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例题如图1所示,均匀等臂杠杆上M、N两点分别挂2个和3个相同规格的钩码,杠杆在水平位置上处于平衡状态(不计杠杆与支点之间的摩擦).当杠杆左右最下面的钩码上各加挂一个相同的钩码时,杠杆将
A.左端下降B.右端下降
C.仍然在水平位置平衡D.无法确定
巧解设一个钩码的重力为G,则由杠杆平衡得:2G·L左=3G·L右,所以,L左∶L右=3G∶2G=3∶2,即L左=1.5L右.将如图1所示的装置视为一个整体(阴影部分),阴影部分等效为一个杠杆(如图2所示).当杠杆左右各加挂一个钩码时(如图3所示),相当于杠杆的M、N两点只受到竖直向下大小均为G的拉力,此时,G·L左=G·1.5L右=1.5G·L右>G·L右,所以杠杆左端下降,选A.
此法只需要先根据未增加钩码时(初态)列出杠杆平衡关系式,判断出L左与L右的大小关系,再将未增加钩码时的杠杆等效为一个特殊的杠杆,即可根据新施加的力F左和F右,由F左·L左与F右·L右的大小关系迅速作出正确判断.
变式将例题中杠杆上挂的所有钩码同时浸没于水中(如图4所示),则杠杆将
A.左端下降B.右端下降
C.仍然在水平位置平衡D.无法确定
巧解先将整个装置等效为一个杠杆,当钩码全部浸没于水中时,相当于M、N两点都只受到竖直向上的浮力,设每一个钩码受到的浮力为F0,则杠杆左边的力矩为:2F0·L左=2F0·1.5L右=3F0L右,杠杆右边的力矩为3F0·L右=3F0L右,使杠杆顺时针转动与使杠杆逆时针转动的力矩相等,所以杠杆仍然平衡,故选C.
对于处理不等臂、不均匀的杠杆平衡问题,只要知道力臂的大小关系,这种方法也同样适用.
初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导研究
邓泽军
(达州市达川区安仁初级中学四川 达州635741)
1问题的提出
课改十多年来,探究式教学已成为物理课堂教学的重要方法,许多一线教师在实践中进行了大量的有益研究,取得了丰硕的成果.但在实践操作过程中科学“猜想”的有效引导显得欠缺,课堂教学效益不高.因此,课堂教学中如何对学生的猜想行为进行有效的引导,使之成为有效猜想是摆在我们面前的具体问题.
2探究教学中科学“猜想”的现状分析
在科学“猜想”的教学中,我们鼓励学生敢于猜想,激发学生发散思维,在很多情况下,虽然学生的猜想宽泛,但是切合探究主题的少,表现为杂乱无章的无序猜想,即放羊式猜想.事实上,课堂中教师不可能有充足的时间让学生去把所有的猜想并进行分析、验证,去伪存真,使其成为有效猜想.
而“猜想”是科学探究中的第一环节.若“猜想”的有效性不高,往往给学生整个探究活动形成“半信半疑”的朦胧状态,不信任感增强,大大降低了课堂教学的有效性,探究问题的科学性受到质疑,学生的学习的兴趣降低,师生双边活动越来越少了,课堂教学效益越来越差,从而又回归到了“穿新鞋走老路”的道路上去了,使新课改有其名而无其实.
3科学“猜想”有效引导方法的研究
通过对教材中研究几个变量之间的相互关系的探究实验中的“猜想”因素进行认真分析,结合生活实际,利用身边的器材和熟悉的生活情景,对这些实验进行重组或创新性设计.用引导的方法使学生的猜想尽可能切合探究主题,实行先引导后猜想,避免满山跑.从而提高教师有效引导的控制能力,减少猜想的盲目性,增强指向性,掌握科学猜想的有效方法,提高学生猜想的有效性,形成《初中物理探究教学中科学“猜想”有效引导案例》,用以指导教学实践.
