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        巧用形象模型 促進(jìn)思維發(fā)展
        ——“內(nèi)能 熱傳遞”教學(xué)及反思

        2020-12-18 06:17:18林啟順
        初中生世界 2020年20期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教師學(xué)生

        ■林啟順

        (作者單位:江蘇省南京市金陵中學(xué)龍湖分校)

        教學(xué)案例

        【設(shè)計(jì)理念】

        形象思維是抽象思維的基礎(chǔ),對抽象思維具有很好的促進(jìn)和補(bǔ)充作用。尤其在解決復(fù)雜問題時,學(xué)生更需要形象思維的助力。蘇科版物理教材“內(nèi)能 熱傳遞”一節(jié)的相關(guān)概念和原理就非常抽象。比如,內(nèi)能是微觀粒子的能量,它是怎樣表現(xiàn)出來的?為什么物體的溫度升高,內(nèi)能增大,而內(nèi)能增大,溫度不一定升高?熱傳遞過程中,是內(nèi)能大傳給內(nèi)能小還是高溫傳給低溫?這些問題,初中階段的學(xué)生理解起來有相當(dāng)大的難度。因此,筆者從形象思維入手,通過精心設(shè)置問題情境,形成了本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)。

        【課堂實(shí)錄】

        一、設(shè)置新奇實(shí)驗(yàn),內(nèi)能效果“外顯”

        (展示臺上放著一燒杯冷水和一燒杯熱水。教師用手舉著溫差電風(fēng)扇。)

        師:大家看,這是一個電風(fēng)扇。它為什么不轉(zhuǎn)呢?

        生:沒有電池。

        師:好,那我馬上找“兩節(jié)電池”。

        (教師將溫差電風(fēng)扇的兩端分別插入冷水和熱水中,扇葉竟然自己轉(zhuǎn)了。學(xué)生驚嘆。)

        師:同學(xué)們想想,風(fēng)扇的電能是從哪來的?

        生:能量來自這杯熱水。

        師:電能確實(shí)跟熱水的能量有關(guān)。這種與熱有關(guān)的能量,就是我們今天要學(xué)的內(nèi)能。

        二、建立概念,歸納特點(diǎn)

        (教師請學(xué)生往冷水和熱水中各滴入一滴紅墨水。)

        師:通過這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,大家回憶出了哪些有關(guān)分子的知識?

        生:分子間有空隙;分子在做不停息、無規(guī)則的運(yùn)動;溫度越高,分子的無規(guī)則運(yùn)動越劇烈……

        (教師將兩個鉛塊壓在一起,松手后,兩個鉛塊粘在了一起。)

        師:通過這個實(shí)驗(yàn),大家又能想起哪些有關(guān)分子的知識?

        生:分子間具有引力和斥力。

        師:運(yùn)動的物體具有什么能?

        生:動能。

        師:運(yùn)動的分子也具有能量,我們把這種能量叫作分子動能。

        (教師出示彈簧乒乓球模型。)

        師:輕輕地拉伸彈簧,會產(chǎn)生什么能量?

        生:彈性勢能。

        師:這兩個乒乓球相當(dāng)于兩個分子,當(dāng)它們距離稍遠(yuǎn)或較近時,會產(chǎn)生吸引和排斥的作用,這時產(chǎn)生的能量叫作分子勢能。在物理學(xué)中,我們把物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和叫作物體的內(nèi)能。

        (教師引導(dǎo)學(xué)生帶著問題仔細(xì)觀察書中插圖,通過歸納得出結(jié)論。教師出示幾幅圖片。)

        師:這些圖片中的物體都具有內(nèi)能嗎?說說判斷理由。

        生:它們都是由分子構(gòu)成的。只要分子都在運(yùn)動,物體就有內(nèi)能。

        師:這些物體分別處于什么狀態(tài)?溫度相同嗎?

        生:分別處于氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài),有低溫、常溫、高溫。

        師:由此,我們可以得出什么結(jié)論?

