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一、理解概念间的区别和联系
下面以热学中的温度、热量、内能三个概念为例来说明他们之间的区别和联系。
区别:三者的含义不同。温度表示物体的冷热程度,它反映某个物体或物体的某个部分在某一时刻所处的冷热状态,他有物体大量分子的运动状态来决定,不能发生传递。温度用高、低来形容,用升高、降低来说明他的变化。内能是物体里所有分子的动能和势能的总和,它反映某一时刻大量分子所具有的能量状态,由大量分子所处的状态来决定,能发生转移和转化。内能用增加和减少来说明它的变化。热量表示物体吸收和放出的内能多少,与热传递和或能量转化相联系。热量用多少来形容,用吸收或放出来说明他的变化。注意:任何物体都具温度和内能,但不能说物体具有多少热量,因为热量是一个过程量,只有热传递中才能提及,否则是无意义的。
联系:温度和内能都由物体中大量分子所处的状态来决定,因此可以通过对温度的测量来判断内能的变化。例如:物体温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。反过来,在没有物态变化时,物体内能的变化可以引起温度的变化,但在发生物态变化时,温度不一定变化。需注意的是,温度变化总是由内能变化所引起,故温度的变化标志着内能的变化,而不是温度的传递。热量是物体改变内能多少的热量,在不做功的前提下,物体吸收热量,内能一定增加;放出热量,内能一定减少。改变物体内能的方式,可以是内能的转移——热传递,也可以是其他形式的转化——做功。因此,物体内能增加,不一定吸收了热量;内能减少,不一定放出了热量。由公式Q=cm△t可知,在没有物态变化的热传递过程中,物体吸收或放出热量的多少同物体的温度变化相联系,与物体原来温度高低无关。在物态变化时,物体吸、放热量不一定引起温度的升降。在热传递过程中,物体温度的升降标志着它吸、放了热量。
另外,还可以通过多侧面列表的方法来反映概念的区别和联系。
二、领会规律的来龙与去脉
理解基本规律时需搞清以下内容:
(1)规律是如何建立起来的。初中物理规律大多数属实验性规律,一定别忘了其重要的事实基础和实验背景。另外,规律建立过程中涉及许多科学研究的思想和方法,如提出假说、实验验证的方法,控制变量的方法(保持电压不变,研究电流强度与电阻的关系),建立模型的思想(研究光的传播规律时,引入“光线”概念),理想实验的方法(伽利略在斜面实验基础上的想象推理),类比思想(通过水压理解电压),等效的思想(力的合成规律的研究,串并联电路中等效电阻),转移法(利用电流产生的效应研究电流,利用扩散现象研究分子运动)。对于这些方法和思想一定要用心体会。
(2)规律的成立条件及适用范围。例如,热量计算公式Q=cm(t-t0)和Q=cm(t0-t),只适用于在温度升高和降低过程中物态不发生变化的情况。又如欧姆定律中的三个物理量U、I、R对应的必须是同一段纯电阻电路,而且是同一时刻。牛顿第一定律所表达的是物体不受力条件下的运动规律。平面镜成正立的像,是指物体平行于平面镜的情况。
(3)文字表达形式及重要词汇的确切含义。
(4)公式表达形式及每个符号的物理意义,各物理量的单位。
(5)表格和图象的表达形式或反映出的规律。
(6)规律间的区别和联系。有些物理规律的数学表达式很相似,容易混淆,应特别注意分析他们的异同。例如液体的压强P=ρgh,物体受的重力G=mg=ρgV,这两个公式很相似,但除g以外,其他物理量的物理意义是不同的。
(7)如何应用规律解决问题。新的知识内容都是通过同化或顺应的方式与学生头脑中已有的知识结构发生作用的。每新学一条规律,就会多出一种解决问题的思路,多出几条解决问题的办法。例如,关于如何测量物体的密度,刚学完密度知识后,只能通过托盘天平测质量、量筒测体积的办法解决;现学了阿基米德定律后,只用弹簧秤也可以测量了,只有量筒,甚至只用刻度尺都可以测出物质的密度。又如,刚学欧姆定律后,一般用伏安法(电流表、电压表同时用)测电阻,而再学了串、并联电路特别的规律后,只用电流表或电阻表中的一个即可测出电阻。另外,规律的重要应用还在于生产生活实际的联系上,解决实践中发现的问题,这里不再叙述。
三、把握仪器的使用特点
对于基本仪器的使用,除了要熟悉它的使用规则和注意事项外,一定要灵活掌握。
例如,量筒是直接测液体体积的装置,还可以通过排水法间接测固体的体积,可以围绕学生已有的基本方法拓展成如下问题:
(1)假若物体比水密度小,如何用量筒和水测体积?(用细针把物体压下去,或用铁块把物体拉下去。)
(2)假若物体溶于水,例如要测冰糖块的体积,怎么办?(可以用特殊物质把糖块包起来,或让糖块排开别的液体、细沙,或通过迅速读数减少误差,或把水配制成糖块的饱和溶液,让糖块排开饱和溶液。)
(3)用天平,量筒如何测白砂糖和冰糖块的密度?(白砂糖密度的测量:可用天平测质量,量筒测体积后计算得出。冰糖块质量可用天平测出,体积则可用通过排开白砂糖的方法测得。这里白砂糖起了双重角色,既是被测物质,又作为测量冰糖块体积的一种使用材料。这种灵活的思维方法要注意用心体会。)
(4)除了量筒,有无别的测体积的方法?(用刻度尺测规则形状物体的体积;用托盘天平或弹簧秤测密度已知物体的体积;用弹簧秤在空气中和在水中的两次读数差,得知浮力后再求出物体体积。)
(5)只用量筒是否可以测出某些物体的质量、重力、密度或浮力,如何测量?
