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一、教学目标的反思
物理教学中的教学目标的设计是现代教学理念和新课程观的具体化,是实现新课程标准的关键,新课程教学目标具体可分为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。三维目标的设计要全面、系统、具体、科学,层次分明,可操作性强,且制定的教学目标要面向全体学生,有利于促进学生的全面发展。
教学目标从根本上体现的是课堂教学以学生为主体、教师为主导、学生发展为本的全新理念。教师职责不在是单一的“教书匠”,而应是综合的、多元化的组织者。在长期的物理教学中,只有更新教学理念,从传统的教学目标转向新课程标准的教学目标,才能真正实现课堂教学学生的主体定位、教师的主导角色的定位;也是认真实施新教材、切实提高物理课堂教学实效的一个重要前提。
二、教学方法的反思
“教无定法,关键在得法”,初中物理教学要特别注重学法指导,根据新教材的特点,学生情况,实际条件,因地制宜去选择恰当的教学方法,培养学生学习兴趣,提高学生学习积极性。对学习能力强的学生要提优,对学习有困难的学生降低要求,加强辅导,多鼓励,绝不要让所谓的差生成为“遗忘的角落”。
教学方法要多样化,恰当运用现代化教学手段,提高教学效率,要彻底改变“一支粉笔,一本书”的传统教学模式,不断学习新的业务知识,提高自己的业务素质和教学水平,更新教学理念,改进教学方法,转变角色,“授之以渔而不授之以鱼”。改变学生接受学习、死记硬背机械训练的现状;倡导学生主动参与、积极探究;培养学生收集和处理信息的能力;获取知识和应用知识的能力;分析和解决问题的能力;交流与合作的能力。在教学中还应有意向学生渗透物理学常用的研究方法,如理想实验法、控制变量法、转换法、等效替换法等等。
三、教学行为的反思
教学是一种复杂的社会活动,不断要与时俱进,且要因人而宜。在物理教学中教学行为长期墨守陈规,一刀切,齐步走,不反思不总结不更新,教学效果就会体现低效无效。物理老师对自己的教学行为要进行经常性反思,但在反思教学行为时仅仅依赖于自身在教学实践中不断积累起来的经验,仅仅停留在经验的认识上是远远不够的对教学行为的反思,还需要有一定物理知识的教学理论和专业学识为基础。及时更新教学理念,以教学理念为教学行为的理论支点。新的教学理念认为,课程是教师、学生、教材、环境四个因素的整合。
教学是一种对话、一种沟通、一种合作共建,而这样的教学所蕴涵的课堂文化,有着鲜明的和谐、民主、平等特色,那么,在教学中如何体现新的教学理念呢?即在教与学的交互活动中,要不断培养学生自主学习、探究学习和合作学习的习惯,提高他们独立思考、创新思维的能力。要转变物理教学理念,就要不断丰富自己的专业知识,了解社会和科学的飞速发展;了解新时代对物理知识的追求,积累丰富的社会经验,扬长避短,更新教学行为,实现课堂教学的有效性。
四、学生学习的反思
学生学习反思是对学生的学习过程、学习方法与学习结果不断的监督、评价的具体表现,教师在关注学生全面发展的同时,应对学生学习进行不断反思,从而达到掌握学生,实现客观公正评价学生。
新课程倡导终身学习,致力于学习方式的改变,转变学习方式,就是要转变被动式的学习状态,把学习变成主动、能动、独立地不断生成、张扬、发展、提升的过程,而学生学习方式的改变要以教师教学行为的转变为前提,其最终目的是使学生学会学习,学会交流,学的轻松、学的快乐。学生的发展关键是学习方式的转变,学习方式关系到教育的质量,关系到学生的未来,传统的学习方式过于强调接受式,单一式,不利于学生学习兴趣的培养,是学生感到学习的枯燥乏味,心里负担很重,严重摧残了学生的进取心和学习热情,影响了学生潜能的唤醒、开掘与提升,阻碍了学生的可持续性发展。
