流体力学中对流的概念范例6篇

流体力学中对流的概念

流体力学中对流的概念范文1

地理概念反映的是地理事物及其演变过程的本质属性,是对地理事物的高度概括和总结。它作为地理抽象思维的基本元素,直接影响到地理判断、推理与论证。因此,在地理教学中,抓好地理概念的教学,对于学生准确掌握和运用概念进行判断、推理和论证,提高分析问题和解决问题的能力有着重要的意义,是进行创新教育的基础,也是地理教学的基本任务。如何进行地理概念教学呢?

一、设计体验的情境,从生活中主动探究概念。

布鲁纳说:“学习最好的刺激乃是对所学教材的兴趣。”教师可将学生的体验与兴趣结合起来,使学生接近和进入“乐”学境界,从生活中主动探究概念。如高中地理中城市化、工业化、产业转移等概念可以利用学生对身边相关事物的变化生活体验为基础,来探究深化概念的内涵和外延。在城市化概念教学时,结合常州新北区发展,居民拆迁安置较多,城镇面貌日新月异的现状,我向学生展示新旧照片和城乡规划图,让学生体验身边的城市化,同时让学生学生根据自身的体验表述身边的地区土地利用率、当地民众就业和人口迁移方向发生的变化,然后由学生讨论归纳城市化的概念。学生既深刻理解了城市化的概念,理解了城市化是人口向城镇集聚和城市范围扩大、乡村变为城市两方面的动态发展的进程,又从讨论中了解了城市化的根本原因是经济的发展等知识外延。生活化的教学又启发学生意象和感受,为课堂教学作了基础知识的铺垫,营造了鲜活轻松的课堂氛围。

二、比较概念异同,从内涵和外延中理解概念。

明确了单个概念的内涵和外延后,为了能达到准确运用的目的,学生还必须搞清概念间的关系,因此教师对关系不同的概念采取比较教学的方式要有所不同。

1.类比概念

类比特别适用于相似或相近的概念。这类概念既有联系又有区别,学生容易混淆。通过类比的方法学生可掌握这些概念的共性,同时突出其个性特征,防治“张冠李戴”、概念混淆的弊病。

2.对比概念

这类概念之间的关系是互相对立的,意义相反或接近相反。例如,气旋与反气旋,暖锋与冷锋,内力作用与外力作用,升降运动与水平运动,背斜与向斜,寒流与暖流,外流河与内流河,可再生资源与非可再生资源,等等。教学这类概念的基本技巧是选取典型的“对比点”,列表比较。这种教学方式可以使相反的地理概念“个性”鲜明,“特征”突出,给学生留下深刻而鲜明的印象,为以后学习新的概念和分析问题提供基础知识及方法论的指导。

三、运用地理图、模型,直观形象解读概念。

教学实践证明,只要挂图模型展示得巧妙合理,比喻的语言形象精练,电化教学手段科学恰当,大多数学生就可以较快地建立并理解相关概念。

地图是地理学的第二语言,是地理学学习的重要工具,也是直观形象解读地理概念的重要手段。地理概念中有许多理论化、抽象化的概念。高中地理必修(1)中如地壳和岩石圈、气压带、风带、锋面、逆温等,学生从未接触,或没有任何生活的体验,此时若教师语言描述空洞苍白,学生会云里雾里。此时如果教师借助模型、景观图、画出示意图,学生则一目了然。如在讲地形一节时,我首先展示地形模型,要求学生从高低、平坦起伏等方面进行有序观察,进而引导学生找出五大地形单元的特征,再通过阅读教材,使学生建立并理解平原、高原、山地、盆地、丘陵的概念。又如在讲近地面大气逆温时,教师只要在黑板上画出如下两图:

