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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇歐姆定律易錯點,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
難點;關鍵點;關系
〔中圖分類號〕 G633.7
〔文獻標識碼〕 C
〔文章編號〕 1004—0463(2013)
06—0039—02
“三個焦點”是指在課堂教學中的三個主要因素,即重點、難點、關鍵點。下面筆者就以初中物理課堂教學為例來談談這“三個焦點”及相互關系和處理方法。
一、課堂教學中的“三個焦點”
1.重點。教學重點即課堂教學中的知識重點,是最基本、最重要也是學生應該掌握的教學內容,是一節課中要解決的主要矛盾。抓住了教學重點,就抓住了課堂教學中的關鍵。
2.難點。教學難點指學生在學習知識過程中難以理解和掌握的內容,是在完成“重點”教學任務或對教學內容進行提升和發展、延伸與拓展,以及理解、分析和解決問題時難以逾越的思維障礙。
3.關鍵點。教學關鍵點指解決好重點、難點的關鍵措施,它往往是學生的易錯點、易混點、易忽略點。
例如,《密度》一節教學的重點是:(1)通過實驗探究,學會用比值的方法定義密度的概念。(2)理解密度的概念、公式。(3)用密度知識解決簡單的實際問題。難點是:在實驗探究的基礎上利用“比值”定義密度的概念。關鍵點是:做好實驗探究,用“比值”建立密度的概念。
二、“三個焦點”之間的關系
教學重點、難點和關鍵點之間既相互獨立又相互關聯。任何學科的教學內容都有一定的知識結構,是一張相互聯系的網。重點是這張網上的“綱”,難點是這張網上的“結”,關鍵點是理“綱”解“結”的方法措施。三者關系有全部重疊、部分重疊、非重疊三種。全部重疊時只要抓住關鍵點,重點、難點也就解決了;部分重疊時,抓住關鍵點就意味著突出重點或排除難點;非重疊時要精心設計和安排關鍵點去解決重點和難點。難點解決不好會影響整個課堂的教學效果,如果只注重教學難點,而未能較好地抓住教學重點和關鍵點,不但難點難以突破,而且教學任務也難以完成。關鍵點是突破重點、攻克難點的突破口,抓住關鍵點,才能更好地掌握重點和突破難點。
三、教學過程中如何處理好“三個焦點”
1.備好課。備好課是上好課的前提和保證,在備課過程中應注意以下幾點:
(1)找準重點。備課時必須依據教學大綱的要求,認真研究教材或參閱有關資料,正確分析教材的重點,考慮好在教學中如何突出重點。例如,歐姆定律是反映電學中三個重要的物理量,是電流、電壓、電阻關系的一個重要定律,是進一步學習電學知識和分析電路的基礎,因此通過實驗探究得出歐姆定律,掌握和理解歐姆定律的內容和公式,并用歐姆定律進行分析和解決簡單的電路問題是教學的重點。
(2)找到難點。要找到難點,就要聯系學生的實際情況,根據他們的知識基礎和思維能力,分析和找到學生難于理解的地方,即內容比較抽象、深奧、復雜或學生接受起來比較困難的知識和技能,并且為在課堂上解決這個難點,可以提供適當的措施和方法。例如,歐姆定律教學的難點是設計實驗過程和對歐姆定律的理解,其中學生對實驗方法的掌握是重點也是難點。
(3)找出關鍵點。教學關鍵點突出反映了學生在新知識學習過程中認識上的矛盾性,體現了已學知識與新知識的聯系,展示了教學過程中由感知教材向理解教材的合理過渡。因此,確定與處理教學關鍵點,對于順利學習新知識起決定性的作用。 要確定與處理好關鍵點,就要深入鉆研教材,弄清教材內容的內在聯系。要對教材的內容作深入剖析,理出知識的層次,找出已學知識和后續知識與這些內容的聯系,找出解決重點及難點的關鍵所在。例如,歐姆定律教學的關鍵點是:通過對實驗數據的分析,概括出電流與電壓、電流與電阻的關系。
2.上好課。上好課是提高教學質量的關鍵和保證,因此要做到以下幾點:
(1)突出重點。教授重點是一節課的中心任務,課堂中的所有教學活動都必須緊緊圍繞教學重點進行,在教學結束時應及時歸納總結,以突出重點。例如,牛頓第一定律中“一切物體在沒有受到外力作用時總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態”是教學的重點,教學時應著重講解。
(2)突破難點。難點是課堂教學中應集中解決的問題。對于難點,可采用“溫故知新法”、 “循序漸進法”、 “類比法”、 “難點分散法”、“情境引導法”、“討論交流法”等各種方法和措施,使難點得到解決。此外,還要了解學生對難點的掌握情況,并及時采取有效的解決措施。例如,牛頓第一定律的難點是對定律的理解,“一切”是指范圍,即該定律對所有物體都普遍適用;“沒有力的作用”是指定律成立的條件,它包含兩層意思,一是理想情況,即物體確實沒有受到外力作用,二是物體所受合力為零;“或”即兩種狀態居其一,不能同時存在。定律表明:物體不受力時,原來靜止的物體將永遠保持靜止狀態;原來運動的物體將永遠做勻速直線運動。并根據“牛頓第一定律”理解慣性(物體保持運動狀態不變的性質)以及運動和力的關系(力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態的原因)。
在日常的教學活動中,不論新課還是復習課都離不開習題的訓練.我們發現大量的習題訓練后,學生成了做題的機器,對反復遇到的類型題還錯,說明我們在設計習題時內容太泛泛,沒有針對性,重點題型沒突出,屬于眉毛胡子一把抓.另一種現象是習題設置不分層次,學習能力強的學生,吃不飽,而能力差的又跟不上,最終造成這兩類學生學習興趣下降,因此如何設置有效的課堂練習是高效課堂的一重要因素.聆聽了關于物理習題設置有效性的課題講座,我深受啟發,反思自己的教學,我認為要提高練習的有效性應做好以下幾方面:
習題設置要有針對性.(1)針對要解決的問題設計習題.比如再講歐姆定律公式I=UR,要強調三個物理量必須對應同一段電路或導體,若只是告訴學生,學生會理解不到位,易出錯,為了解決這個問題,我們可以設計一個習題:
例 串聯電路R1=3 Ω,U1=3.6 V,R2=2 Ω,電源電壓為6 V,求流過R1的電流;求流過R2的電流.
解析 I1=U1R1=3.6 V3 Ω=1.2 A,
I2=U2R2=6 V-3.6 V2 Ω=1.2 A,
或串聯電路電流相等
I1=I2=I=1.2 A.
(2)針對學生易錯的題設計習題.在突破難點和重點時,對學生易錯的題可以設置針對性的習題,首先允許學生出錯,然后讓學生分析出錯原因,找到這種題有什么特點,哪里設置了陷阱,自己是哪里沒考慮到,總結應注意的問題,從而培養學生的批判性思維.如R=UI含義學生都能說出來,但如果把該知識融入習題中,學生就出錯了.如:一定值電阻兩端電壓是4 V時,流過電流是0.2 A,則該電阻阻值是;若電壓減小到2 V,電阻為;電壓是0 V時,電流為,電阻為.因為形成了思維定勢,順著題一步步做,沒考慮到它想考什么知識,所以后三個空錯特別多,設計這個題讓學生出錯,在分析錯誤原因同時加深對該公式的理解.
習題設置要有層次性.(1)根據學生的認知規律設置循序漸進、分層次的習題.學生初次接觸到某個概念、規律有一個逐步學會的過程,如果把過難的題“一次到位”地擺在學生面前,這樣不但會挫傷學生學習的積極性,還會讓學生喪失學習物理的自信心.因此在習題的設計中應循序漸進、分層設計,不同的教學時段設計不同的問題,比如新授課的習題應關注基礎性;單元練習應關注學生能力的提升、知識結構的形成;期中、期末復習應關注綜合性、應用性、開放性等;可以根據不同的需要設計基礎闖關、能力提升、綜合拓展試卷,錯題過關試卷等.(2)根據學生的知識掌握水平,對習題設置進行易、中、難三個檔的習題設置,讓能力強的能夠跳起來摘樹上的果子吃,能力差的通過努力也能吃到果子.習題步步跟進,不斷提高各個層次學生的解決問題能力,讓每個學生都能體會到成功的喜悅.如:進行歐姆定律練習題時,低檔:①概念性知識的鞏固.如對I=UR的正確理解和R=UI含義的應用.②簡單計算.利用歐姆定律公式和變形公式求I、U、R;串并聯電路的簡單計算.中檔:①開關斷閉或滑片移動引起的電表示數變化.②滑動變阻器滑片從一端移動到另一端時,電流表和電壓表的示數變化范圍.③兩個定值電阻已知電阻和允許通過的最大電流,求它們串聯時電路兩端的最大電壓、并聯時干路的最大電流.④串并聯電路電壓或電流比值的計算等,在理論基礎上提高學生分析能力和解決問題能力.高檔:如復雜電路的計算;為了保護電表,滑動變阻器的取值范圍等題.拔高習題,更進一步提升這部分學生的能力.
習題設置形式要有多樣性.(1)書面上的練習.以課前小測,課上跟蹤,單元檢測進行書面上的鞏固,有利于學生大腦形成理性思維,加深印象,延長知識在大腦中的儲備時間.(2)口頭練習.在課堂氣氛比較悶,學生反應差時,可設計一些啟發學生思維的習題,讓學生口頭表達,從而活躍學生的思維,調動學生積極性.比如在學習“空氣引火儀中硝化棉為什么會燃燒”解釋完現象后,緊跟著提出“打氣筒打氣筒壁為什么熱”即使對前面知識的復習,又及時調動學生的思維,學生在討論中也活躍了課堂氣氛.(3)動手練習.尤其電學的新授和復習中,只是紙上談兵,對部分理解能力差的學生很難想象出來如何接線,局部短路時為什么電流不走用電器而走導線等問題.這時候應多設計一些動手實驗的習題.讓學生去嘗試,比如說滑動變阻器改變靠改變連入電路中電阻絲長度來改電流,滑片向左或向右移動過程中R變大還是變小,可由學生利用提前準備好的器材去動手試一試.再比如復習中的實驗復習,若老師只是說實驗不易調動學生的積極性,所以可以設計習題讓學生在動手中鞏固知識.
有效的習題是高效課堂的催進劑,為課堂注入了生命力,教師進行多樣化的有效的練習設計,不但實現了鞏固“雙基”、訓練技能的目的,更激發學生學習物理的興趣,保持學生學習物理的熱情,發掘學生學習物理的潛力. 練習設計是一門科學,也是一門藝術,我相信,只要我們堅持這樣做,我們的課堂練習一定會象繽紛的奇花異果一樣,在新課程理念的春風的吹拂下,打開學生心靈的窗扉,讓學生的思維得到發展,全面提高學生的素質和綜合能力,讓學生在物理學習的過程中,真正成為學習的主人,從而實現課堂的高效.
一、以靜制動分析,電學量的變化情況
例1如圖1電路中, 三只燈泡正常發光,電源內阻不可忽略, 當滑動變阻器滑片P向右移動時,下面說法中正確的是
A.變亮的燈只有L2
B. L3亮度不變
C. L1、L3電流大小變化量|ΔI1|、|ΔI3|的大小是|ΔI1|
D. L1、L2電壓大小變化量|ΔU1|、|ΔU2|的大小是|ΔU1|
思路及解法按照局部整體局部的順序,分析局部電阻R的變化回路總電阻R總、總電流I總的變化路端電壓U路、各支路電壓及電流的變化.如題,RPR總,I總U路,UAB,所以L2變亮.