在当前推行的素质教育的形势下,培养高分低能、有文化没有素养、有知识没有智慧的人不利于学生自身的真正发展,更不利于民族素质和综合国力的提高,新课程要求建立发挥学生主体的多样化学习方式,学习过程不应是被动吸收课本上现成的理论工程,而是亲自参与丰富的生动的思维活动并经历一个实践和创新的过程,应引导学生学习方式成为自主学习、合作学习、探究学习,使学生全面发展,适应社会、适应时代的发展。
关键词:初中物理 存在问题 解决措施 教学方法 创新
DOI:
10.16657/ki.issn1673-9132.2016.09.035
一、初中物理教学中存在的问题
(一)过于强调教师的主导作用而忽视了学生的主体地位
现在的许多教师都步入了一个误区,认为自己是课堂的主体,因而往往采取的是“满堂灌”的形式,然而,这与现代的教学理念是格格不入的。现代的教学理念是“以学生为主体”,教师不能再以俯瞰的姿态来看待学生,师生的地位是平等的,但更需要注意的是学生是学习的主体,是课堂的“主角”,教师应以“引导者”的姿态倡导学生自主学习、主动探索,让学生享受学习的过程、重视学习的过程,从而体验到重塑知识形成过程而带来的乐趣。物理课堂普遍沉闷、枯燥,教师应在尊重学生主体的基础上选择物理教学活动,尽可能地选择学生喜闻乐见的方式,教师可以为学生多留些“悬念”,激发学生的兴趣,让学生自主去探索答案,少给些“框架”,框住学生的发散思维能力、拓展能力,真正让学生成为学习的“主人翁”。
(二)过于强调基础知识而轻视对学生的思维、情感和价值观的培养
在物理教学中,基础知识固然重要,但是也要有个度的问题。如果学生的基础知识学习的非常好,却在做题中或者是实践中无法很好地将其应用,那结果将是适得其反、本末倒置的。我们的物理学习不是为了学习知识而学,而是希望通过学习基础知识,培养学生考虑问题时严密的思维逻辑,以及对待问题严谨的态度,促使学生形成正确的价值观,从而无论是对其学习还是生活都将起到一定的作用,这才是我们学习基础知识的真正目的。教师要懂得在教授知识的同时,也要对学生的思维、情感和价值观的培养重视起来,避免陷入“基础知识为天”的误区。
(三)现代化的多媒体技术使得教师过于重视教学形式而忽略教学本质
随着科学技术的不断发展,以多媒体为主的现代化教育手段在教学中地位越来越突出。多媒体在为教育带来便利的同时,也出现了很多问题,例如,教师过多地依赖多媒体课件,盲目地追求多媒体教学,在课堂上从头到尾都使用多媒体课件,教师在课堂上只是充当了一个解说员的角色,其“传道授业解惑”的职责无法真正地落到实处。此外,多媒体课件的制作需要花费较长的时间,耗费精力较大,教师的时间和精力是有限的,如果耗费大量的时间在制作多媒体课件上,势必会影响到教师对教材的深入挖掘与理解,影响课堂的效果。多媒体课件使许多教师省去了传统教学中的板书,PPT课件使教师在教学过程中变成了“放电影”的过程,学生对知识的学习也就成了走马观花,使得学生无法深入地理解知识点,对一些重要的概念的认识似是而非,从而使得整个课堂的效率大大降低,无法将多媒体的益处真正地落到实处。
(四)师生之间的互动过于“僵硬”
师生互动应以人为本,以培养学生的对话能力、探究能力、创新能力为目的,在互动的过程中通过富有特色的活动使得学生对所学知识点有更深刻的认识。然而,有许多教师只是单纯为了满足课标的要求而设计一些师生互动的活动,考虑并不周全,大多是流于形式的互动,为了互动而互动,失去了真正的教学意义。亦或是太为大众化的“一问一答”式的师生互动,使得学生根本不能提起兴趣,无法营造良好的教学氛围,达到预期的效果。这也就成为了物理教学课堂中的一项重要的问题。
