时间内用电器做功的多少.在讲解电功率的公式时,注意强调公式中的各量的对应关系,是同一段电路中的各量.不易同时给出电功率的导出公式,使学生感觉公式多不易掌握.额定功率和实际功率的区别学生不易做到,教师要通过实验讲清对一个用电器额定功率和额定电压只有一个,而实际电压和实际功率有很多.
教学设计方案
重难点:重点是电功率的概念和单位,难点是额定功率.
教学过程:
一.引入新课
方案一:复习功率概念引入电流做功有快慢的问题,然后可以举出一些实例如:电力机车每秒做功400多万焦,公共电车的电机每秒做功6万焦,洗衣机的电机每秒做功100多焦,而小收录机的电机每秒做功几焦.再举出时间不同做功不同的实例,问学生如何比较做功快慢,引出电功率的定义.
方案二:分析类比建立电功率的概念:可用幻灯片设计一组问题:1)怎样比较运动快慢?2)这样比较力对物体做功快慢?3)这样比较电流做功快慢?引出电功率的概念.
二、电功率:
电功率的概念要讲清:电流做功快,电功率就大;电流做功慢,电功率就小.电功率的定义公式为P=W/t,电功率的普遍适用公式是P=U·I,比较电功率大小时,要全面考虑到公式中各物理量的关系,才能确定电功率的大小关系.例如:在相等的时间内,根据P=W/t,电流做的功越多,电功率就越大.
电功率的单位容易和电功单位千瓦时混淆,可采用让学生计算1千瓦时的电功是多少焦,让学生体会千瓦时的意义.
三、额定功率:
方案一:可以用并进式的教学方法,让学生通过实验体会用电器的工作有正常工作问题,然后引进额定功率的概念.学生实验可以设计三组,1)是在比额定电压低的情况下工作;2)是在额定电压下工作;3)是在比额定电压高出1/5的情况下工作.
方案二:教师拿出“220V60W”和“220V100W”的灯泡,问将他们串联起来,哪盏灯亮?然后做实验,引出额定功率的概念.
例题1、一只额定电压为220伏特的电热煮水器,在正常工作时通电12分钟,电度表的示数增加0.1度,问:
这个电热煮水器的功率多大?
【分析解答】正常工作的用电器,其实际电压应等于额定电压,所以该题中的电热煮水器的实际电压应为220伏特,工作12分后,电度表的示数增加0.1度,即用电0.l度.根据P=W/t=500瓦
例题2、有两盏灯连接方式如图所示,已知电压U相同并保持不变,两灯均可发光,在甲、乙两图中比较灯1的亮度是[]
A.甲图亮B.乙图亮C.同样亮D.无法判断
【分析解答】同一盏灯的亮度与它的实际功率情况有关,在甲乙两图中,灯1的实际电压不同,甲图中的实际电压小于乙图中,所以灯1在甲图中实际功率小于乙图中,所以灯1在乙图中较亮.B选项正确.
关键词: 串并联电路 八功率 内在关系
一、“八功率”问题的前提条件
两个纯电阻的阻值分别为R和R,当它们分别单独使用、并联使用或串联使用时均使用电压不变的同一电源。
设R单独接在电压为U的电源上时(如图1所示)消耗的电功率为P;R单独接在电压为U的电源上时(如图2所示)消耗的电功率为P;R、R并联接在电压为U的电源上时(如图3所示)消耗的总功率为P,R消耗的电功率为P,R消耗的电功率为P;R、R串联接在电压为U的电源上时(如图4所示)消耗的总功率为P,R消耗的电功率为P′,R消耗的电功率为P′。
由于R、R分别单独使用(如图1和图2所示)和它们并联使用(如图3所示)时,R或R的两端电压均等于总电压U,根据P=U/R,因此R(或R)单独使用时消耗的电功率与它们并联使用时R(或R)消耗的电功率一定相等。所以,用相同的符号P(或P)表示。
二、“八功率”间的内在关系及其证明
公式一:P=P+P
证明:如图3所示,P+P=UI+UI=U(I+I)=UI=P。
公式二:P=P′+P′
证明:如图4所示,P′+P′=UI′+UI′=(U+U) I′=UI′=P。
公式三:=+
证明:因为:P=U/R(如图4所示),P=U/R(如图1和图3所示),P=U/R(如图2和图3所示),
所以:+=+===。
公式四:P=P P′或P=P P′
证明:因为:P=UI′(如图4所示),P=U/R(如图1和图3所示),P′=I′ R(如图4所示),
所以:PP′=×I′R=UI′=P。
三、典型例题分析
下面以常见的五种不同情况作典型分析。
例题1:两个灯泡L、L分别标有“220V 60W”和“220V 40W”字样。它们并联在220V的电源上消耗的总功率是?摇?摇?摇瓦;它们串联在220V的电源上消耗的实际功率分别是?摇?摇?摇瓦和?摇?摇?摇瓦,两灯消耗的总功率是?摇?摇?摇瓦。
解析:因为两灯的额定电压都是220伏、额定功率分别是60瓦和40瓦。所以两灯分别单独接在220伏的电源上时,实际功率分别是60瓦和40瓦,即P=60瓦,P=40瓦。先根据公式一,两灯并联在220伏的电源上消耗的总功率P=P+P=100瓦;然后根据公式三1/P=1/P+1/P得:两灯串联在220伏的电源上消耗的总功率P===24瓦;再根据公式四P=PP′得:两灯串联在220伏的电源上时,L消耗的实际功率P′=P/P=(24瓦)/60瓦=9.6瓦;最后根据公式二,两灯串联在220伏的电源上时,L消耗的实际功率P′=P-P′=24瓦-9.6瓦=14.4瓦。
常规解法:(当两灯串联在220伏的电源上时)
(1)R=U/P=(220伏)/60瓦=(2420/3)欧
(2)R=U/P=(220伏)/40瓦=1210欧
(3)R=R+R=(2420/3)欧+1210欧=(6050/3)欧
(4)I′===安
(5)P′=I′R=(安)×欧=9.6瓦
(6)P′=I′R=(安)×1210欧=14.4瓦
(7)P=UI′=220伏×(6/55)安=24瓦。
例题2:目前仍有一些农村简易剧场用变阻器作为舞台调光器,电路如图5所示,造成了电能的浪费。L是“220V,900W”的灯泡,移动滑片P,使舞台灯光变暗,当灯炮实际功率为400W时,变阻器消耗的电功率为?摇?摇瓦。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)(2000年河北中考试题)
解析:当滑片P滑至a时,灯泡单独接在220V的电源上且能正常工作,所以P=900瓦;当滑片P向右移动时,灯L与变阻器R串联,灯泡实际功率为400瓦,即P′=400瓦,求变阻器消耗的电功率P′。先根据公式四,P=PP′=900瓦×400瓦,则灯泡与变阻器串联时的总功率P=600瓦;再根据公式二,变阻器消耗的电功率P′=P-P′=600瓦-400瓦=200瓦。
常规解法:
(1)R=U/P=(220伏)/900瓦=(484/9)欧;
(2)U=P′R=400瓦×(484/9)欧,U=(440/3)伏;
(3)U=U-U=220伏-(440/3)伏=(220/3)伏;
(4)I′===安;
(5)P′=UI′=(220/3)伏×(30/11)安=200瓦。
由以上两题不难看到常规解法不仅解题步骤多,而且数据运算繁琐,因此劣于上述“用两个电功率直接求第三个电功率”的简便算法。
例题3:一盏电灯直接接到电压不变的电源两极上恰好正常发光。如果将这个电源连上长导线后,再接这盏灯使用,电灯的实际电功率为81瓦,长导线上损失的电功率为9瓦。求电灯的额定功率是多少瓦?