3.1从报刊网络上收集有关科学“猜想”的有效引导方面的文献材料,从阅读中获得灵感
比如:阅读了沈龙明主编的《初中物理学科有效学法指导》、四川教育学院杨祖念主编的《物理探究课教学设计与实践》以及“谈科学探究中学生猜想能力的培养”、“新课程对教师教学行为的要求”“新课标下物理教学中的科学猜想”等书籍和文章.提高了理论水平,获得了研究指导.
3.2认真学习《物理新课标》,钻研新教材
现用教科版教材,它与原沪科版教材有许多不同的地方.特别是家庭实验室的增设,使教材有了许多靓点.为此,结合教材,重新仔细研读了《物理新课标》,深刻领会其宗旨,把握教材的编排体系,努力使自己在教学中能够正确把握知识的难易程度和重难点,尤其是与旧教材明显不同的地方进行认真研究.
3.3常用有效引导方法举例
3.3.1体验法
体验法是指学生通过亲自活动来加深对知识的感受与体验,从而牢固地记忆知识、理解原理、感悟道理,提高自身相应素质的学习方法.例如,在研究《音调的高低》的实验中找两个同学唱歌,其中一个唱高音,另一个唱低音,再找一个同学用两手分别摸唱歌的两人的喉咙,亲自体验喉咙的振动快慢.从而形成猜想:音调的高低可能与物体的振动快慢有关.
3.3.2观察分析法
观察分析法是人们为了认识事物的本质和规律有目的、有计划地对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察和分析的一种方法.
比如:在研究《探究平面镜成像特点的实验》中,(1)取一穿衣镜,让一学生站在镜前,看镜中自己的像,当他逐渐靠近镜面移动时,发现镜中的像也逐渐靠近镜面移动,而且像越来越大.(2)取一面镜子,同学们用自己的食指垂直接触镜面,从侧面观察镜中的像,与实物手指大小差不多;用另一只手到镜后去摸“像”,却摸不着.当手指逐渐远离镜面时,发现像也逐渐远离镜面.
分析:①是生活中常见的现象.其原因是越靠近时眼睛的张角越大,看起来像越来越大;②像和手指大小差不多,说明像和物体大小可能相等;镜后摸不着像,说明像是虚像;手指远离镜面而像也远离镜面,说明像和物体可能是对称的. 可以形成猜想:平面镜所成的像可能是虚像,像和实物大小可能相等,像到镜面的距离与实物到镜面的距离也可能相等.
3.3.3实验法
实验法是根据研究的目的,利用相关联的仪器设计的装置,控制或模拟自然现象,通过对现象的观测、数据的采集、处理、分析后得出正确的结论的一种方法.比如,《探究固体熔化过程的规律》.
在自制“鸳鸯锅”中分别装入适量的海波(晶体)和松香(非晶体),用酒精灯对其进行加热,注意观察这两种物质形态的变化.
现象:稍稍加热,松香就由硬变软,最后变为液体,而海波却在加热一段时间后由固体变为液体.从而形成猜想:晶体熔化时可能有一固定的温度,非晶体熔化时没有固定的温度.
3.3.4类比法
类比法是指把熟悉的物理对象与待研究的物理对象相比较,找出他已知的共同特点、相似点或关联点,据此来推导出研究对象也可能具有熟知对象的另一对象.比如,《欧姆定律》探究实验中猜想的引导:(1)多媒体演示水在河流中流动的情景;(2)河中有石头和没有石头时,水流情况不一样;(3)水流的落差越大,水流速度越快;(4)类比分析电流的大小与电阻、电压的关系.形成猜想:电流大小可能与电压有关,电流大小可能与电阻有关.
3.3.5转换法
转换法是指在保证效果相同的前提下,将不可见的、不易见的现象转换成可见的、容易看到的现象;将陌生的复杂的问题转换为熟悉的简单的问题;将难以测量或不准确测量的物理量转换为能够测量或可以准确测量的一种方法.如《电功率与电流、电压的关系》实验:(1)在家庭电路中同时接上40 W和60 W的灯泡,并各自串联一个相同大小的电流表,发现,60 W的灯泡明亮些,与之串联的电流表示数较大;(2)分别用2节干电池和3节干电池给一颗3.8 V的小灯泡供电,发现用3节干电池给小灯泡供电时灯泡明亮些.形成猜想:用电器的电功率与用电器两端的电压大小和通过用电器的电流大小有关.
