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新苏科版义务教育教科书《物理》,除速度物理量的表述外,几乎将原本雷同于“速度的大小等于物体在单位时间内通过的路程”的表述,定义时都采用了“比值法”.笔者就以教学中的实例加以剖析, 阐明“比较法”建构物理量与通过科学探究采用“比值法”定义物理量的不同,体现出“比值法” 建构物理量的特点,科学处理好教材.
1速度的表述为何不变,“比值法”有何特点
教科书中,“速度”的引入是以“如何比较物体运动的快慢”为题,用观察与比较的方法,通过实验活动,比较纸锥下落的快慢,建构速度知识.教科书首先是从普遍存在的变速运动入手,建构速度,再判断处理物体是否做匀速直线运动这一特殊的运动形式.正因为研究纸锥下落情形不是匀速,路程与时间的比值不成正比(不是定值),故而没有釆用“比值法”定义速度.对于速度的建构,为充分体现比较法,笔者教学中,先是定性研究,让学生将大小不一的纸锥从同一高度同时释放:(1)依据两纸锥都未落地前各自所处的位置,比较谁运动得快?得到相等时间比路程;(2)看谁先落地,得出相同路程比时间;(3)创设这样一情境让学生讨论比较:甲纸锥下落0.3 m用时0.8 s,乙纸锥下落0.8 m用时2 s.你怎样比较出他们中谁下落得快些? 对于这一情境下的比较方法,学生凭借小学的知识,是较为容易,但要让学生在分析比较中确认以相同时间—单位时间比路程,并知其所以然,需要教者引导.笔者教学中让学生从上述一、二两方法入手,由(1)的相同时间—单位时间内通过的路程;由(2)的相同路程—单位路程內所需的时间.学生通过计算来比较运动快慢,然后再提出你认为哪种方法更科学?为什么?学生在讨论中明其理,自主确认“速度”的定义,这种建立在(1)、(2)两种方法基础上的思维提炼及讨论确认过程,是创新意识的体现,也是本节课的一大亮点.学生经历了探究过程,突出了“比较法”, 在活动与交流中体现创新意识,享受成功的乐趣.在建立了速度定义及公式后,学生再一次回到并完成纸锥在整个下落过程中速度的测量,让学生制定好实验方案,在操作中提高实验技能.
教科書中,正如本文开始时所提及的除“速度”外的一些物理量,之所以用“比值法”定义,是因为在探究相关量之间的关系时,相关量的对应比值为一定值,不同物质该比值不同,体现出物质本身的特性.而且在实际教学中,为了更为科学地处理好相关数据,通常建立坐标,绘出图像,发现其中的变化趋势,确认成正比后,采用比值法定义物理量.当然用“比值法”定义,还有一种是不带单位的物理量,如机械效率等.而像功率、电功率是描述做功快慢的,与速度类似,笔者以为不该用比值法,而应类比速度并参照速度给出定义.
2比热容的图像分析,体现“比值法”定义物理量特点
“比热容”的建构,2013苏科版为突出比值法定义,让学生在实验中测出相同质量的不同物质,温度升高与加热时间(吸收热量)的多组数据后, 在数据的处理方法上,增加了绘制“温度-加热时间”的坐标图像,使原本单一比较数据只能定性发现:相同质量的不同物质,吸收相同的物理量,升高的温度不同,或升高相同温度吸收热量不等;当采用图像法,就能基本呈现出之间成正比例的关系,体现比热容是物质本身的一种特性.学生从图像中,也能比较直观地分析出哪种物质吸热本领强.笔者为使图像的变化特征更显见,让学生绘制的是“温度改变量-加热时间” 图像,体现出不同物质吸热的本领一般不同的结论, 同时由图像分析得到:质量相等的同种物质,吸热Q与温度变化量Δt成正比. 接下来是让学生完成下列推理题:将质量为m、2m、3m的同种物质,升高相同温度所吸收的热量分别为Q1、Q2、Q3,则物体吸热与物体质量之间有怎样的关系?学生由生活常识较为轻松地得到: 物体升高相同温度, 吸热Q与质量m成正比. 综上所述,物体吸热Q与物体质量m成正比,与温度升高量Δt成正比;进而先得出表达式:Q=cmΔt,再变形c=Q/(mΔt),并利用“比值法”建立比热容.笔者以为这样的建构流程,凸显科学探究,充分体现出用“比值法”研究物理问题的特点,教学中不妨一试.
