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物理是一门以实验为基础的自然学科,物理学科中的很多定律都是对实验结果进行分析归纳后得到的.新课程将实验探究作为改革的突破口,安排了很多探究式的课堂演示实验和学生实验,这些探究性实验和原来的验证性实验最大的区别在于探究性实验的实验定律是未知的,需要实验者通过分析归纳实验结果得到实验定律.分析实验结果常见的方式是根据实验结果中的物理量建坐标画图线,根据图线得到各物理量的代数关系来表述定律.但也有一些探究性实验定律各物理量之间的关系是不能用简单的代数关系来表述,例如力的平行四边形定则,楞次定律,感应电流产生的条件等.如何引导学生处理这些探究性实验的实验结果是一个值得研究的问题,如果教师不做好有效的引导,学生往往得不出该得的结论.如果教师直接告诉其结果,那就失去了探究性实验的意义,成为了变相的验证性实验.笔者对此问题进行了研究,设计了几个教学案例经过多次实践,取得了较好的效果.下面试举几个案例.
案例一探究楞次定律
探究楞次定律这个实验操作和现象的记录都是简单的.探究的难点在于记录了磁场方向、感应电流的方向后如何引导学生引入感应电流的磁场方向这一中介.教材的处理是直接告诉,我的处理方式是先问1 1等于几?学生会很疑惑的回答“2”.心里在想不知老师葫芦里卖的什么药?引发学生兴趣后我再唯唯道来:“在数学里,这两个‘1’就是两个抽象的1,而且一定是可加的,答案一定是2.在物理里,如果来个1 1问题,就没那么简单.首先要搞清楚两个‘1’的意义,如果前面一个‘1’代表一个人,后面一个‘1’代表一头猪,那答案不是等于2,而是不可加.不是同类事物不可加.即只有同类物理量之间才能叠加比较”.再问磁场和感应电流的方向可以比较吗?学生就很容易想到磁场和感应电流属于不同類物理量,它们的方向无法比较.那么我们是不是可以引入一个与磁场或感应电流相同的物理量作为中介.引导至此学生就能比较自然顺利的想到引入感应电流的磁场方向这一中介.不同类事物不可比较是分类比较法的基本原则.
案例二探究感应电流的产生条件
跟探究楞次定律这个实验一样,探究感应电流的产生条件这个实验操作和现象记录都是比较简单的.探究的难点在于根据三个实验现象如何引导学生归纳总结出只要闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生这一实验结论.我的处理方式是先引导学生把多匝线圈简化成一个线圈,要求学生画出一个线圈在感应电流产生前后的磁感线分布情况(要求用俯视图表达).学生一般都能按照要求画出如下图的图示.
让学生观察图示,学生很容易得到当有感应电流产生时,闭合回路的磁感线条数发生变化这一结论,再结合磁场中已经学过的磁通量的概念,学生自然而然地得到了实验结论.把多个线圈简化成一个线圈体现了处理复杂问题应该由简入繁的思想,画示意图是一种表述复杂问题的方式.
案例三探究力的平行四边形定则
人教版教材当把实验进行到画出合力和两个分力的示意图后是这么提示的,建议用虚线把合力的箭头端与分力的箭头端连接,也许能够得到启示.这样的提示,对于实验误差比较小的情况,学生也许能看出来是个平行四边形,但实验误差如果比较大的话,学生无法看出是个平行四边形.这样的引导并没有引起学生的思考,就是得到平行四边定则也是看着图形像出来的.我在教学中并没有按教材这样提示学生 用虚线把合力的箭头端与分力的箭头端连接.而是提出了这样一个问题,我们前面几章学过的物理量例如位移的叠加有什么规律,是简单的代数和吗?这会引发学生的积极思考,而位移的叠加是可以根据生活经验进行判断的,学生很容易得到分位移和合位移的关系构成一个封闭的三角形.接着再提第二个问题,力和位移之间有没有共同点?学生很容易得到都有方向.既然有共同之处,我们可不可以用类比法来猜想力的叠加是否也遵循三角形定则.而从三角形定则过渡到平行四边形定则,只是定则阐述的方式不同而已.类比法是处理复杂问题的基本方法之一.