正常的温度随海拔变化曲线 长生逆温时温度随海拔变化曲线

近地面大气温度随海拔高度变化直观清晰,学生从板图中原有的正常规律到非正常现象,既能拓展思路,又能提高学习兴趣,增强主动探究地理的激情。

四、构建概念图,归纳整合地理概念。

高中地理概念纷繁复杂是学生学习地理的障碍之一。概念地图是一种比较直观的,以各种连线将相关的概念连接而形成的关于该主题的概念网络,这种形象化的方式可以加深学生对知识结构的理解,促进地理概念的学习。特别是一节课概念较多或在复习课时,概念图教学效果尤为明显。如在河流专题复习时,考虑到与河流相关的概念较多,概念之间存在着较为复杂的并列、包含和内在的因果关系,教师可建构概念图如下:

教师在进行地理概念教学时及时提供河流相关知识背景和案例补充,可以加强新旧概念的联系,促进学生形成合理的认知结构;促进概念的理解,减少无意义的识记,形成有意义的学习,培养学生的能力;激发学生对此进行深入探究的兴趣,以深刻理解概念之间的相互关系,为学生进一步构建更科学的地理知识体系服务。

五、设计逆向例题,深化地理概念。

学生对概念的认识往往从感性发展到理性,只有把已经学过的地理概念独立地运用于解答问题和应用练习,学生对概念才能加深理解和巩固。练习中逆向思维例题的设计往往会让学生面对例题图表文字等信息一筹莫展,不能提取有用的信息。如在教学等高线和地形相关概念时,在帮助学生建立理性概念后,教师可设计逆向例题如下:

读图回答:图中河流的流向是()。

A.东北向西南 B.西北向东南

C.东南向西北 D.西南向东北

不少学生面对一条等高线、一条河流的简单抽象的图示信息找不到方向,他们已经习惯:等高线地形高低河流流向,面对一条等高线无法下手。可用逆向思维去分析:河流河流所处是山谷等高线向高处凸地形高低河流流向。逆向思维的例题有助于学生思维的拓展,进一步深化概念,并在应用中进一步“活化”概念,发生迁移,变为分析问题解决问题的能力,培养学生的逻辑思维和创造思维能力,做到融会贯通。

综上所述,地理概念是地理教学中最基础最重要的地理知识,只要教师针对教学实际,运用科学和艺术的地理概念教学策略与手段,就能让学生正确掌握学习地理概念的具体方法,形成清晰的地理概念,培养良好的思维能力,从而达到提高地理教学质量和促进素质教育的目的。

参考文献:

[1]张春生.掌握地理概念的途径与方法.教育实践与研究,2002.8.

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关键词:电子技术;概念;现象;抽象;形象

电子中的概念是反映电子现象和过程的本质属性的思维方式,是电子技术事实的抽象。它不仅是电子技术基础理论知识的一个重要组成部分,也是构成电子技术规律和公式的理论基础。学生学习电子技术的过程,其实是在不断地建立电子技术概念的过程。因此概念教学是学生学好电子技术的基础,更是学好电子技术的关键。在实际教学中如何才能让学生有效地掌握、理解并运用好高中电子技术概念呢,从实际教学的经验中体会到,采用灵活多变的教学方式,激发学生的学习兴趣,变抽象为形象,可以提高概念教学的效果。

一、联系、联想记忆法

电子技术中有很多抽象的概念,例如:电场、电力线,磁场、磁力线。电场、磁场看不到但却实存在(可以利用实验证明),而电力线和磁力线不存在为了分析问题方便而画出来的(可以看到)。利用电力线或磁力线的方向表示电场或磁场的方向,利用电力线或磁力线的疏密来表示电场或磁场的强弱。

半导体中载流子的运动也是如此:一般我们看不到,为了分析方便往往把空穴和自由电子画出来。空穴带正电荷,自由电子带负电荷,主要靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体或P型半导体;主要靠自由电子导电的半导体称为电子型半导体或称为N型半导体。空穴通常用圆圈O表示,P去掉尾巴就是O;电子带负电N就可以想成三个负号。通过总结空穴、电子,P型半导体、N型半导体就比较容易记了。

