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第24章 教学资源的开发和利用(2)

例如,在学习弹簧伸长与弹力关系后,可以利用砝码设计一个测量圆珠笔中弹簧的劲度系数的实验。

在学习机械能守恒定律后,如果已知圆珠笔的质量,利用刻度尺,手握圆珠笔杆,使笔尖向上,笔帽抵在桌面上,压下后突然放手,笔杆将向上跳起一定的高度,由此估测圆珠笔中弹簧压缩时所具有的弹性势能。

利用文具盒、橡皮擦、刻度尺,将橡皮擦放在文具盒做成的斜面上,用手轻轻推一下橡皮擦使其匀速下滑,量出文具盒抬高端到水平面的距离h,图中的水平距离l,则可粗略测出橡皮擦与文具盒间的功摩擦因数为hl。

利用学生直尺和两支铅笔,设计探究小实验。将铅笔在水平桌面上平行地分开约20cm,把学生直尺放在铅笔上,再将两支铅笔同时向直尺的中间靠拢,猜想铅笔移到什么位置时,学生直尺会失去平衡而落到桌面上。将两支铅笔在水平桌面上平行地分开约2cm,把学生直尺放在铅笔上,再将两支铅笔同时向直尺的两端移动,猜想又会有什么发现。

在学习“自由落体运动”内容时,可以利用刻度尺来测人的反应时间。实验时要两位同学一起配合来进行。一位同学用两个手指捏住刻度尺的一端,另一位同学用手在刻度尺的下端做好握住刻度尺的准备,但手的任何部位都不要碰到刻度尺。当看到那位同学放开手时,另一位同学随即用手握住刻度尺。测出刻度尺降落的高度,根据自由落体运动的知识,就可以算出反应时间。由此设计一把测量反应时间的尺,并与几位同学一起进行以下调查:同一个人在不同的时间(如早上、中午、下午、晚上)的反应时间;不同的人(如不同性别、不同年龄阶段的人)在同一时间的反应时间。

向下垂两张纸的中间吹气时,两张纸会相互靠拢;在一张纸的上面温和地吹气时,该纸会上升。可以用这两个小实验来说明,气体的流速越大的位置,压越越小。

2.从学生生活中开发物理教学资源。

物理学是一门密切联系生活的自然科学物理知识,现实生活中蕴藏着无数取之不竭的范例。

例如,在学习弹簧伸长与弹力关系后,让学生到肉菜市场、中药店、商场、酒店和工厂等地方,调查这些地方都使用哪种秤,进而要求学生写一篇有关秤的历史的调查报告。

在学习“超重和失重”的内容时,可让学生带着弹簧测力计或座秤到酒店或商场里的升降机里,做超重和失重的实验,体会超重和失重现象。

在学习“运动的合成”的内容时,可让学生到商场或酒店里的电梯上,沿着电梯运动方向跑动或逆着电梯运动方向跑动,体会速度的合成。

学生骑自行车上学,这里面包含了丰富的物理知识,如杠杆、轮轴、摩擦、圆周运动、骑车前行时车速与空气阻力的关系、上坡时为什么要用力蹬脚踏板、上坡时为什么弯弯曲曲地上行比直上要省力些等。

3.从学生的体育活动中开发物理教学资源。

体育运动与物理知识密切相关,可以说,每项体育运动都包含着一系列的力学综合知识,我们可以从中开发出很多有用的物理教学资源。

例如,在学习力的合成后,要学生用如下图所示的两方式在单杆上做引体向上,体验一下哪种方式觉得手臂用力较大,并用所学的知识分析。

推铅球时不滑步和滑步,推出的距离有什么不同?跳高、跳远如果不助跑,成绩会怎么样?请同学们亲自到运动场上实验并记录对比成绩,用所学过的动能定理或动量定理进行解释。

自选器材,测出同学百米跑的平均速度;可以用测百米跑的方法测量蛇形跑时的平均速度吗?

男同学可以通过做引体向上的方法估测自己在这个过程中克服重力做功的平均功率,女同学则可以通过跳绳的方法估测自己在这个过程中克服重力做功的平均功率。

四、挖掘物理仪器的潜在功能

很多物理仪器的功能都不是单一的,在教学中,我们要善于发现它们的潜在功能并将其开发出来,为中学物理教学服务。例如,电流表在已知内阻的情况下,不仅可以测电流,还可以测电压;电压表在已知内阻的情况下,不仅可以测电压,还可以测电流;滑动变阻器连成分压电路时,可以增大电压的调节范围;投影仪不仅可以放投影胶片,还可以通过它的放大作用,在其玻璃表面上做一些演示实验,如水波的干涉、衍射、探究曲线运动的条件;一支试管不仅可以用来装液体,还可以将空试管插入水中观察光的全反射现象;平抛演示仪不仅可以用来研究平抛运动,还可以测出小球沿轨道运动时摩擦力对小球所做的功…