3.3.6控制变量法
控制变量法是指把一个多因素影响某一物理量的问题通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素发生变化,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法.如《电流的热效应与电阻的关系》的引导:将R1和R2串联在电路中,R1>R2,并在两电阻上涂上凡士林,且粘上火柴头,给电路通电一段时间后,发现R1上的火柴头先掉下来,说明R1上产生的热较多.(串联控制了电流大小和通电时间相同).
形成猜想:电流流过电阻产生的热量随电阻的增大而增大.
除了上述方法以外,还有很多的方法,详见《初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导案例》集.
3.4形成《初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导策略》,用以指导初中物理教学实践
通过对教材中研究几个变量之间的相互关系的探究实验逐个进行仔细研究,结合学生生活实际和学生在学习过程中产生的思想火花,归纳整理形成了《初中物理探究教学中科学“猜想”有效引导方案》集,并用它来指导我们教学实践活动,提高物理教学水平.
4利用《初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导案例》指导教学实践,取得了较好的教学效果
笔者对初二所任课的两个班进行了对比试验,本年度物理考试成绩有明显的区分度.
8-1班11年秋
期末12年春
中期12年春
期末12年秋
期末8-2班11年秋
期末12年春
中期12年春
期末12年秋
期末及格率21#.223.625.5233253.453.3优生率8.910.77.291.96818.620在探究教学中,对学生进行科学“猜想”有效引导,方法简单,定性研究的多,器材容易找到,比较切合学生的生活实际.该方案已在本校其他年级推广使用.这种引导可以激发学生利用身边的器材对其他物理实验进行模拟研究的兴趣,体现从生活走向物理,从物理走向社会的课改理念,也使物理教学与学生生活实际有机地联系在一起,为物理教学的“生活化”提供实践基础.
A.左端下降B.右端下降
C.仍然在水平位置平衡D.无法确定
巧解设一个钩码的重力为G,则由杠杆平衡得:2G·L左=3G·L右,所以,L左∶L右=3G∶2G=3∶2,即L左=1.5L右.将如图1所示的装置视为一个整体(阴影部分),阴影部分等效为一个杠杆(如图2所示).当杠杆左右各加挂一个钩码时(如图3所示),相当于杠杆的M、N两点只受到竖直向下大小均为G的拉力,此时,G·L左=G·1.5L右=1.5G·L右>G·L右,所以杠杆左端下降,选A.
此法只需要先根据未增加钩码时(初态)列出杠杆平衡关系式,判断出L左与L右的大小关系,再将未增加钩码时的杠杆等效为一个特殊的杠杆,即可根据新施加的力F左和F右,由F左·L左与F右·L右的大小关系迅速作出正确判断.
变式将例题中杠杆上挂的所有钩码同时浸没于水中(如图4所示),则杠杆将
A.左端下降B.右端下降
C.仍然在水平位置平衡D.无法确定
巧解先将整个装置等效为一个杠杆,当钩码全部浸没于水中时,相当于M、N两点都只受到竖直向上的浮力,设每一个钩码受到的浮力为F0,则杠杆左边的力矩为:2F0·L左=2F0·1.5L右=3F0L右,杠杆右边的力矩为3F0·L右=3F0L右,使杠杆顺时针转动与使杠杆逆时针转动的力矩相等,所以杠杆仍然平衡,故选C.
对于处理不等臂、不均匀的杠杆平衡问题,只要知道力臂的大小关系,这种方法也同样适用.