解析:由题意可知:电灯R与长导线R串联,电灯R的实际电功率P′=81瓦,长导线R上损失的电功率P′=9瓦。因为电灯直接接到电源上时正常发光,因此求电灯的额定功率,本质上就是求此时的实际功率P。先根据公式二,它们串联时的总功率P=P′+P′=81瓦+9瓦=90瓦;再根据公式四,电灯的额定功率P=P/P′=(90瓦)/81瓦=100瓦。
例题4:如图6所示为电烙铁保护盒的电路图,已知电烙铁的额定功率为36瓦。当开关S闭合时,灯泡L不亮,电烙铁R正常工作。有时为了避免电烙铁发热过甚,断开S,电灯L亮,使电烙铁在小于额定电压下工作,只起保温作用,若此时灯泡发光时的实际功率为8瓦,求电烙铁的实际功率为多少瓦?(假设灯泡发光时的电阻小于电烙铁的电阻)
解析:当S闭合时,电烙铁R直接接在电源上正常工作,所以电烙铁的实际功率P=P=36瓦;当S断开时,电烙铁R与灯泡L串联,灯泡的实际功率为8瓦,即P′=8瓦,求此时电烙铁的实际功率P′。先根据公式二,电烙铁R与灯泡L串联时的总功率P=P′+P′=P′+8瓦………①; 再根据公式四,P=PP′=36瓦×P′………②,①代入②得:(P′+8瓦)=36瓦×P′,解得:电烙铁的实际功率P′=4瓦(不合题意,舍去)或P′=16瓦。
例题5:在电源电压不变的某一电路中,接入一个可调温的电热器,电热器内部有两根阻值不相等的电热丝;当两根电热丝串联使用时,电热器消耗的电功率为220瓦;当只使用其中一根阻值较大的电热丝时,电热器消耗的电功率为275瓦;则下列关于电热器消耗电功率的说法正确的有(?摇?摇)
A.当两根电热丝串联使用时,阻值较小的电热丝消耗的电功率为44瓦
B.当两根电热丝并联使用时,阻值较大的电热丝消耗的电功率为176瓦
C.当两根电热丝并联使用时,电热器消耗的电功率为1375瓦
D.当单独使用阻值较小的电热丝时,电热器消耗的电功率为1100瓦
1879年,举世闻名的美国电学家、科学家和发明家爱迪生发明白炽灯,开创了家庭用电时代.现代家庭中人们的生活越来越离不开家用电器.它让人类在黑夜中拥有光明,在寒冬中拥有温暖,在炎夏中拥有清凉……家用电器使人们从繁重、琐碎、费时的家务劳动中解放出来,为人类创造了更为舒适优美、更有利于身心健康的生活和工作环境,提供了丰富多彩的文化娱乐条件,已成为现代家庭生活的必需品.
家用电器的范围,各国不尽相同,世界上尚未形成统一的家用电器分类法,但就我们初中生所掌握的知识而言,按照人类使用能量的形式,可以把生活中常用的家用电器分为两大类:
第一大类是全热类,这类用电器工作时是把电能转化为内能,它们都是利用电流的热效应工作的.其中有一类是电热器,人们利用的是它把电能转化成的内能,如生活中人们常用的加热设备:电饭锅、电热水器、电水壶、电烤箱、电热毯、电熨斗、电烙铁等;另一类是照明电器,人们利用的是它获得的内能(它工作时是先把消耗的电能转化为内能,然后又把获得内能中的一部分转化为光能),如人们常用的照明电器:小灯泡、白炽灯,但它们的电能转化为光能的效率比较低,一般只有10℅;为了高效、节能和环保,人们又发明了节能灯、“LED”灯等新型照明灯具.
第二大类是非全电热类,这类用电器人们有的是利用它工作时把电能转化成的机械能.它是利用电流的磁效应工作的,即通电导体在磁场中受力运动,如人们常用的电风扇、吸尘器、抽油烟机、机械式洗衣机等;有的是利用它工作时把电能转化成的内能和机械能,如我们常见的电吹风、家用豆浆机、烘手器等.
下面就以近两年来全国部分省市在中考试题中出现的以电器为背景的试题,举例加以说明.
例1 一个额定电压为12V的小型电动机正常工作时,测得通过电动机的电流是0.5A,工作10min,电流做功为
J,在这10min内该电动机线圈产生的热量是360J,则电动机线圈的电阻是
Ω.
解析 利用W=UIt计算出电流做功为3600J,再利用公式Q=I 2Rt可求出电动机线圈的电阻是2.4Ω.
说明 因为电动机消耗的电能并不是全部转化为内能而是转化为机械能和内能,所以求电动机线圈的电阻R只能用公式Q=I 2Rt来求,而不能用其他公式计算.
例2 下列各用电器均标有“220V 60W”字样,它们正常工作相同的时间,发热最多的用电器是( ).