五、充分利用信息技术,开发物理教学资源

《物理课程标准》强调,鼓励将信息技术渗透于物理教学中,将电子计算机等多媒体技术应用在物理实验中。信息技术的介入,无疑将改变传统物理课堂教学基本靠教师口授、板书、演示的局面,能为全体学生的充分感知创造条件,也可以重新组织情景、突出事物的本质特征,促进学生对重点和难点知识的理解,充分利用信息技术,还可以开发出非常丰富的物理教学资源。例如,利用几何画板制作简易动画,展示物理过程,如电容器的充、放电过程,电源内部电子和离子的移动等。利用Flash制作动画,可以向学生展示较复杂的物理情境,如在进行力的替代与等效时,用Flash制作一个曹冲称象的动画,可以让学生看到等效替代的一些基本特征;也可以进行仿真实验,如带电粒子在磁场中的运动、弹簧振子的实验:还可以展示微观结构,如布朗运动、光电效应、α粒子散射。利用Excel有效的数据功能,可以简捷、方便地对收集的实验数据进行处理;可以丰富物理规律的表达方式,加深对物理规律的认识,进而探究物理规律。利用网络收集相关资料,为教师的备课提供服务,因为备课的目的在于教学,如在“万有引力定律”这部分教学内容时,我们需要物理学史、天文知识、物理观念和方法、现代科技等方面的知识。

六、利用各种报纸杂志。开发物理教学资源

各种与物理教学有关的报纸杂志,刊登的是全国各地物理教师在教学实践总结出来的优秀文章,涉及教学论谈、教学研究、教学方法、教学随笔、教材讨论、物理与生活、物理与社会、物理学史与物理学家、实验研究、教改动态等,这些文章既有理论又有实践,反映教学现状,紧跟时代脉搏。教学论谈、研究之类的栏目,主要介绍了相关的教学理论和思想,可以为我们提高自身的素养开发相应的资源;教学随笔、教材讨论、教改动态等栏目,主要刊登的是教学实践的内容,从中我们可以提高对教学的认识,更进一步了解教材,为灵活选择教学策略提供帮助;物理与生活、社会等栏目,主要介绍了“从生活走向物理,从物理走向社会”的具体实例,这其中的很多内容可直接为我们的物理教学所用。总之,通过各种报纸杂志,可以实现资源共享;充分利用各种报纸杂志,可以开发出非常多的物理教学资源。下表介绍了一些相关杂志,供教师选择。

杂志名称邮发代号杂志名称邮发代号

物理教学4—284中学物理教学参考52—31。

物理教师28—77物理教学探讨78—42、43、44。

中学物理14—107中学理科48—40。

学月刊(中学理科版)32—52中国考试82—953。

中学生数理化36—72考试82—481。

读书时报,物理天地17—19中学生知识报3—64。

(第三节 )教学资源的利用

这一节我们主要通过利用一些简易器材来辅助相关的教学内容,看一看,在物理教学中如何利用物理教学资源。

一、火柴棒的利用

1.认识和理解电场线。

电场线不是电场里实际存在的线,而是人们为了使电场形象化而假想的线。为了加深对电场线的认识和理解,在学习电场线时,让学生用火柴棒在橡皮泥上插出正点电荷的电场线分布情况,然后让学生观察哪些地方疏、哪些地方密。这样可以让学生对电场线的分布南平面的认识过渡到立体的认识,还可以帮助学生理解为什么可以用电场线的疏密程度描述电场的强弱。

2.了解链式反应。

在学习原子物理这部分内容时,学生一般都觉得很枯燥无味。为激发学生的学习兴趣,保持学生的学习热情,在学习链式反应时,可以让学生用火柴棒摆出链式反应的模型。这虽是一个小活动,但学生很乐意去做,而且还会主动阅读教科书,了解链式反应是怎么回事。

3.用安培的分子电流假说解释磁现象。

安培的分子电流假说能够解释种种磁现象。为了使解释更加形象化,可以随意撒一把火柴棒,这时火柴棒的头部与火柴棒的尾部的朝向杂乱无章,用以说明分子电流方向的无序性而无法对外显示磁性:如果把火柴棒的头部整理成朝同一个方向摆放,然后用橡皮筋把它们捆住,这时可以看到这束火柴棒一头大一头小,用以说明各分子电流的取向变得大致相同,对外显示磁性。橡皮筋的作用相当于外界磁场的作用。当解开橡皮筋并轻轻敲击放置火柴棒的桌面时,火柴棒又会变得杂乱无章。教学时,如果把火柴棒放在投影仪上进行,其效果更为理想,现象更形象、生动。

4.观察物体内能变化实验。

在学习物体内能的变化时,教科书中介绍了压缩气体做功,气体内能增加,并用实验进行演示,把浸有乙醚的小棉花放在厚玻璃筒内。教学实践表明,放浸有乙醚的小棉花实验效果不一定理想,如果放一到两根火柴棒,效果则会非常明显。