(五)物理实验环节不被重视,其作用得不到发挥
“实践是检验真理的唯一标准”,真理的最终目的是服务于实践,而物理是需要理论和实践双管齐下的一个学科,两者互相依赖,缺一不可。然而在现实的物理教学当中,相当一大部分教师几乎将全部的精力都投入到对基础知识的学习上、对习题的练习上,往往忽略了物理教学中的这一重要的环节――实验,有趣的实验不仅能够激发学生的求知欲望,而且在教师演示实验的过程中培养学生的观察能力,学生自己在动手实验的时候会尽自己的所能设计出更多的实验方案,从而培养了学生创造性思维的能力。若在物理教学环节中忽略实验这一环节,必将使教学效果大打折扣。
二、解决课堂中出现问题的措施
(一)教师树立正确教学观念,坚持学生的主体地位,让学生成为教学活动的主角
要想确立学生在学习中的主体地位,首先,教师要树立正确的教学观念,给予学生足够的时间和空间,让学生去自我发现,自我探索,享受学习的乐趣,加深对知识点的印象。如在实验教学的过程中,在讲授完课标的课程以后,留给学生一些自己的时间,可以让学生根据自己的喜好,自行做一些课后的小实验,让学生自由结组,这样既能锻炼学生的动手能力,更能培养学生的合作精神,这就是体现学生在学习中的主体地位的一个重要表现。其次,教师要懂得如何对学生进行一些方法上的引导,既要让学生知道如何学习,又能让学生懂得结合自身的实际,提高自主学习的能力,养成良好的学习习惯。例如,教师在布置作业的时候,可以留一些引导性的预习思考题,让学生自主思考,从而当教师在讲授这一内容时,学生就更容易接受,也更能提出一些自己独到的见解,在养成良好的学习习惯的同时,又培养了学生的观察能力、创造能力。最后,创建一种民主、和谐、平等的课堂氛围对于实现学生的主体地位是十分必要的,作为教师的我们要懂得尊重学生、关心学生,只有在这样的环境下,学生的人格以及价值观才能健康地发展,这也是实现学生主体地位的一个重要渠道。
(二)教师应在教授基础知识和培养学生的思维、情感和价值观中找一个平衡
物理虽然是一门自然学科,但是物理知识中蕴藏的哲理却是十分深刻的。基础知识的学习与学生思维、情感和价值观的培养并不是水火不容的,反而可以将二者融会贯通,在教授基础知识的过程中逐步培养学生的思维、情感和价值观。例如,在学习“力的作用是相互的”这一基本物理知识点时,可以联想到我们现实生活中人与人之间的尊重是相互的、友爱是相互的这一道理。在一个集体中只有所有的成员尽自己的所能尊重他人、关心他人才能更多地获得他人对自己的尊重与关心,从而整个集体就会产生极大的凝聚力,生活在集体中的人就会感到越发的幸福和自豪,使这个集体发挥出巨大的潜力,取得意想不到的好成绩,一个班集体也是如此。通过这样的方式,既能让学生更好地理解所学的知识点,更能使学生树立正确的价值观,有助于学生健全人格的发展。
(三)正确看待现代化多媒体教学技术,让多媒体技术更好地为教学实践服务
多媒体教学手段作为一种先进的教学手段,具有便捷、直观等优点,若能避免本文上述的那些误区,将多媒体技术有机地结合到实践教学工作中来,必将能为教学工作作出巨大的贡献。因此,要想让多媒体技术更好地服务于教学工作,首先,必须要对多媒体技术要有清醒的认识,避免使用的盲目性,在课堂上不要过分依赖多媒体课件,可以采用传统教学方法和多媒体教学相结合的方法,这样一来两者取长补短,互为补充,更能引起学生的兴趣,提高课堂效率。其次,教师要提高制作课件技术的能力,制作课件的内容重点要突出,并且要根据现代社会的发展推陈出新,从而开拓学生的视野,扩大其知识面。最后,也是最为根本的一点,教师要加强教学基本功的训练,这样才能更好地配合多媒体教学,从而提高教学质量。