二、教学实验演示法

电子技术是一门以实验为基础的学科,在进行概念教学时,演示实验法是一种行之有效的教学方法,一个生动的演示实验,可创设一种良好的电子技术环境,给学生提供鲜明具体的感性认识,再通过引导学生对现象特征的概括形成自己的概念。

如“整流”概念的教学,用直流电源和单向半波整流电路演示,让学生体会到外加电源的正极接二极管的正极,电源的负极接二极管的负极,二极管受正电压,二极管导通,电路中通过大的电流IF;反之外加电源的正极接二极管的负极,电源负极接二极管的正极,电路中几乎无电流通过。从而揭示了二极管的单向导电性。

三、电教图像剖析法

有些高中电子技术概念,无法实验演示也无法从生活中体验。如PN结的形成,空穴和电子的扩散运动、漂移运动等。可以用图像、电教手段(如FLASH动画)展示给学生观看。电子技术图像通过培养学生的直觉,从而培养学生的高层次的形象思维能力,建立起电子技术概念的情景;电教手段能以生动、形象、鲜明的动画效果,模拟再现一些电子技术过程,学生通过观看、思考,就会自觉地在头脑中形成建立电子技术概念的情景。这种方法符合“从生动的直观,到抽象的思维”的基本认识规律,是现代教学中提高概念教学效果的一种重要手段。

四、兴趣引导法

兴趣是最好的老师,实际生活,生产实践及现代高科技中一些有趣的电子技术现象会吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,活跃学生的思维,提高学生的理解能力,有利于知识的掌握。

如对放大概念的认识,以门铃的工作过程为例。可以先不加放大三极管时接好电源和音乐片,门铃发声,声音很小只能在耳边才能听到;接着接好电源、音乐片,门铃发声,声音比较大,整个班都可以听到。使学生亲身感受到门铃发出声响的明显变化的现象。说明和分析什么是放大的概念,通过学生对“放大”现象切身的体会来理解掌握这一概念。利用振荡电路组成的闪光灯电路即提高了学生的学习兴趣,有利于学生对电路的分析对知识的掌握。

五、循序渐进法

循序渐进,通过复习旧知识引入新知识,是实际教学中常用的一种教学方法。通过复习已掌握的电子技术概念,并对此概念加以扩展,延伸,或使其内涵、外延发生变化从而得到新的概念。

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关键词: 初中物理教学 前概念 电学概念 教学策略

一般情况下,学生在没有正式接受科学概念教育之前,通过长期的生活经验积累与学习,已经对相关知识有了一定的认识,这种未经专门教学所形成的概念称为“前概念”。例如,从生活经验可知,物体运动是由于受到力的作用,如果物体不受力,就会处于静止状态。这种认识是学生长期的生活经验所形成的力与运动的前概念,但与要学习的牛顿第一定律相悖,会影响学生对牛顿第一定律的理解。当然,有些生活经验有利于科学概念的学习。例如,从同一高度自由下落的不同物体,质量越大,对地面做功越多,有利于重力势能的学习。

总之,有的前概念利于科学概念学习,有的阻碍科学概念学习。对学生已知的知识我们要利用好,对于学生难理解的要找好对策,这样有利于课堂教学效率的提高。根据建构主义学习理论,对前概念和新知一致的,将新知纳入前概念进行同化,以丰富原有的图式。对前概念和新知产生冲突的,用新知破除前概念,使原图式能顺应新知,从而建构新的认知图式。本文以初中物理中的电学概念为例阐述前概念的教学策略。

一、教师要树立建构主义教学意识,了解学生的前概念。

建构主义认为:个体的学习过程是个体主动建构知识的过程。在这过程中,个体通过已有的认知结构对输入的信息主动地进行选择和加工,从而建构自己对信息的理解。因此学生已有的认识对即将学习的科学概念有重要的影响。在物理课堂教学中,许多老师习惯把学生当成知识的容器,给学生灌输新知。这样教出的学生在某些问题上就会出现“两张皮”现象,学生表面上掌握了新的概念和规律,头脑里还保留着对这些问题的原有错误认识,也就是学生表面接受了新的科学概念,但对问题的认识能力没有根本改变。于是学生在解决熟悉的问题时会利用新知,但遇到陌生问题时,还是用前概念解决问题。