A.电视机
B.电风扇
C.电热毯
D.电灯
解析 题目中的四个用电器在正常工作时,电功率相同,通电时间也相同,它们消耗的电能相等,但只有电热毯是把消耗的电能全部转化为内能,其余三个用电器的电能并不是全部转化为内能,所以,电热毯发热最多,应选C.
例3 如图1所示,是电饭锅内部电路的简图,它有“高温烧煮”和“保温”两挡,由温控开关S自动控制.做饭时,先按下S温控开关按钮,当达到设定温度(饭已煮熟)时,按钮会自动弹起.图1中,甲为电饭锅的实物,乙为它内部电路简图,铭牌如图丙所示,请你解答以下问题:
(1)当温控开关S闭合后,电饭锅处于“高温烧煮”挡还是“保温”挡?
(2)R1的阻值.
(3)保温时R1的实际功率.
解析 (1)电饭锅处于高温还是低温档,取决于它的电功率.电功率大时,它就是高温烧煮,电功率小时,它就处于保温状态;家用电器是用在家庭电路中的,而家庭电路的电压是220V,在初中阶段,为了使问题简化,如果没有特别的说明,我们都认为它是个定值,根据电功率的P=■公式可知,在电压不变时,电路中电阻小,电功率就大,电路中电阻大,电功率就小;当温控开关S闭合时,R2被短路,电路中只有R1(电路如图2所示),此时电饭锅的功率大;当温控开关断开时,电阻R1和R2串联(电路如图3所示),电路中的总电阻是R1+R2,此时电饭锅的功率小;所以温控开关闭合时,电饭锅处于“高温烧煮挡”.
(2)根据铭牌上高温烧煮功率是880W,而此时电路中只有R1,把数值代入公式P=■,880W=■,所以,R1=55Ω.
(3)电饭锅处于保温时,保温开关断开,电路为R1和R2串联,有
P总=UI,44W=220V×I,I=0.2A.
所以R1的实际功率
P实=I 2R1=(0.2A)2×55Ω=2.2W.
说明 电饭锅处于高温挡,是指它相同时间内放出热量多,而电饭锅工作又是把电能转化为内能的用电器,所以电饭锅处于高温挡时,相同时间内消耗的电能多,即它的电功率大;家用电器是在家庭电路中使用的,我们为了使问题简化,如果没有特别说明,一般情况下,都认为家庭电路中用电器工作电压都为220V,所以无论电饭锅是高温挡还是低温挡,它两端的电压是不变的,是一个220V的定值.把I=■代入P=UI可得P=■,这个公式及它的两个变形公式R=■和U=■,用它们来解决家庭电路中有关问题时,常常比较方便.
例4 如图4为某电热水器的电路图,R1为发热板,当热水器处于加热状态时,水迅速被加热;达到预定温度后,S自动切换到另一挡,处于保温状态.
(1)说明S分别接a、b时,热水器对应的工作状态.
(2)若热水器加热时的功率为550W,保温时发热板的功率为88W,求电阻R2.
关键词: 初中物理 获取 图像信息 重要性
随着课改的进行,大大小小考试题目的越来越多样化,新颖化,题目中的已知信息也不再那么显目,好多时候都需考生从中挖掘信息,有时要从文字中获取信息,有时需要从图像中获取信息。前者比较常见,后者尤其对于学初中物理学生而言不但少见而且又有难度。下面我举例说明从图像上获取信息对解决初中电学解问题的重要性。
例1.两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中,如图乙所示,闭合开关S,这时电流表的示数为0.4A,则电源电压和元件B的电功率分别是( )。
A.2.0V,0.8WB.2.5V,1W
C.4.5V,0.8WD.4.5V,1.8W
解析:此题无论是求解电源电压还是求解元件B的电功率都必须知道此时元件B两端的电压,还有元件A两端的电压。通常办法是根据U=IR计算U,但因为R未知无法求解电压。唯一的办法就是从图像中获取信息。从图像知电路中电流0.4A时,A两端的电压2V,B两端的电压2.5V,电源电压4.5V,元件B的电功率P=UI=2.5V×0.4A=1W。故答案选C。
例2.如图所示是电阻甲和乙的U-I图像,下列说法中正确的是( )。
A.电阻甲和乙都是阻值不变的电阻;
B.当乙两端电压为2V时,R=5Ω
C.甲、乙串联在电路中,当电路中的电流为0.2A时,电源电压为2V
D.甲、乙并联在电路中,当电源电压为2V时,电路总功率为1.2W
解析:甲的U-I图像是直线、乙的U-I图像是曲线。由图像特点可看出电阻甲阻值不变,电阻乙阻值变故A错。B选项是求解乙的电阻。因为乙是变阻要求解乙的电阻必须知道2V时通过乙的电流。由I=U/R计算是不行的。题目除了文字再就是图像,只有通过图像唯一途径。由图像知电压为2V时乙的电流为0.2A。因此,此时乙的电阻为10Ω。B错。根据例1方法知此时电源电压为3V。C错。同样由例1方法知此时总电流为0.6A,功率为1.2W,故D正确。
例3.如图甲所示,当开关S接a时,移动滑动变阻器的滑片P,根据测出的电流、电压值,画出了定值电阻R的U-I图像;当开关S接b时,同样根据测出的电流、电压值,画出了灯泡L的U-I图像,如图乙所示。
(1)求定值电阻R的阻值;
(2)将R与灯L串联接在6V的电源两端时求灯丝的实际电阻值;
(3)将R与灯L并联接入电路并调节电源电压,当R消耗的电功率为4.9W时,灯L恰好正常发光,求灯L的额定功率。
解析:(1)根据R=U/I要求R必须知道U与I。但题中文字没给一个数字。我们应从图像找信息,而且信息必须准确。乙图中有两个U-I图像,下面需确定哪一个为R的U-I图像。因为R是定值电阻,所以图像是直线的为R的U-I图像,然后在R的U-I图像找一点读出电压与电流这样R就知道了。(2)由(1)知乙中曲线就是灯泡的U-I图像,图像告知我们灯泡的电阻是变化的,所以只能求解它在某种状态下(电源电压6V)的电阻,题目文字中同样没有给出此时灯泡的电压与电流,只有从图像中获知究竟曲线上选择那一点呢?不同的点对应的电阻不同,此时我们需明确串联电路中灯泡电压与R电压的和等于电源电压为6V,因此在U-I图像中找横坐标相同纵坐标和为6V时的电路中的电流,由图像知这个电流为0.4A,并进一步可知灯泡两端的电压为2V,因此灯泡的电阻是5。对于这一问个别学生用数学办法求解了,但是对于数学知识功底不深的学生很难想到也不容易求解。因此我们最简单的方法还是获取图像信息。(3)R与灯L并联,R消耗的电功率为4.9W时,灯L恰好正常发光,可知灯泡的额定电压,要求额定功率还需知道它的额定电流,仍从图像得知额定电压下的额定电流问题就迎刃而解了。
以上几道题解决办法都是从图像获取信息,图像信息有时是我们解决物理问题的唯一途径,有时也是我们解决物理问题的最简单直接的方法。若不从图像信息入手问题有时就没办法解决或解决方法复杂从而使题的难度加大。获取图像信息不但在解决初中电学问题具有重要性,而且在解决其它物理问题也同样重要。
一、常规型——伏安法
例1 要测量一只额定电压为3.8V、允许通过的最大电流为0.32A的小灯泡的额定功率,现有如下器材:电流表、电压表、电池组、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。根据现有器材,画出实验电路图。
解析:本题具备伏安法测电功率的电压表和电流表,直接用电压表测量电压,电流表测量电流即可,电路图如图1所示,移动滑动变阻器使电压表示数为3.8V即可。
二、电表异常型
例2 在测定小灯泡额定功率的实验中,电源电压为6V,小灯泡的额定电压为3.8V,在做实验时发现电压表3~15V量程挡坏了,而0~3V量程挡完好,其他实验器材完好,在不更换实验器材的条件下,怎样完成实验?
