摘 要:初中学生正处于半幼稚、半成熟的从具体形象思维到抽象逻辑思维的过渡时期,这个时期的逻辑思维没有优势,其感性思维能力要远远强于理性思维能力.在很大程度上,这阶段的思维习惯和思维活动是直接与感性经验相联系的,本文通过课堂设置的游戏帮助学生“浅入浅出”地建立直观、感性的物理世界,架设起感性思维和理性思维的桥梁,让学生在趣味中理解物理知识.
关键词:电阻;游戏;实验;类比;趣味
初中阶段的物理学习是学生系统的科学素养培养的启蒙时期,它对于培养学生的科学思维能力、养成科学的思维习惯至关重要的.而初中学生正处于半幼稚、半成熟的从具体形象思维到抽象逻辑思维的过渡时期,这个时期的逻辑思维没有优势,其感性思维能力要远远强于理性思维能力.在很大程度上,这阶段的思维习惯和思维活动是直接与感性经验相联系的,怎么样“浅入浅出”地帮助学生建立直观、感性的物理世界,架设起感性思维和理性思维的桥梁,是摆在一个初中物理教师面前的问题.
在电学学习过程中,电荷是看不见、摸不着,电荷在导体中定向移动形成电流,学生凭肉眼是无论如何都无法看见的.在上《电阻》一节时,笔者进行了这样的教学.
在课堂引入时,让学生做了一个游戏:
【教师】同学们好!上新课之前,大家来做一个小游戏:请九位同学到前面来,九位同学分为三组,三人一组,下面请三组同学进行一个比赛,大家想不想看啊!
同学们吼起来:想!
【教师】三组同学请听清楚,每组的三个同学一起向前进发,通过组与组间的过道(课前预设三个不同的过道:一个宽、一个窄、另一个与窄的过道宽度一样,但放三个凳子),到达教室的另一边,摸一下墙再沿原路回到起点,看哪一组最快?但要注意安全,各组听清要求没有?
【九位同学】听清楚了!
【教师】好,下面请体育委员发出口令!
【体育委员】各就各位,预备,走!
三组同学开始从前往后走,摸下墙后折返回来,其他同学观察.
【教师】哪一组先完成呢?
【学生】走宽过道的一组先完成.
【教师】为什么走窄过道的一组同学走得慢呢?
【学生】因为过道窄一些.
【教师】过道窄是表面现象,大家要透过现象认识本质,每个人都走过路,在走路过程中会遇到前进的阻力.
【学生】过道窄,受到的阻力大,所以前进得慢;反之,过道宽,受到的阻力小,前进得快.
【教师】为什么走有凳子的窄过道的一组同学走得最慢呢?
【学生】因为过道窄而且有新的障碍物,遇到的阻力更大
游戏做完之后,和学生从力学的角度分析阻碍学生前进的实质是“阻力”.然后把话题再转到电学,当讲到影响导体电阻的因素时完成四个学生实验.
【实验1】在课本63面的电路基础上,接入电流表.分别把两根不同的导体与小灯泡和电流表串联接入电路,检查好后闭合开关,观察电路中小灯泡的亮度,读出电流表示数并记录下来.
学生观察到的现象为:电路中接入铜丝时小灯泡发光较亮、电流表示数较大;电路中接入镍铬合金丝时小灯泡发光较暗、电流表示数较小.
【师生一起分析】刚才在游戏中,同学们在前进的道路上都要受到了阻力,一组前进得快,是因为受到的阻力小;另一组前进得慢,是因为受到的阻力大.也就是说人在前进过程中,受到的阻力越大,前进得越缓慢.
实验中,闭合开关,正电荷从电源正极出来,沿导线定向移动,电荷看不见、摸不着,可以把导线看作是电流的过道,把电荷看作是在过道上向前运动的同学,同学在过道中行走会遇到阻碍,同样电荷在导体中运动也会受到阻力.电荷受到的阻力越大,电荷的定向移动就越慢,电荷定向移动得越慢,电流就越小.也就是说,导线对电荷的阻碍作用大的时候,电路中电流就小;反之,导线对电荷的阻碍作用小的时候,电路中的电流就大.这就是说导线对电荷的运动有阻碍,而且这种阻碍作用有大有小,这就是电阻概念的含义.