3也谈“压强” 的建构
“压强”是建立在力与力的作用效果的物理知识之上,探究压力的作用效果而引入的一个物理量. 2012年苏科版对压强的定义一改原2002年版“单位面积上所受的压力”而釆用了“比值法”,即“把物体所受的压力与受力面积之比叫压强”.笔者以为这一改动,虽都能体现相同的物理意义,但就学生所经历的探究过程来看,压强与速度的探究方法相拟,原版的比较法定义较为顺畅,加之“压强”并不符合“比值法”定义物理量的特点.教科书中对压强的建构,新版与原版一样,都是从探究压力的作用效果入手,让学生挤压气球和铅笔,观察气球的形变程度,挤压铅笔主要是让学生比较两手指疼痛感不同,猜想出压力作用效果可能与哪些因素有关?笔者教学中,先由挤压气球,让学生猜想出压力作用效果与哪些因素有关后,趁热打铁,再挤压铅笔,运用已有知识让学生完成如下探究活动:挤压铅笔,挤压、挤压、再挤压,多次施加不同的压力. (1)可以发现:每次都是接触笔尖的手指受压的感觉比另一手指要强得多,你能猜想出压力作用效果与有关,分析总结得到的结论是:.你由接触笔尖手指的疼痛感不一,猜想出压力作用效果与有关,分析总结出的结论是:;(2)在上述实验分析得到相关结论的过程中,你用到了哪些物理知识和研究方法?.共同完成、交流研究成果.笔者以为,问(1)中分别提出笔尖对手指压力效果和两手指同时对比压力作用效果,让学生自我分析,自然到位,研究方法得到了有效的训练和提升,恰到好处;问(2)中的物理知识间的因果关系是培养学生运用已有知识获取新知识的实战训练,同时亦加深了对知识点之间的理解和联系,提高了学力.接下来仿效探究“速度”的做法,选编一道比较芭蕾舞演员足尖着地与大象四脚站立时对地面作用效果,引出“单位面积上所受的压力叫做压强”的定义.
1速度的表述为何不变,“比值法”有何特点
教科书中,“速度”的引入是以“如何比较物体运动的快慢”为题,用观察与比较的方法,通过实验活动,比较纸锥下落的快慢,建构速度知识.教科书首先是从普遍存在的变速运动入手,建构速度,再判断处理物体是否做匀速直线运动这一特殊的运动形式.正因为研究纸锥下落情形不是匀速,路程与时间的比值不成正比(不是定值),故而没有釆用“比值法”定义速度.对于速度的建构,为充分体现比较法,笔者教学中,先是定性研究,让学生将大小不一的纸锥从同一高度同时释放:(1)依据两纸锥都未落地前各自所处的位置,比较谁运动得快?得到相等时间比路程;(2)看谁先落地,得出相同路程比时间;(3)创设这样一情境让学生讨论比较:甲纸锥下落0.3 m用时0.8 s,乙纸锥下落0.8 m用时2 s.你怎样比较出他们中谁下落得快些? 对于这一情境下的比较方法,学生凭借小学的知识,是较为容易,但要让学生在分析比较中确认以相同时间—单位时间比路程,并知其所以然,需要教者引导.笔者教学中让学生从上述一、二两方法入手,由(1)的相同时间—单位时间内通过的路程;由(2)的相同路程—单位路程內所需的时间.学生通过计算来比较运动快慢,然后再提出你认为哪种方法更科学?为什么?学生在讨论中明其理,自主确认“速度”的定义,这种建立在(1)、(2)两种方法基础上的思维提炼及讨论确认过程,是创新意识的体现,也是本节课的一大亮点.学生经历了探究过程,突出了“比较法”, 在活动与交流中体现创新意识,享受成功的乐趣.在建立了速度定义及公式后,学生再一次回到并完成纸锥在整个下落过程中速度的测量,让学生制定好实验方案,在操作中提高实验技能.