比如,学生学完串联电路的电流规律后,如果直接问串联的两个灯泡电流大小关系,学生就会回答:两个灯泡电流相同。但如果说串联电路中的两个灯泡,L■比L■亮,则通过哪盏灯的电流大,多数学生回答L■的电流大。从后一种问题的回答反映出学生的前概念仍然存在,学生的头脑里前概念和科学概念并存,说明学生缺少主动构建串联电路的电流规律的过程,所以部分学生只勉强地接受了电流规律的科学结论,并没有真正理解规律。

因此教师教学前要了解学生的前概念,只有根除学生前概念,才能构建科学概念。要了解前概念,可以根据教学经验预测学生认识新知的大致情况:哪些学生易于接受,哪些学生难以接受。仅凭教学经验远远不够,因为学生的思维特点成人不一样,老师的思维能力一般要高于学生,不同的学生认识上也有差别,所以教师还要和学生接触,了解学生已有的前概念,可以进行前概念调查测试了解学生的想法。比如:在学生还没开始学习串联电路电流规律前,要了解学生对串联在电路中两个灯泡电流大小的认识。可以通过如下测试:如图,闭合开关S后,你认为通过灯泡L■和L■电流哪个较大,还是一样大,并说出理由。

学生的回答大致有以下几种情况:

4.一样大,电路中只有一条路径,电流通过的各处大小应该一样。

从学生的回答可以看出:学生对串联电路电流的特点有不同的认识,这些认识就来源于自己的前概念。这些认识中第4种情况最利于新知的学习,其余的认识都多少阻碍了学生对电流规律的理解。如果教学中只是简单地传授给学生电流规律的正确结论,而没有解决学生的原有错误认识,帮助学生主动构建科学概念,则学生遇到稍加变换的类似问题,或时间一长,还会用根深蒂固的前概念回答问题。所以要改变学生的认识,教师教学前要了解学生的前概念,找准对策帮助学生建立科学概念。

二、通过探究实验激发学生的认知冲突,促使学生将前概念转变为科学概念。

物理实验具有直观、形象、印象深刻等特点,可以充分调动学生的各种感官,增大学生对物理信息的感知量,使学生对物理事实产生明确、具体的认识。因此在了解学生前概念的基础上,通过实验使学生认识到前概念不合理的地方,从而让学生接受科学的物理概念。

例如,在探究串联电路电流的特点时,老师在基本了解学生前概念基础上,通过提问,让学生提出猜想,再引导学生设计实验验证猜想,从而激起学生探究问题的欲望。由于实验比较L■和L■电流大小,学生自然会想到测量如图所示A、B、C三处电流。然后进行实验与收集数据,通过实验学生发现实验现象与自己之前的想法不一样,原来的想法就会动摇,因为原来的认识不能解释实验数据,从而使学生产生认知冲突,促使他们对前概念做出调整和改造,进而实现概念的重新建构。

三、通过师生、生生间的合作、交流与讨论,解决认识冲突,建立科学概念。

建构主义提倡合作的学习模式,每个人都以自己的经验为背景建构对事物的理解,因此只能理解事物的某些方面,很难对问题有全面正确的理解。在教学中教师要创造条件让学生多交流,由于学生的心理年龄比较接近,彼此更容易接受对方的观点,弥补认识的不足。再通过师生交流使老师看到学生对各种现象的理解,以便及时纠正学生不正确的认识,这样通过大家的交流促使学生更全面地理解科学概念。