5.探究抗拉强度与物体长度的关系。

利用火柴棒、曲别针、金属圈设计探究实验。物体在无支撑时其断裂之前所能承受的最大拉力或压力叫做抗拉强度。抗拉强度与物体的长度有关系。把翻开的两本书立在桌子上,两书相距一定的距离,把火柴棒架在两书之间。把两个曲别针展开,使其成“S”形,每个曲别针的两端都像个小钩。把一个曲别针挂在火柴的中间,在另一个曲别针的小钩上挂一个金属圈,并不断增加其数量,直到火柴棒折断为止。记下这时火柴棒上挂了多少个金属圈。改变两本书之间的距离,重复上面的实验,比较每次所挂的金属圈个数,就可以知道火柴棒的抗拉强度与其长度的关系。

二、橡皮筋的利用

橡皮筋可用来做很多的物理实验,如研究弹性形变、探究橡皮筋的伸长与弹力的关系、力的合成、显示力的作用效果等。1观察失重现象《物理课程标准》要求通过实验认识失重现象,为此,可以用一条橡皮筋、一个纸杯和两个螺母,设计一个观察实验来加深对失重的理解,实验步骤为:①把两个金属螺母拴在橡皮筋的两端;②把橡皮筋的中点用一短线固定在杯的底部正中,并把两个螺母跨过杯口挂在杯的外侧;③让空杯从约2m高处自由落下。学生可以看到,两个螺母掉进杯内去了。分析橡皮筋的作用特点,让学生由此认识到失重现象。

2.探究抛射距离与什么因素有关。

当把一个物体斜向上抛出时(如推铅球),我们知道它不会一直沿这个方向运动,而是缓慢地向地面弯曲下落,最后落到地面上,落地点与抛出点的水平距离被称为抛射距离。

我们知道,不同的人在抛射同一物体时,有的抛得远,有的抛得近:同一个人在抛射同一物体时,有时抛得远些,有时抛得近些。那么,是什么因素决定了抛射距离呢?

在日常生活和生产实践中,炮手为了让大炮击中目标,在发射速度一定的情况下,就必须知道大炮上仰的角度;跳远运动员为了跳得远一些,往往通过助跑来提高起跳速度;消防警察在用高压水枪向火灾现场喷水时,为了使水能落在火苗上,就会通过调节水压和水枪的倾斜角度。

由此可以猜想,抛射速度和抛射角(抛出物体时的速度方向与水平面的夹角)是两个可能的影响因素。我们可以通过实验从这两个方面进行相关的探究。

(1)探究抛射角与抛射距离的关系。

实验器材:自制的大量角器,橡皮筋,小三角旗,卷尺。

如上图所示,把一根橡皮筋的一端挂在量角器底边中点处的固定小柱上,另一端钩在量角器圆弧边的插销上,使橡皮筋有一定程度的拉伸并与水平面成一定角度。慢慢把插销拉掉,使橡皮筋弹出去,在地面上用三角小旗标出其落地的位置,用卷尺量出抛射距离,并记下与之对应的抛射角度,将数据记录在下表中。

保持橡皮筋的拉伸长度不变,改变抛射角度,重复上面的实验。

抛射角度/°、抛射距离/m、得到结论。

(2)探究抛射速度与抛射距离的关系。

本实验通过调整橡皮筋的拉伸长度来调节抛射速度,拉伸得越长。发射速度越大。任选一抛射角度,调整拉伸长度进行实验,并将实验数据记录在下表中。

拉伸长度/mL1L2L3L4、抛射距离/m、得到结论。

交流与讨论:将小组得到的结论与其他小组进行交流,看看有没有相似的结果。

3.探究弹性的特点。

弹性是指材料在受到拉伸或挤压后能恢复其原有形状的能力。那么,弹性与什么因素有关呢?我们可以通过取两根相同的橡皮筋进行比较实验来研究。将一根橡皮筋处于自然状态下放在室内;另一根挂上重物,使其处于拉长状态下,并放在室外晒。经过一段时间后(如两三天),比较它们恢复原有形状的能力的强弱。

三、透镜成像作图法的实验探究

透镜成像作图法是解决透镜成像问题的主要方法之一。关于像的确定和三条特殊光线的应用是教学的重点和难点,也是掌握好作图法的关键。那么,如何帮助学生理解像的生成,掌握“物”、“像”一对应,领悟三条特殊光线及其价值呢?在教学中可以发挥激光演示仪的多用功能来处理这个问题。以凸透镜为例,在激光光学演示仪的演示屏上,贴上课前准备好的白纸和复写纸(三张复写纸、四张白纸从里往外依次为白纸、复写纸……),在刻度盘中心的a处放上一凸透镜。改变分束器分光镜的角度,从而改变入射光线,且每改变一次均用铅笔记下入射光线和出射光线及其走向(用1、2、3和1'、2'、3'标明入射线和出射线)。然后将四张留有光线走向痕迹的白纸,分别发给四个小组的学生进行分析、讨论,从而得出不同角度的入射光线经透镜折射后均会交于一点的结论(如下图)。这样就可以帮助学生掌握像的确定方法,并理解三条特殊光线包含在无数条光线之中。

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