思維障礙對燈L3電流的判斷是難點.因為I2=UABR2,學生會不自覺間將之遷移到對I3的判斷中,即I3=UABR3+RP.之后,大部分學生便茫然不知所措,初學者更是如此.
解決策略首先要幫助學生分析原因,而非機械記憶正確的思路方法.對I3=UABR3+RP,分子分母均在變化,UAB,(R3+RP),所以比值的變化無法確定.因此,不妨讓分子或分母保持不變,于變化中尋求不變量,以靜制動.因為電動勢E不變,根據I2=UABR2,R2不變,得I2,I總=ER總,E不變,得I總.
又因為I總=I2+I3且該式恒成立,所以I3減小.這也是按局部(對I2的判斷)整體(對I總的判斷)局部(對I3的判斷)思路分析I3變化的原因.A、B選項中,A正確,B錯誤.
例1的C、D選項,要求分析電學量的變化量,這是對電路分析較高層次的要求.對動態電路進行分析,正確判斷各物理量的變化是前提;抓住不變的物理量以及物理量之間的關系,是解決問題的關鍵.
對于電流來說,于變化中,不變的關系是I總=I2+I3.
所以ΔI總減=ΔI3減-ΔI2增,即|ΔI1|
拓展若在干路上增加一個定值電阻R,各物理量及其變化量之間的關系又如何呢?這里需要學生靈活變通的是電壓變化量的關系,其關系為 .若學生能領悟到“以靜制動”的奧妙,很快便能準確回答.或者,此時可將定值電阻R視為內阻的一部分,這是更深刻的思維水平層次.
掌握好以上要領之后,再來看一類學生易錯的題型,如下例題2.
二、以靜制動分析物理量的變化率
例2如圖2所示電路,閉合開關S,當滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時,四個理想電表的示數都發生變化,電表的示數分別用I、U1、U2和U3表示,電表示數變化量大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列比值正確的是
A.U1I不變,ΔU1ΔI不變
B.U2I變大,ΔU2ΔI變大
C.U2I變大,ΔU2ΔI不變
D.U3I變大,ΔU3ΔI不變
本題要求學生在對電路進行動態分析的基礎上,分析電學量的變化率,這是電路動態分析中最高層次的要求.
解決策略首先澄清概念,讓學生明確兩點:(1)對于定值電阻R,其伏安特性曲線為一條過原點的直線,UI=ΔUΔI.(2)對于變化的電阻R,以課本中(人教版選修3-1)描繪小燈泡的伏安特性曲線為例,其U-I圖象如圖3.由部分電路歐姆定律可知R=UI,在圖象上反映為割線的斜率,如圖中虛線a.但UI≠ΔUΔI,ΔUΔI在圖象上反映為圖線某點切線的斜率,如圖中虛線b,很顯然二者是不等的.運用到本題中,對定值電阻R1,U1I=ΔU1ΔI =R1,A選項正確.對變化的電阻R2,因為U2I=R2,所以U2I隨R2的增大而增大.但ΔU2ΔI≠R2,所以不能認為ΔU2ΔI也變大.B選項錯誤.
如何判斷ΔU2ΔI的變化呢?以靜制動,于變化中尋求不變量.雖然R2是變化的,但注意到|ΔU2|=|ΔUR1+r|,且R1+r是不變的,則|ΔU2|ΔI=|ΔUR1+r|ΔI=R+r.同理,U3I=R1+R2≠ΔU3ΔI,但|ΔU3|ΔI=|ΔUr|ΔI=r,C、D選項均正確.
拓展若在干路中電源旁邊再串聯定值電阻R,又如何?若學生能掌握解決問題的技巧,也能很快作出回答.
|ΔU2|ΔI=|ΔUR1+R+r|ΔI=R1+R+r,
常言道:小疑小進,大疑大進.簡單的一句話道出了疑問在學習過程中的重要地位.在教學活動中,教師如果能夠善于運用提問的技巧,在課堂上設計恰當的、有效的提問活動,會有效激發起學生的學習興趣,幫助學生啟發思維行為,讓學生在疑問中思考探究,成長進步.物理作為一門講求思維性的學科,在物理課堂上設置恰當的提問環節,運用有效的提問策略,對學好物理十分關鍵.
1提問要突出重難點
一堂課只有短短的四十五分鐘,如果想要在課堂上對每個知識點都進行深入的分析,針對每個知識點都進行提問顯然是不現實的,這個時候,在有限的時間里設計的提問就要想辦法突出重難點部分,只有這樣,才能更好地發揮提問“牽一發而動全身”的效果,更好地發揮提問功能.
例如,筆者在講到“浮力產生的原因”時,就進行了如下的問題設計:“將一個立方體全部浸沒在水中,立方體的表面都會受到來自水的壓力,并且立方體中除了上下兩個面,每一對相對的面所受到的水的壓力都是大小相等但是方向相反的壓力,既然如此,為什么還會有浮力產生呢?”這個問題雖然內容不復雜,但卻直指問題的關鍵,通過這個問題的引導,學生很快就能將注意力放在上下表面所受的壓力差上,從而揭示出浮力的核心知識.
又如,在講到 “慣性定律”時,由于憑借著錯誤的前概念認知,大多數學生都認為維持物體運動的原因在于力的存在,這個觀念的存在會影響學生對“慣性定律”的理解,為此,筆者設計了這樣一個問題:“當你坐在高速行駛的列車上時,隨手拿出東西豎直向上拋出,東西落下的時候是落在手里還是落在身后呢?”這個問題一提出,學生很快就能克服思維誤區,理解了物體會和汽車一起保持著同樣的向前運動的狀態,這樣一來,這個思維難點就在有效的提問中被輕松地突破了.由此可見,恰當的提問會大大提高學生的思維能力,提升學生的學習能力,這樣才能獲得好的教學效果.
2提問要抓住易錯點
在物理學習中,有很多知識點在描述上比較混淆,或者容易出現疏漏,很容易給學生在思維上造成錯覺,從而形成易錯點,這個時候,如果教師能夠結合這些易錯點設計一些有效的提問,就可以很好地將這些易錯點排除,加深學生的思維認知,將片面孤立的認識轉化為全面科學的認知,這對學生的思維鍛煉是非常有價值的.
例如,筆者在講歐姆定律的時候,根據公式R=U/I與I=U/R,很多學生根據所學的數學知識總是認為電阻與電壓成正比,而與電流成反比,為了排除這個易錯點,筆者在講到這里的時候就提出了這樣一個問題:“隨便拿來一個導體,將它接入電路之中,這個導體的電阻會因為電壓和電流變化而發生變化嗎?”這個問題一提出,學生立刻恍然大悟,明白了自己的錯誤在哪里了.
3提問注意從生活經驗入手
實施生活化的策略是當前物理教學中的一個重要的教學策略,這是因為對于大多數學生來說,在生活經驗的感悟上都是比較豐富的,如果教師在課堂上能夠從生活出發,積極借鑒學生的生活經驗來幫助他們理解課本上的知識,效果是非常不錯的.鑒于此,教師在進行提問環節的設計時,也可以采用生活化的策略,注意從生活經驗入手來進行提問.
例如,筆者在講到“速度”這節的內容時,設計了這樣一個問題:“某段高速公路限速120公里/時,現在有一輛汽車在上午八點鐘從高速入口進入該段高速公路,在八點四十分的時候從高速出口出來,已知兩個高速口之間的距離全程是90公里,于是執勤交警判定該司機超速行駛并作出了相應的處罰,你們覺得交警的處罰合理嗎?你們能不能說出交警處罰的依據是什么?”原本這是一個很簡單的計算題,但是將它置于一定的生活情境之下,就很容易引起學生的興趣,這樣一來,在積極思考解決問題的過程中,學生就將速度的概念輕松地接受了.這種立足于生活的提問不但可以讓學生更好地在生活中學習,同時還能讓他們用學習到的知識擁有更健康的生活,這無疑是物理學科最重要的價值體現.
4提問要注意層層遞進
在W習物理的過程中,很多問題理解起來比較難,這個時候,如果直接攻入問題核心,可能大部分學生都難以理解和接受,這時候,就需要對難點問題進行分解,通過層層遞進的提問方式來將復雜的問題簡單化,這也是提問的一大技巧.
關鍵詞:高中物理;錯誤根源;教學對策
學習的過程是一個反復發現錯誤并逐漸消除錯誤的過程。錯誤常常會引起學生認知沖突和不平衡,可以幫助學生更好地實現順應,因此學生學習中的錯誤是有意義的,是學習過程中的重要組成部分。
在物理教學中,教師應正確認識學生在學習中犯下的錯誤。要認識到學生對物理概念和物理規律的理解是一個緩慢的螺旋上升的過程。教學中教師應千方百計讓學生暴露錯誤,促進學生自我反省和觀念沖突,逐漸形成正確的物理認知。這就要求教師及時捕捉學生的錯誤資源,分析產生錯誤的根源,掌握不同的教學對策,引導學生分析自己和同伴的錯誤,進行溝通和討論,不斷對自己和別人的看法進行反思和評價,把知識整理歸類,使知識結構趨向有序。
在近幾年的課堂教學中,筆者充分挖掘學生在學習中的錯誤點,并進行錯誤根源分析,并以此為載體,創設課堂情境,優化教學對策,取得了良好的教學效果。
“錯誤”根源分析
一、學生的認知結構不清晰或不合理造成的障礙
認知心理學家認為:學生學習物理的過程是頭腦中原有的知識結構與新知識相互作用的過程。如果學生頭腦中原有的知識結構不合理或存在具體的錯誤,新知識與之融合便會出現障礙。
學生學習物理過程中容易出現的學習障礙主要表現在:
1.先入為主,即錯誤的前物理觀念在起作用
例如,日常生活中某物體放在地上,推一推就動、不推就不動,很容易使學生認為力是維持物體運動的原因。諸如“物體在水平地面上向前滑行過程中必受一個沖力的作用,因為沒有這個沖力物體就不會向前運動”的錯誤就屬此類。
【例1】如圖1,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一質量為20 kg的物體以一定的速度向右運動,同時還有一水平向左的力F作用于物體上,其大小為50 N,則物體受到的摩擦力大小和方向?(g取10 m/s2)
A.50 N 水平向左 B.50 N 水平向右
C.40 N 水平向左 D.40 N 水平向右
此題容易錯選D項。這是因為沒有理解力和運動的關系。
錯誤的前物理概念為“物體向右運動,必定受到向右的外力(摩擦力)”,背后的更深層次的錯誤概念為“運動需要力來維持”。
此題正確解答為C。
2.新知識與有關的舊知識有“矛盾”,因而產生認識上的困難
例如,在純電阻電路中,U=IR成立,這在學生頭腦中已根深蒂固。但在非純電阻電路中,歐姆定律并不適用,當電路中含有電動機等非純電阻元件時,學生求解起來就比較困難。
【例2】如圖2所示的電路中,電源電動勢E=6 V,內電阻r=1 Ω,
M為一小電動機,其內部線圈的導線電阻RM=2 Ω。R為一只保護電阻,R=3 Ω。電動機正常運轉時,電壓表的示數為0.3 V,求電動機得到的電功率?