例如,在探究“小灯泡亮度由什么因素决定”时,通过实验学生发现两个规格不同的灯泡串联时,电压大的灯泡较亮;并联时电流大的灯泡较亮。于是学生就会有如下认识:一部分学生认为灯泡的亮度由通过灯泡的电流大小决定;一部分学生认为灯泡的亮度由加在灯泡的两端电压决定。这个问题可以让学生展开讨论,认为由电流因素决定的同学会举例说明自己的正确性,相反认为由电压因素决定的同学会举反例说明对方的不合理。在彼此的观点交流和争论中学生会发现自己的观点有不妥的地方,认识上有冲突,于是就想寻求更合理的解释。

在学生交流之后,老师要明确指出小灯泡亮度不能简单地说是由电流或电压决定,此时学生能够接受老师的观点。老师还要进一步引导学生思考:如果两个灯泡分别接在不同的电路中,通过灯泡的电流和加在其两端的电压都不相同时,怎样比较两个灯泡的亮度?通过讨论交流,最后在老师指导下测量小灯泡不同亮度时的电流和电压,通过比较灯的实际功率与灯的亮度关系,学生就会建立灯泡的亮度是由灯的实际功率决定的科学概念,同时也意识到原来认识的不全面性。为了巩固概念可以让学生尝试用科学概念解决前概念不能解决的问题,让他们对科学概念的有效性有更深刻的体会和认识。

总之,在教学物理新知时,教师不能采用填鸭式教育,要先了解学生在学习新知前已经知道了什么,利用学生已有的知识进行教学,使学生的前概念顺利同化或顺应为科学概念,从而提高学生的认知水平。

参考文献:

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一、创设情境,引入概念

物理概念是从物理现象、物理过程中抽象出来的共同特征与本质属性.它不是表现事物的现象,而是表现事物的本质与事物的内在联系.因此,学生学习物理概念常感到比较枯燥,难以理解.如果在教学过程中能从学生熟悉的生活现象引入概念,创设一定的情境,制造特定的气氛,这样就既能提高学生学习物理概念的积极性,又容易使学生理解物理概念.

例如,在讲“大气压强”时,为了定性说明大气存在压强,我取两个粗细差别不大的试管,在大试管中装满水,并将小试管压入大试管中.实验前先让学生猜测将它们倒过来时会出现什么现象,同学们都猜测小试管会掉下来.然后让学生观察实验现象,结果小试管不但不会掉下来,反而慢慢上升.学生目睹这特设的实验情境十分好奇.为什么小试管受到重力和水对它压力的作用,不但不掉下来反而慢慢上升呢?接着我引导学生得出结论――是由于受到大气压强作用的结果.这样,学生对大气存在压强就有感性的认识,能形成正确的概念.

二、利用类比,讲清概念

物理知识本身既有许多相近之处,又有不同的地方,如果不加以区别比较,就很容易混淆,甚至张冠李戴.因此,在教学中要把一些容易混淆的概念作对比分析,明确这些概念之间的区别和联系,帮助学生纠正错误的理解,加深对概念的正确认识.

例如,在热学中“热量”和“内能”这两个概念,“内能”常常又称为“热能”,所以学生经常会说物体温度越高具有的热量越多.如果在讲热量这个概念的同时,讲清热量和内能的区别在于:热量是在热传递过程中物体吸收或放出内能的多少,当物体之间没有发生热传递时,就没有内能的转移,也就不存在热量的问题,但因为分子的热运动,物体总是具有内能的;再者在热传递过程中,也只是一部分内能发生转移,因此不能说物体“具有”热量.

三、注意引导,理解概念的内涵

物理概念的内涵是指概念所反映的物理现象,物理过程的本质属性.在教学中必须引导学生对所学的概念从多方面去理解.

例如,在讲“导体的电阻”时,除了让学生知道电阻是导体对电流的阻碍作用外,还要通过实验来分析:对同一导体来说,无论电压和电流怎样改变,电压与电流的比值总是一常数;换用另一导体,电压与电流的比值也总是一常数,只是两个常数不同.只有从这两方面来分析,才能使学生明白:对同种导体来说,不管加在导体两端的电压和通过导体的电流的大小如何,它们的比值是不变的.这种比值的不变性,说明了电阻是导体本身具有的一种特性.理解了这一点,学生在计算电阻时,就不会由此而得出电压为零时电阻为零的结论了.