(1)画出实验电路图;
(2)说明小灯泡能否正常发光的方法和理由。
解析:由于电压表3~15V量程挡坏了,故只能用0~3V量程挡测量,而小灯泡的额定电压为3.8V,小灯泡正常工作时只能转换测量对象,用电压表测滑动变阻器两端的电压。
如图2所示连接好电路,使电压表并联在滑动变阻器两端,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.2V,则小灯泡两端电压为
UL=U-UP=6V-2.2V=3.8V。
即小灯泡两端电压为额定电压,小灯泡正常发光。记下此时电流表的示数I,则小灯泡的额定功率为P=ULI=3.8I(W)。
三、单一电表型
例3 给你电流表、滑动变阻器、已知阻值为R0的电阻器、电源、开关各一个,导线若干,要求测出一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,请设计实验电路图,写出小灯泡额定功率的表达式。
(1)根据电路图连接电路,先把电流表接入R0支路;
我们知道,电功率的计算公式有四种形式:①定义式:P=W/t。②普适式:P=UI,由欧姆定律导出的。③式P=I2R。④式P=U2/R。由于公式多,学生在解题时就特别茫然,不知道选哪一个。实际上方法很简单,解决电功率问题的基本方法是一定要读准题中的已知量,最基本的方法是已知什么用什么。
一、公式基本用法
初中阶段对于电动机的电路只能用P=W/t或P=UI,一般情况下,根据题中的条件多用P=UI。除了电动机的电路,电功率的四个公式可以通用。那么如何恰当选择公式呢?
(1)定义式:P=W/t。已知P、W、t中的任意两个物理量,求第三个物理量。这样就有了另外两个公式W=Pt和t=W/p。使用这三个公式时应注意公式中单位的对应关系。一般有两种对应关系:①电功的单位千瓦时,功率的单位千瓦,时间的单位小时,这三个单位是对应的。②电功的单位焦耳、功率的单位瓦特、时间的单位秒,这三个单位是对应的。如果不是以上两种对应关系,则应注意单位的互化。
例题:近日闽江两岸灯光夜景改造工程完工,江滨夜景更加美丽,又节能环保。其中尤溪洲大桥换上了约3000盏新型LED灯,灯的功率由原来的28W变成了13W。若这些夜景灯每天工作3h,则一个月(按30天计算)节省的电能( )kW・h,节省下的电能可使额定功率为1000W的电热水壶正常工作( )h。答案:4.05×103,4.05×103。
(2)普适式:P=UI。一般有两种用法:①已知U、I求P。②已知P额、U额,求I额,I额=P额/U额 。注意题中有正常发光或正常工作这样的关键字,或者由题中条件能准确判断出用电器是正常工作的,这种情况一般用这个公式。
例题:一个“12V、6W”的小灯泡,如果接在36V电源上,为使其正常发光,需串联一个( )Ω的电阻,该电阻消耗的功率是( )W。
答案:①必须串联一个48Ω的电阻。②电阻消耗的功率为12W。
(3)P=I2R一般有三种用法:①已知I,R求P。②已知P,R求I。③两个电阻(或两灯)串联比较实际功率P1∶P2 = R1∶R2。
(4)P=U2/R一般有三种用法:①已知U、R、P中的两个,求另一个。公式的具体形式分别是:P=U2/R、R= U额2/P额、U2 =PR。②并联P1∶P2 = R2∶R1。③同一个用电器P实∶P额 =U2实∶U2额。
若是两用电器并联求功率,一般用P=U2/R较方便。若是两者串联求其中一个用电器的功率,一般用P=I2R较方便。
下面是公式用法综合举例。例题:甲乙两只普通照明灯泡的铭牌标有“220V、25W”和“220V、100W”,则下列说法正确的是:A.甲灯的实际功率一定是25W。B.乙灯接在110V的电路中,它的实际功率为50W。C.两灯均正常发光时,甲灯灯丝电阻大。D.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能多。答案为C。
二、解决电功率综合问题的基本步骤
①明确电路的连接关系,哪个元件与哪个元件串联或并联,哪个元件被短路,哪个用电器是正常工作的,并在解题时写出。②弄清引起电路连接关系变化的原因是开关的断开、闭合,还是滑动变阻器滑动引起变化。③明确电压表、电流表测的是哪部分电路的电压和电流。④利用串、并联的特点列式,抓住电路中的不变量(如电源电压不变或电阻不变)求解。
三、学会总结解题规律及技巧
(1)运用电能表铭牌求电功率的题基本解题思路如下:先用W=n/N求出消耗的电能,再用P=W/t求P。如果需求U实,可借助用电器铭牌求电阻R= U额2/P额,再用U2 =PR求U实。
例题:如图所示(图略)是某型号电热水壶铭牌,壶中装有1.8L温度为20℃的水,求:①将水烧开,水吸收的热量是多少?②若在电热水壶工作时,标有“3000r/kW・h”的电能表在1min内转了50转,电路的实际电压是多少?③不计热损失,此时烧开一壶水大约需要多少时间?答案:①6.048×105J,②200V,③604.8s。
(2)家庭电路中电饭煲、热水器、电褥子等用电器高温档、低温档一般用P=U2/R确定。例题:一台电烤箱的铭牌如下:额定电压:220V;额定功率:高温档 1100W、低温档440W;电源频率:50Hz. 其内部简化电路如图所示(图略),R1和R2均为电热丝。求:①电烤箱在高温档正常工作15min所消耗的电能;②电烤箱在低温档正常工作时,R2的阻值是多少?答案:①9.9×105J。②66Ω。