教科書中,正如本文开始时所提及的除“速度”外的一些物理量,之所以用“比值法”定义,是因为在探究相关量之间的关系时,相关量的对应比值为一定值,不同物质该比值不同,体现出物质本身的特性.而且在实际教学中,为了更为科学地处理好相关数据,通常建立坐标,绘出图像,发现其中的变化趋势,确认成正比后,采用比值法定义物理量.当然用“比值法”定义,还有一种是不带单位的物理量,如机械效率等.而像功率、电功率是描述做功快慢的,与速度类似,笔者以为不该用比值法,而应类比速度并参照速度给出定义.
2比热容的图像分析,体现“比值法”定义物理量特点
“比热容”的建构,2013苏科版为突出比值法定义,让学生在实验中测出相同质量的不同物质,温度升高与加热时间(吸收热量)的多组数据后, 在数据的处理方法上,增加了绘制“温度-加热时间”的坐标图像,使原本单一比较数据只能定性发现:相同质量的不同物质,吸收相同的物理量,升高的温度不同,或升高相同温度吸收热量不等;当采用图像法,就能基本呈现出之间成正比例的关系,体现比热容是物质本身的一种特性.学生从图像中,也能比较直观地分析出哪种物质吸热本领强.笔者为使图像的变化特征更显见,让学生绘制的是“温度改变量-加热时间” 图像,体现出不同物质吸热的本领一般不同的结论, 同时由图像分析得到:质量相等的同种物质,吸热Q与温度变化量Δt成正比. 接下来是让学生完成下列推理题:将质量为m、2m、3m的同种物质,升高相同温度所吸收的热量分别为Q1、Q2、Q3,则物体吸热与物体质量之间有怎样的关系?学生由生活常识较为轻松地得到: 物体升高相同温度, 吸热Q与质量m成正比. 综上所述,物体吸热Q与物体质量m成正比,与温度升高量Δt成正比;进而先得出表达式:Q=cmΔt,再变形c=Q/(mΔt),并利用“比值法”建立比热容.笔者以为这样的建构流程,凸显科学探究,充分体现出用“比值法”研究物理问题的特点,教学中不妨一试.
3也谈“压强” 的建构
“压强”是建立在力与力的作用效果的物理知识之上,探究压力的作用效果而引入的一个物理量. 2012年苏科版对压强的定义一改原2002年版“单位面积上所受的压力”而釆用了“比值法”,即“把物体所受的压力与受力面积之比叫压强”.笔者以为这一改动,虽都能体现相同的物理意义,但就学生所经历的探究过程来看,压强与速度的探究方法相拟,原版的比较法定义较为顺畅,加之“压强”并不符合“比值法”定义物理量的特点.教科书中对压强的建构,新版与原版一样,都是从探究压力的作用效果入手,让学生挤压气球和铅笔,观察气球的形变程度,挤压铅笔主要是让学生比较两手指疼痛感不同,猜想出压力作用效果可能与哪些因素有关?笔者教学中,先由挤压气球,让学生猜想出压力作用效果与哪些因素有关后,趁热打铁,再挤压铅笔,运用已有知识让学生完成如下探究活动:挤压铅笔,挤压、挤压、再挤压,多次施加不同的压力. (1)可以发现:每次都是接触笔尖的手指受压的感觉比另一手指要强得多,你能猜想出压力作用效果与有关,分析总结得到的结论是:.你由接触笔尖手指的疼痛感不一,猜想出压力作用效果与有关,分析总结出的结论是:;(2)在上述实验分析得到相关结论的过程中,你用到了哪些物理知识和研究方法?.共同完成、交流研究成果.笔者以为,问(1)中分别提出笔尖对手指压力效果和两手指同时对比压力作用效果,让学生自我分析,自然到位,研究方法得到了有效的训练和提升,恰到好处;问(2)中的物理知识间的因果关系是培养学生运用已有知识获取新知识的实战训练,同时亦加深了对知识点之间的理解和联系,提高了学力.接下来仿效探究“速度”的做法,选编一道比较芭蕾舞演员足尖着地与大象四脚站立时对地面作用效果,引出“单位面积上所受的压力叫做压强”的定义.