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例谈在教学中体现物理思维方法和科学方法——《电场强度》教学案例分析
  作者:佚名   发布者:学科专家  发布时间:2011-11-22

 例谈在教学中体现物理思维方法和科学方法
——《电场强度》教学案例分析

在物理教学过程中,通过每节课的教学,不仅让学生学会本节课物理知识,更重要的是,通过知识载体的传授,让学生体会物理的思维方法,领悟用科学的方法来思考问题,培养学生的各种能力。学会如何构建物理模型,如何分析物理问题,如何用已有的知识和方法去探索末知的、新的知识。在现行的教材中,以物理知识为载体,渗透着物理的思维方法和科学研究方法。在《电场强度》(见附教案)案例中,涉及很多的物理思维方法和科学研究方法,在教学实施过程中,有许多可圈可点之处,现整理如下:
1、本节课是在库仑定律的基础上展开,教材是从“带电体间相互作用是如何发生的”的思考引入课题。在教处理时,讲解两个物体要发生相互作用的一般规律,即一般物体间的相互作用有两种方式作用产生:①直接(接触)作用;②间接作用,借助工具作用。再提出猜想:不直接接触的电荷间的作用必定通过间接作用产生,再引出电场概念,这样可以降低学生对抽象概念的接受门槛,体会从一般事物的共性来认识个别事物的个性的认识事物的科学方法,培养学生的推理能力。
在科学史上,关于不直接接触的物体间相互作用,存在关于“超距”作用和“近距”作用的争论,如引力的本质、库仑力的产生等等。教师可以适当介绍这方面的物理学史知识,补充介绍电磁感应现象中导体向不同方向运动,会产生不同结果的事例,来说明带电体周围“非空”的道理,由于学生不了解电磁感应现象,对此要点到为止,只作初步介绍,可以鼓励学生课外去看这方面的内容,也可顺势布课外作业,让学生到图书馆或上网查阅有关这方面的知识,培养学生收集信息、获取知识的能力,让学生感受前人对这个问题的科学探究历程,体验应用科学探究的方法来研究物理问题。提出电场物质性后,可进一步从认识论的角度加以说明,物质存在的客观性以及人类认识客观事物的局限性。
2、在教材第95页的旁批中提出了物理学中一种重要的研究方法——黑箱方法,即通过末知的、或不可测的物质与已知的、可测的物质相互作用,根据它表现出的性质来研究它、认识它的方法。这是物理学中常用的研究方法,如应用双星模型来研究黑洞问题,应用α粒子散射实验来研究原子核问题。适当介绍近代物理学中这方面的应用,让学生领略自然界的奇妙与和谐,激发学生对科学的好奇心与求知欲,培养学生学习物理的兴趣。
当学生了解了这种研究方法后,对研究电场时要引入试探电荷的研究方法就能自然地接受了。
题外语:重视教材中的旁批,可以让学生更进一步了解知识的来龙去脉、物理史实和研究方法,这对提高学生对知识的理解能力大有帮助。
3、用试探电荷来研究电场,要求试探电荷电量足够小,体积充分小。在教学实践中发现,学生对于这两个要求不是很清楚,解题常犯错,这往往与学生对试探电荷在研究电场中测量地位认识不足有关,在教学中可以介绍测量有关的知识。对任何物理量的测量,只有测量工具的引入,不改变被测对象的性质或对被测对象的影响足够小,可以忽略不计时,测量才有意义。这就是为什么要求试探电荷的电量足够小的原因。为了搞清楚电场中每点的情况,要求试探电荷体积足够小,可视为质点。
4、控制变量法是物理学研究中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一,尢其是研究涉及多个物理量的有关问题。在研究电场力性质时,研究电场力F与场电荷Q、试探电荷q以及两者间r时,采用控制变量法。控制变量法对学生并不陌生,但控制变量的精髓,却不能正确领悟,如对电量变化的两电荷间的库仑力,我们不能说库仑力与距离的平方成反比。这里可让学生复习体会控制变量法在物理学研究中应用,注意讨论涉及多个物理量的公式中某两个物理量间的成正比还是成反比的问题时,关注其它物理量是不是不变的,这一点学生在解题时容易忽视。
5、物理学中许多物理量都是按比值定义的,用来表示研究对象的某种性质,如用质量m和体积V的比值定义物质的密度ρ,作位移s和时间t的比值定义速度v等等,这样定义一个新的物理量的同时,也确定了这个新物理量与原有物理量的关系。比值定义法是物理学中常用的重要方法。在这里不仅可以整理以前学过的用比值定义法定义的物理量,而且让学生比较定义式与决定式中物理量之间的关系,理解物理量的本质含义。这一点学生在理解时常产生混淆,如讨论电场强度E、电场力F及电荷电量q之间关系时,学生常由EF成正比,而与q成反比,造成这个错误,当然与学生没有理解电场强度概念有关,但学生没有弄清定义式与决定式之间的区别,造成对概念理解不到位,也是原因之一,因此,教师在处理这块内容时,不能一笔带过。
6、在处理真空中点电荷的场强这部分内容时,教材是采用了由电场强度的定义和库仑定律直接推导出公式,这样做虽然直截了当,但数学味浓了些,不利于学生理解公式的物理含义,削弱了对公式的理解。
在教学实践中我是采用了建立电场强度概念的方法来推导,即引入试探电荷,结合库仑定律、电场强度的定义来推导的。这样处理的目点是让学生体会得出的物理思想,进一步理解间的联系与不同的含义,从试探电荷与场电荷的电性关系,自然地推出点电荷电场中任一点的电场强度的方向。这样做可使学生体会概念的得出和应用是一脉相承的,在求解有关电场强度问题时,均可按引入试探电荷的方法,加以求解,这样不仅让学生体验知识的来龙去脉,而且可以培养学生分析解决问题的能力,渗透物理学的思维方法。
7、在讲授电场的叠加原理时,教材是直接告知原理的内容。也许基于原理是无法推导与证明的缘故,教材才会如此简单地处理这块内容。但电场的叠加原理,实质是矢量叠加原理在电场中体现,这与力的独立作用原理、波的叠加原理是一脉相承的。故在教学实践中采用推导真空中点电荷的场强公式一样的方法,详细过程如下;
(1)如图引入试探电荷q
(2)由库仑定律求出电场力大小
(3)再由力的合成法则求出合力F,按定义式求出场强;(如图甲)
也可以分别求出分场强E1E2再由矢量合成法则求出合场强。
这样的处理不仅强化了电场强度的研究方法,加深对电场强度的理解,而且复习巩固了矢量叠加的知识,丰富了教学的内涵。也符合课程标准提出的强化过程与方法的具体目标,对于培养学生了解物理学的研究方法,尝试运用物理原理和研究方法来分析解决一些问题大有好处。
在新课程目标中,不仅重视知识与技能的获得,更注重物理学知识的获得过程与方法,关注学生的情感态度与介值观。在现行的教材中无不渗透着为学生的终身发展所需物理思维方法和科学研究方法,只有不断挖掘教材的新内涵,才能给学生授之以渔。

 

 
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游客     发表评论于:2011-11-28 18:43:06
看了。
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