        生:任何物體處于任何狀態(tài)、任何溫度之下,都具有內(nèi)能。

        三、提煉知識,突破難點(diǎn)

        師:在日常生活中,如果我們把湯勺放在熱水里,勺柄一會兒就會變熱。大家說說,它的溫度和內(nèi)能是如何變化的?

        生:溫度升高,內(nèi)能增大。內(nèi)能是從湯里傳來的。

        師:這類現(xiàn)象在生活中還有很多。比如,冬天抱熱水袋取暖,你的內(nèi)能是從哪里來的?夏天吃冷飲降溫,你的內(nèi)能到哪里去了?

        生:從熱水中傳來;傳給冷飲了。

        師:這類現(xiàn)象叫作什么?

        生:熱傳遞。

        師:那么,熱傳遞過程有哪些特點(diǎn)呢?請大家通過實(shí)驗(yàn)了解一下。

        (教師帶領(lǐng)學(xué)生一起做感溫金屬絲的變溫實(shí)驗(yàn)。)

        師:誰能描述一下實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象?

        生:溫度升高后,金屬絲自下而上逐漸變黃。

        師:從該現(xiàn)象中,大家可以認(rèn)識到哪些熱傳遞的特點(diǎn)呢?

        (學(xué)生討論交流。)

        師:同學(xué)們,我們用繪圖的方式回顧一下實(shí)驗(yàn)過程。把感溫金屬絲放在熱水中,剛開始,大家觀察到的現(xiàn)象是什么?說明了什么?

        生:金屬絲下面變黃了,說明下面溫度高。

        師:過了一段時間之后,大家觀察到了什么現(xiàn)象?說明了什么?

        生:金屬絲自下而上逐漸變黃,說明上面溫度逐漸變高。

        師:溫度變化后,金屬絲各部分的能量發(fā)生了怎樣的變化?

        生:金屬絲上面的內(nèi)能逐漸變大,說明下面的內(nèi)能傳到了上面。

        師:通過這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,大家分析一下,熱傳遞發(fā)生的條件和方向是什么?

        生:條件是溫度差;方向是從高溫到低溫。

        師:在物理中,我們把熱傳遞過程中變化的能量叫作內(nèi)能,它的單位是焦耳。

        生:老師,熱傳遞的方向一定是由高向低嗎?一個低溫但內(nèi)能大的物體,能否向一個高溫卻內(nèi)能小的物體進(jìn)行熱傳遞呢?

        師:這個問題提得很好,讓我們來觀察一個實(shí)驗(yàn)。

        (演示實(shí)驗(yàn):展示臺上有兩個燒杯,一杯裝有足夠多的冷水,一杯裝有少許熱水。教師拿出一個由感溫材料做的特制U型金屬條,將金屬條較短的一端插入冷水中,將金屬條較長的一端插入熱水中,中間部分懸空,形成了一個展示熱傳遞現(xiàn)象的“熱橋”。)

        師:這個“熱橋”的顏色發(fā)生了什么變化?說明了什么?

        生:金屬條從熱的這端開始逐漸變色,向冷的一端前進(jìn)。

        師:如果老師往冷水杯中再多加一些冷水,變色方向會發(fā)生改變嗎?

        生:不會。

        師:根據(jù)這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,我們能得出什么結(jié)論?

        生:熱傳遞的方向一定是由高向低的。

        【教后反思】

        本節(jié)課,筆者從形象思維入手,通過設(shè)置新奇直觀的實(shí)驗(yàn)、制作形象的類比模型、繪制簡明生動的思維導(dǎo)圖、展示獨(dú)特的“熱橋”現(xiàn)象,讓學(xué)生掌握了內(nèi)能概念,了解了內(nèi)能與溫度的關(guān)系,以及熱傳遞過程的特點(diǎn)。筆者通過精心設(shè)問,調(diào)動學(xué)生的思維,使學(xué)生盡可能地處于積極主動的思考狀態(tài)。同時,筆者也注重培養(yǎng)學(xué)生借助物理形象思考問題的習(xí)慣,引導(dǎo)他們在物理形象的基礎(chǔ)上去分析、解決問題,從而幫助他們在形象思維與抽象思維之間搭建橋梁。

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