利用自制教具，突破初中物理教學(xué)難點(diǎn)

蔡碧云

【摘要】熱傳遞和做功是改變物體內(nèi)能的兩種方式。但是“熱傳遞是如何改變物體的內(nèi)能的”及“如何直觀有效地證明做功改變了物體的內(nèi)能”這兩個(gè)問題，一直是內(nèi)能教學(xué)的難點(diǎn)。本文以“改變物體內(nèi)能的方式與實(shí)質(zhì)”為例，闡述自制教具在突破初中物理教學(xué)難點(diǎn)中的作用。

【關(guān)鍵詞】熱傳遞;做功;內(nèi)能的改變;自制教具

根據(jù)教學(xué)需要，自制合適的教具是教師為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，提高教學(xué)效果的有效途徑。自制教具是指利用生活中廢棄或低廉的物品，制作成簡(jiǎn)單、方便、可見度高的實(shí)驗(yàn)教具。自制教具有它自身的一些特點(diǎn)，教師若能巧妙地自制教具，不僅利于激發(fā)學(xué)生的求知欲，還有利于教學(xué)重難點(diǎn)的突破。因此，自制在物理教學(xué)中能起到舉足輕重的作用。本文以“內(nèi)能”為例，闡述自制教具在突破初中物理教學(xué)中難點(diǎn)的作用。

一、教學(xué)難點(diǎn)的確定

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“內(nèi)能”的要求是了解內(nèi)能，知道內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史上的重要意義。“內(nèi)能”這一內(nèi)容包含“內(nèi)能”和“物體內(nèi)能的改變”兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中“內(nèi)能”這一知識(shí)點(diǎn)包括“內(nèi)能的概念”和“影響物體內(nèi)能的因素”兩方面;“內(nèi)能”這一概念雖然抽象，但是學(xué)生具有了物體動(dòng)能和勢(shì)能的概念和分子動(dòng)理論的基礎(chǔ)。此外學(xué)生具有本節(jié)涉及的物理知識(shí)的相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)。因此，可以通過利用類比、分析、總結(jié)的方法讓學(xué)生清楚知道什么是內(nèi)能。而物體內(nèi)能的改變有熱傳遞和做功兩種方式，對(duì)于這兩種方式是如何改變物體的內(nèi)能，它們的實(shí)質(zhì)是什么，學(xué)生不易理解。所以它是本節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)。這就要求教師設(shè)計(jì)相關(guān)活動(dòng)有效地突破這個(gè)難點(diǎn)。但由于有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，我們不妨利用生活中容易獲得的物品制作實(shí)驗(yàn)教具，幫助學(xué)生有效突破難點(diǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程設(shè)計(jì)

在學(xué)生掌握“內(nèi)能”的概念以及影響物體內(nèi)能的因素是溫度、質(zhì)量、物態(tài)之后，讓學(xué)生了解改變物體內(nèi)能的方式有兩種：一是熱傳遞;二是做功。進(jìn)而進(jìn)入“物體內(nèi)能的改變”的教學(xué)環(huán)節(jié)。教師可設(shè)計(jì)圖1所示實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程突破這一教學(xué)難點(diǎn)。

三、在突破教學(xué)重難點(diǎn)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)一：自制熱傳導(dǎo)演示教具（演示實(shí)驗(yàn)）

熱傳導(dǎo)是如何改變物體的內(nèi)能的。老師可用如圖2所示的演示熱傳導(dǎo)教具，在兩個(gè)銅條的小孔上添加平常使用的平安膏，使火柴能夠固定在上面。平安膏室溫下是蠟態(tài)的，熔點(diǎn)低。當(dāng)溫度高于40℃度的時(shí)候會(huì)溶解。當(dāng)點(diǎn)燃酒精燈5min后，熄滅酒精燈。平安膏被熔化，火柴由外而內(nèi)掉落。熄滅后，銅條的熱端往銅條冷端傳遞熱量，平安膏由里往外逐漸被熔化，火柴脫落。在這個(gè)過程中銅條熱端向冷端放熱，溫度降低，內(nèi)能減少;銅條冷端向熱端吸熱，溫度升高，內(nèi)能增大。

實(shí)驗(yàn)二：自制對(duì)流演示教具

對(duì)流是如何改變物體的內(nèi)能？老師可利用如圖3這里有一演示教具，玻璃杯里裝有冷水，把裝有熱墨水的“小瓶子”放進(jìn)冷水中，觀察到紅墨水往清水中流動(dòng)，清水變紅。由于紅墨水與冷水之間存在溫差，紅墨水往冷水中流動(dòng)。紅墨水對(duì)外放熱，溫度降低，內(nèi)能減少;冷水吸熱，溫度升高，內(nèi)能增大這就是“對(duì)流”這種熱傳遞方式改變物體內(nèi)能的機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)三：自制輻射演示教具

那輻射是如何改變物體內(nèi)能的？如圖4是輻射演示教具，它們是由紙箱做成，兩紙箱靠近的兩側(cè)是分別由黑白紙張圍成的。一個(gè)白色紙箱里有100W燈泡，通電一段時(shí)間后，它是微微發(fā)燙的。在這兩個(gè)紙箱的紙張上貼魚缸溫度紙貼。不同的溫度下，它的顏色會(huì)變化。根據(jù)溫度貼表面顏色和對(duì)應(yīng)的溫度示數(shù)的變化來識(shí)別兩個(gè)箱子的溫度變化。光源照射后的白色箱子的溫度下降4度，黑色箱子的溫度上升1度。這是由于熱光源對(duì)外輻射，放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減少。黑箱子吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增大。

這三個(gè)教具現(xiàn)象很明顯。經(jīng)過此過程，在教師的引導(dǎo)下，總結(jié)三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)，學(xué)生很容易理解熱傳導(dǎo)的方向是由溫度高的地方往溫度低的地方傳遞;發(fā)生的條件是存在溫差，規(guī)律是吸熱內(nèi)能增加，放熱內(nèi)能減少;實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。

實(shí)驗(yàn)四：自制數(shù)顯熱功互換器

做功是如何改變物體的內(nèi)能？教師可自制“數(shù)顯熱功互換器”是打氣筒、數(shù)顯溫度計(jì)、帶活塞的葫蘆玻璃瓶及橡膠管做成，制作的過程中注意氣密性要好。教師可先引出一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題情境：怎樣變“不可見”為 “可見”？壓縮點(diǎn)火演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生用自制教具 “數(shù)顯熱功互換器”。進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)的延伸，這深刻理解外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能增大。培養(yǎng)學(xué)生通過觀察，描述觀察結(jié)果的能力，知道了做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化。這與熱傳遞改變物體的內(nèi)能是等效的，這樣便突破了本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)：在制作教具時(shí)，必須要熟悉課程標(biāo)準(zhǔn)，吃透教材，明確教學(xué)重難點(diǎn)。巧妙地利用身邊的物品，開發(fā)出各種低成本的趣味實(shí)驗(yàn)，并把它們?nèi)谌虢虒W(xué)中去，對(duì)物理過程進(jìn)行重現(xiàn)，不僅能使學(xué)生對(duì)物理知識(shí)理解更加透徹，還能有效地突破教學(xué)的重難點(diǎn)。

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