(四)做到开放式互动教学
开放式互动教学时要建立在以人为本的基础上,有针对性地抓住物理中最基本的知识主干,对物理中重点难点的部分以及一些知识误区师生、生生之间进行探究式、开放式的互动,这样开放式的互动教学,不仅有利于调动学生的学习积极性,活跃课堂的氛围,更能体现在课堂上的一种民主、平等的精神。因此,做到互动开放式教学就应该从营造平等和谐的课堂氛围入手,教师通过不断的探索创建一些有效的互动形式,例如,在物理实验教学结束以后,可以给学生留一些开放性的问题,比如,本实验有哪些不足?该如何改进?通过实验你能了解到什么?这一知识点在生活的哪些方面有所体现?等等这一系列的问题。这样问题设计既可以让学生将知识融会到生活中,更能开拓学生的思维,从而达到师生以及生生之间的真正互动。
(五)重视物理实验教学,发挥其作用
在物理教学中采用理论与实践相结合的方法,即常规的课堂教学和实验教学相结合。教师通过设计一些有趣的实验,利用学生的好奇心理激发起学生的求知欲望,培养学生的观察能力,与此同时为学生留出一些自己的时间,让学生展开合理想象设计实验方案,培养学生的创新能力。更为重要的是,在一堂实验课结束后,教师要注意总结本堂课的知识精髓,帮助学生巩固知识点。实验对学生辩证思维的形成具有很大的作用,通过实验可以促进学生用科学的思想方法去看待问题,有助于学生科学世界观的形成。
三、初中物理教学方法的创新
(一)将情景教学法融入到物理教学当中
所谓情境教学法是指在教学过程中,教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的、生动具体的场景,以引起学生一定的态度体验,从而帮助学生理解教材,并使学生的心理机能能得到发展的教学方法。在物理教学中融入情景教学法,可以将一些晦涩难懂的物理问题通过融入一定的生活情境,将难懂的问题生活化,让学生通过情境观察思考问题,这样就更加有利于学生对问题的理解。在这一过程中通过揭示知识发生的过程,最大限度地调动学生的主动性和参与感,从而激发学生的求知欲,提高学生的学习效率,让学生享受到通过情境法学习带来的乐趣。例如,在教授“物体的沉浮条件”这一知识点时,我们可以分别向学生演示一块木头浸入水中、一块铁浸入水中,以及一块石蜡浸入到水和酒精混合的液体中,通过运用现实生活中常出现的东西来解释这一物理现象,可以使学生加深对这一知识点的理解,并且可以通过这种实验触发学生的探索意向,有利于学生自觉形成发现问题和提出问题的良好学习习惯。
(二)将分层教学法融入到物理教学当中
“分层教学法”顾名思义就是根据教学大纲的要求,从不同学生的实际出发,规定不同层次的要求,从而进行不同层次的教学,给予学生不同层次的辅导,组织不同层次的检测,从而使得各类的学生都能提高学习物理的兴趣,既不会造成好的更好、差的更差的局面,更不会使那些不擅长物理的学生产生更大的抵触情绪。做到分层教学首先要深入学生群体中,了解学生之间的差异以及他们物理知识的深度、广度和优缺点所在,根据他们的特点进行分层,特别要注意的是在进行学生分层的时候要照顾到学生的情绪,尊重学生的人格。其次是要有针对性地将教学目标分层,低层次的学生达到基础的课表要求,中层次的学生要具备分析较为复杂问题的能力,高层次的学生要提高对自身的要求,在学习基础知识的基础上提高自身的创新能力以及各方面的综合素质。这样的分层教学法,不仅能让所有的学生达到课程的基本要求,又能培养个体学生的发展,是一种一举两得的举措。