初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导研究
邓泽军
(达州市达川区安仁初级中学四川 达州635741)
1问题的提出
课改十多年来,探究式教学已成为物理课堂教学的重要方法,许多一线教师在实践中进行了大量的有益研究,取得了丰硕的成果.但在实践操作过程中科学“猜想”的有效引导显得欠缺,课堂教学效益不高.因此,课堂教学中如何对学生的猜想行为进行有效的引导,使之成为有效猜想是摆在我们面前的具体问题.
2探究教学中科学“猜想”的现状分析
在科学“猜想”的教学中,我们鼓励学生敢于猜想,激发学生发散思维,在很多情况下,虽然学生的猜想宽泛,但是切合探究主题的少,表现为杂乱无章的无序猜想,即放羊式猜想.事实上,课堂中教师不可能有充足的时间让学生去把所有的猜想并进行分析、验证,去伪存真,使其成为有效猜想.
而“猜想”是科学探究中的第一环节.若“猜想”的有效性不高,往往给学生整个探究活动形成“半信半疑”的朦胧状态,不信任感增强,大大降低了课堂教学的有效性,探究问题的科学性受到质疑,学生的学习的兴趣降低,师生双边活动越来越少了,课堂教学效益越来越差,从而又回归到了“穿新鞋走老路”的道路上去了,使新课改有其名而无其实.
3科学“猜想”有效引导方法的研究
通过对教材中研究几个变量之间的相互关系的探究实验中的“猜想”因素进行认真分析,结合生活实际,利用身边的器材和熟悉的生活情景,对这些实验进行重组或创新性设计.用引导的方法使学生的猜想尽可能切合探究主题,实行先引导后猜想,避免满山跑.从而提高教师有效引导的控制能力,减少猜想的盲目性,增强指向性,掌握科学猜想的有效方法,提高学生猜想的有效性,形成《初中物理探究教学中科学“猜想”有效引导案例》,用以指导教学实践.
3.1从报刊网络上收集有关科学“猜想”的有效引导方面的文献材料,从阅读中获得灵感
比如:阅读了沈龙明主编的《初中物理学科有效学法指导》、四川教育学院杨祖念主编的《物理探究课教学设计与实践》以及“谈科学探究中学生猜想能力的培养”、“新课程对教师教学行为的要求”“新课标下物理教学中的科学猜想”等书籍和文章.提高了理论水平,获得了研究指导.
3.2认真学习《物理新课标》,钻研新教材
现用教科版教材,它与原沪科版教材有许多不同的地方.特别是家庭实验室的增设,使教材有了许多靓点.为此,结合教材,重新仔细研读了《物理新课标》,深刻领会其宗旨,把握教材的编排体系,努力使自己在教学中能够正确把握知识的难易程度和重难点,尤其是与旧教材明显不同的地方进行认真研究.
3.3常用有效引导方法举例
3.3.1体验法
体验法是指学生通过亲自活动来加深对知识的感受与体验,从而牢固地记忆知识、理解原理、感悟道理,提高自身相应素质的学习方法.例如,在研究《音调的高低》的实验中找两个同学唱歌,其中一个唱高音,另一个唱低音,再找一个同学用两手分别摸唱歌的两人的喉咙,亲自体验喉咙的振动快慢.从而形成猜想:音调的高低可能与物体的振动快慢有关.
3.3.2观察分析法
观察分析法是人们为了认识事物的本质和规律有目的、有计划地对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察和分析的一种方法.
比如:在研究《探究平面镜成像特点的实验》中,(1)取一穿衣镜,让一学生站在镜前,看镜中自己的像,当他逐渐靠近镜面移动时,发现镜中的像也逐渐靠近镜面移动,而且像越来越大.(2)取一面镜子,同学们用自己的食指垂直接触镜面,从侧面观察镜中的像,与实物手指大小差不多;用另一只手到镜后去摸“像”,却摸不着.当手指逐渐远离镜面时,发现像也逐渐远离镜面.
分析:①是生活中常见的现象.其原因是越靠近时眼睛的张角越大,看起来像越来越大;②像和手指大小差不多,说明像和物体大小可能相等;镜后摸不着像,说明像是虚像;手指远离镜面而像也远离镜面,说明像和物体可能是对称的. 可以形成猜想:平面镜所成的像可能是虚像,像和实物大小可能相等,像到镜面的距离与实物到镜面的距离也可能相等.
