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      物理教學(xué)應(yīng)注意學(xué)生思維能力的培養(yǎng)

      2014-06-29 09:02:22畢國麗
      物理通報 2014年4期
      關(guān)鍵詞:電動勢內(nèi)阻小球

      畢國麗

      (浙江省鎮(zhèn)海中學(xué) 浙江 寧波 3152 00 )

      加強對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)是物理教學(xué)的重要目標(biāo)之一.思維能力主要包括獨立的思維能力,批判性的思維能力和深刻性的思維能力.

      一個學(xué)生的思維發(fā)展水平反映其學(xué)習(xí)能力,要使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),必須重視對學(xué)生思維的培養(yǎng),提高其思維能力.因此,在物理教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維能力成為教學(xué)重點.

      1 引導(dǎo)學(xué)生思考 培養(yǎng)獨立的思維能力

      獨立的思維能力表現(xiàn)為善于獨立地提出問題、分析問題、解決問題.就學(xué)習(xí)過程而言,具備獨立的思維能力是學(xué)好知識的前提.物理是一門思維學(xué)科,在物理教學(xué)活動過程中,重視培養(yǎng)學(xué)生思維的獨立性,意義頗深.

      例如,學(xué)習(xí)“勻變速直線運動的規(guī)律”時,會碰到這樣一個問題,即汽車以36 k m/h的速度行駛,剎車后的加速度大小是4m/s2,則剎車后3s內(nèi)汽車通過的位移是多少?

      學(xué)生初學(xué)時往往是通過位移公式

      v0=10 m/s

      a=-4m/s2

      t=3s

      代入數(shù)據(jù)得出位移

      x=12 m

      對照參考答案,發(fā)現(xiàn)不對.這時及時引導(dǎo)學(xué)生思考兩個問題,一是汽車經(jīng)過多長時間速度減為零,二是對于剎車問題中有無時間限制.通過上述兩個問題引導(dǎo)學(xué)生思考,使其發(fā)現(xiàn)所犯的錯誤以及找出正確的解決方法.

      又如,在“測定滑動摩擦力”的實驗中,首先給出一個模型,如圖1(a),讓學(xué)生實際操作,并且發(fā)現(xiàn)其中的問題是彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定,這時鼓勵學(xué)生分析原因,并且思考解決方案.原來,用手直接拉物塊很難讓其勻速前進,而物塊是在做變速運動,所以,彈簧測力計的讀數(shù)會變化,并且讀數(shù)也不等于摩擦力的大小,因此思考并改進得出方案2,如圖1(b)所示.

      圖1

      學(xué)生動手操作,發(fā)現(xiàn)依然存在問題,因為彈簧測力計水平放置,這樣讀數(shù)依然比較困難,繼續(xù)鼓勵學(xué)生思考如何改進實驗方案.通過多次探討交流,提出改進方案3,如圖1(c).

      要讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人,真正成為具有獨立思維能力的人,就應(yīng)該在物理教學(xué)中堅持不懈地引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生多思考,會思考,啟發(fā)、活躍學(xué)生的思維,點燃學(xué)生思維的火花,讓學(xué)生的思維不斷閃現(xiàn)出創(chuàng)造的“靈光”,從而培養(yǎng)學(xué)生具有獨立的思維能力.

      2 強調(diào)問題討論 培養(yǎng)批判性的思維能力

      物理思維的批判性是指善于冷靜地考慮物理問題,能有主見地、科學(xué)地分析、評價事物.在實際教學(xué)工作中,我們往往忽視對這一思維能力的培養(yǎng),殊不知,當(dāng)今科技發(fā)達的社會里,只有具備批判性思維能力的人,才能在眾多前人的理論中尋出突破口,從而脫穎而出.

      在物理課堂教學(xué)實踐中,對某些物理情境比較模糊的問題,教師可通過提問的方式鼓勵學(xué)生勇于質(zhì)疑,誘導(dǎo)他們爭論并大膽發(fā)表自己的意見,以期建立清晰的物理情境與模型.

      例如,有這樣一個例題,即如圖2所示,用長為l的細繩懸掛一質(zhì)量為m的小球,再把小球拉到A點,使懸線與水平方向成30 °夾角,然后松手.問:小球運動到懸點正下方B點的速度為多少?

      圖2

      在教學(xué)中筆者首先讓學(xué)生解題,并讓其到黑板前板演,兩位學(xué)生到黑板前演示的結(jié)果均為

      在此基礎(chǔ)上筆者問學(xué)生:你們認為上述解題思路正確嗎?若同意,請求出最低點的速度;若不同意,則說說你的理由.學(xué)生對這種類型的題目很感興趣,于是就圍繞題目展開了積極的爭論.有一些學(xué)生認為給出的思路是正確的,因為小球被長為l的細線系住,釋放后將繞O點做圓周運動,只有重力做功.另有極少數(shù)的學(xué)生不同意這個觀點,認為小球并沒有像他們所分析的那樣立即做圓周運動,因為當(dāng)小球剛被釋放時,細線未被拉緊,小球只受重力作用,做自由落體運動;當(dāng)小球下落至細線偏下與水平方向成30 °時,即圖3中的C位置,細線才被拉緊,此后小球開始做圓周運動,即小球前后有兩種運動狀態(tài).話音剛落,又有學(xué)生發(fā)表了自己的觀點:按照你們的分析,在整個過程中都只有重力做功,機械能守恒,所以列出的方程式還是正確的.霎時間教室中安靜了下來,似乎學(xué)生中已無異議了.

