生活情境類比在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用

[摘 要] “靜電場”這章具有概念多、綜合知識(shí)性強(qiáng)、概念比較抽象等特點(diǎn)。電場及電場強(qiáng)度是靜電學(xué)的重要概念，在高職物理中占有十分重要的地位。基于高職學(xué)生物理基礎(chǔ)及思維特點(diǎn)，提出針對(duì)概念引入的生活情景類比教學(xué)設(shè)計(jì)方案。

[關(guān) 鍵 詞] 電場強(qiáng)度；物理教學(xué)；情景教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）21-0155-01

一、教學(xué)分析

（一）教材分析

通過此章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握新的物質(zhì)存在形態(tài)——場物質(zhì)。電場和電場強(qiáng)度是高職學(xué)生較難理解的概念之一。電場強(qiáng)度的概念與將要學(xué)習(xí)的電功等概念聯(lián)系密切。比值定義法的思想對(duì)電勢等概念的學(xué)習(xí)也有極大的幫助。

（二）學(xué)情分析

高職學(xué)生分析和探究問題的意識(shí)薄弱，尤其理論層面的分析能力欠缺。教師可以借助生活情境類比、形象的描述和科學(xué)的推理來幫助學(xué)生掌握抽象概念。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)思想

本課教學(xué)設(shè)計(jì)以生活情境類比為主線，利用生動(dòng)的類比，詼諧的語言描述，使抽象概念順利建立，有利于培養(yǎng)學(xué)生推理類比和主動(dòng)探究新知識(shí)的能力。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)流程

（一）創(chuàng)設(shè)情景，問題導(dǎo)入

教師：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道真空中的兩個(gè)電荷相互之間存在庫侖力，可是，它們并沒有直接接觸，這種相互作用又是如何施加給對(duì)方的呢？同樣，在平時(shí)的生活中，看到領(lǐng)導(dǎo)和明星，你是不是感到一股強(qiáng)大的力量震撼你的心靈，將你深深折服？明明兩個(gè)人沒有接觸，又是怎樣產(chǎn)生這種感覺的呢？本節(jié)課我們將一起探討其中的奧秘。

引導(dǎo)學(xué)生回答：明星是通過氣場來影響觀眾的。

教師：我們說明星將你折服是通過她的氣場作用的。其實(shí)電荷之間的相互作用也是通過一種場來實(shí)現(xiàn)的。我們把電荷周圍空間里存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)稱為電場。這里需要特別指出的是，明星的氣場是一種心理感覺，不是真正存在的物質(zhì)，而這里所說的電場卻是我們現(xiàn)在所要學(xué)習(xí)的一種新的物質(zhì)存在形態(tài)——場物質(zhì)，不是一種感覺。

（以明星氣場類比，引出場物質(zhì)概念，生動(dòng)形象，調(diào)動(dòng)課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生興趣，易于學(xué)生理解抽象概念。需特別指出氣場與場物質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別）

（二）類比生活，引入電場概念

1.電場

電荷周圍空間里存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)稱為電場。

教師：本章我們將只討論靜止的電荷產(chǎn)生的電場，這種電場稱為靜電場。

2.靜電場

存在于靜止電荷周圍的電場稱為靜電場。

3.電場的基本性質(zhì)

對(duì)放入電場的電荷有力的作用。這種力叫做電場力。

教師：我們上一節(jié)課所學(xué)的庫侖力就是電場力的一種。

4.場源電荷

產(chǎn)生電場的電荷叫做場源電荷。

教師：場源電荷就是我們剛才看到的那位散發(fā)著強(qiáng)大氣場的明星。

5.試探電荷概念

教師：我們?nèi)绾沃栏舯诘陌嗷啦幻溃课覀円话銜?huì)怎么做？

學(xué)生：派一個(gè)人過去勘探一下。

教師：相似的，如果我們要研究一個(gè)場源電荷的電場，我們也可以派一個(gè)“人”去電場中感受一下，這個(gè)派去的“人”我們稱之為試探電荷。

教師：根據(jù)我們上節(jié)課所學(xué)的點(diǎn)電荷模型，請(qǐng)大家討論下試探電荷的條件。

引導(dǎo)學(xué)生回答：體積要充分小以保證點(diǎn)電荷模型成立。

教師：我們要勘探隔壁班花美不美，可不可以派范冰冰去探勘下？

學(xué)生：不行，因?yàn)榉侗鶗?huì)影響班花自信心，從而影響班花氣場。

教師：同樣的，請(qǐng)大家思考我們派去勘探電場的試探電荷的電量有什么要求？

學(xué)生：試探電荷電量要足夠小。

引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：

試探電荷有兩個(gè)條件：

1.體積充分小，小到與它和場源電荷的距離相比可以忽略不計(jì)，以保證點(diǎn)電荷模型的成立。

2.電量需要足夠小，放入的試探電荷不影響原有電場的分布。

（以幽默生動(dòng)的類比來引出場源和試探電荷，以及試探電荷的條件，易于學(xué)生理解和主動(dòng)探究問題）

（三）計(jì)算探究，導(dǎo)入電場強(qiáng)度概念

教師：在場電荷Q形成的電場中A點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上節(jié)課所學(xué)的庫侖公式，分組來計(jì)算試探電荷分別為+e，+2e，+3e時(shí)，試探電荷所受的電場力大小，以及F/q的比值。

學(xué)生通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)：在電場中同一點(diǎn)，F(xiàn)/q這一比值不隨試探電荷電量變化而變化。教師引導(dǎo)：F/q這一比值的大小反映了此點(diǎn)電場的強(qiáng)弱。

1.電場強(qiáng)度物理意義

放入電場中某一點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。用E表示。

2.定義公式E=

教師：此公式中q為試探電荷的電荷量的大小，F(xiàn)為試探電荷所受電場力的大小。與庫侖力計(jì)算時(shí)相同，用絕對(duì)值計(jì)算，電場強(qiáng)度E的方向另行注明。

3.矢量性

電場強(qiáng)度是矢量。習(xí)慣規(guī)定電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相同，與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相反。

4.單位國際單位制單位牛/庫（N/C）

5.用比值法定義物理量的特點(diǎn)

教師：一朵花是否芳香，與你去不去聞它，聞花香的人高矮胖瘦有沒有關(guān)系？

引導(dǎo)學(xué)生回答：花是否芳香，與聞它的人沒有關(guān)系。相似的，用比值法定義的物理量與定義用量無關(guān)，它反映物理對(duì)象的某種屬性。比如這里，電場中任一點(diǎn)電場強(qiáng)度E的大小都是由電場本身的性質(zhì)來決定的，與該點(diǎn)有無檢驗(yàn)電荷或者放入的檢驗(yàn)電荷q的大小無關(guān)。

教師：請(qǐng)大家回憶以前學(xué)過的哪些比值定義公式有相似的性質(zhì)，對(duì)比列舉。

學(xué)生：R=U/I，R表示電阻阻電性強(qiáng)弱，與兩端電壓及通過電流無關(guān)。

四、教學(xué)反思

電場及電場強(qiáng)度概念高度抽象，一直是高職學(xué)生物理學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，單純采用公式推導(dǎo)解說或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)討論的方法都無法收到良好的教學(xué)效果。筆者根據(jù)高職學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律，巧妙設(shè)計(jì)了貼近生活的類比，結(jié)合計(jì)算推理，使學(xué)生對(duì)概念的建立過程留下深刻印象，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)作用。