一、通过多次实验,求平均值,可以减少实验误差
这一目的主要体现在常规的测量类型的实验中。比如,要测量初中物理教科书的长,学生在做实验时,就必须在保证测量方法完全正确的前提下测量多次,收集数据,然后计算平均值来得到书的长,使测量值更准确。再如,在测量定值电阻的阻值时,在严格按照操作规范的前提下,改变电压和电流,测出其阻值,然后计算平均值,来减少误差。在实验中,往往会出现一次实验的误差较大,通过多次实验求平均值就可以大大地减少误差。值得注意的是,有些实验虽然也进行了多次实验,但是不能求平均值,比如,测量温水的温度、测量灯泡钨丝的阻值等等。
二、通过多次实验,还可以有效地避免实验的偶然性,便于得出普遍规律
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)12B-0082-01
批判性思维是一种高级思维能力,是人们对日常生活现象的批判反思。初中物理作为基础教育的重要部分,培养学生批判性思维能力,是其重要的教学任务之一。笔者在实践经验基础上,探索初中物理教学中培养批判性思维的途径。
一、设计反思的问题
思维是通过问题来引发和推动的。只有通过问题,学生才会展开怀疑、反思和思考,形成批判性思维。所以,物理教师在课堂上尽量讲究提问艺术,设计一些能体现教学内容的批判性问题,通过提问激发学生思考,培养学生的批判性思维。
为了引发学生反思,教师在设计批判性问题的时候,注意问题要适合学生的水平。问题不要太机械化,也不要太简单,要遵循循序渐进的逻辑原则。在提问的层次上注意多样化,刺激学生去反思,开展高水平的思维。
如《牛顿第一定律》(人教版初中八年级物理)这一节课,为了引发学生新旧知识的冲突,引起对日常生活现象的反思和进一步思考,教师可以设计一些贴近学生实际,引起反思的问题。如提问,如何让生活中常见的物体运动起来呢?通过思考,学生回答:“用力,只有力气足够大,物体才会运动起来。”之后,教师可以提问:“你们都知道物体的运动是需要力,但离开了力,物体是不是就不能运动了?”学生们经过思考,回答:“在自行车不蹬脚踏之后,运动一段时间后才会停下来;踢出去的足球滚动一会儿之后,才会停止不动。”
在回答问题的过程中,学生经过思考和反思,得出物体的运动是不需要力来维持的结论,这结论与先前回答“物体需要力来运动”是截然相反的。这样,教师可以借此讲述《牛顿第一定律》。在这些提问过程中,教师引发学生对生活现象进行反思和思考,培养了学生批判性思维。
二、开展探究式学习
批判性思维的一个重要特征,就是敏锐地发现问题、观察问题和解决问题。因此,如何培养学生的问题意识,又是教师面临的另一个重要任务。为此,教师可以开展探究式学习,培养学生的批判性思维。
开展探究教学时,教师可以确定一个问题,让学生去寻找问题的答案,并在探究过程中学习物理知识,掌握观察、预测、解释、质疑、交流等科学研究方法。在探究过程中进行反思,对自己所处的物理世界展开种种疑问,解决所面临的难题,从而培养学生的批判性思维能力。
如上《测量小灯泡的电功率》这一节课,教师可以以探究式学习来开展。教师先为学生准备电源(电池组)、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡(带灯座)、开关、导线等实验器材,在实验之前,向学生提问,怎样测量小灯泡的电功率呢?让学生带着这个问题,到实验中探究问题的答案。有些学生就会敏锐地观察到,可以利用电能表和钟表,测量出灯泡在一定时间内所消耗的电能,然后根据P=W/t的公式,算出灯泡的电功率;也会有些学生指出,可以先测出灯泡的电流和电压,然后根据公式P=UI来计算出灯泡的电功率。之后,教师为了引导学生反思,培养批判性思维,让学生思考这两种实验方法中哪种更适合用来测定“3.8V,0.3A”小灯泡的功率。学生带着问题,经过了实验比较,觉得还是第二种方法好,因为小灯泡不能直接用在家庭电路上。这样,通过探究问题的实验,培养学生善于观察问题、思考问题的思维品质,从而培养了学生的批判性思维能力。
三、开展合作性学习
合作性学习是通过与同伴互相合作来完成学习任务的。在合作性学习中,成员之间必然有共同的目标和利益追求,为了实现共同的目标,成员之间必然要进行交流,在交流过程中对各自提出的观点进行反思和批判,从这个角度上来说,合作性学习是有利于培养批判性思维的。为此,可以采取这些步骤,提出问题,创设问题情境,用问题来激发学生讨论。设置好个人和小组集体完成的目标,规划好个人和小组的学习任务。教师在小组讨论中有意识地培养学生的批判性思维,并以此展开评价。
如《电阻的测量》(人教版初中物理九年级)这一节课,教师可以用小组合作学习的方式来进行教学。在合作学习开展的时候,先向学生提问,有一只标号不明的电阻器,如何才能知道它的电阻值?现有电压表、电流表、电池组、已知阻值的电阻器、导线、待测电阻、滑动变阻器,请同学们测量这个未知电阻的电阻值。然后叫学生分组,合作探究问题。学习结束之后,叫各小组派代表把实验的设计原理、记录的数据、电路图向全班同学汇报并进行交流。为了引起学生的反思、思考和讨论,教师可以询问学生这种实验设计方案好吗?能测量真实的电阻器电阻吗?除了这方法,还有什么更好的办法?然后让小组之间互评实验方案的好坏。通过对实验过程的思考、互相讨论和评价,激发了思维的批判性,锻炼了学生的思维能力。