(6)请你亲自动手,将量筒改装成一个能直接测出物体所受的浮力,并说明你所改装仪器的使用方法。
四、形成自己的认识结构
认识结构是解决问题的基础,也是对知识的深层次理解。但是认知结构和知识不同,不同的个体有自己的理解,不是外加的,是学生通过自己努力建立起来的,不同的学生对学习会有不同的理解。因为:(1)学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程;(2)学习者是在其已有的经验基础上来理解和建构新的知识或信息;(3)学习者以自己的方式建构对事物的理解,不同的人看到的是事物的不同方面。
下面以浮力的综合内容为例,谈谈个人的理解,仅作为大家参考。
浮力:当浸在液体中的物体与容器底不完全密合时,物体将受到液体对它竖直向上托的力,这个托力就叫做浮力。浮力是由于液体对物体向上向下的压力差而产生的。浮力实质上当液体对物体向上的压力大于向下的压力时两个压力的合力。浮力可以理解为液体对物体总的向上的作用效果。浮力是力,因而也具有三要素。浮力的方向是坚直向上的,其作用点在被浸入的物体上。浮力的大小同样也会影响物体的运动,符合力和运动的规律。
下面以热学中的温度、热量、内能三个概念为例来说明他们之间的区别和联系。
区别:三者的含义不同。温度表示物体的冷热程度,它反映某个物体或物体的某个部分在某一时刻所处的冷热状态,他有物体大量分子的运动状态来决定,不能发生传递。温度用高、低来形容,用升高、降低来说明他的变化。内能是物体里所有分子的动能和势能的总和,它反映某一时刻大量分子所具有的能量状态,由大量分子所处的状态来决定,能发生转移和转化。内能用增加和减少来说明它的变化。热量表示物体吸收和放出的内能多少,与热传递和或能量转化相联系。热量用多少来形容,用吸收或放出来说明他的变化。注意:任何物体都具温度和内能,但不能说物体具有多少热量,因为热量是一个过程量,只有热传递中才能提及,否则是无意义的。
联系:温度和内能都由物体中大量分子所处的状态来决定,因此可以通过对温度的测量来判断内能的变化。例如:物体温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。反过来,在没有物态变化时,物体内能的变化可以引起温度的变化,但在发生物态变化时,温度不一定变化。需注意的是,温度变化总是由内能变化所引起,故温度的变化标志着内能的变化,而不是温度的传递。热量是物体改变内能多少的热量,在不做功的前提下,物体吸收热量,内能一定增加;放出热量,内能一定减少。改变物体内能的方式,可以是内能的转移——热传递,也可以是其他形式的转化——做功。因此,物体内能增加,不一定吸收了热量;内能减少,不一定放出了热量。由公式Q=cm△t可知,在没有物态变化的热传递过程中,物体吸收或放出热量的多少同物体的温度变化相联系,与物体原来温度高低无关。在物态变化时,物体吸、放热量不一定引起温度的升降。在热传递过程中,物体温度的升降标志着它吸、放了热量。
另外,还可以通过多侧面列表的方法来反映概念的区别和联系。
二、领会规律的来龙与去脉
理解基本规律时需搞清以下内容:
(1)规律是如何建立起来的。初中物理规律大多数属实验性规律,一定别忘了其重要的事实基础和实验背景。另外,规律建立过程中涉及许多科学研究的思想和方法,如提出假说、实验验证的方法,控制变量的方法(保持电压不变,研究电流强度与电阻的关系),建立模型的思想(研究光的传播规律时,引入“光线”概念),理想实验的方法(伽利略在斜面实验基础上的想象推理),类比思想(通过水压理解电压),等效的思想(力的合成规律的研究,串并联电路中等效电阻),转移法(利用电流产生的效应研究电流,利用扩散现象研究分子运动)。对于这些方法和思想一定要用心体会。