对于初中物理的教学现状的确有很多值得我们商榷改进的地方,作为一线中学物理教师的我们,应该要不断地对自己的教学行为进行反思,以提高课堂效率,培养学生的综合素质为出发点,切实地做到明确学生的主体地位,采用现代化教学与传统教学结合的教学形式进行开放式的互动教学,重视物理实验教学的作用,在完善学生基础知识的基础上逐步加强对学生思维、情感和价值观的培养。同时学会在物理教学中融入情景教学法、分层教学法等先进的教学方法,提高学生的主动性和参与性。我们要一切以学生的发展为目的,顺应时代的潮流,不断改进初中的物理教学方法,为培养更多的综合型素质人才而努力。
参考文献:
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关键词:实践能力;知识渗透;教学目标
随着新课程改革过程的进行,对于初中物理的教学也有些自己新的看法和反思。我们要及时响应新课改的号召,一方面注重学生的基础知识学习、物理实验教学以及让学生将物理知识学以致用;另一方面,教师投入心血对自身进行思考和充实,在实践教学中努力提高自己的指导能力和专业能力。
一、学生从生活中学习物理,又将物理用于生活,走向社会
在教学实践中,让处于义务教育阶段的学生学习更多贴近生活,符合学生学习能力要求的内容。因此,在初中阶段,新课改要求初中物理在教学内容上更多地体现学生动手动脑进行物理现象观察方面。这样一来,学生出于好奇心和求知心,开始对生活中的各种物理现象进行主动探索,思考其中的物理规律和原理,从而更好地锻炼学生自主学习的能力和主动思考的习惯,也培养了学生的科学实践能力,更多的是体现了新课改下科学、物理、社会的主题。
在传统的教学模式中,每次课堂教学之后都布置很多物理习题让学生去熟悉课堂知识,这样的作业让学生对物理的学习兴趣开始降低。因此,改变作业的形式能让学生对物理的求知欲望增强。
二、教师在教学中进行各学科知识渗透,让学习知识融会贯通
不管是小学还是初中,学生学习的各个学科的知识都是有关联的,进行学科之间的知识渗透,更有利于学习能力的提高,也有利于学生综合素质的培养和提高。在实践教学中,数学题目的理解上要运用语文中所强调的语句分析;物理、化学以及生物学科的学习中也要求对相关学科的历史进行了解,这样在各科学习的思考过程中才能形成完整的知识链,让思路畅通无阻。例如,很多物理公式和物理单位是根据创造人的名字命名的,如,欧姆等。因此,将其他相关的学科知识渗透到物理教学中,既能激起学生的学习兴趣,也能更有力地提高学生的综合素质。
总之,新课改对于初中物理的要求还很多,这些要求也需要学生和教师共同去实践,学生自主学习、主动探究、学以致用;教师提高自身各方面素质,渗透学科知识进行教学,二者共同努力,推动新课改下初中物理教学目标的快速实现。
参考文献:
实验是初中物理教学的重要组成部分。初中物理新课程标准指出:物理是一门以观察、实验为基础的科学,物理知识一般是通过观察、猜想、实验概括归纳出来的。物理教师在讲授物理知识的过程中,若能正确演示和指导学生实验,不仅能激发学生求知欲望,促进学生掌握知识、运用知识,还可以培养学生严谨求实的科学态度,因此,实验教学是物理教学中一个必不可少的重要环节。然而,在物理实验教学过程中常常隐藏着危险性,如,发生触电、爆炸、灼伤、割伤等事故,如何来防止这些事故的发生。在实验过程中如何保证人身安全和设备安全,下面列举初中物理几个实验中的安全问题以及解决方法。
1.关于对内能转化为机械能的实验的安全考虑。选择实验装置时首先应该考虑到实验过程中安全因素。如,当我们在做实验的过程中,把试管的口无意间对准到某个同学的脸部,当加热到一定时间后就可能发生意外,塞子飞出去同时伴随着一些沸水也飞了出去,由于试管口对准了学生的脸部所以热水就可能把学生的脸烫了。根据安全要求,我们在做此实验时,必须使试管的口对准到没有学生的方向,这样塞子飞出去时塞子和热水就不会喷到学生的身上而造成伤害。(当然试管的口也不能准教师)为了安全后来将此实验改为用电子火花发生器的点火爆炸实验:本实验的安全之处在于其使用塑料盒及塑料盖而不允许使用玻璃瓶,防止玻璃瓶爆炸伤害学生或教师引起安全事故。