初中生接触物理学科时间不长,对许多物理现象和概念不能很好地理解,而教材上对这些知识介绍的理论性和系统性都很强,所以学生不好理解和掌握。特别是农村学校的学生由于受家庭、学校、社会条件的制约,见识浅,知识少,理解起来更难。为了解决这个问题,在多年的农村物理的教学中,我利用生活中常见的器材,做了一些实验,通过实验帮助学生理解和掌握这些现象和概念,效果比较好。
我的具体做法是:
实验一:在教授力的作用效果时本文由收集整理,我们知道,力的作用效果之一是可以使物体产生形变。对课本上举的例子,学生不难理解,但是,如果力作用在硬度比较大的物体上,还能使物体产生形变吗?这个结论具有普遍性吗?为了解决这个问题,我是这样做的:取一个装满红色水的玻璃瓶子,在瓶塞上插一细管子,在管外与水面等高处栓一细线做记号,然后用力压瓶子,明显看到细管子里的水上升,这个效果明显,学生记忆深刻,对力的作用效果也就理解了。
实验二:浮力是浸在液体里的物体下表面和上表面受到向上的压力和向下的压力的压力差产生的。那么,浸在液体里的物体就一定会受到液体的浮力吗?我们来做如下实验:取一个塑料矿泉水瓶子,把底和盖子去掉,倒置后,往里面放上一个乒乓球,再往里倒水,发现乒乓球并不浮起来,如用盖子或手把瓶口一堵,乒乓球就立即浮起来了。通过这个实验,学生就明白了,浸在液体里的物体要受到浮力,在它的底部也必须有液体。如果事先用胶把一个木块粘在烧杯底部,然后往烧杯里倒入水,木块就不受浮力,自然不会浮起来,这样学生就能深刻理解浮力产生的原因了。
一、因为兴趣,使初中生更善于通过实验来探究自然过程
在物理学中,许多自然事物的本质属性要通过实验才能揭示。所以,对于实验的宏观现象,对于实验中数据的变化,要善于分析,要透过现象看到本质,通过数据的变化来抽象出概念或规则。探究实验的过程,往往就是获得知识的过程。
例如,密度的概念对初中生来说是很抽象的,而利用不同质量的同种物质,与相应体积的数值,通过实验可以求出其密度大小。若结合实验,初中生是不难理解密度概念的。又如在串、并联电路中,对于总压和分压的关系,没有实验来学习也是很抽象的,若通过仪器的数据变化来分析,就容易理解了。
二、因为兴趣,使初中生更善于用逻辑推理与数学推导的方法来探究物理学的自然过程
许多物理学的规则、公式,都是运用已学过的旧知识在具体的条件下,通过数学的严密推导而得出结论。这又是一个学习的重点,所涉及为两大方面:其一为逻辑推理方式;其二为思维的方法。例如电学中的电功率计算公式:P=UI,我们不仅要知道其表达式,更应知晓其推导过程:电功率是用电器单位时间内消耗的电能P=W/t,而W=UIt,则可得:P=UI。
三、通过对搜集故事、生活实例等情境的探究,激发初中生的求知欲望,提高初中生的兴趣
比如引入乌鸦喝水、司马光砸缸的故事,引入奥斯特、法拉第、安培等科学家的故事,正是这些情境的安排,调动了初中生的积极性,并及时鼓励了初中生,培养了他们学习物理的兴趣。再如,在学习“阿基米德实验”以前先介绍“曹冲称象”这一有趣的史实,并根据“曹冲称象”揭示“船的吃水深度排水量船与石头的重量关系”之间的特定联系,它在初中生的视觉中形成了一个富有传奇色彩的、生动活泼的历史见证物,再探究阿基米德定律实验,这样就增强了初中生对物理教学的探索欲望。
四、通过对实验中手脑并用的活动情境的探究,培养初中生学习物理的兴趣
物理实验的事实表明,只有当初中生在探究实验过程中被感染,或者思维进入预定情境之中时,才能激发初中生的学习兴趣。在探究实验的过程中往往会让初中生感到出乎意料,这样能顺应初中生“好奇、好动、好玩、好胜”的心理,大大刺激初中生的感官,激发初中生的学习兴趣。实验产生的新信息遵循初中生已有的认知结构,能引发初中生的注意,唤起初中生的思考。
例如在学习《大气压强》时,先做瓶“吞”鸡蛋、覆杯实验以及马德堡半球实验。这些实验现象使初中生不解:“瓶口小,鸡蛋怎么进去的呢?水为什么不会流出来呢?两个半球为什么贴得那么紧?”带着这些疑问,初中生进入了良好的学习状态。
五、通过对实验问题的探究,培养了初中生学习物理的兴趣
实验问题情境的设置,不仅在于实验问题本身,更重要的是知识背景的铺垫以及铺垫的技巧。只有当问题情境与初中生原有的认知结构紧密相联并相互作用时,实验现象、探索规律,才能转化为知识和能力。只有这样,初中生学习物理的兴趣才会有一个更高层次的升华。
如“浮力”教学,来自生活中的经验往往成为初中生思维的障碍。初中生常误认为浮力跟物体的质量、体积、密度有关,跟物体浸入液体中的深度,跟物体的运动状态、空实心以及物体形状有关,跟液体的密度有关等等。为了使初中生建立正确的概念,可提出一系列的问题,让初中生进行猜想并展开探究:为什么有时候浮力大到可以托起一艘万吨巨轮,而有时候又小到托不起一片薄薄的铁片?一艘船从海里驶向河里,浮力有什么变化?浮力的大小究竟跟哪些因素有关?用弹簧秤分别挂起同体积的铁块和铝块浸入水中,弹簧秤示数说明了什么?要想说明物体的体积跟浮力无关应该设计什么实验?要想说明上述提出的其他观点,又应该设计哪些实验?正是随着问题这样一层一层地循序渐进,初中生在探究实验问题过程中得到了答案,更重要的是在实验的设计中提高了探究能力,从而使初中生对物理的学习产生了浓厚的兴趣。
一、教学内容生活化
