孫守輝

【摘要】在新課標理念下，應(yīng)該如何通過實施新教法來使課堂教學(xué)提質(zhì)增效已經(jīng)成為教學(xué)重點，把知識向素養(yǎng)方面進一步轉(zhuǎn)變，注重知識學(xué)習(xí)的同時，更重要的是學(xué)習(xí)的方法和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).平時的教學(xué)中，要優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，深挖學(xué)生的思維.

【關(guān)鍵詞】初中物理；焦耳定律；實驗教學(xué)

在新課標理念下，應(yīng)該如何通過實施新教法來使課堂教學(xué)提質(zhì)增效已經(jīng)成為當(dāng)今教學(xué)的重點，把知識向素養(yǎng)方面進一步轉(zhuǎn)變，注重知識學(xué)習(xí)的同時，更重要的是學(xué)習(xí)的方法和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).本文以“焦耳定律實驗”為例，賦能和探討此實驗課堂教學(xué)，此實驗是來源于人教版教材的演示實驗，重點是教師演示、學(xué)生觀察得出實驗結(jié)論的過程.“探究電熱影響因素實驗”中，涉及的內(nèi)容比較多，綜合性強，能夠考查學(xué)生經(jīng)歷觀察、分析、判斷推理等科學(xué)探究過程，可讀性、自主性強，因此在此實驗中，首先要培養(yǎng)學(xué)生閱讀課本的能力，對實驗采用科學(xué)的探究方法進行探究，在“問題、證據(jù)、解釋、交流”等要素中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的核心素養(yǎng).在教學(xué)中可以從科學(xué)探究的不同要素進行深度解讀，以此理解如何進行實驗.

例題? 請認真觀察圖甲和圖乙，這是探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗，在這個實驗中，設(shè)計了如下甲和乙兩種方案，請根據(jù)圖甲和圖乙回答以下提出的不同問題.

（1）實驗中，要比較電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少，可以通過觀察U形管中的變化來比較，U形管變化是因為容器中空氣的溫度發(fā)生了變化.這里采用的物理研究方法是.

（2）實驗中，兩個完全相同的透明容器中要（選填“密閉”或“開口”）；內(nèi)部裝有初溫和相等的空氣，此透明密閉容器和U形管（填“是”或“不是”）連通器.盒內(nèi)封閉一定量的空氣的優(yōu)點是.

（3）甲裝置采用串聯(lián)電路可以控制相同和相同，通過甲裝置可以看出，它是在探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系，通電一段時間后，（填“左”或“右”）側(cè)容器中電流產(chǎn)生的熱量較多.由此可知：在電流和通電時間相同時，越大，產(chǎn)生的熱量越多，且左、右兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量之比是? ?.

（4）在乙裝置中，發(fā)現(xiàn)與甲裝置不同之處是，外部并聯(lián)一個電阻，電阻R3的作用主要是.

（5）采用乙裝置可以用來探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系；在乙裝置的實驗中，通電一段時間，可以發(fā)現(xiàn)兩個U形管液面高度差比較大的是容器（選填“左”或“右”），也就說明此容器產(chǎn)生熱量多.

（6）通過乙裝置的實驗可知：在電阻和通電時間相同時，越大，產(chǎn)生的熱量越多，由此可知乙裝置中左、右兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量之比是.兩種裝置實驗中，發(fā)現(xiàn)在通電一段時間后，左側(cè)的U形管液面高度幾乎沒有變化，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是.

（7）乙裝置中，若通電一段時間后，左側(cè)液面明顯上升，右側(cè)液面無變化則可能是（選填“R2”或“R3”）斷路.若將R3和R2并聯(lián)后接入右邊密閉容器中，則可研究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系.

（8）若乙圖中盒外連接的電阻R3阻值由5Ω更換為10Ω，（選填“仍能”或“不能”）完成該實驗探究.

（9）此實驗的依據(jù)是電流的效應(yīng)，當(dāng)家庭電路中的導(dǎo)線連接處接觸不良時，該處電阻會增大，容易引發(fā)火災(zāi)，則圖? （選填“甲”或“乙”）的實驗結(jié)論可以用來解釋這種現(xiàn)象.

答案? （1）液面高度差；液面高度差；轉(zhuǎn)換法.（2）密閉；質(zhì)量；不是；空氣受熱容易膨脹，便于實驗觀察.（3）電流；通電時間；電阻；右；電阻；1∶2.（4）使通過R1和R2的電流不同.（5）電流；左.（6）電流；4∶1；空氣盒氣密性不好.（7）R3；電阻.（8）仍能.（9）熱；甲.

解析? 縱觀此題各問層層遞進，從不同的方向進行了不同角度的考查，不僅從科學(xué)探究的各個環(huán)節(jié)進行了考查，同時也對實驗的評價、改進和應(yīng)用能等方面進行了考查.