2.测量定值电阻的阻值的实验的安全考虑。(1)人身安全,在实验过程中要求学生操作规范,防止安全事故的关键是教师预先插好学生电源的插座,严禁学生随意拔下,教师及时控制好操作台的总开关。(2)设备安全(电表安全)首先选择好学生电源中电压的挡位,然后再考虑电表的量程,电表的量程一定要大于该用电器对应的额定值,从安全使用的角度来说,尽可能选用大量程。
3.酒精灯使用的安全考虑。酒精灯使用在热学实验中广泛存在,酒精灯使用前首先让学生学会正确安全地使用酒精灯:不能在点燃时添加酒精,不能用点燃的酒精灯去点燃另一个酒精灯,不能用嘴去吹灭酒精灯。关于为什么不能用嘴去吹灭酒精灯比较难理解,甚至有同学试验过,我们的确可以用嘴吹灭酒精灯。所以经常有同学提出这个问题。这里可能形成的现象称为“火雨”,是由于酒精灯内的酒精蒸汽过多,在气流的带动下,酒精蒸汽向上流动,同时在酒精灯外的空气带着火星流入,形成急速燃烧,造成了这个现象。“火雨”现象在酒精灯内的酒精较少的时候比较容易形成,所以学生不要去吹灭酒精灯,而应该使用灯帽。
二、教学过程中的相关物理知识与安全教育
初中物理教材中有许多章节知识与安全有关,下面列举初中物理中的几个与安全问题有关的知识点。
1.安全用电的教学过程中,结合电学的有关知识,对学生进行日常用电安全教育,学生通过电学的学习,认识到电给我们带来方便的同时也给我们带来了安全隐患,如果不按要求操作同样会危及我们的生命。在讲解安全用电常识时,讲述通过人体的电流超过30mA时,会使人感到剧痛甚至神经麻痹,呼吸困难,有生命危险,电流超过100mA时,只要很短时间就可以使人呼吸窒息,心跳停止而死亡这一知识时,教育学生不接触低压带电体,不靠近高压带电体,不弄湿用电器,不损坏用电器的绝缘部分等。
2.在惯性知识的教学过程中,不系安全带已经成为酒后驾车、超速行驶、之后的交通事故“第三杀手”。汽车在行驶的过程中,突然刹车,由于惯性,人会继续以原来的速度向前运动,如果不系安全带是很危险的事情。安全带的使用就是防止由于惯性,对人造成不必要的伤亡,防止人在交通事故中受伤或在发生事故时减轻受伤程度。
3.流体的压强规律是:流速越大,压强越小。当人站在铁路旁时,火车高速驶过,火车两侧的气体流速会比稍远处大得多,压强就小得多,也就是人靠近火车的一侧空气压强比外侧小,气体会由压强大的地方移动到压强小的地方,由于速度差很多,压强也差得多,气体移动就比较快,人在气体移动中就感觉被“吸向”火车。所以火车站和地铁站的站台上要画白(黄)色安全线,乘客必须站在安全线之外等车才能保证安全。
关键词:控制变量法;物理实验;正确结论
一、从控制变量法的几个实验反思其实质
1.实验一:比较材料的保温性能
影响因素:
①两个烧瓶中的水是否一样多;②水温是否一样高;③放烧瓶的环境是否一样;④泡沫塑料与棉被的厚度是否一样,干湿程度等。
控制操作:
①在两个烧瓶中装质量相等的水;②加热到相同的温度;③分别用干湿程度、相同厚度的两种保温材料包好;④放在相同的环境温度下自然冷却。
要改变的因素:
两烧瓶内水的温度变化ΔT
观察:两烧瓶内水的降温Δt时间。(可互换)
每隔5 min记录下烧瓶中的水温(T1/℃是第1组泡沫塑料保温的水温;温度T2/℃是第2组棉被保温的水温,如下表):
观察分析:根据表格中的数据,从80 ℃降至40 ℃(ΔT=40 ℃)第1组(泡沫塑料保温)所用的时间大约在45 min左右,而第2组(棉被保温)降低相同温度只用了不到25 min,这表明,泡沫塑料的保温性能确实优于棉被。