著名教育家陶行知提倡“生活即教育”,他认为最好的教育就是“从生活中学习”。从生活中获取经验,学生感受较深.根据学生的这种心理特点,在物理教学过程中,力求将学到的物理知识贴近生活,去解释日常生活中遇到的现象,把物理知识与生活经验对号入座.这样既可以让学生加深对所学知识的理解,又能使学生感觉物理知识非常有用,从而激发出对物理的浓厚兴趣。
初中生已有相当多的生活经验,其中包含着许多与物理有关的问题,如晒衣服时,总喜欢将衣服摊开,并挂在有风的向阳处(知识点――影响蒸发快慢的因素 );雷雨天总是先看到闪电,后听到雷声(知识点――光速远大于声速);教室外很吵闹时,总会关闭教室的门窗(知识点――在传播过程中减弱噪声)等等.教学中一定要充分利用生活经验,这对新概念的形成和知识的掌握有较大的帮助。
例如在“摩擦”教学中,让学生说说自己熟悉的交通工具自行车,哪些地方存在摩擦?哪些是有益的?哪些是有害的?分别用什么方法增大和减小?由于大多数学生们都有这方面的体验,一个个争先恐后地发言,大家情绪高涨,有关知识在轻松的氛围中理解了,课堂教学效果很好。
教师要善于寻找生活中的物理知识,让学生把生活体验同物理知识结合起来,并且上升为理性认识.例如在“大气的压强”教学中,除了做一些演示实验之外,还引导学生到生活中去找原型,说出证明大气压存在的生活事例。学生们经过回忆可以列举大量事例,其中仅与“吸盘”有关的就有:将塑料吸盘衣帽钩按压在玻璃上,能挂很重的衣服而不掉下来;带有塑料吸盘的玻璃茶几,能把茶几支架和茶几面紧紧吸附在一起;尾端带吸盘的羽毛球,当球投过来时,只要用一个光滑的塑料板迎着它,球就能牢牢地吸在板上;疏通下水道用的橡皮吸盘,挤压出空气后,需要用很大力气才能向上提起;搬运大块玻璃板的工人不是直接用手去抬玻璃,而是用两个橡皮吸盘压在玻璃上,能很方便、安全地把玻璃抬起来等等.这样的事例配合课堂上的演示实验,能够让学生切实感受到大气压的存在,学习起来倍感亲切,对知识掌握得更牢固。
教学过程中尽可能多利用一些身边的资源,创设物理情境,有时利用外出机会到各地的科技馆拍摄一些有价值的照片,作为课堂素材,通过PPT供学生们观看;截取有用的电视视频资料(如草原犬鼠的家;王亚平的太空课堂;超声在生活中的应用)等,这样能开拓学生的视野。
二、作业形式生活化
如果说课堂教学是学生获得知识的主阵地,那么作业应该是学生学习的“助推器”,是学生成长的生长点.通过设置开放性、实践性作业,使学生及时将物理知识应用、验证于日常生活.如学习“液化”前,布置学生在家里观察各种“白气”的形成;“怎样测算家庭电费”这节课之前布置学生在家跟家长一起记录电表的示数,估计当月的电费支出;上完“电功率”后,要求学生了解并记录家中各种电器的电功率.假如某用电器的电功率未知,能否利用家中电能表测出该电器电功率?又如,学习“摩擦力”后,布置的作业是:为什么鞋带系得紧些就不易解开?为什么用被肥皂水弄湿的手去拧瓶盖,很难把瓶盖打开?学了“运动和静止的相对性”后,要求学生在乘坐火车或汽车时,观察并排车的运动情况,体验由于运动的相对性而带来的神奇现象;在车启动、刹车和车拐弯时体验由于惯性使人体出现的各种现象.这些来自生活中的作业都能引起学生极大的兴趣,还能引导学生关注自然、社会、技术,让他们在观察和实践中重新领悟物理知识,有助于理解抽象、枯燥的概念和规律.学生们在完成这些生活化的作业过程中,自然会关注生活的环境,找到课本知识的生活原型,领悟其中的物理实质。
笔者平时也注重对这类作业的督促和落实,做到有布置、有检查、有解答.学生完成作业返校后,及时组织他们相互交流讨论,找[HJ1.3mm]到失败的原因和成功的经验,对学生提出的疑问及时解答,有时还对这类作业进行评比,让他们充分享受到课外观察、实践带来的快乐。
三、实验器材生活化
日常生活用品学生往往熟视无睹,可是如果能把它当作实验器材带入教室,学生自然感到好奇.我们应抓住学生的这种心理进行教学,吸引学生的注意力.例如在“杠杆的应用”这节课,我事先布置学生每人至少带一种你认为是杠杆的日常用品到课堂中来,并说出它是杠杆的理由.结果学生带来了老虎钳、杆秤、起子、理发剪刀、指甲钳、钓鱼杆、镊子、羊角锤等.课堂中先让学生根据日常生活经验,分别说出如何使用,教师再画出简图,引导学生应用杠杆原理说明使用的理由.虽然教学费时,可学生的学习兴趣却非常浓,从而达到了优化课堂教学效果的目的。
第一、有效巩固书本知识.
课程设置中,初中物理的课程是每周三节课.这三节课的教学是非常紧凑的.如何才能即巩固书本知识,又不霸占学生的其他学科的学习呢?学生的综合实践活动有效开展,能很好的解决这个问题.学生每周花四十分钟时间进行物理方面的综合实践活动的开展,一定程度可以巩固学生对相应内容的学习.比如以苏科版为例,一周三节课可以完成《欧姆定律》的学习,其中包括探究电流与电压和电阻的关系得出欧姆定律,欧姆定律公式的简单应用,应用伏安法测定值电阻,对这些内容的掌握学生还停留在比较肤浅的层面,还有很多学生应用不熟练,知识中还存在一定的疑惑点.比如学生对探究电流和电压、电阻关系实验过程中,电路故障的分析还存在问题.再比如学生用伏安法测电阻时,对小灯泡电阻的测量还没进行,针对学生的这些问题,完全可以再把学生带进实验室,让学生再次进行实验,并尝试实验中常见的电路故障等.这样的综合实践活动,有效的巩固学生的原有知识,并结合实验活动解决了学习过程中的思维疑惑点.
第二、适当拓展书本知识.