學生往往出現這樣的錯解:
解:由部分電路歐姆定律知:電路中電流
I=Ubc/R=0.3/3=0.1 A
電動機兩端的電壓UM=IRM=0.2 V
電動機的電功率PM=UMI=0.02 W
很明顯,學生在求解電動機兩端電壓時運用了部分電路歐姆定律,導致得出了錯誤結論。
正解如下:
解:由部分電路歐姆定律知:電路中電流
I=Ubc/R=0.3/3=0.1 A
由閉合電路歐姆定律知:UM=E-Ir-Ubc=6 V-0.1×1 V-0.3 V=5.6 V
所以電動機得到的功率為:PM=UMI=5.6×0.1 W=0.56 W
3.新知識與原有的舊知識區分不甚精確,產生認識上的錯誤
例如,在萬有引力章節中,衛星軌道半徑r發生改變,v、w、T、a各個物理量都為相應的發生改變。而學生往往會用前一章節圓周運動的相應表達式如v=wr進行討論。
【例3】假如做圓周運動的人造地球衛星的軌道半徑增大到原來的2倍,仍做圓周運動,則
A.根據公式v=wr可知,衛星運動的線速度將增大到原來的2倍
B.根據公式F=mv2/r,可知衛星所需的向心力將減少到原來的1/2
C.根據公式F=GMm/r2可知,地球提供的向心力將減少到原來的1/2
D.根據上述B和C中給出的公式可知,衛星運動的線速度減小到原來的/2
初學萬有引力的學生此題容易錯選AB。事實上,當軌道半徑r發生改變時,w和v都會相應地發生變化,因此不能簡單根據AB中的公式得出此結論。人造地球衛星受萬有引力繞地球做勻速圓周運動,具有一定的特殊性,不能用圓周運動的一般規律隨意進行討論。
此題正解應選D。
二、學生不恰當的思維方式造成的障礙
思維方式標志著人們思維活動的基本特征,是一個由許多方面、不同要素構成的復雜系統。思維方法是思維方式的核心內容和具體體現,構成了思維方式中最實質、最基本的部分。
1.思維定勢的影響
思維定勢是人們在思維中普遍存在的一種心理現象。它是指人們按照某種固定的思路和模式去考慮問題,表現為思維的傾向性和專注性。積極的思維定勢可以把人們頭腦中已有的思維模式恰當地運用到新的物理情景中去,用以學習和理解新的物理知識、解決新的物理問題。消極的思維定勢把自己頭腦中已有的習慣了的思維方式不恰當地運用到新的物理情景中去,不善于變換思考問題的角度和方法,干擾著學生對新物理概念和規律的理解和掌握。同時還影響著學生面對實際問題不善于比較鑒別、分析綜合,缺乏想象,缺乏聯想,以至不能建立物理模型。
【例4】在圓軌道上穩定運行的空間站中有如圖3所示的實驗裝置,半徑分別為r和R的甲、乙兩光滑圓軌道安裝在同一豎直平面上,軌道之間由一水平軌道CD相連。宇航員讓小球以一定的速度先通過甲軌道,再通過動摩擦因數為μ的CD段,最后滑上乙軌道,最后離開兩軌道,那么
A.小球在軌道C、D兩點對軌道沒有壓力作用
B.小球經過甲軌道最高點時比經過乙軌道最高點時速度大
C.小球在同一圓軌道運動時對軌道的壓力處處大小相等
D.當小球的初速度減小時,小球有可能不能到達乙軌道的最高點
看到圖3,學生很容易聯想到過山車模型,小球通過最高點時有臨界速度。在同一圓軌道上小球速度的大小在改變,軌道對小球的彈力也在改變,對于整個實驗裝置安置在太空空間站不管不顧,錯解為BD。事實上,整個實驗裝置安置在太空空間站上,小球處于完全失重狀態,過山車模型根本不適用,小球的運動狀態與地面上完全不同,此題正解為C。可見思維定勢的力量之大。
2.物理思維方式運用不當
物理學科具有一些符合自身特點的思維方式,如發散思維與收斂思維、等效思維與聯系思維、臨界思維與極限思維、正向思維與逆向思維、發散思維與收斂思維、形象思維與抽象思維等。學生學習中產生的很多錯誤并非學生對知識沒有掌握引起,而是思維方式與具體問題不匹配引起的。
【例5】兩根足夠長的平行光滑導軌豎直固定放置,頂端接電阻R,導軌所在平面與勻強磁場垂直。將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接,金屬棒和導軌接觸良好,重力加速度為g,如圖4所示。現將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則
A.金屬棒在最低點的加速度小于g
B.金屬棒在最低點的加速度等于g
C.當彈簧彈力等于金屬棒的重力時,金屬棒下落速度最大
D.金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度
這是一個思維力度要求較高綜合性的題目,特別是AB選項中對加速度的討論。若直接對桿到最低點進行分析,很難得出結論。但如果用聯系類比的思維,與沒有磁場的情況進行比較。那么在沒有磁場的情況下,就轉換為豎直方向上的彈簧振子。根據對稱性,最低點的加速度為g,桿子將在豎直方向上做簡諧運動,不會停止。而在有磁場的情況下,安培力做負功,最低點加速度必定小于g,而桿子做阻尼振動,最后停在重力和彈力相等的位置。
此題正解為AD。
三、學生不規范的解題造成的障礙
筆者多次參加了高考閱卷,從高考閱卷情況可以看出,理科綜合試卷物理部分的解題規范十分重要,許多學生就是由于解題不規范而造成了不必要的失分。良好的規范性解題,可以使解題過程表述得既簡潔又明確,可以提高解題的敏捷性和準確性,減少過失性失分,從而把自己的知識水平和能力水平充分反映出來。
高中物理規范性解題主要體現在:審題規范、文字敘述、作圖和表達式規范、演算過程規范、解題結果規范、解后反思等方面。這些都是非智力因素,如果教師在平時的課堂教學中注重自己的板演,并時時提醒學生注意規范性解題,這樣的問題完全可以避免的。
教學對策
一、“曬”出錯誤,規范解題
對學生而言,自身或同學犯的錯誤是一種寶貴的學習資源。發現錯誤的過程是學習的第一次反思,它有助于學生對物理概念、規律、研究方法的正確理解,有助于學生規范解題格式。
【例6】如圖5所示,固定于同一條豎直線上的A、B是兩個帶等量異種電荷的點電荷,電荷量均為Q,其中A帶正電荷,B帶負電荷,DC是它們連線的垂直平分線,A、B、C三點構成一邊長為d的等邊三角形,另有一個帶電小球,質量為m、電量為+q(可視為點電荷),被長為L的絕緣輕質細線懸掛于O點,O點在C點的正上方。現在把小球拉到M點,使細線水平繃直且與A、B、C處于同一豎直面內,并由靜止開始釋放,小球向下運動到最低點C時,速度為v。已知靜電力常量為k,若取D點的電勢為零,試求:
(1)在A、B所形成的電場中,C點的電勢φC
(2)在A、B所形成的電場中,M點的電勢φM
(3)絕緣細線在C點所受到的拉力T
本題是學校2013屆學生高二上學期一次月測中的試題,學生得分率不高。筆者在講評時,先用實物投影“曬”出了某位同學的解題過程。如圖6所示。
師:該同學的解答過程問題出在哪里?結合自己的解題過程,你覺得哪些地方需要改進?(同桌討論)
生1:動能定理列式錯誤,表達式不規范。
生2:向心力方程不規范。
生3:缺少必要的文字說明。
生4:電場力做功表達式的書寫不清晰。
師:同學們說得都很好,本題的難點就是電場力做功。在這里電場力做什么功?如何書寫動能定理?
學生5:小球從M到C的運動過程中,電荷的電勢能減小了,電場力做正功,動能定理qU+mgL=mv2/2。
師:小球在C點的向心力方程怎么列呢?
學生6:T-kQq/d2-mg=mv2/L。
師:現在我們對比一下參考答案的解答以及各個得分點的情況,希望大家模擬解題步驟,注意解題的規范性。
解析:實物投影
(1)CD在等量的異種電荷的中垂線上,所以φC=0(2分)
(2)小球從M點運動到C的過程中,電場力做正功。根據動能定理qU+mgL=mv2/2(2分)
得M、C兩點的電勢差為UMC=(mv2-2mgL)/2q(1分)
又,C點與D點為等勢點,所以M點的電勢為
φM=(mv2-2mgL)/2q2(2分)
(3)在C點時A對E的電場力F1與B對E的電場力F2相等,且為F1=F2=kqQ/d(1分)
又,A、B、C為一等邊三角形,所以F1、F2的夾角為120°,故F1、F2的合力為F12=kQq/d2,且方向豎直向下。(1分)
由牛頓運動定律得T-kQq/d2-mg=mv2/L(2分)
絕緣細線在C點所受的張力為T=kQq/d2+mg+mv2/L(1分)
動能定理在電場中的應用是一個難點,高二學生掌握起來有難度,而電場力做功的表達式更是難以書寫。習題講評中,如果直接就題論題給出正確答案,可能造成學生一聽就懂,一過就忘,一用就錯。“曬”出學生的解題過程,學生就產生了濃厚的興趣,看看周邊同學是如何解題的,其他同學的得分情況如何等。另外,在了解其他同學的解題過程的同時,學生自然轉換了角色,從一個解題者轉變為一個批閱者,這樣就更容易把握住習題中的難點和易錯點,由此加深印象。
二、實驗演示,去偽存真
物理概念具有高度的抽象性,它源于實踐,但又高于實踐。特別在所學新的物理概念與腦中已有物理概念發生認知沖突時,學生很難將已有的物理概念更新,建立更為完整的物理概念。比如,在剛開始學習超重和失重概念時,學生很難真正理解兩者之間的區別,不理解兩者的判斷標準。在區分對支持物壓力和對懸掛物的支持力(視重)與物體受到的重力的關系也存在疑惑。
【例7】在礦泉水瓶的下部有一個小孔A,當瓶內盛水時,水會從小孔中流出,如果讓裝滿水的瓶子從高處自由下落,不計空氣阻力,則在瓶子自由下落的過程中:
A.水繼續以相同的速度從小孔中噴出
B.水不再從小孔中噴出
C.水將以較小的速度從小孔中噴出
D.水將以更大的速度從小孔中噴出
很多學生能夠選出B答案,但仍然表示懷疑,瓶子里的水真的不會流出來嗎?要果真如此,這真的就太神奇了!(因為學生沒有親身感受過)筆者安排了下面這個演示實驗。
如圖7所示,學生站在凳子上,抬高水瓶,保持靜止。
師:水瓶靜止不動,水能否從小孔中流出?
生:能。
師:為什么?
生:由于水的重力作用,水越深壓強越大,瓶底水受到的壓強大于大氣壓強,水被壓出來。
師:水瓶自由下落,情況又會怎樣呢?
生:當水瓶自由下落時,加速度為g,水瓶處于完全失重狀態,所以重力這種“壓”的效果消失,不再有壓強,水自然就不會從小孔中流出來。
師:那么,瓶里的水還受到重力的作用。
生:重力還是存在的,因為重力是由地球的引力產生的,與物體的運動狀態無關。
師:若將礦泉水瓶豎直上拋,瓶中的水會怎樣?選擇什么答案呢?
生:(許多學生吐口而出)選D,超重了。
師:真的是這樣嗎?我們還是再用實驗演示一下吧!(水沒有出來)
生:怎么沒有水出來啊……哦,豎直上拋也是完全失重啊!