把电荷类比为游戏中的同学,把电荷的定向移动类比为几个同学在过道中的运动,同学在过道中运动要受到阻力,同样电荷在通道上运动也要受到阻力,这样让学生很容易理解电阻的概念.
接着进行了第二个实验:
【实验2】在实验1电路的基础上,分别把两根粗细相同、长度相同的铜丝和镍铬合金丝与小灯泡和电流表串联接入电路,闭合开关,观察电路中小灯泡的亮度,读出电流表示数并记录下来.
学生观察到现象为:电路中接入铜丝时小灯泡发光较亮、电流表示数较大;电路中接入镍铬合金丝时小灯泡发光较暗、电流表示数较小.
【教师】电流小,说明電阻大.因为导线的长度、粗细相同,一根是铜丝,另一根是镍铬合金丝,只有材料不一样.那么可以得到的结论是什么呢?哪位同学告诉老师.
【学生】说明电阻大小与导体的材料有关.
【教师】刚才同学们通过两个窄的过道时,两个一样宽度、一样长度的过道,一个路面上有凳子,另一个没有,可以这样说,没有凳子的过道是水泥路面,有凳子的过道是水泥和木材构成的混合路面,显然人在有凳子的路面行走遇到的阻力大一些.同学大部分都住在农村,以前回家,特别是下雨天,走在泥巴路上,深一脚浅一脚的,走起来十分吃力,行动得很缓慢;随着村村通工程的建设,现在回家,都走在水泥路上,无论天晴还是下雨,走起来就顺畅一些,这是因为泥巴路和水泥路的路面材料不一样导致的.
通过“导线”类比“道路”,道路是让人行走的,导体是让电荷通行的.道路材料不同,对人的阻力不同.同样,导线的材料不同,对电荷的阻力也不同,很容易让学生理解材料对电阻的影响.
【实验3】在实验2的基础上将镍铬合金丝一半接入电路,闭合开关,观察电路中小灯泡的亮度,读出电流表示数并记录下来.
学生观察到现象为:电路中接入一半镍铬合金丝时小灯泡发光较亮、电流表示数较大;电路中接入全部镍铬合金丝时小灯泡发光较暗、电流表示数较小.
【教师】电流小,说明电阻大.因为都是镍铬合金丝,即材料相同,粗细也一样,一根是整段镍铬合金丝,一根只有半截镍铬合金丝.所以得到的结论是:
【学生】电阻大小与导体的长度有关.
【教师追問】是什么关系呢?
【学生】长度越长,电阻越大.
【教师】是不是还欠缺点什么呢?
【学生】在其他条件相同的情况下.
【教师】同样宽度的泥巴路,一段泥巴路很长、一段泥巴路很短,大家都有切身感受的吧!长度越长走起来越费力.
通过道路的长短类比导线的长短对运动的阻碍作用,学生也容易理解.
【实验4】在实验3的基础上,将两个半截镍铬合金丝合并成一股接入电路,闭合开关,观察电路中小灯泡的亮度,读出电流表示数并记录下来.
学生观察到现象为:电路中接入一半镍铬合金丝时小灯泡发光较暗、电流表示数较小;电路中接入两个半截合股的镍铬合金丝时小灯泡发光较亮、电流表示数较大.
【教师】电流大,说明电阻小.因为都是镍铬合金丝,即材料相同,长度一样,一根是单根镍铬合金丝,另一根为双根镍铬合金丝.所以得到的结论是:
【学生】电阻大小与导体的横截面积有关.
【教师追问】是什么关系呢?
【学生】在其他条件相同的情况下,横截面积越大,电阻越小.
【教师】刚才游戏当中,为什么一组前进很困难呢?就是因为道路很窄,也就是横截面积小造成的.道路宽,横截面积大,人走起来就快一些;同样,导线粗,横截面积大,电荷运动快,表现为电流强度大.
整节课设计了一个游戏引入新课,接着进行四个实验,然后类比游戏中遇到的情况,让学生在趣味中轻松理解电荷的运动、材料、长度和横截面积对导体电阻的影响,较好地从形象思维转化为理性思维.
参考文献:
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