学生对知识的追求是无止境的.初中阶段的学生之间已经存在很大的差异,不仅仅是知识基础上面的差异,还有思维习惯、学习习惯、思维方向上的差异.这些差异导致一部分学生不能满足于课堂活动带给他们的知识量和技能难度.这时,必须帮助一部分学生拓展适当的内容,这些内容应该源于教材,而又适当的高于教材.不仅可以满足让学生对原有知识得到进一步深化,还能帮助学生拓展学生思维深度和敏捷度.比如,学生学完蒸发快慢受温度高低、蒸发表面积、液体表面的空气流速的影响以后,可以进一步提出这么一个问题,你觉得还与什么因素有关,这个问题的抛出,激发了学生进一步思考的兴趣.由于课堂时间的有限,这个环节作为学生的课后的综合实践活动的内容,让学生通过课后的综合实践活动进行研究和实验,在学生完成的过程中,学生会充分收集自己生活中的经验,结合学生对蒸发的理解,思考并探究影响蒸发快慢的其他影响因素.这个思考的过程就是学生的提升的过程.学生课后的探究过程更是学生对控制变量法和转换法能力提升的过程.
第三、丰富学生课余生活.
社会城市化的发展,在一定程度上也限制了学生的活动范围,限制了学生的课余生活.教师如何能充分结合自己的学科特点,适当的布置一些综合实践活动,一方面取代纸笔作业的单调性、重复性,另一方面还丰富了学生的课余生活,从学生的参与度和完成质量上提升了学生的课余活动的价值.就初中物理教学而言,可以开发很多这样的活动,比如学习杠杆平衡条件好以后,可以请学生的回去研究杆秤的工作原理,如杆秤精确度的影响因素,杆秤的测量范围的确定,等等.大部分城市学生的家里并没有杆秤,也可以布置学生制作一把杆秤,比一比学生制作的杆秤哪个更精确,更实用.这样的学生课余生活中充满物理活动,物理活动中充满了物理知识,不仅提升了知识的掌握和应用程度,也丰富了学生的课余生活.
第四、充分提升应用能力.
从物理走向社会,就是要让学生通过物理的学习,对他们的生活起到一定的帮助作用,能帮助学生提升他们的生活质量.这时教师布置的实践活动就要更具有实用价值,要充分挖掘教材中蕴含的物理知识和物理技能.教学过程中,物理知识和技能的提升不仅为了更好服务于学生的考试,还为了服务于学生实际应用能力的提升.就初中物理教学环节而言,这些应用技能是比较丰富的,关键有待于教师的积极开发和研究.比如电学部分,在确保学生安全使用的前提下,有很多活动可以提升学生的实际应用能力.比如学习电功率的过程中,在学生知道P=W/t以后,要让学生试着利用家中的电能表测量出某一用电器的实际功率.这个测量的过程,不仅是对电能表测电能知识的巩固和提升,也是对电功率知识的实践.实践的过程中,学生再次巩固了对计时工具的使用,并通过计算得出某些用电器的实际功率.在多次测量时会发现,测量出的实际功率和额定功率都有较大的差距,对这些差距的分析,能提高学生的实践分析能力.学生会发现电能测量过程中存在的误差,并想办法减小误差,而用电器两端的电压也很难达到实际理想中的220 V,在学生的分析过程中,学生也会发现输电线中会损损耗一部分电能.
第一、有效巩固书本知识.
课程设置中,初中物理的课程是每周三节课.这三节课的教学是非常紧凑的.如何才能即巩固书本知识,又不霸占学生的其他学科的学习呢?学生的综合实践活动有效开展,能很好的解决这个问题.学生每周花四十分钟时间进行物理方面的综合实践活动的开展,一定程度可以巩固学生对相应内容的学习.比如以苏科版为例,一周三节课可以完成《欧姆定律》的学习,其中包括探究电流与电压和电阻的关系得出欧姆定律,欧姆定律公式的简单应用,应用伏安法测定值电阻,对这些内容的掌握学生还停留在比较肤浅的层面,还有很多学生应用不熟练,知识中还存在一定的疑惑点.比如学生对探究电流和电压、电阻关系实验过程中,电路故障的分析还存在问题.再比如学生用伏安法测电阻时,对小灯泡电阻的测量还没进行,针对学生的这些问题,完全可以再把学生带进实验室,让学生再次进行实验,并尝试实验中常见的电路故障等.这样的综合实践活动,有效的巩固学生的原有知识,并结合实验活动解决了学习过程中的思维疑惑点.
第二、适当拓展书本知识.
学生对知识的追求是无止境的.初中阶段的学生之间已经存在很大的差异,不仅仅是知识基础上面的差异,还有思维习惯、学习习惯、思维方向上的差异.这些差异导致一部分学生不能满足于课堂活动带给他们的知识量和技能难度.这时,必须帮助一部分学生拓展适当的内容,这些内容应该源于教材,而又适当的高于教材.不仅可以满足让学生对原有知识得到进一步深化,还能帮助学生拓展学生思维深度和敏捷度.比如,学生学完蒸发快慢受温度高低、蒸发表面积、液体表面的空气流速的影响以后,可以进一步提出这么一个问题,你觉得还与什么因素有关,这个问题的抛出,激发了学生进一步思考的兴趣.由于课堂时间的有限,这个环节作为学生的课后的综合实践活动的内容,让学生通过课后的综合实践活动进行研究和实验,在学生完成的过程中,学生会充分收集自己生活中的经验,结合学生对蒸发的理解,思考并探究影响蒸发快慢的其他影响因素.这个思考的过程就是学生的提升的过程.学生课后的探究过程更是学生对控制变量法和转换法能力提升的过程.
第三、丰富学生课余生活.
社会城市化的发展,在一定程度上也限制了学生的活动范围,限制了学生的课余生活.教师如何能充分结合自己的学科特点,适当的布置一些综合实践活动,一方面取代纸笔作业的单调性、重复性,另一方面还丰富了学生的课余生活,从学生的参与度和完成质量上提升了学生的课余活动的价值.就初中物理教学而言,可以开发很多这样的活动,比如学习杠杆平衡条件好以后,可以请学生的回去研究杆秤的工作原理,如杆秤精确度的影响因素,杆秤的测量范围的确定,等等.大部分城市学生的家里并没有杆秤,也可以布置学生制作一把杆秤,比一比学生制作的杆秤哪个更精确,更实用.这样的学生课余生活中充满物理活动,物理活动中充满了物理知识,不仅提升了知识的掌握和应用程度,也丰富了学生的课余生活.
第四、充分提升应用能力.