師:判斷超重和失重的標準并不是看物體的運動方向,而是看加速方向,加速度向上超重,加速度向下失重,若加速度向下大小為g時,為完全失重。
筆者通過演示實驗演示從未體驗過的現象,化抽象的理論為實際形象的物理情境,讓人心服口服。對超重和失重概念的準確理解以及視重和實重的區別打下基礎。
【例8】如圖8所示,在鐵芯上、下分別繞有匝數n1=800和n2=200的兩個線圈,上線圈接電壓為U=51sin314t V的交流電源,下線圈接交流電壓表,則交流電壓表的讀數可能是
A.2.0 V B.9.0 V C.12.7 V D.144.0 V
平時大量的練習都是理想變壓器,導致學生形成了思維定勢。當出現非理想變壓器情況時,學生頭腦中已有的根深蒂固的理想變壓器公式干擾了本題的處理。如果僅僅告知學生這是一個非理想變壓器,存在漏磁現象。所以選擇A。顯然不能剔除學生固有的思維模式。再次遇到這種情況,仍然會出現問題。筆者在講解時,引入了如下演示實驗。
用學生電源交流檔,輸出電壓13 V,原線圈匝數1600匝,副線圈匝數400匝。改變鐵芯的位置,用數字電壓表讀出副線圈的電壓。如圖9所示:
從實驗數據中可以發現,當鐵芯慢慢移開時,輸出電壓慢慢減小,而線圈的匝數并沒有改變,理想變壓器公式并不適用,原因何在?原來鐵芯是提供磁路,當鐵芯閉合時,漏磁較少;鐵芯移開,漏磁變大,電壓表的讀數減少。若使理想變壓器公式成立,首先必須是沒有漏磁,就是所謂磁損。需要指出的是:即使鐵芯閉合,公式仍然不成立,因為漏磁不可避免的,況且除了磁損,還有鐵損、銅損。
物理規律是人們通過對自然現象的觀察、探究、推理、歸納總結,再不斷完善抽象出來的結論。高中階段很多公式、規律都是經過了理想化處理。如果教師拋開了規律本身的內涵和外延,一味進行解題訓練,就只能將學生推到更大的慣性思維中去,不能自拔。因此,教師應盡量回歸物理本質,通過實驗,去偽存真。
三、欲擒故縱,顯化錯誤
運用投影及時呈現錯誤,能夠引起學生有意注意,但不必急于用教師的思想去“同化”學生。在物理課堂教學中,筆者往往采用三十六計中的“欲擒故縱”展開課堂教學。當捕捉到學生的錯誤,先站在學生的立場去順應他們的認識,在交流中剖析錯誤設想的來龍去脈,尋找錯誤背后隱含的教育價值,引導學生從錯中求知,從錯中探究。
【例9】如圖10所示,物體A靠在粗糙豎直墻面上,在力F作用下,A、B保持靜止。物體A的受力個數為( )
A.2 B.3 C.4 D.5
呈現例題后,學生作答,畫出受力圖。教師巡視,及時捕捉學生中典型錯誤,運用實物投影展示學生作圖情況(學生作圖和教師板演依次如圖11所示)。
師:這是S同學畫的受力分析圖,同學們一起來看一下。請S同學說一說,你是怎么思考的?
生S:對A進行分析,重力、B對A的彈力、墻壁對A的彈力和摩擦力,物體A總共受到四個力,A物體可以平衡了。
師:既然B對A有彈力,那么A物體可不可能受到B物體對它的摩擦力呢?
生S(沉默一會):也有可能吧!
師:我們如何來確定呢?
生S:對B進行受力分析。
師:那你來分析一下。
生S:重力、推力F、A對B的彈力、A對B沿接觸面向下的摩擦力,物體B受力平衡。物體B總共受到四個力,物體A受到五
個力。
師:很好,經過對B分析,我們發現,A、B之間除了彈力,必定還有摩擦力。我還有一個問題,A對B彈力和摩擦力的合力是豎直向下的,對嗎?
生S(疑惑):對。
師:那么,B對A彈力和摩擦力的合力是豎直向上,A物體在這樣五個力的作用下還能平衡嗎?
生S:不能吧!
師:那問題出在哪里呢?
生S:墻壁對A沒有彈力,也沒有摩擦力。物體A受到三個力作用。
師:很好!實際上,我們判斷墻壁與A之間有沒有彈力,沒有這么麻煩,對誰進行受力分析?
生:對整體受力分析。受到重力、推力,水平方向上不可能有墻壁的彈力,沒有彈力就沒有摩擦力,二力平衡。
師(板書)。
師:對于連接體問題,我們往往采用先整體,后隔離的方法,切記只是對要作答的那個物體分析,這樣會出現很多問題。當然兩個隔離也是可以的。本題我們已經進行了分析。
學習生活本來就是豐富多彩的,“錯誤”也是其中的一部分,有時一些旁逸斜出的不順,反而會給學習注入新的生命力。教師要善于捕捉這種稍縱即逝的“錯誤”。
四、巧妙變化,對痛施針
課堂教學中,如果把教師發現學生典型錯誤比喻成“找準痛點”的話,那么隨后的改正錯誤就是“對痛施針”。但改正錯誤也絕非僅僅是簡單地寫出正確答案,更應以徹底解決問題為目的。這就需要教師對學生的錯題巧妙變化,設計幾個情境相近又不同的問題再次練習鞏固,這樣解決一題就等于解決了一類問題,進而實現“多題一解”。
【例10】如圖12所示,物體A疊放在物體B上,B置于光滑水平面上。A、B質量分別為6.0 kg和2.0 kg,A、B之間的動摩擦因數為0.2。在物體A上施加水平方向的拉力F,開始時F=10 N,此后逐漸增大,在增大到45 N的過程中,以下判斷正確的是( )
A.兩物體間始終沒有相對運動
B.兩物體間從受力開始就有相對運動
C.當拉力F
D.兩物體開始沒有相對運動,當F>18 N時,開始相對滑動
教學過程中,筆者捕捉到學生的“痛點”有以下幾處:
1.對于連接體問題,受力分析不規范或者錯誤(主要是摩擦力的方向)。
2.A、B發生相對運動的力學條件不清晰。很多學生認為,當F大于AB之間的最大靜摩擦力,即F>12 N時,物體AB就發生相對運動。
3.當F逐漸增大時,A、B運動情況的變化分析不清晰。
針對以上“痛點”,筆者“對痛施針”如下:
變化1:當F=40 N時,A、B間的摩擦力是多少?
變化2:若地面與B之間的摩擦因數也為0.2,F為何值時,兩物體發生相對滑動?
變化3:若地面與B之間的摩擦因數為0.2,AB之間的摩擦因數為0.4,F為何值時,兩物體發生相對滑動?
變化4:兩個摩擦因數如變化3所示,若力F作用在B物體上,F為何值時,兩物體發生相對滑動?
通過多種學生錯題的巧妙變化,不僅給學生以正解,而且找到了錯因。即當兩個物體發生相對運動時,兩物體的加速度開始不同,進而速度也會不同;此時,兩物體之間摩擦力由靜摩擦力變為滑動摩擦力,需抓住這個臨界狀態進行求解。四個變式多角度預設,能使學生在發現、掌握物理知識間的變與不變的規律。最終實現了“從錯誤中來,到正確中去”,達到“針到痛除”的效果。
“從錯誤中來,到正確中去”,這是筆者一直以來的教學指導思想。“踏”錯“尋”真,可幫助學生形成批判性學習精神,有助于學生形成良好的情感、態度與價值觀。這與提高教學效率,促進學生有效學習是一致的。
教師一方面要提供機會讓學生充分暴露錯誤,另一方面要善于捕捉錯誤,以此為平臺,創設教學情境,并有相應的教學對策。筆者提供了四種教學對策,想法是不夠成熟的,需在今后的教學中繼續摸索。
參考文獻:
[1]梁旭.認知物理教學研究.浙江教育出版社,2011-07.
關鍵詞:高中;物理教學;后進生;轉化
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:B 文章編號:1672-1578(2015)04-0247-01
1.教師要體貼后進生的處境,在和后進生相處中培養后進生的學習熱情
部分后進生帶著中考物理成績不好的包袱進入高一,這時他們隨時隨地地注意老師的言行,在上第一節課開始老師就要注意對待差生的態度,提問時不要問他們太難的問題,這樣不會使他們在課堂上難堪;看到他們在課堂上有不軌行為也要用心平氣和的方式,在親切友好的氣氛中讓他們得到啟發和教育,而不是嚴厲的申斥,這樣,會使這些學生由此透視到教師內心深處的信任和尊重,使他們受到一次次美好情感的體驗,逐漸消除認為老師將他們打入另冊的誤會。對待后進生的試卷、練習也要加倍認真批閱,盡量做到當面批改,使犯過的毛病又能在"老師這樣關心我,我要下決心學好"的思想活動中得到糾正。毛病改得快且重犯錯誤的可能性極小。
2.通過多種途徑,激發起后進生學習物理的興趣
(1)找后進生談心,增強學習動力。在承擔新班級的教學任務后,要經常和班主任取得聯系,了解班上學生的情況,包括中考成績,思想表現等,教師做到心中有數。我教的學生中有個干部子女開始上物理課喜歡睡覺、作業馬虎、物理成績低,后來通過了解他的家庭情況,知道家長對他十分嬌慣,他上學只圖一張高中畢業證。針對這種情況,利用當面給他批改作業的機會多次和他談心,使他的學習狀態有了根本轉變,半年后物理成績提高到班級前十名。
(2)用科學家的經歷來教育學生,在物理課講述過德國天文學家開普勒,這個自幼多病沒有受過系統教育的孩子、經過艱苦努力成為發現行星三大定律的科學家,使學生認識到艱苦環境中先輩科學家能干出一番事業,今天我們在這樣優越的條件下還不能把學習搞好嗎?