以上案例的处理都遵循一个原则,那就是引发学生的思考,让学生充分体会得出这些实验结论的思考探究过程.这种思考探究过程充满着物理学家的智慧,物理学家是人类社会最聪明的那些人,物理学家研究问题的思想方法是物理教学能启迪学生的智慧,让学生掌握这些思想方法比让学生获得物理知识要丰富很多,也难很多.教师应该有效利用这种教学机会提高学生的思维能力,启迪学生的智慧.
案例一探究楞次定律
探究楞次定律这个实验操作和现象的记录都是简单的.探究的难点在于记录了磁场方向、感应电流的方向后如何引导学生引入感应电流的磁场方向这一中介.教材的处理是直接告诉,我的处理方式是先问1 1等于几?学生会很疑惑的回答“2”.心里在想不知老师葫芦里卖的什么药?引发学生兴趣后我再唯唯道来:“在数学里,这两个‘1’就是两个抽象的1,而且一定是可加的,答案一定是2.在物理里,如果来个1 1问题,就没那么简单.首先要搞清楚两个‘1’的意义,如果前面一个‘1’代表一个人,后面一个‘1’代表一头猪,那答案不是等于2,而是不可加.不是同类事物不可加.即只有同类物理量之间才能叠加比较”.再问磁场和感应电流的方向可以比较吗?学生就很容易想到磁场和感应电流属于不同類物理量,它们的方向无法比较.那么我们是不是可以引入一个与磁场或感应电流相同的物理量作为中介.引导至此学生就能比较自然顺利的想到引入感应电流的磁场方向这一中介.不同类事物不可比较是分类比较法的基本原则.
案例二探究感应电流的产生条件
跟探究楞次定律这个实验一样,探究感应电流的产生条件这个实验操作和现象记录都是比较简单的.探究的难点在于根据三个实验现象如何引导学生归纳总结出只要闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生这一实验结论.我的处理方式是先引导学生把多匝线圈简化成一个线圈,要求学生画出一个线圈在感应电流产生前后的磁感线分布情况(要求用俯视图表达).学生一般都能按照要求画出如下图的图示.
让学生观察图示,学生很容易得到当有感应电流产生时,闭合回路的磁感线条数发生变化这一结论,再结合磁场中已经学过的磁通量的概念,学生自然而然地得到了实验结论.把多个线圈简化成一个线圈体现了处理复杂问题应该由简入繁的思想,画示意图是一种表述复杂问题的方式.
案例三探究力的平行四边形定则
人教版教材当把实验进行到画出合力和两个分力的示意图后是这么提示的,建议用虚线把合力的箭头端与分力的箭头端连接,也许能够得到启示.这样的提示,对于实验误差比较小的情况,学生也许能看出来是个平行四边形,但实验误差如果比较大的话,学生无法看出是个平行四边形.这样的引导并没有引起学生的思考,就是得到平行四边定则也是看着图形像出来的.我在教学中并没有按教材这样提示学生 用虚线把合力的箭头端与分力的箭头端连接.而是提出了这样一个问题,我们前面几章学过的物理量例如位移的叠加有什么规律,是简单的代数和吗?这会引发学生的积极思考,而位移的叠加是可以根据生活经验进行判断的,学生很容易得到分位移和合位移的关系构成一个封闭的三角形.接着再提第二个问题,力和位移之间有没有共同点?学生很容易得到都有方向.既然有共同之处,我们可不可以用类比法来猜想力的叠加是否也遵循三角形定则.而从三角形定则过渡到平行四边形定则,只是定则阐述的方式不同而已.类比法是处理复杂问题的基本方法之一.
以上案例的处理都遵循一个原则,那就是引发学生的思考,让学生充分体会得出这些实验结论的思考探究过程.这种思考探究过程充满着物理学家的智慧,物理学家是人类社会最聪明的那些人,物理学家研究问题的思想方法是物理教学能启迪学生的智慧,让学生掌握这些思想方法比让学生获得物理知识要丰富很多,也难很多.教师应该有效利用这种教学机会提高学生的思维能力,启迪学生的智慧.