四、通过应用,加深概念的理解

运用物理概念进行分析,解决实际问题,既是深化认识的过程,也是检验学生对概念认识是否正确的主要标准.学生对概念的模糊认识,更多的是在应用中反馈出来.因此,概念形成以后,我一般都让学生用概念去分析一两个典型实例.这样不仅能加深学生对概念的理解,而且又培养了学生运用知识解决问题的能力.

例如,在讲“电阻”后,可以让学生练习这样一道习题:加在某段导体两端的电压是2伏,通过这段导体的电流是100毫安,则这段导体的电阻是多少?若加在该导体两端的电压是8伏,则这段导体的电流是多少?若电压降为零时,则电阻变为多少?电流变为多少?做这道题时,前面的两问,学生一般均能做对,但第三问可能只顾用公式,忽略了电阻这个概念的内涵,而得出电阻为零的结论,这时我利用学生出错的原因,再次强调电阻这个概念的内涵,使学生加深对电阻概念的理解,同时也让学生知道利用公式计算要考虑公式的物理意义.

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一、重视从感知到建立概念之间的表象过渡

小学生的思维尚处在具体运算阶段向形式运算阶段逐步发展的过程,从大量的具体的形象的感性认识基础上,建立起该事物的表象。它既有直观性,又有一定的抽象概括性,是儿童从直观对象到抽象概念之间的一个桥梁,是儿童形成概念的一个重要的基础。学生从直观感知到抽象过渡的过程中,教师要注意在引导学生观察时,让学生充分地明确自己的观察任务,加强学生在感知过程中的语言运用。同时,要在学生获得感知的基础上,引导学生对感知对象的认识进行及时归纳,方便于形成对研究对象本质属性的概括认识。

二、加强概念建立阶段的数学交流

儿童在学习时,其内部的思维常常需要一定的外部语言给予某些支撑,教师应利用学生这个特点,在数学概念的建立阶段,不断训练学生将自己认识用简练的语言表述出来。这不仅方便学生不断地认识和把握对象的本质属性,帮助深刻地理解概念内涵,而且有利于对学生的数学交流能力培养。具体可从以下三个方面来引导学生:

1.表述自己的发现。在概念学习的初始阶段,可以引导学生经常将自己的观察、操作或比较后所获得的发现、体验等与同伴进行交流,学生可以通过对表述和交流所用的语言的逐步准确和精炼,帮助他们获得对概念的认识和掌握。

2.解释自己的观点。数学交流能力的一个重要特征就是能将自己的观点或结论,用清晰、简练和准确的语言给予解释和说明。这个解释和说明的过程,不仅是一个对数学概念理解的过程,还是一个对数学概念的运用的过程。

3. 倾听、质疑和反驳他人的观点。培养学生的数学交流能力,不仅要注重训练学生表述自己的发现或证明自己的观点,还应注重引导学生在倾听接纳他人想法的同时,能经常性地对他人提出的观点、想法提出质疑和反驳。

三、促进学生构建概念过程中的思维发展

在小学生数学概念的教学中,影响学生概念构建的思维能力主要有数学观察能力、分析比较能力和抽象概括能力。

1.发展学生数学观察能力。对于以形象直观思维为主的小学生来讲,数学观察能力的培养是一个缓慢渐进的过程,这需要在概念教学中抓住概念形成过程中的各种契机,有意识引导学生去感知。这首先教师要提供形象丰富的数学感知材料,给学生创造通过形象感知产生知觉的形式化的倾向机会。其次,在引导学生观察时,教师要适时地给予点拨,唤起学生知觉形式化倾向的意识。再次,在观察思考的过程中,要让学生不断地明确自己的观察任务,将自己的体会和认识不断地的与教师和同伴交流,来激发思考、体会和感悟,从而逐渐形成知觉形式化的心理倾向。