(2)规律的成立条件及适用范围。例如,热量计算公式Q=cm(t-t0)和Q=cm(t0-t),只适用于在温度升高和降低过程中物态不发生变化的情况。又如欧姆定律中的三个物理量U、I、R对应的必须是同一段纯电阻电路,而且是同一时刻。牛顿第一定律所表达的是物体不受力条件下的运动规律。平面镜成正立的像,是指物体平行于平面镜的情况。
(3)文字表达形式及重要词汇的确切含义。
(4)公式表达形式及每个符号的物理意义,各物理量的单位。
(5)表格和图象的表达形式或反映出的规律。
(6)规律间的区别和联系。有些物理规律的数学表达式很相似,容易混淆,应特别注意分析他们的异同。例如液体的压强P=ρgh,物体受的重力G=mg=ρgV,这两个公式很相似,但除g以外,其他物理量的物理意义是不同的。
(7)如何应用规律解决问题。新的知识内容都是通过同化或顺应的方式与学生头脑中已有的知识结构发生作用的。每新学一条规律,就会多出一种解决问题的思路,多出几条解决问题的办法。例如,关于如何测量物体的密度,刚学完密度知识后,只能通过托盘天平测质量、量筒测体积的办法解决;现学了阿基米德定律后,只用弹簧秤也可以测量了,只有量筒,甚至只用刻度尺都可以测出物质的密度。又如,刚学欧姆定律后,一般用伏安法(电流表、电压表同时用)测电阻,而再学了串、并联电路特别的规律后,只用电流表或电阻表中的一个即可测出电阻。另外,规律的重要应用还在于生产生活实际的联系上,解决实践中发现的问题,这里不再叙述。
三、把握仪器的使用特点
对于基本仪器的使用,除了要熟悉它的使用规则和注意事项外,一定要灵活掌握。
例如,量筒是直接测液体体积的装置,还可以通过排水法间接测固体的体积,可以围绕学生已有的基本方法拓展成如下问题:
(1)假若物体比水密度小,如何用量筒和水测体积?(用细针把物体压下去,或用铁块把物体拉下去。)
(2)假若物体溶于水,例如要测冰糖块的体积,怎么办?(可以用特殊物质把糖块包起来,或让糖块排开别的液体、细沙,或通过迅速读数减少误差,或把水配制成糖块的饱和溶液,让糖块排开饱和溶液。)
(3)用天平,量筒如何测白砂糖和冰糖块的密度?(白砂糖密度的测量:可用天平测质量,量筒测体积后计算得出。冰糖块质量可用天平测出,体积则可用通过排开白砂糖的方法测得。这里白砂糖起了双重角色,既是被测物质,又作为测量冰糖块体积的一种使用材料。这种灵活的思维方法要注意用心体会。)
(4)除了量筒,有无别的测体积的方法?(用刻度尺测规则形状物体的体积;用托盘天平或弹簧秤测密度已知物体的体积;用弹簧秤在空气中和在水中的两次读数差,得知浮力后再求出物体体积。)
(5)只用量筒是否可以测出某些物体的质量、重力、密度或浮力,如何测量?
(6)请你亲自动手,将量筒改装成一个能直接测出物体所受的浮力,并说明你所改装仪器的使用方法。
四、形成自己的认识结构
认识结构是解决问题的基础,也是对知识的深层次理解。但是认知结构和知识不同,不同的个体有自己的理解,不是外加的,是学生通过自己努力建立起来的,不同的学生对学习会有不同的理解。因为:(1)学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程;(2)学习者是在其已有的经验基础上来理解和建构新的知识或信息;(3)学习者以自己的方式建构对事物的理解,不同的人看到的是事物的不同方面。
下面以浮力的综合内容为例,谈谈个人的理解,仅作为大家参考。
浮力:当浸在液体中的物体与容器底不完全密合时,物体将受到液体对它竖直向上托的力,这个托力就叫做浮力。浮力是由于液体对物体向上向下的压力差而产生的。浮力实质上当液体对物体向上的压力大于向下的压力时两个压力的合力。浮力可以理解为液体对物体总的向上的作用效果。浮力是力,因而也具有三要素。浮力的方向是坚直向上的,其作用点在被浸入的物体上。浮力的大小同样也会影响物体的运动,符合力和运动的规律。