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        習(xí)題探究教學(xué)策略
        ——《恒定電流》

        2019-09-19 08:37:32吳敏海
        數(shù)理化解題研究 2019年26期
        關(guān)鍵詞:變阻器燈泡并聯(lián)

        吳敏海

        (浙江省湖州市南潯中學(xué) 313009)

        物理習(xí)題是物理教科書的重要組成部分,更是物理教學(xué)中組織學(xué)生學(xué)習(xí)實踐活動的一種重要形式.但傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)存在重知識輕過程,教師一張嘴講到底,一支粉筆板書到底,學(xué)生充當(dāng)知識容器的局面.如何在習(xí)題教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的主體性,促進(jìn)學(xué)生的積極思維,適應(yīng)每個學(xué)生的發(fā)展,成為擺在教師面前的重大課題.筆者在《恒定電流》章節(jié)的習(xí)題教學(xué)中嘗試了:建立假說—理論驗證、類比拓展—總結(jié)討論、遞進(jìn)分析—循序漸進(jìn)等探究教學(xué)策略,能有效地引導(dǎo)學(xué)生積極、主動、有意義地重組整合原有物理認(rèn)知結(jié)構(gòu),構(gòu)建一個良好的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu).

        一、建立假說—理論驗證探究教學(xué)策略

        問題提出兩個電阻并聯(lián)后的總電阻與各個分電阻的大小關(guān)系如何?

        建立假說在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生通過相互討論,自己建立假說.

        學(xué)生A:兩個電阻并聯(lián)后,總電阻R總小于任一個分電阻,即R總

        學(xué)生B:兩個電阻并聯(lián)后其總電阻減小.因為家里的用電器都是并聯(lián),同時使用兩個用電器時,電能表走得快些,這表明兩個用電器并聯(lián)后,電路的總電流變大了.因為電路的總電壓不變,電流變大則表明電路的總電阻變小了.

        ……

        檢驗假說教師對學(xué)生的猜測進(jìn)行評價,并對學(xué)生的探究方向進(jìn)行引導(dǎo).

        教師:大家的猜測都有一定的道理,但缺乏足夠的證據(jù).我們需要更充分的理由和更可靠的證據(jù),同時也希望得到更精確的結(jié)論.如果我們能夠推導(dǎo)出并聯(lián)電路總電阻與兩個分電阻的關(guān)系式,這個問題就迎刃而解了.

        得出結(jié)論教師:利用我們所推導(dǎo)的關(guān)系式,怎樣比較R總與R1,R2之間的大小關(guān)系?

        學(xué)生:由上述關(guān)系式可得:

        點評:上述過程雖然沒有實驗設(shè)計和實驗檢驗等環(huán)節(jié),但學(xué)生同樣經(jīng)歷了提出問題、建立假說、檢驗假說、得到結(jié)論等過程,在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生始終處于自主探究和積極思考之中,這樣的學(xué)習(xí)也屬于探究式學(xué)習(xí)的范疇.

        二、類比拓展—總結(jié)討論探究教學(xué)策略

        問題提出如圖1所示,若燈炮

        圖1

        電阻為RL=200Ω,滑動變阻器最大電阻為Rx=50Ω,分析通過調(diào)節(jié)滑動變阻器,流過燈泡中的電流變化范圍?

        類比探究教師預(yù)先設(shè)計教學(xué)類比表格,要求學(xué)生討論總結(jié).

        限流連接分壓連接圖2圖3負(fù)載(燈)L上的電壓UL范圍≤UL≤≤UL≤變化特點P從a→b中UL隨RxP從a→b中UL隨Rx負(fù)載(燈)L上的電流IL范圍≤IL≤≤IL≤變化特點P從a→b中IL隨RxP從a→b中IL隨Rx滑動變阻器中的電流Ix變化特點Ix與燈L的電流總有.1.與燈并聯(lián)部分電阻Rx中的電流Ix;2. Rx=R/2時,Ix= Imin=;3. P從a→b中Ix先后.滑動變阻器的滑動觸頭P在電路中開始的位置電路消耗的總功率

        點評在對滑動變阻器實物觀察認(rèn)識的基礎(chǔ)上,通過“類比”,即對滑動變阻器的限流(如圖2)和分壓(如圖3)兩種連接方法進(jìn)行比較,激活學(xué)生的思維,構(gòu)建認(rèn)識結(jié)構(gòu).

        拓展問題問題1:畫出伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的電路圖.

        問題2:為了測定一個“6V 3W”的小燈泡在不同電壓下的功率,所給實驗器材有:燈泡“6V 3W”、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關(guān)、導(dǎo)線等.測量時要求燈泡兩端電壓從0開始調(diào)節(jié),測得多組數(shù)據(jù),請畫出電路圖.

        問題3:有一待測電阻Rx(阻值在20kΩ左右),欲用伏安法測其電阻,所給器材有:電源(3Vr=0.1Ω)、電流表(100μA 5Ω)、電壓表(3V 100kΩ)、滑動變阻器(0~10Ω)、開關(guān)及導(dǎo)線.試畫出被測電阻Rx的電路圖.