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物理概念准确地反映了物理现象及过程的本质属性,它是在大量的观察、实验基础上,获得感性认识,通过分析比较、归纳综合,区别个别与一般、现象与本质,然后把这些物理现象的共同特征集中起来加以概括而建立的,是物理事实本质在人脑中的反映。任何一个物理概念的学习又会与其他概念相联系,概念之间的这种关联着的逻辑关系,是构成物理规律和公式的理论基础。物理概念不仅是物理基础理论知识的一个重要组成部分,也是学生通过逻辑推理方法,构建知识体系的基本元素,学生学习物理知识的过程,就是要不断地建立物理概念,弄清物理规律。如果概念不清,就不可能真正掌握物理基础知识,不可能有效构建物理模型,不可能形成清晰的思维过程。在解决物理问题时,常常表现出选择题选不全,计算题审题时,由于对某些概念理解不到位,导致挖掘不出有效信息、不能快速建立未知量与已知量之间的联系,解题效率低下。因此,在中学物理教学中,概念教学是一个重点,也是一个难点,搞好物理概念的教学,使学生的认识能力在形成概念的过程中得到充分发展,是物理教学的重要任务。

二、影响高中物理概念学习的主要因素

1、教材因素

初中物理教材与高中教材相比较,对知识和思维能力的要求都有一个较大的跨越,存在一个较大的台阶。高中物理教材所讲述的知识不仅要求采用观察、实验,更多的要求具备分析归纳和综合等抽象思维能力,要求能熟练的应用数学知识解决物理问题。对于多个研究对象、多个状态、多个过程的复杂的问题,从物理现象到构建物理模型,从物理模型到数学化的描述,建立一系列的方程,学生接受难度大。初中、高中物理教材对知识的表述也有很大差别。初中物理教材文字叙述比较浅显通俗,学生容易看懂和理解,而高中物理教材对物理概念和规律的表述严谨简捷。对物理问题的分析、推理、论述科学严密,学生不易读懂、阅读难度大。另外,高中教材与所需数学知识的衔接不当,也对学生的物理学习造成了困难。如学生尚未学到极限的概念,在学习瞬时速度时就难以理解;高一新生没有三角函数知识,就不能灵活处理力的合成与分解;没有函数图像的知识,用图像法研究各种问题就会比较困难。由于学科之间的横向联系的失调,也加大了高一物理学习难度,使高一学生成绩分化。

2、学生因素

高中物理概念有些是从直观的实验直接得出的,有些概念则需要学生从已有的物理概念出发,或从建立的理想模型出发,通过观察、分析、归纳和推理建立起来。虽然高中学生具有一定的认知能力及逻辑思维能力,但由于他们物理基础知识有限,物理思维方法不足,个别高中学生由于在以往的学习过程中形成了被动接受知识的习惯,积极主动思考问题的能力较差,不善于将陌生、复杂、困难的问题转化为熟悉、简单、容易的问题,不善于将实际问题转化为物理问题,不善于根据具体问题灵活选择方法,学习物理概念时习惯于机械记忆,盲目练习,往往被个别表面现象所迷惑,形成一些片面的、肤浅的概念。主要表现在解决物理问题时对于隐含条件的分析,临界状的把握,多过程的衔接等分析不完整,顾此失彼,答案不全面,条理不清楚。如个别学生不理解加速度及电阻率的概念,造成“加速度大速度就大;电阻率大电阻一定大”的错误认识。

3、教师因素

教师在教学过程中,往往将大量的时间用于备课做题,缺乏分析研究学生的现有知识状况、接受知识的能力,对于学生的知识能力有时估计过高,自己常常觉得有些物理概念很简单,学生自己一看就懂,没有必要花费时间去探讨、挖掘物理概念的内涵和外延,造成学生在最初就没有真正理解有些概念,致使学生不易建立各个物理概念之间的联系。为了更有效的搞好概念教学,需关注以下几个环节。