3.3.3实验法
实验法是根据研究的目的,利用相关联的仪器设计的装置,控制或模拟自然现象,通过对现象的观测、数据的采集、处理、分析后得出正确的结论的一种方法.比如,《探究固体熔化过程的规律》.
在自制“鸳鸯锅”中分别装入适量的海波(晶体)和松香(非晶体),用酒精灯对其进行加热,注意观察这两种物质形态的变化.
现象:稍稍加热,松香就由硬变软,最后变为液体,而海波却在加热一段时间后由固体变为液体.从而形成猜想:晶体熔化时可能有一固定的温度,非晶体熔化时没有固定的温度.
3.3.4类比法
类比法是指把熟悉的物理对象与待研究的物理对象相比较,找出他已知的共同特点、相似点或关联点,据此来推导出研究对象也可能具有熟知对象的另一对象.比如,《欧姆定律》探究实验中猜想的引导:(1)多媒体演示水在河流中流动的情景;(2)河中有石头和没有石头时,水流情况不一样;(3)水流的落差越大,水流速度越快;(4)类比分析电流的大小与电阻、电压的关系.形成猜想:电流大小可能与电压有关,电流大小可能与电阻有关.
3.3.5转换法
转换法是指在保证效果相同的前提下,将不可见的、不易见的现象转换成可见的、容易看到的现象;将陌生的复杂的问题转换为熟悉的简单的问题;将难以测量或不准确测量的物理量转换为能够测量或可以准确测量的一种方法.如《电功率与电流、电压的关系》实验:(1)在家庭电路中同时接上40 W和60 W的灯泡,并各自串联一个相同大小的电流表,发现,60 W的灯泡明亮些,与之串联的电流表示数较大;(2)分别用2节干电池和3节干电池给一颗3.8 V的小灯泡供电,发现用3节干电池给小灯泡供电时灯泡明亮些.形成猜想:用电器的电功率与用电器两端的电压大小和通过用电器的电流大小有关.
3.3.6控制变量法
控制变量法是指把一个多因素影响某一物理量的问题通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素发生变化,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法.如《电流的热效应与电阻的关系》的引导:将R1和R2串联在电路中,R1>R2,并在两电阻上涂上凡士林,且粘上火柴头,给电路通电一段时间后,发现R1上的火柴头先掉下来,说明R1上产生的热较多.(串联控制了电流大小和通电时间相同).
形成猜想:电流流过电阻产生的热量随电阻的增大而增大.
除了上述方法以外,还有很多的方法,详见《初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导案例》集.
3.4形成《初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导策略》,用以指导初中物理教学实践
通过对教材中研究几个变量之间的相互关系的探究实验逐个进行仔细研究,结合学生生活实际和学生在学习过程中产生的思想火花,归纳整理形成了《初中物理探究教学中科学“猜想”有效引导方案》集,并用它来指导我们教学实践活动,提高物理教学水平.
4利用《初中物理探究教学中科学“猜想”的有效引导案例》指导教学实践,取得了较好的教学效果
笔者对初二所任课的两个班进行了对比试验,本年度物理考试成绩有明显的区分度.
8-1班11年秋
期末12年春
中期12年春
期末12年秋
期末8-2班11年秋
期末12年春
中期12年春
期末12年秋
期末及格率21#.223.625.5233253.453.3优生率8.910.77.291.96818.620在探究教学中,对学生进行科学“猜想”有效引导,方法简单,定性研究的多,器材容易找到,比较切合学生的生活实际.该方案已在本校其他年级推广使用.这种引导可以激发学生利用身边的器材对其他物理实验进行模拟研究的兴趣,体现从生活走向物理,从物理走向社会的课改理念,也使物理教学与学生生活实际有机地联系在一起,为物理教学的“生活化”提供实践基础.