(3)組織后進生參加物理實驗活動,在活動中培養他們對物理學習興趣。很多物理概念的學習有困難但要求動手、動腦能力較強,我就在學習實驗時讓他們擔任小輔導員,發揮他們的特長,又利用業余時間做一些小實驗,作為輔導他們的一種形式,如在講完"穩恒電流"一章便組織學生進行了電流計改裝成伏特表的實驗,讓他們從中得出各種電路變換的規律,加深了對閉合電路歐姆定律的理解。
3.讓后進生充分參與教學
學生有了學習物理的興趣,教師要不失時機的使其興趣強化。這就需要學生親自參與教學,發現問題,提出問題,處理問題,理論與實踐相結合。講"液體蒸發致冷",把演示實驗變為學生實驗。兩支相同的溫度計,其中一支的玻璃泡在與室溫相同的酒精中蘸一下,而后觀察兩支溫度計的示數有何變化,叫后進生說出所見到的現象,再引導解釋。后進生回答問題要熱情贊揚,若答錯了叫好學生補充,最后教師點撥、總結。使后進生能積極地動腦思考、動眼觀察、動口表述,極大的調動了學習的積極性、主動性。后進生很珍惜每一次表現自己的機會。因此,興趣由分析問題得到強化,解決問題得到穩定。
每個人都有"表現欲",參與可以讓后進生揚長避短、取長補短,使他們積極參與到各個教學環節中。我在備課時,總要先考慮他們各自的特點,本節課他們應扮演哪個角色,讓一些平時常被冷落的后進生有機會表現自己,同時讓其他同學感受到物理學科趣味性。如我在講授"壓力作用效果與受力面積之間的關系"時,讓同學們拿一根一端削尖而另一端較平的鉛筆,左右手擠壓筆的兩端,并讓他們說出自己的感覺。教師引導學生分析,通過學生自己感受實驗效果。在講"慣性"一節時,就安排了后進生到講臺上表演"紙條從水杯下快速抽出,而水杯仍留在原處",在講述"大氣壓"一節時,我安排了兩位后進生中的"大力士"來拉馬德堡半球……
4.加強學法指導
古人云"授人魚,不如授人漁"。紀律上學習上的的后進生,大多數存在學習目的不明確,學習方法不恰當的問題。我都會給予耐心教育與指導,給鑰匙、教學法。我常深入到后進生學習、生活中,尋找機會指出物理知識在日常生活中的運用。如何運用所學的知識排憂解難,讓他們明確學習目的。在學法上,根據后進生的年齡特征、智力水平和原有知識的掌握程度,采取切合實際的學法指導。根據本學科的特點,我常指導他們以書中的話對照身旁常見的一些物理現象,由理性到感性,再從感性到理性的認知過程。為克服后進生易忘易錯的弱點,讓他們感到學物理有趣、好學。
5.加強課外輔導,及時排除疑難問題
高中物理中難點很多,要求學生在課堂上都要弄懂是不太現實的,對于基礎薄弱、智力稍弱的同學要開小灶,及時給他們查漏補缺,切忌"落雨背稻草"。采取多次反復,充分展示他們的思維過程,通過變式練習以達到靈活掌握知識、運用知識的目的。
6.聯系實際,學以致用
A2∶3B2∶1C3∶2D3∶1分值: 5分 查看題目解析 >22.如圖所示,在邊長為l的正方形區域內,有與y軸平行的勻強電場和垂直于紙面的勻強磁場。一個帶電粒子(不計重力)從原點O沿x軸進入場區,恰好做勻速直線運動,穿過場區的時間為t;若撤去磁場,只保留電場,其它條件不變,該帶電粒子穿過場區的時間為;若撤去電場,只保留磁場,其它條件不變,那么該帶電粒子穿過場區的時間為( )
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >33.空間中P、Q兩點處各固定一個點電荷,其中P點處為正電荷,P、Q兩點附近電場的等勢面分布如圖所示,a、b、c、d為電場中的4個點,則( )AP、Q兩點處的電荷等量同種Ba點和b點的電場強度相同C負電荷從a到c,電勢能減少Dc點的電勢低于d點的電勢分值: 5分 查看題目解析 >44.如圖所示,由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導體框,垂直磁場放置,將ab兩點接入電源兩端,若電阻絲ab段受到的安培力大小為F,則此時三根電阻絲受到的安培力的合力大小為( )
AFB1.5FC2FD3F分值: 5分 查看題目解析 >55.在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數n=1 500,橫截面積S=20 cm2,螺線管導線電阻r=1.0 Ω,R1=4.0 Ω,R2=5.0 Ω,電容器電容C=30 μF。在一段時間內,穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按圖乙所示的規律變化。則下列說法中正確的是( )
A螺線管中產生的感應電動勢為1.5 VB閉合電鍵,電路中的電流穩定后電容器上極板帶正電C電路中的電流穩定后,電阻R1的電功率為5×10-2 WD電鍵斷開,流經電阻R2的電荷量為1.8×10-5 C分值: 5分 查看題目解析 >66.如圖所示為測量某電源電動勢和內阻時得到的U-I圖線。用此電源與三個阻值均為3 Ω的電阻連接成電路,測得路端電壓為4.8 V。則該電路可能為
ABCD分值: 5分 查看題目解析 >多選題 本大題共6小題,每小題5分,共30分。在每小題給出的4個選項中,有多項符合題目要求,全對得5分,選對但不全得2.5分,有選錯的得0分。77.如圖所示,極板A發出的電子經加速后,水平射入水平放置的兩平行金屬板間,金屬板間所加的電壓為U,電子最終打在熒光屏P上。關于電子的運動,下列說法中正確的是( )
A滑動觸頭向右移動時,其它不變,則電子打在熒光屏上的位置上升B滑動觸頭向左移動時,其它不變,則電子打在熒光屏上的位置上升C電壓U增大時,其它不變,則電子打在熒光屏上時速度大小不變D電壓U增大時,其它不變,則電子從發出到打在熒光屏上的時間不變分值: 5分 查看題目解析 >88.如圖所示,兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中,O為M、N連線中點,連線上a、b兩點關于O點對稱。導線均通有大小相等、方向向上的電流。已知長直導線在周圍產生的磁場的磁感應強度,式中k是常數、I是導線中電流、r為點到導線的距離。一帶正電的小球以初速度v0從a點出發沿連線運動到b點。關于上述過程,下列說法正確的是( )
A小球一直做勻速直線運動B小球先做加速運動后做減速運動C小球對桌面的壓力先減小后增大D小球對桌面的壓力一直在增大分值: 5分 查看題目解析 >99.如圖所示,在光滑的絕緣水平面上,一絕緣水平細線系一個帶電小球,繞O點在勻強磁場中做逆時針方向的勻速圓周運動,磁場方向豎直向下(圖示為俯視圖)。若小球運動到圓周上的A點時,從細線的連接處脫離,而后仍在磁場中運動。則關于小球的運動情況,下列說法中正確的是( )
A小球可能做逆時針方向的勻速圓周運動,半徑不變B小球可能做逆時針方向的勻速圓周運動,半徑減小C小球可能做順時針方向的勻速圓周運動,半徑不變D小球可能做順時針方向的勻速圓周運動,半徑增大分值: 5分 查看題目解析 >1010.如圖所示,在光滑的水平面上方,有兩個磁感應強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場,PQ為兩個磁場的邊界,磁場范圍足夠大。一個邊長為a、質量為m、電阻為R的金屬正方形線框,以速度v垂直磁場方向從實線(Ⅰ)位置開始向右運動,當線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中的(Ⅱ)位置時,線框的速度為。下列說法正確的是( )
A在位置(Ⅱ)時線框中的電功率為B此過程中線框產生的內能為C在位置(Ⅱ)時線框的加速度為D此過程中通過線框截面的電量為分值: 5分 查看題目解析 >1111.如圖所示,有一范圍足夠大的水平勻強磁場,磁感應強度為B,一個質量為m、電荷量為+q的帶電小圓環套在一根固定的絕緣豎直長桿上,環與桿間的動摩擦因數為μ。現使圓環以初速度v0向上運動,經時間t0圓環回到出發點。不計空氣阻力,取豎直向上為正方向,下列描述該過程中圓環的速度v隨時間t、摩擦力f隨時間t、動能Ek隨位移x、機械能E隨位移x變化規律的圖象中,可能正確的是( )
A B C D 分值: 5分 查看題目解析 >1212.如圖所示,空間存在一水平方向的勻強電場和勻強磁場,磁感應強度大小為B,電場強度大小為,且電場方向與磁場方向垂直。在電磁場的空間中有一足夠長的固定粗糙絕緣桿,與電場正方向成60º夾角且處于豎直平面內。一質量為m,帶電量為+q的小球套在絕緣桿上。若給小球一沿桿向下的初速度v0,小球恰好做勻速運動。已知小球電量保持不變,重力加速度為g,則以下說法正確的是( )
A小球的初速度為B若小球的初速度為,小球將做加速度不斷增大的減速運動,最后停止C若小球的初速度為,小球將做加速度不斷增大的減速運動,最后停止D若小球的初速度為,則運動中克服摩擦力做功為分值: 5分 查看題目解析 >簡答題(綜合題) 本大題共55分。簡答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟。1313.在如圖所示寬度范圍內,用場強為E的勻強電場可使初速度為v0的某種正粒子偏轉θ角(v0E);在同樣寬度范圍內,若改用方向垂直于紙面向外的勻強磁場(圖中未畫出),使該粒子穿過該區域且偏轉角仍為θ(不計粒子的重力),問:
(1)勻強磁場的磁感應強度是多大;(2)粒子穿過電場和磁場的時間之比。分值: 10分 查看題目解析 >1414.如圖所示,直角坐標系xOy平面內,在平行于y軸的虛線MN右側y>0的區域內,存在著沿y軸負方向的勻強電場;在y<0的某區域存在方向垂直于坐標平面的有界勻強磁場(圖中未畫出)。現有一電荷量為q、質量為m的帶正電粒子從虛線MN上的P點,以平行于x軸方向的初速度v0射入電場,并恰好從原點O處射出,射出時速度方向與x軸夾角為60°。此后粒子先做勻速運動,然后進入磁場,粒子從有界磁場中射出時,恰好位于y軸上Q(0,-l)點,且射出時速度方向沿x軸負方向,不計帶電粒子的重力。求:
(1)P、O兩點間的電勢差;(2)帶電粒子在磁場中運動的時間。分值: 15分 查看題目解析 >1515.如圖所示,絕緣水平面上有寬l=0.4 m的勻強電場區域,場強E=6×105 N/C,方向水平向左。不帶電的物塊B靜止在電場邊緣的O點;帶電量q=+5×10-8 C、質量m=1×10-2 kg的物塊A在距O點x=2.25 m處以v0=5 m/s的水平初速度向右運動,并與B發生碰撞。假設碰撞前后A、B構成的系統沒有動能損失,A的質量是B的k(k>1)倍,A、B與水平面間的動摩擦因數均為μ=0.2,物塊可視為質點,靜摩擦力與滑動摩擦力相等,且A的電荷量始終不變,g取10 m/s2。
(1)求A到達O點與B碰撞前的速度大小;(2)求碰撞后瞬間A和B的速度大小;(3)討論k在不同取值范圍時電場力對A做的功。分值: 15分 查看題目解析 >1616.相距l=1.5 m的足夠長金屬導軌豎直放置,質量為m1=1 kg的金屬棒ab和質量為m2=0.27 kg的金屬棒cd均通過棒兩端的小環水平地套在金屬導軌上,如圖(a)所示,虛線上方磁場方向垂直紙面向里,虛線下方磁場方向豎直向下,兩處磁場磁感應強度的大小相同。ab棒光滑,cd棒與導軌間動摩擦因數為μ=0.75,兩棒總電阻為1.8 Ω,導軌電阻不計。ab棒在方向豎直向上,大小按圖(b)所示規律變化的外力F作用下,從靜止開始沿導軌勻加速運動,同時cd棒也由靜止釋放。重力加速度g取10 m/s2。(1)求出磁感應強度B的大小和ab棒加速度大小;(2)已知在2 s內外力F做功40 J,求此過程中兩金屬棒產生的總焦耳熱;(3)求出cd棒達到速度所需的時間。
16 正確答案及相關解析正確答案
(1)1.2T, 1 m/s(2)18J;(3)2s.解析
(1) 經過時間t,金屬棒ab的速率v=at此時,回路中的感應電流為,對金屬棒ab,由牛頓第二定律得F-BIL-m1g=m1a由以上各式整理得:在圖線上取兩點:t1=0,F1=11N;t2=2s,F2=14.6N,代入上式得a=1m/s2 B=1.2T ;(2) 在2s末金屬棒ab的速率vt=at=2m/s所發生的位移由動能定律得聯立以上方程,解得 Q=10J;(3) cd棒先做加速度逐漸減小的加速運動,當cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達到;后做加速度逐漸增大的減速運動,最后停止運動.當cd棒速度達到時,有m2g=μFN又 , , vm=at0整理解得.考查方向
本題考查電磁感應、牛頓第二定律、運動學等知識點,在近幾年的各省高考題出現的頻率較高,常與磁場、運動學公式和牛頓運動定律等知識點交匯命題.解題思路
1、學好物理首先要重視基礎知識的理解和記憶
基礎知識包括3個方面的內容:即基本概念(定義),基本規律(定律),基本方法。
要理解和掌握好物理概念,就要研究和思考這個概念是怎樣引入的?定義如何?有什么物理意義?學到什么程度才能稱為真正理解呢? 理解的標準是對每個概念和規律你能回答出它們“是什么”“怎么樣”“為什么”問題;對1些相近似易混淆的知識,要能說出它們的聯系和本質區別;能用學過的概念和規律分析解決1些具體的物理問題. 如:對于“凸透鏡”1節的概念的理解,“透鏡”就是可以讓光“透”過的光學元件,所以是用玻璃,等“透明”材料制成的。關于“凸透鏡”“凹透鏡”的定義則從透鏡的形狀和“凹、凸”兩個字的形狀上找相似點,而關于“焦點”則是利用凸透鏡會聚太陽光可以把地面上的紙“燒焦”這個角度去考慮。在理解的基礎上,用科學的方法,把學過的大量物理概念、規律、公式、單位記憶下來,成為自己知識信息庫中的信息。前面學過的知識,是后面學習的基礎,。學過的東西記住了,到時才能從大腦信息庫中將信息提取出來。
反復自我檢查,反復應用,是鞏固記憶的必要步驟。有人以為,理解了就1定能記住,這是對人的思維和記憶規律的誤解。1個人的1生見過、理解過無數的事物,但只有那極少數(有人統計認為不足5%)經常反復作用在我們頭腦中,而且反復應用的事物,我們才能記住。所以每次課后的復習,單元復習,解題應用,實驗操作,學期學年復習等,都應有計劃做好安排,才能不斷鞏固自己的記憶。
2、 掌握科學的思維方法
物理思維的方法包括分析、綜合、比較、抽象、概括、歸納、演繹等,在物理學習過程中,形成物理概念以抽象,概括為主,建立物理規律以演繹、歸納、概括為主,而分析綜合與比較的方法滲透到整個物理思維之中,特別是解決物理問題時,分析綜合方法應用更為普遍,如下面介紹的順藤摸瓜法,發散思維法和逆推法就是這些方法的具體體現.