      圖3

      于是筆者就及時誘導(dǎo)學(xué)生要全面分析和思考問題,即小球開始時是做自由落體運動,到達C位置時的速度方向是豎直向下的,然后小球開始做圓周運動,此時小球的速度方向為過C點的切線方向,現(xiàn)在兩者的方向一致嗎?速度是如何實現(xiàn)改變的?通過適當(dāng)點撥,學(xué)生的思維又被激活了,再次對物理過程進行了剖析.

      (1)在C點豎直向下的速度可分解到沿半徑方向和垂直于半徑(即過C點的切線方向)兩方向上.

      (2)當(dāng)細線(在C點)被拉緊的瞬間,細線的拉力對小球做了功,使小球沿半徑方向的動能減小為零.

      這樣,不僅使學(xué)生在爭論中建立起正確的物理模型,并很快由此獲得正確的結(jié)論,而且有效地激發(fā)了學(xué)生思維的批判性.

      3 善于擴展延伸 培養(yǎng)深刻的思維能力

      思維的深刻性是指思維的抽象程度和思維活動的深度,就是善于透過紛繁的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)的思維能力,它是一切思維能力的基礎(chǔ).在物理課堂教學(xué)實踐中,學(xué)生往往對一些看似“淺顯易懂”的內(nèi)容不求甚解,這種“思維惰性”使一些學(xué)生對學(xué)習(xí)中的疑點、難點淺嘗輒止,從而導(dǎo)致其思維表現(xiàn)出較大的膚淺性.為此,教師應(yīng)善于提出恰當(dāng)?shù)膯栴},激起學(xué)生思維的波瀾,啟發(fā)學(xué)生對問題進行深入分析和深刻理解.

      例如,在動態(tài)電路習(xí)題中有這樣一道題目:如圖4所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源的內(nèi)電阻,以下說法中正確的是

      A.當(dāng)R2=R1+r時,R2上獲得最大功率

      B.當(dāng)R1=R2+r時,R1上獲得最大功率

      C.當(dāng)R2=0時,R1上獲得功率最大

      D.當(dāng)R2=0時,電源的輸出功率最大

      圖4

      學(xué)生利用閉合電路歐姆定律中的一個規(guī)律“當(dāng)外電路的總電阻等于電源內(nèi)阻時,電源輸出功率最大”,結(jié)合等效法(即在選項A中,把R1看做電源的一部分)得到選項A與選項B均正確.對于這道題目的講解,筆者先舉出了具體的數(shù)據(jù),比如設(shè)E=3 V,r=1Ω,R1=3Ω.如果選項B正確,代入數(shù)據(jù)會得出R1上獲得的功率為P=0.75 W,對選項C,經(jīng)過計算得出當(dāng)R2=0時,R1上獲得功率為P=3 W.這時提出問題讓學(xué)生思考為什么用規(guī)律來解題得出的結(jié)論和計算得出的結(jié)論是不同的呢?原來在利用等效法時,看做電源一部分的電阻不能為變化的電阻.同時可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)研究的電阻是可變電阻時,利用等效法非常有效、快捷,但是研究的是定值電阻時,結(jié)論應(yīng)該是當(dāng)電路電流最大時,電阻獲得的功率最大.

      習(xí)題講解到此,學(xué)生已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了問題所在,但這時并不應(yīng)該結(jié)束,應(yīng)該對“等效法”拓展研究.

      拓展1:“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗習(xí)題教學(xué)中的一道題目,如圖5,用一只電流表和兩個定值電阻測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中,由于未考慮電流表內(nèi)阻,測量值E 比真實值______,測量值r比真實值______.

      圖5

      學(xué)生利用等效法可以快速地得出正確的結(jié)論,把電流表看做電源的一部分,等效電源的電動勢不變,而等效電源的內(nèi)阻大于實際電源的內(nèi)阻,故內(nèi)阻偏大.

      拓展2:如圖6,用一只電壓表和兩個定值電阻測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中,由于未考慮電壓表內(nèi)阻,測量值E 比真實值______,測量值r比真實值______.

      圖6

      利用等效法,將電壓表等效為電源的一部分,等效電源的電動勢為并聯(lián)后的電壓比實際的電動勢偏小,而等效內(nèi)阻為并聯(lián)后的內(nèi)阻也偏?。?/p>

      通過以上的拓展研究,可以使學(xué)生更深刻地理解等效法的內(nèi)涵,以達到非常好的教學(xué)效果.

      綜上所述,在物理教學(xué)實踐中培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維能力,是培養(yǎng)能力的一條主渠道,應(yīng)該引起充分重視.教學(xué)的根本任務(wù)不僅在于向?qū)W生傳授知識,更重要的是優(yōu)化學(xué)生的思維能力.

      1 (美)斯滕伯格(Sternberg,R.J.).認知心理學(xué).楊炳鈞,等譯.北京:中國輕工業(yè)出版社,2000

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