（1）電熱的多少需要根據(jù)轉(zhuǎn)換法來反映，當(dāng)容器中空氣的溫度發(fā)生了變化時，氣體受熱膨脹導(dǎo)致U形管中液面發(fā)生變化，這是物理實驗常用的方法，U型管中液面高度差越大，說明電阻絲產(chǎn)生的熱量越大.

（2）實驗中，為了讓實驗效果明顯，透明的容器要密閉，密封性好，內(nèi)部裝有質(zhì)量相等的空氣，選用空氣的好處是空氣受熱容易膨脹，便于實驗觀察.裝置圖中的兩個U形管上端不都是開口的，有一端在密閉容器中，所以不符合連通器定義，故它不是連通器.

（3）通過觀察甲裝置可以看出，甲裝置中兩電阻進行串聯(lián)，這樣做的目的是使通過兩個電阻的電流和時間是相等的，電流和時間是這個實驗的不變量，兩個電阻是不同的，為變量，因此甲裝置實驗是用來探究電熱與電阻的關(guān)系.此實驗是通過U形管中液面的高度差反映電熱大小，不難看出右側(cè)高度差大，說明右側(cè)容器內(nèi)電熱多，由此可知：在通電時間和電流相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越大，根據(jù)焦耳定律可知，電阻產(chǎn)生的熱量與電阻大小成正比，因此左、右兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量之比是1∶2.

（4）在乙裝置中，通過與電阻R2并聯(lián)一個電阻R3，由于干路電流大于支路電流，也就是使通過R1和R2的電流不同.

（5）觀察圖乙裝置不難發(fā)現(xiàn)，兩容器中有大小相同的電阻，由于右側(cè)并聯(lián)一個電阻進行分流，使通過兩個電阻電流不同，這就說明此實驗裝置可以探究電熱與電流的關(guān)系；通電一段時間后，乙裝置中左、右兩個透明容器中，左側(cè)U型管內(nèi)液面的高度差大，因此在相同時間內(nèi)左容器產(chǎn)生熱量較多.

（6）對于結(jié)論的得出需要運用控制變量法的思維進行歸納，乙裝置實驗中，電阻、時間相同，電流不同，由此可知：在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多，根據(jù)焦耳定律可知，電熱與電流的二次方成正比，由（5）可知，左側(cè)電阻的電流為右側(cè)電阻電流的二倍，因此乙裝置中左、右兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量之比是4∶1.不管在哪種裝置實驗中，通電一段時間后，若出現(xiàn)U形管液面高度幾乎沒有變化，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因可能是透明的密閉容器的氣密性不好導(dǎo)致熱量散失.

（7）若在乙裝置中，若通電一段時間后，左側(cè)液面明顯上升，若R3斷路，此容器將不會產(chǎn)生熱量，所以右側(cè)液面幾乎無變化.若將R3和R2并聯(lián)后接入右邊密閉容器中，此時右側(cè)容器內(nèi)的電阻為2.5Ω，與左側(cè)電阻不同，并且是串聯(lián)，因此可以研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系.

（8）若將乙圖中容器外連接的電阻R3阻值由5Ω更換為10Ω，它仍能起到分流的作用，使通過R1和R2的電流不同，所以仍能完成電熱與電流關(guān)系的實驗探究.

（9）此實驗是通過把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致容器內(nèi)氣體的溫度發(fā)生變化，所以此實驗的依據(jù)是電流的熱效應(yīng)，當(dāng)家庭電路中的導(dǎo)線連接處接觸不良時，該處電阻會增大，容易引發(fā)火災(zāi)，由于接觸處和其他位置是串聯(lián)，電流和時間是相同的，接觸處電阻越大則產(chǎn)生熱量越多，不難發(fā)現(xiàn)根據(jù)圖甲的實驗結(jié)論可以用來解釋這種現(xiàn)象.

點評? 對于這個“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實驗”，通過對演示實驗的拓展，運用發(fā)散思維的角度去變式成不同的問題，能促進學(xué)生的思維的能力的發(fā)展.在課堂教學(xué)中，要深入挖掘其特點，結(jié)合新課標理念去設(shè)計新的方法，促進學(xué)生各種能力的提高.

結(jié)語

在平時的課堂教學(xué)中，要深入落實新課標，實施新教法，要優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，深挖學(xué)生的思維，在科學(xué)方法、數(shù)學(xué)表達、科學(xué)推理、科學(xué)論證、延伸和應(yīng)用等方面不斷地探索，加強對科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，這樣才能融會貫通，高效快速地理解和熟悉物理內(nèi)容及規(guī)律，最終打造高效的課堂.