(1)順藤摸瓜法,即正向推理法,它是從已知條件推論其結果的方法。這種方法在大多數的題目的分析過程都用到。
(2)發散思維法,即從某條物理規律出發,找出規律的多種表述,這是形成熟練的技能技巧的重要方法。例如,從歐姆定律以及串并聯電路的特點出發,推出如下結論:串并聯電路的電阻是“越串越大,越并越小” ,串連電路電壓與電阻成正比,并聯電路電流與電阻成反比。
(3) 逆推法,即根據所求問題逆推需要哪些條件,再看題目給出哪些條件,找出隱含條件或過度條件,最后解決問題。
3、重視課堂上的學習上課。
開動腦筋勤于思考,沒有積極的思考、不可能真正理解物理概念和原理。我們從初中開始,就要養成積極動腦筋想問題的習慣。
上課要認真聽講,不走思或盡量少走思。入門以后,有了1定的基礎,則允許有自己1定的活動空間,也就是說允許有1些自己的東西,學得越多,自己的東西越多。上課以聽講為主,還要有1個筆記本,有些東西要記下來。知識結構,好的解題方法,好的例題,聽不太懂的地方等等都要記下來。課后還要整理筆記,1方面是為了“消化好”,另1方面還要對筆記作好補充。筆記本不只是記上課老師講的,還要作1些讀書摘記,自己在作業中發現的好題、好的解法也要記在筆記本上,就是同學們常說的“好題本”。辛辛苦苦建立起來的筆記本要進行編號,以后要經常看,要能做到愛不釋手,終生保存。
4、重視對所學知識的應用和鞏固
要及時復習鞏固所學知識。對課堂上剛學過的新知識,課后1定要把它的引入,分析,概括,結論,應用等全過程進行回顧,并與大腦里已有的相近的舊知識進行對比,看看是否有矛盾,否則說明還沒有真正弄懂。這時就要重新思考,重新看書學習.在弄懂所學知識的基礎上,要即時完成作業,有余力的同學還可適量地做些課外練習,以檢驗掌握知識的準確程度,鞏固所學知識。
要善于把學到的物理知識運用到實際中去,不注意知識的運用,你得到的知識還是死的,只有通過具體運用,才能擴展和加深自己對的知識理解,學會對具體問題具體分析,提高分析和解決問題的能力。
時間是寶貴的,沒有了時間就什么也來不及做了,所以要注意充分利用時間,而利用時間是1門非常高超的藝術。比方說,可以利用“回憶”的學習方法以節省時間,睡覺前、等車時、走在路上等這些時間,我們可以把當天講的課1節1節地回憶,這樣重復地再學1次,能達到強化的目的。物理題有的比較難,有的題可能是在散步時想到它的解法的。學習物理的人腦子里會經常有幾道做不出來的題貯存著,念念不忘,不知何時會有所突破,找到問題的答案。
1.堅持獨立做
我國物理學家嚴濟慈先生曾說過1段話“做習題可以加深理解,融會貫通,鍛煉思考問題和解決問題的能力,1道習題做不出來,說明你還沒有真懂;即使所有的習題都做出來了,也不1定說明你全懂了,因為你做習題時有時只是在湊公式而已。如果知道自己懂在什么地方,不懂又在什么地方,還能設法去弄懂它,到了這種地步,習題就可以少做”。可見學習物理必須要獨立地(指不依賴他人),保質保量地做1些題,題目要有1定的數量,不能太少,更要有1定的質量,就是說要有1定的難度。任何人學習數理化不經過這1關是學不好的。獨立解題,可能有時慢1些,有時要走彎路,有時甚至解不出來,但這些都是正常的,這是任何1個初學者走向成功的必由之路。
2.學會分析物理過程
學習物理要重視物理過程的學習,要對物理過程1清2楚,物理過程弄不清必然存在解題的隱患,題目不論難易都要盡量畫圖,有的畫草圖就可以了,有的要畫精確圖,要動用圓規,3角板,量角器等,以顯示幾何關系。畫圖能夠變抽象思維為形象思維,更精確地掌握物理過程,有了圖就能作狀態分析和動態分析,狀態分析是固定的,死的,間斷的。而動態分析是活的,連續的.
3.整理自己的學習資料習資料要保存好,作好分類工作,還要作好記號。學習資料的分類包括練習題、試卷、實驗報告等等。作記號是指,比方說對練習題吧,1般題不作記號,好題、有價值的題、易錯的題,分別作不同的記號,以備今后閱讀,作記號可以節省不少時間。
4.向別人學習。要虛心向別人學習,向同學們學習,向周圍的人學習,看人家是怎樣學習的,經常與他們進行“學術上”的交流,互教互學,共同提高,千萬不能自以為是。也不能保守,有了好方法要告訴別人,這樣別人有了好方法也會告訴你。在學習方面要有幾個好朋友。
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5.歸納知識結構。要重視知識結構,要系統地掌握好知識結構,這樣才能把0散的知識系統起來。大到整個物理的知識結構,小到力學的知識結構,甚至具體到章節。
6.要正確使用數學工具: 數學是研究物理的重要工具,在學習物理時,我們1定要正確地運用好這1工具。應用數學工具學習物理,要注意以下幾點:
(1)要把概念、規律的數學公式,與用文字、語言敘述結合起來,真正理解式子的物理含意,不要單從純數學關系上理解公式,避免產生物理意義上的錯誤。例如,物質密度的定義式是ρ=m/v,我們能不能根據這個式子的數學關系,說物質的密度ρ與質量m成正比,與體積V成反比呢?不能,因為密度ρ是描述每種物質固有特性的物理量。例如,鋁的密度是2。7 X 103千克/米3,不管把鋁做成小鉚釘,還是大鋁塊,ρ都是這個數值,怎能說它與質量成正比,與體積成反比呢?所以公式ρ=m/v只是提供了1種測量和計算密度的方法,即,當測出物體的質量和體積,就可利用這1公式計算出構成這1物體的物質的密度。
(2)在進行物理計算、推理時,要把物理計算和簡潔的文字說理結合起來,才能使解決問題的過程物理思路清晰,方法簡明嚴格。計算得到的結果,也要明確它的物理意義。
摘要:隨著中高考的改革,物理學科變得愈加重要。學好物理必須從簡單的公式概念入手,掌握好的學習方法,拒絕死記硬背和題海戰術;同時物理作為科學教育的組成部分,要把提高學生的科學素養作為目標。本文總結了學生在學習公式概念過程中困難,從課堂教學引導,增加學生對生活的物理思考,以及具體公式概念的學習方法等方面,形成了對物理及公式概念的學法總結,為學生更好的理解物理學好物理提供幫助。
關鍵詞:初中物理;公式概念;學法;指導
初中物理的學習中的公式和基本概念非常多而且重要,各種公式加上變形轉換,更是多達上百個。我們很多初中生對物理望而生畏,主要就是對公式概念的理解不透徹,試想如果完全靠死記硬背,就算能做幾道題目,但對包羅萬象的物理現象是沒辦法一一解決的,因此在物理的學習中要掌握有效的方法是很重要的,這里我們對初中學生學好物理的方法進行總結,希望有助于我們教師的教學,也有助于提高學生的學習效率。
1學生公式概念理解困難的原因
學生感覺公式概念難記的根本原因是沒有去體會理解其物理意義和含義。一是沒有找到學習物理的正確方法。物理來源于生活又指導生活,它不是抽象的數學不能單純的靠題海戰術,每一個公式概念的背后都有無數科學家和物理學研究者的汗水,公式規律是各種生活現象的物理總結,特別是物理公式是對物理現象、規律研究的量化結果,用它們來定義物理概念,反映物理規律,確定物理量的度量方法等等。物理科學家們往往經常長時間的實驗才得出這個普遍存在的規律,因此物理的每一個定義都是非常嚴謹的。【例題1】:用50N的推力,推著一個80N的箱子在水平地面上前進了10m,推力做的功為,重力做的功為。解析:本題要理解好機械功的概念,公式W=Fs很簡單,但必須理解是什么力做功,s代表距離,是什么距離,如果不好好理解,看上去懂了,但在學習中會遇到很多陷阱。比如本題中推力做的功應該是推力50N乘以推力方向上移動的距離10m,做功為500J;而重力雖然是80N,但因為是水平方向上運動,s可以理解為0,所以重力沒有做功,或者做功為0。對公式不能一味的死記硬背,缺少對每個物理量進行理解與分析是無法學好物理的。二是知識面窄,缺乏生活常識和一定的科學素養。物理是與生活密切聯系的一門科學,并且初中物理注重的是學生的科學素養和應用物理知識解釋生活現象的能力,一般沒有復雜的計算,因此在平常的生活中不認真體會觀察,只是死讀書,是沒辦法學好物理的。并且很多公式概念聯系生活很容易理解,如果單純的看成是數學公式或背誦的內容則記起來困難,用起來也難。【例題2】教室的門關不緊,常被風吹開,我們在門和門框間塞入硬紙片后,門就不易被風吹開了。請用物理知識解釋以上現象。解析:本題應用到了摩擦力的大小與壓力大小有關的相關知識。如果單從題目本身很多同學根本摸不著頭腦,但只要老師一點撥馬上就想到了摩擦力,主要原因就是知道摩擦力的理論,但平常缺少對生活中的現象進行物理的思考。可以說物理公式概念掌握與否直接關系到整個物理學科教學的成敗。初中物理不難,難在學生要把數學和物理區分開,難在要多觀察生活,打開知識面,這也是學生感到難的真正原因。
2提高學生理解公式概念能力的方法
首先,教師在平常的教學過程中,要多與生活聯系起來,物理課堂要有鮮明的物理特點,對待公式概念不是一味的做題講解,教學中要注意揭示公式所包含的物理意義,物理不是簡單的數學,要講清推導公式、變形公式和基本公式的聯系和區別。在公式變形的教學中要注意數學變換賦予的物理內容。比如初中物理學習的第一個公式———速度公式:v=s/t,這個公式對于八年級的學生來說并不陌生,他們在七年級和小學的數學課中曾經用它來解題。但對于這個公式的物理意義,我們主要是用相同時間比較路程的方法來比較運動的快慢,作為運動學的重要公式,要理解速度的含義,也只有這樣,才能調動學生學習物理的積極性。反之,如果像數學課那樣,僅僅把它作為計算速度的公式,那么,物理教學的任務沒有完成,還會挫傷學生的學習積極性。他們會認為,這個公式在小學里就學過了,沒什么新花樣。其次,要引導學生多觀察生活,培養他們的科學素養。初中物理新課標明確指出在物理教學中要貫徹“從生活走向物理,從物理走向社會”的教學理念。平常要多通過一些多媒體如視頻,音頻和生活物品等展現物理在生活中的應用,激發學生的興趣,讓學生明白物理就在我們身邊;同時我們要注重實驗教學,讓學生多感受多動手操作,變抽象思維為形象思維,盡可能多的讓學生懂得學習物理要能夠解釋生活中的簡單現象,最終目的是要為我們的生產生活服務。比如在平常的教學中我就很注重利用身邊的一些物品進行組織教學,隨手拿一個飲料瓶,我們利用它為道具做很多實驗舉很多的物理事例:瓶蓋條紋,增加摩擦力;圓弧形瓶身,水透鏡;裝水后研究液體壓強的相關知識等等,還有比如教室的門,掃把,風扇等利用起來都是很好的素材,對學生理解物理知識概念很有幫助,同時這樣打開了學生學習物理的窗口,有利于他們多用物理的思維去思考和解決問題。