        問題4:伏安法測電阻所給器材有:待測電阻Rx(100Ω左右)、電源(6V 內(nèi)阻不計)、毫安表(10 mA 50Ω)、電壓表(3 V 5kΩ)、滑動變阻器(0~15 Ω 1 A)、開關(guān)及導(dǎo)線.試畫出被測電阻Rx的電路圖.

        點評通過問題1,使學(xué)生認(rèn)識到,在沒有具體要求的情況下,滑動變阻器的連接首選限流方式,因為這種電路連接簡單、能耗小.通過問題2、3、4,使學(xué)生明確在下列情況下應(yīng)該選擇分壓連接方式:1.實驗中負(fù)載的電壓(或電流)要求從0開始調(diào)節(jié)的;2.負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器的阻值(如問題3中,Rx=20 kΩ,而滑動變阻器只有10 Ω);3.電表量程或負(fù)載的額定值較小,限流連接時,將使電路的實際值大于其量程或額定值時(如問題4中滑動變阻器用于限流時,即使滑動變阻器的阻值全部在電路中,電路中的電流已達(dá)36 mA,而毫安表的量程只有10 mA).

        注:伏安法測電阻中電流表的內(nèi)、外接法也可采用上述教學(xué)策略.

        實施類比拓展探究教學(xué),使原本條框式知識內(nèi)容,通過分解對比,學(xué)生自主體驗和討論中獲得,將原有的枯燥乏味的知識結(jié)構(gòu),通過“頭腦風(fēng)暴”式的探究環(huán)節(jié)中,自主構(gòu)建.充分體現(xiàn)出探究教學(xué)的理念.

        三、遞進(jìn)分析—循序漸進(jìn)探究教學(xué)策略

        問題提出問題1:一個標(biāo)有“12 V 6 W”的小燈泡,求正常工作時通過小燈泡的電流和小燈泡電阻.若將此燈泡接在6 V的電源上,它的實際功率是多少?

        問題2:額定電壓為6 V的小燈泡L與10Ω的定值電阻R串聯(lián)后,接在10 V的電源上,燈泡正常工作.求燈泡的額定功率.

        變式遞進(jìn)1.兩個都標(biāo)有“PZ220-100”的燈泡A、B,串聯(lián)后接在電路M、N兩點之間.為了使兩個燈泡都能安全使用,M、N兩點間的電壓最大值為多少?兩個燈泡的實際電功率之和為多少?若并聯(lián)連接,情況又是如何?(設(shè)燈泡的電阻恒定)

        變式2:兩個分別標(biāo)有“PZ220-60”和“PZ220-15”的燈泡A、B,串聯(lián)后接在電路M、N兩點之間.為了使兩個燈泡都能安全使用,M、N兩點間的電壓最大值為多少?兩個燈泡的實際電功率分別為多少?若并聯(lián)連接,情況又是如何?(設(shè)燈泡的電阻恒定)

        變式3:兩個分別標(biāo)有“PZ220-60”和“PZ110-60”的燈泡A、B,串聯(lián)后接在電路M、N兩點之間.兩個燈泡都能安全使用,比較A、B燈泡的發(fā)光亮度?若并聯(lián)連接,情況又是如何?(設(shè)燈泡的電阻恒定)

        點評教師在教學(xué)中,把典型的例題按其物理過程和物理思想的有機(jī)構(gòu)成,采用變式手段,分解成過程單一、思維清晰、方法明了的幾個簡單題目,再進(jìn)行獨立而有機(jī)的解答,讓學(xué)生逐步地由低到高、由外到內(nèi)、由淺到深、由易到難,真正感悟答案之外的物體過程和物理思想實質(zhì),最終將典型的例題的綜合性與復(fù)雜性化于“無形”之中.在本案例中,先復(fù)習(xí)鞏固部分電路歐姆定律、額定功率、實際功率的知識;在額定與實際功率比較應(yīng)用階段,先解決兩個相同燈泡的串聯(lián)問題,再逐漸深入到并聯(lián)問題;先分析單個研究對象的情況,再分析多個燈泡在電路中的混聯(lián)問題.教學(xué)過程呈現(xiàn)出層次性、交互性、探究性,促進(jìn)知識螺旋遞進(jìn).這就會使習(xí)題教學(xué)起到事半功倍的效果.

        高中物理習(xí)題探究教學(xué)策略將有利于打破教育學(xué)中長期固守的“教師講解灌輸,學(xué)生呆讀死記”的陳舊模式,有助于提高師生的教育理論素養(yǎng)和教育實踐能力,增強(qiáng)師生對新課程改革的適應(yīng)性.更是倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手,培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力,使獲得基礎(chǔ)知識與基本技能的過程同時成為學(xué)會學(xué)習(xí)的過程.

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