反思一:上面的探究过程中就采用了控制变量的方法。由于影响研究问题(称为因变量)的因素(自变量)有许多,多种因素相互关联、共同起作用。怎样才能确定哪些因素没有影响,哪些因素有影响及影响程度?人们采取这样一种方法:每次只改变一个因素,控制其他因素不变,分析所研究的物理问题与该因素的关系,即把多因素的问题转变为多个单因素的问题(类比与“一对一”),分别加以研究,最后就能找到这些因素与研究问题的关系,这就是控制变量的方法。这里的“一对一”是为了表达简洁直观,笔者对“控制变量法”所作的类比。释意如下:第一个“一”意思为控制其他变量不变,只改变一个变量,“对”意思为它对研究问题的影响关系,第二个“一”意思为研究的物理问题(即因变量ΔT),比如实验中“使两烧瓶内水的温度变化ΔT=40 ℃,“对”两烧瓶内水的降温时间”。
2.实验二:探究影响电阻大小的因素(不考虑温度影响)
(1)控制长度、横截面积相同,研究电阻与材料的关系
结论:长度、横截面积相同导体的电阻只跟材料有关。
(2)控制材料、横截面积相同,研究电阻与长度的关系
结论:导体的材料、横截面积,都相同时,导体越长,电阻越大。
(3)控制材料、长度都相同,研究电阻与横截面积的关系
结论:导体的材料、长度都相同时,导体的横截面积越小,电阻越大。
反思二:由此可见,电阻的材料、长度、横截面积是影响导体电阻的大小的因素,而是与电流、电压无关,即由导体本身决定的。所以,我们对欧姆定律的公式I= 理解,要强调电流与电压成正比的条件是控制电阻不变,电流与电阻成反比的条件是控制电压不变,对R= 式子不能认为在电压一定时,一段导体的电阻与电流成正比,那就错误了,实际上这段导体的电阻是一定值。所以,在控制变量法实验中,要明确研究问题与施加作用的变量之间有无影响关系,不然就会犯“探究电流对导体电阻的影响”这样的错误。
3.实验三:探究影响动能的大小的因素
(1)控制小球质量探究动能与速度的关系
结论:质量相同时,速度大的物体能做的功多,表明它具有的动能大。
(2)控制小球速度探究动能与质量的关系
结论:速度相同时,质量大的物体能做的功多,这表明它具有的动能大。
反思三:在实验中小球动能的大小是以小物块被推的远近体现出来,小球运动的速度是通过它滚下的高度体现,从实验中看到,当质量相同的小球从相同斜面的不同高度上滚下时,高处的小球把物块撞击远一些,如果抓不住主要因素只看表面现象,易得出:动能大小与高度有关系的错误结论,此情况在学生学习过程中曾多次出现。其实在对于同一斜面,高处的小球滚到水平面时速度大,高度相同质量不同的小球到达水平面的速度是相同的,正是利用这个规律来控制速度。因此,在用控制变量法实验中只有准确把握影响研究问题的因素,剔除表面现象,才能得出正确的结论。
二、用“控制变量法”解题示例
1.化繁为简的“一对一”解题
例1.(2005年 河南)用金属制成的线材(如,钢材、钢筋)受到拉力会伸长。17世纪,英国物理学家胡克发现:金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长量与拉力成正比,这就是著名的胡克定律。这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。现在一根用新材料制成的金属杆,长为4 m,横截面积为0.8 cm2,设计要求它受到拉力后的伸长量不超过原长的1/1000,要计算此时受到最大拉力。由于拉力很大,杆又较长,直接测试有困难,现在选用同种材料制成样品进行测试,通过测试取得数据如下:
认真观察表中数据,回答下列问题:
(1)测试结果表明线材受拉力作用后其伸长量与材料的原长成 比,与材料的横截面积成 比;