3精講精練,提高公式概念的應用能力
物理作為理科,離不開平常對知識的鞏固和練習,精講精練,提高公式概念的應用能力尤其重要。第一要精心設計,提高教學的效率和質量。初中物理公式連同推導、變形公式共有幾十個,不但記起來困難,用起來也容易混淆、用錯。在教學設計時要注意揭示公式的物理意義,比如壓強p=F/S,對壓力的理解可以設計成水平上的壓力和豎直方向上的壓力,受力面積可以設計成大物體小桌子或小物體大桌子,讓學生深刻理解壓力和受力面積的真正含義,這樣在課堂上學生對公式的理解就大大增強了。第二要打破思維定式,把握易錯點。在講解公式概念的時候,要站在學生的角度思考問題,畢竟學生因為年齡,知識程度,生活體驗等各方面的原因,在理解物理公式概念時有一些局限性是很正常的。比如在講力的平衡的概念時,當我們用力推物體,物體保持靜止,判斷推力和摩擦力的大小關系,很多學生毫不猶豫的認為推力小于摩擦力,顯然這個答案沒有理解平衡狀態的概念,沒有從物理學的角度思考問題。
4掌握公式概念要特別注意以下幾點
(1)嚴格按照物理學規定的符號表示物理量。物理學中使用的字母符號很多,如物理量,單位,名稱等要記清楚。例如功率的符號是大寫的P,壓強的符號是小寫的p,密度的符號是ρ,壓強的單位是Pa等等,要在理解的基礎上加強記憶。(2)知道推導公式、變形公式和基本公式的聯系和區別初中物理課本中除了有較多的基本公式外,還有許多從基本公式推導出來的變形公式。這類公式要明白推導過程,能夠闡明所得公式的物理意義。【例題3】對于一段導體來說,關于R=U/I的理解下面說法中正確的是()A.導體中的電流越大,則電阻越小B.加在導體兩端的電壓越大,則電阻越大C.導體的電阻等于導體兩端的電壓與通過的電流之比D.導體的電阻與導體兩端的電壓成正比,與通過的電流成反比解析:R=U/I是歐姆定律的推導公式,雖然它可以計算電阻但只是根據數學在物理中的計算運用并沒有物理意義。學習中既要注意運用這個公式進行計算,又要理解電阻R是導體的基本屬性,與電壓電流都無關。(3)注意公式成立的條件和使用范圍物理公式往往要明確研究對象,以及其有一定的使用范圍。我們不能看到數據就胡亂套公式肯定是不行的。比如電學公式里經常講到的“同一性”和“同時性”問題,公式I=U/R必須是同一個用電器的電流,電壓和電阻,并且是同一時間的數據,這樣計算的結果才是正確的。又比如物理公式的使用對單位是要求很嚴格的,因為科學家名字命名的單位都是根據基本單位推導出來的,我們使用公式的時候要特別注意。例如機械功的單位焦耳,1J=1Nm,壓強單位帕斯卡,1Pa=1N/㎡都要求在使用公式計算時要特別注意單位的換算。物理是理論與實際聯系緊密的一個學科,在公式概念的教學中要充分考慮到初中學生的特點,很多物理知識他們看來是抽象和復雜的。因此,在教學過程中對公式和概念的講解一定要講細,多聯系生活,選取學生常見的事例,要采取各種方式把抽象的概念形象化,盡可能多的采用圖片,投影等多媒體材料,只有學生感受到物理就在身邊,感受到物理是那么熟悉,自然對物理的理解就簡單多了。
電功和電功率是中考的熱點,也是備考的重點.近幾年來,中考已將考查的重點轉移到聯系生活實際上來,用所學的電功和電功率知識解決生活中的實際問題,如根據電器銘牌上的信息進行計算、電器在使用時的安全問題、電熱及效率、電功率的測量、電學綜合題等是重中之重,幾乎成了必考內容,且出現了新穎的實驗探究設計問題.
[重點考點]
1. 電功率的概念,它是表示電流做功快慢的物理量.電功率越大的機器做功越快,但不一定做功越多.
2. 電功率的計算公式.
定義式:P =.
決定式:P =UI(普遍適用).
導出式:P =,P =I2R(只適用于純電阻電路).
這四個公式和歐姆定律I=配合應用,只要知道P、U、I、R四個量中的任何兩個,就可以通過上述公式求出另外兩個.但求電功W和電熱Q時,必須知道時間t.因為電功W的計算公式W=P t和電熱Q的計算公式Q=I2Rt中都包含時間t.
[中考常見題型]
例1 (2007年成都)小剛利用電能表測某家用電器的電功率.當電路中只有這個用電器工作時,測得在15 min內消耗電能0.3 kW•h,這個用電器可能是().
A. 空調器B. 電冰箱C. 電視機D. 收音機
思路分析:可以直接根據公式計算P ===1.2 kW,跟家用電器的功率相比較,接近的是答案A.選A.
點評:中招試題中,一般有一道估算題.這種命題趨勢,要求我們記一些生活常識性的知識,如人步行的速度、中學生的體重及身高、托起一個蘋果所用的力、家用電器的功率等.功率約為1 000 W的有空調、微波爐、電爐、電熱水器等;功率約為500 W的有電吹風機、電熨斗、洗衣機等;功率約為100 W的有電視機、電冰箱、抽油煙機等.
例2 (2007年自貢)曉敏家新買了一個自動電飯鍋,銘牌上部分數據如圖1所示.此電飯鍋正常工作時的電阻是___Ω,正常工作2 h耗電___kW•h.
思路分析:由公式P=可得R== Ω=60.5 Ω.
正常工作2 h消耗的電能W=Pt=0.8 kW×2 h=1.6 kW•h.
參考答案:60.5 1.6
點評:對公式W=Pt有兩套單位,若功率用瓦特(W),時間一定要用秒(s),此時電功的單位就是焦耳(J);若功率用千瓦(kW),時間一定要用小時(h),此時電功的單位就是千瓦時(kW•h),俗稱度.它們之間的換算是:1 kW•h=3.6×106 J.計算中根據題目要求,選取適當的配套單位,能節約運算時間.
例3 下圖所示的四個電路中,電源電壓相同,R1<R2,電路消耗的總功率由大到小的順序是().
A. 甲、乙、丙、丁B. 丁、丙、乙、甲
C. 丁、甲、乙、丙D. 丙、乙、甲、丁
思路分析:功率的計算公式有四個:P =,P =UI,P =,P =I2R.究竟用哪一個呢?四個電路中的總電阻由大到小的順序是R丙>R乙>R甲>R丁,而四個電路的總電壓是相同的,所以由P =知道,在總電壓相同時,總功率與總電阻成反比.選C.
點評:對于P =和P =I2R這兩個公式,根據第一個公式可得出電功率與電阻成反比的結論,根據第二個公式可得出電功率與電阻成正比的結論,究竟哪個是正確的呢?這兩種說法都不全面,因為結論是有條件的.當電壓相等時,電功率與電阻成反比;當電流相等時,電功率與電阻成正比.條件不同,結論亦不同.
怎么樣?小試一把.
思考1. 上頁圖丙中兩個電阻R1和R2的電功率的大小關系是P1___P2,圖丁中兩個電阻的功率大小關系是P1___P2.
(提示:第一個空用公式P =I2R可得出“P1P2”)
例4 (2007年常德)如圖2所示,電源電壓保持不變,S斷開時,L正常發光,電路的總功率為4 W;S閉合時,電路的總功率為9 W,此時通過R的電流為0.5 A.求:
(1) 燈泡的額定電壓.
(2) 燈泡的電阻.
思路分析:當S斷開時,電路的功率4 W即為電燈L的電功率.當S閉合時,因為電燈兩端的電壓和電流都沒有變化,所以它的實際功率也不變.而電路的總功率為9 W,可知電阻R的電功率為5 W(此題的技巧之處),而此時通過它的電流為0.5 A,因此對于電阻R,知道了它的電功率5 W和電流0.5 A,問題就可以解決了.
參考答案:(1) S斷開時,只L接入電路且正常發光,U額=U,P額=4 W.
S閉合,L與R并聯,L仍正常發光,PR=P總-P額=5 W.
電源電壓U=UR==10 V.所以U額=U=10 V.
(2)I額==0.4 A,RL==25 Ω.
點評:不管電路是串聯的還是并聯的,總功率都等于各用電器的實際功率之和.
例5 分別標有“220 V40 W”和“220 V60 W”的兩只燈泡L1、L2串聯在電路中時,兩燈均發光,實際消耗的功率分別為P1和P2,則().
A. P1>P2 B. P1=P2 C. P1
思路分析:在串聯電路中,電功率的分配與電阻成正比,電阻大的用電器實際功率就大.已知燈泡的額定電壓和額定功率,可由R =計算出電阻,燈泡L1的電阻大,它實際消耗的功率也大.選A.
點評:常備知識點:(1) 若已知“×× V×× W”,一定要能熟練地計算出電阻,因為一個用電器不管工作在什么狀態下,也不管電路如何變化,其電阻是不變的.(2) 在串聯電路中,電流處處相等,兩用電器的電壓U、實際功率P、相同時間內消耗的電能W和產生的電熱Q都與電阻R成正比;在并聯電路中,各支路兩端的電壓相等,電流I、實際功率P、相同時間內消耗的電能W和產生的電熱Q都與電阻R成反比.(3) 對于額定電壓相同的燈泡,它的明亮程度取決于實際功率.在串聯電路中,電阻大的燈泡實際功率大,更亮(也更易燒壞);在并聯電路中,電阻小的燈泡實際功率大,更亮.(4) 額定電壓相同的燈泡,額定功率大的燈絲粗電阻小.
你明白嗎?試一試.
思考2. 將額定電壓相同的兩個燈泡L1、L2串聯后接入電路中,接通電路后發現L1要亮一些,則下列判斷正確的是().
A. L1的電阻可能比L2的小
B. L1的額定功率可能比L2的大
C. 若將兩燈并聯接入電路中,L1更亮
D. 兩燈正常工作時L1要暗一些
(提示:額定電壓相同的兩燈泡,串聯時,L1更亮些,說明燈L1的電阻大些,由P=知道,L1的額定功率小些,正常發光時L1要暗些.選D)
例6 一只電能表表盤如圖3所示,接在照明電路中.表盤上標有“220 V10(20) A”和“1 500 r/kW•h”的字樣.當只接通某一用電器時,電能表的轉盤在1 min內轉過3轉,求這個用電器的實際功率.
思路分析:由于每個家庭都離不開電能表,所以,中考常從電能表的讀數、家用電器實際功率的計算方面進行考查.
首先應會讀數(圖示為2 316.7度)和明白表盤上標示的參數所代表的含義.“1 500 r/kW•h”的意思是每消耗1度電,電能表轉盤要轉1 500轉,那么轉3轉消耗的電能W==(度),消耗這么多電能所用的時間t=1 min= h,由P =得出電功率為0.12 kW.
例7 分別標有“6 V3 W”和“6 V6 W”的兩只燈泡L1和L2串聯起來接入電路中,要使其中一個燈泡正常發光,另一個較暗,求電路兩端應加多大的電壓.
思路分析:由“6 V3 W”和“6 V6 W”可以計算出每個燈的電阻和額定電流.因為兩燈是串聯的,故只能用較小的那一個燈的額定電流,由此可以計算出電路兩端的電壓.
參考答案:燈L1和L2的額定電流分別為:
I1===0.5 A,I2===1 A.
所以,當它們串聯時,可使燈L1正常發光,燈L2較暗,即電路中的電流為0.5 A,燈L2的電阻R2== Ω=6 Ω.
所以電路中的總電壓U=U1+I1R2=6 V+0.5 A×6 Ω=9 V.
點評:對一個已知“×× V×× W”的燈泡來說,若正常發光,它的額定電流、額定電壓、額定功率和電阻都可以當成已知條件;但當它沒有正常發光時,只能把它的電阻當成已知條件.
例8 下面是一道電學計算題,后半部分尚未編寫完整,請你續編.要求:
(1) 條件要充分,表達要準確.
(2) 必須提出兩個不同的問題.
(3) 不要求寫出解題過程和最后答案.
題目:在一份關于電烙鐵的說明書上印有如圖4所示的表格,求:
(1)?(2)?
思路分析:對于一個用電器,共有六個電學物理量,它們分別是:電流I、電壓U、電阻R、電功率P(實際功率或額定功率)、消耗的電能W、產生的電熱Q.其中計算消耗的電能W和產生的電熱Q時,必須知道時間.注意這類題是否可以隨意增加已知條件.
參考答案:(1) 電烙鐵正常工作時流過的電流是多大?
(2) 電烙鐵正常工作時的電阻是多大?
(3) 若電烙鐵兩端的實際電壓是200 V,電烙鐵的實際功率多大?
(4) 若電烙鐵兩端的實際電壓是200 V,流過它的電流是多少?
(5) 若電烙鐵正常工作5 min,消耗的電能(產生的電熱)多大?
[易錯易混題型]
例9 將分別標有“8 V4 W”、“4 V2 W”字樣的燈L1、L2串聯使用.當燈L1正常發光時,燈L2會().
A. 正常發光B. 比正常發光暗
C. 比正常發光亮D. 以上三種情況均有可能
思路分析:已知燈泡的額定電壓和額定功率,可由I=計算出兩燈的額定電流都為0.5 A,當它們串聯起來且L1正常發光時,電路中的電流應是0.5 A,這時,燈L2也恰好正常發光.選A.
點評:錯誤的解法如下:在串聯電路中,電阻大的燈泡更亮,而由R=計算出燈L1的電阻為16 Ω,燈L2的電阻為8 Ω,因為燈L1的電阻大,當它正常發光時,燈L2較暗,所以選B.錯誤的答案是硬“套”結論得出的.為什么結論不成立了呢?因為這兩燈不僅沒有滿足額定電壓相同的條件,而且也不是這兩燈的亮度相比較,而是兩燈各自跟自己正常發光的時候相比.因此,結論是有條件的,任何時候不能死記一些現成的結論.
例10 在一次物理課外科技活動中,老師為活動小組的同學們提供了一個新型的電子器件.只知道該新型電子器件兩端的電壓與通過的電流的比值不是一個定值.老師要求活動小組的同學們用如圖5甲所示的電路探究通過新型電子器件的電流I與可控電源的電壓U的關系.已知可控電源的電壓在0~220 V間可調,定值電阻R0=20 Ω.同學們在老師的指導下得到了如圖5乙所示的圖象.
(1) 請說出同學們在按老師給出的電路圖正確連接好電路后,得到該圖象要經過哪些主要步驟.
(2) 當電源電壓U=110 V時,求該新型電子器件的電功率.
思路分析:(1) 由圖可以看出,電子器件上所加的電壓從0逐漸升高到220 V,讀出多組可控電源的電壓U和與之對應的電流表的示數I,建立I-U坐標系,并將測出的多組數據在I-U坐標系中描點,最后將各點連接得到圖5乙的I-U圖象.
(2) 由圖乙可以看出,當電源電壓U=110 V時,電路中的電流I=1.0 A,因為電子器件與定值電阻R0串聯,所以電子器件上所加的電壓
U1=U-IR0=110 V-1.0×20 V=90 V.
所以新型電子器件消耗的電功率P1=U1I=90 V×1 A=90 W.
點評:本題巧妙地將實驗、圖表信息和計算結合在一起.圖5乙中,雖然只給出了四組實驗數據,但曲線的得來只用四組數據是遠遠不夠的,因此回答第一問時,應讀出多組對應的U、I值,然后進行描點,根據所描點的走向才能得到乙圖中的曲線.另外,在求電子器件消耗的電功率時,很容易把110 V當成是它兩端的電壓而計算為110 W.
例11 一臺直流電動機的線圈電阻為2 Ω,工作時通過線圈的電流為5 A,加在它兩端的電壓為220 V,那么電流在5 min內做的功和產生的熱量分別為().
A. 3.3×105 J,1.5×104 J B. 1.5×104 J,3.3×105 J
C. 3.3×105 J,3.3×105 J D. 1.5×104 J,1.5×104 J
思路分析:根據電功的計算公式,5 min內電流做功
W=UIt=220 V×5 A×300 s=3.3×105 J.
根據焦耳定律,5min內電流產生的熱量
Q=I2Rt=(5 A)2×2 Ω×300 s=1.5×104 J.選A.
點評:該題容易錯選C.造成錯選的原因是把電動機當做純電阻電路,從而認為電流做的功W等于電熱Q.對于電動機,它不是純電阻電路,電流做的功W大部分轉化為機械能,也就是W電=W機械+Q.所以要注意公式的適應性.
例12 (2007年宿遷)如圖6所示,標有“6 V3 W”字樣的小燈泡與最大阻值為30 Ω的滑動變阻器串聯在電路中.當變阻器連入電路中的電阻為12 Ω時,燈正常發光(不考慮燈泡電阻受溫度影響,電源電壓不變).當變阻器連入電路的電阻為18 Ω時,求:
(1) 燈泡電阻和電源電壓.
(2) 變阻器兩端電壓.
(3) 燈泡的實際功率.
小紅同學的求解如下:
解:(1) 燈正常發光時的電流I===0.5 A.(a)
燈泡電阻RL===12 Ω.(b)
電源電壓U=I(RL+R)=0.5 A×(12 Ω+12 Ω)=12 V.(c)
(2) 變阻器兩端電壓U′=IR′=0.5 A×18 Ω=9 V.(d)
(3) 電路中的電流I′===0.4 A.(e)
所以燈的實際功率P=UI=6 V×0.4 A=2.4 W.(f)
答:(1) 燈泡電阻為12 Ω,電源電壓為12 V.(2) 變阻器兩端電壓為9 V.(3)燈泡的實際功率為2.4 W.
請指出小紅解題過程中的錯誤之處(只要求寫出錯誤計算式后的字母)并寫出正確答案.
錯誤之處:___.
思路分析:由于滑動變阻器滑片的移動,使電路中總電阻發生了變化,由此引起電路中電流的變化和各部分電路兩端電壓的變化.但電源電壓和燈泡的電阻不變.在計算中要注意各量的對應性.當變阻器連入電路中的電阻為18 Ω時,小燈泡不會正常發光,電路中的電流是0.4 A,所以,變阻器兩端的電壓是U′=I′R′=0.4 A×18 Ω=7.2 V,燈泡的實際功率為P燈=U燈I′=(12 V-7.2 V)×0.4 A=1.92 W.填“d、f”.
點評:這類題既能考查對知識的掌握,又能節省解題的時間,應該是出題的方向.
[綜合應用題型]
例13 燃氣灶是目前許多家庭普遍使用的爐具,而電磁爐則是新一代的智能爐具.為了比較它們的優劣,小明同學進行了相關調查,得到的有關數據見表1.
如果小明家每天做飯、燒水所需熱量為8.0×106 J,請問:
(1) 若這些熱量靠燃氣灶提供,需要燃燒多少燃氣?
(2) 若這些熱量靠電磁爐提供,需要消耗多少度的電能?
(3) 你認為這兩種爐具各有什么優缺點?
參考答案:(1) 因燃氣灶的熱效率η1=25%,
故燃氣燃燒釋放的熱量Q放===3.2×107 J.
所需燃氣V===0.4 m3.
(2) 因電磁爐的熱效率η2=90%,故
W電==≈8.9×106 J≈2.5 kW•h.
(3) 使用燃氣灶較為經濟(省錢),但熱效率太低且對環境有污染;使用電磁爐價格相對較貴,但節能(熱效率高)、環保且衛生.
例14 (2007年黃岡)你見過戴著面罩或墨鏡的工人進行電焊作業嗎?電焊是利用電流的熱效應產生高溫,將焊條熔化,從而使兩金屬部件焊接在一起的.電焊機工作時有很大電流,但不會連續工作,所以導線中會產生迅速變化、時斷時續的電流.
(1) 電焊機輸出電壓為40 V,輸出功率為2 000 W.某種橡皮絕緣銅芯導線在常溫下安全載流量(長時間通電時的最大安全電流)如表2,從安全角度考慮,計算說明應選擇哪種導線作為電焊機的輸出導線.
(2) 焊條熔點為1 100 ℃,比熱容為0.4×103 J/(kg•℃).假設電流放出的熱量全部被焊條吸收并使焊條升溫,電焊機工作4 s,可使一根質量為20 g的焊條全部熔化嗎?
(3) 電焊機工作時會對周圍的居民或行人的生活造成一定的影響,請指出其中的兩點.
參考答案:(1) 電焊機工作時的電流I===50 A.
由表2可知,應選橫截面積為10 mm2的導線.
(2)電焊機工作4 s產生的熱量Q=W=Pt=2 000 W×4 s=8 000 J.
可使焊條升高的溫度Δt== ℃=1 000 ℃.
外界氣溫不會高于100 ℃,所以焊條的末溫低于1 100 ℃,故焊條不會全部熔化.
(3) a. 電焊機工作時有強光,會造成光污染.
b. 電焊機工作時會產生電磁波,影響家用電器的正常工作.
c. 電焊機工作時有強大電流,造成附近居民家的電源電壓不穩定.
例15 (2007年山東)有一種電能輔助式太陽能熱水器,它接收太陽能的真空鍍膜管的總有效面積為1.2 m2,能將接收的太陽能的40%轉化為水的內能;陰雨天時用電加熱,電熱管上標有“220 V1 500 W”的字樣.
(1) 晴天時,用太陽能加熱.每年6、7月份某地區向著陽光的地方平均1 m2的面積在1 h內得到4.2×106 J的太陽能,如果每天接收太陽能的時間以10 h計算,可以將100 kg、初溫為20 ℃的水加熱到多少攝氏度?[水的比熱容c=4.2×103 J/(kg•℃)]
(2) 陰雨天時需用電加熱,如果所消耗的電能全部轉化為水的內能,熱水器在額定電壓下工作時,將上述同樣質量和初溫的水加熱到同樣的溫度需多長時間?
參考答案:(1) Q吸=4.2×106 J/(m2•h)×1.2 m2×10 h×40%=2.016×107 J.
設這些能量能將100 kg、初溫為20 ℃的水的溫度加熱到t,由公式Q吸=cm(t-t0)得:
t=+t0=+20 ℃=48 ℃+20 ℃=68 ℃.
(2) W=Q吸=2.016×107 J.由公式t=得,將這些水加熱到同樣的溫度需要的時間t===1.344×104 s.