(2)上述金属细杆承受的最大拉力为 N。
解析:(1)由题意可知,同种材料伸长与拉力大小,截面积,原长有关。控制拉力(比如是250 N)截面积相同(都是0.05 cm2),从表中看出材料的原长由1 m到2 m增大了2倍,伸长量由0.04 cm到0.08 cm也增大2倍,可见伸长量与材料的原长成正比。同样的方法,控制拉力(比如是250 N)与原长(都是1m)不变,可研究伸长量与横截面积的关系,截面积由0.05 cm2到0.10 cm2增大了2倍而伸长由0.04 cm到0.02 cm缩短了2倍,故与材料的横截面积成反比。(确定了伸长量与材料横截面积的“一对一”的关系)
(2)由题意可知,若控制金属原长1 m拉力1000 N不变(可用其它数据),故由伸长与横截面积成反比得:横截面积由0.1 cm2到0.8 cm2增大8倍,则伸长将由0.08 cm缩短到0.08 cm× =0.01 cm。得到此时金属棒参数为:横截面积0.8 cm2原长1 m伸长0.01 cm拉力1000 N。再由伸长量与材料的原长成正比关系,控制拉力1000 N,横截面积0.8 cm2不变,原长由1 m到4 m增加了4倍则伸长增大4倍将由0.01 cm增到0.04 cm。得到此时金属棒参数为:横截面积0.8 cm2原长4 m伸长0.04 cm拉力1000 N。再由伸长量与拉力成正比关系,控制截面积0.8 cm2、原长4 m不变,研究拉力与伸长,即伸长由0.04 cm到4 m× =0.4 cm增加了10倍所以拉力也增大10倍即为1000×10 N=10000 N。得到此时金属棒参数为:横截面积0.8 cm2原长4 m伸长0.04 cm拉力10000 N。即金属细杆承受的最大拉力为10000 N。
由此可见,本题看起来因素较多,但只要我们控制好变量,化繁为简确定好“一对一”对应关系,类似问题就可迎刃而解。当然,也可利用推出F=k 公式来解决,但大多数学生不能推得出此式子。
2.灵活运用“控制变量法”
例2.(2009年 绵阳)有两只定值电阻RA和RB,各自的电流与电压关系如U-I图象中的A、B。则( )
A.若将它们串联接在电源两端,RA的电流是RB的2倍
B.若将它们并联接在电源两端,RA的电压是RB的2倍
C.若将它们串联接在电源两端,RA的电功率是RB的2倍
D.若将它们并联接在电源两端,RA的电功率是RB的2倍
解析:利用串联电路电流的规律,并联电路电压的规律选项A、B可排除,由图象中当它们两端电压都为2U0时,通过RA电流是RB的 倍,根据欧姆定律得当电压相同时电流与电阻成反比,可得RA=2RB。对于选项C,由于串联即控制通过它们的电流相同(不变),故由P=I2R可知它们的功率与电阻成正比,所以RA的电功率是RB的2倍,故选项C是正确的。对于选项D,由于它们并联即控制加在它们两端的电压相同(不变),可根据公式P= 得它们的功率与其电阻成反比,所以RA的电功率应是RB的 倍RA的电功率是RB的2倍说法不对,故选项D是错误的。可见,在电学中,利用串联电路中电流处处相等,并联电路两端电压相等,作为控制变量可方便解题。
除上述两点之外,还包括体现“控制变量法”得出“正确结论”,这也是可用控制变量法进行解释的一种类型的试题。
3.注意事项
(1)物理学中有的多因素探究实验,单靠控制变量法是不够的,甚至是失败的,应让学生晓得控制变量法的局限性。还应尝试用其他的一些方法研究些多因素简单问题,以拓宽研究思路与方法。
(2)在控制变量法探究中,首先,一定要能正确地区分出哪些是影响研究问题的因素,哪些是干扰因素,在教学中教师应注意引导。其次,选择适合的器材、设计恰当的可操作的步骤,合理的记录表格同样起到关键作用。