三、引入物理概念的常用方法

(1)实验法

物理学是一门实验学科,大多数物理概念是通过实验演示,让学生透过现象剖析揭示其本质而引入的,学生通过直观观察形成深刻印象,强化了对概念的理解和记忆。例如在引入弹力的概念时,通过演示实验:小车受拉伸或压缩弹簧的作用而运动;再演示:弯曲的弹性钢片能将粉笔头推出去。引导学生观察在这些实验过程中,弹簧及弹性钢片发生了什么形变,弹簧在恢复原状时要对与它接触的物体产生力的作用,让学生自己总结弹力产生的条件及弹力的概念。

(2)类比法

类比法是在科学研究中常用的方法,在物理学中不少的概念是用类比推理方法得出的,让学生借类比事物为“桥”,从形象思维顺利过渡到抽象思维,有助于接受理解新概念。例如:与重力势能类比,引入电势能的概念;与电场强度概念的建立类比,建立磁感应强度;将电流类比水流,建立电流概念;将电压类比水压,建立电压概念;把电磁振荡类比于弹簧振子或单摆,把电谐振类比于机械振动中的共振,建立电磁振荡概念。

(3)逻辑推理法

物理概念大多数是在已有认知结构的基础上建立起来的,新概念的建立主要依赖于认知结构中相关的概念,要充分发挥已有的旧知识的作用,通过新旧概念之间的逻辑关系引入新概念。例如引导学生复习初中学过的功的概念,指出物体能够对外做功,则物体具有能量。在此基础上,讨论运动物体能够对外做功,则运动物体就具有能量,这种能量叫动能,进一步用做功的多少来确定动能与那些量有关系,使学生真正理解动能的表达式。

总之,物理概念引入的方法很多,无论采用什么方法一定要注意:使学生明确一个概念的物理意义,知道这个概念到底有什么作用;根据学生认知结构中相应知识状况和新概念的不同特点,选择的感性材料要典型全面,要突出与概念有关的本质特征,尽量减少非本质特征的干扰,避免先入为主和消极的思维定势的影响;能起承前启后,建立知识联系的作用,选择的旧知识一定要与新知识有实质性联系,否则容易形成模糊或错误的概念,或在认知结构中形成不正确的联系,有碍于培养学生抽象与概括能力;引入概念时,要尽量能激发学生学习的兴趣,使其积极活动,充分体现学生的主体作用。

四、引导学生理解、深化物理概念的方法

1、细化物理概念对应的知识点

一般情况下,可以从以下几点细化一个概念(1)名称:记住物理量的名称是了解一个物理量的第一步,就像了解一个人就要先记住这个人的名字一样,教材上物理概念的名称,是用黑体字印刷的,这正是要引起同学们注意和重视。(2)定义及物理意义 物理概念的定义是用科学严谨的叙述给出的,教材中常用加点字来表示,定义要熟练准确记忆,不能有半点差错。物理量所表示的物理意义不同于定义,如速度的物理意义是表示物体运动的快慢,其定义是位移跟发生这段位移所用时间的比值。(3)符号 物理量的符号大多采用英语的第一个字母,一般情况,每个物理量都有特定的字母,要求学生记准物理量的符号,这样,有利于规范运算过程。 (4)表达式 一个物理概念的定义用数学语言来描述,就写出了对应的定义式,因为任何一个物理量往往会和其他量建立联系,它们之间的关系又会写出不同的表达式,这时就要弄清哪个是决定式,哪个是定义式。(5)单位 物理量的定义式,既给出了物理量之间的数量关系,又决定了它们之间的单位关系,要分清国际单位和常用单位,并记准其单位符号及不同单位制之间的换算关系。在做题时要求同学们统一单位。(6)矢量和标量 每讲一个物理概念,要求弄清它是失量还是标量。只有明确其特性,才能按相关规则进行运算。 (7)状态量和过程量 每讲一个物理概念,要求弄清它是状态量还是过程量,如何通过状态量的变化把状态量和过程量建立起联系。(8)最后还要提醒学生弄清物理表达式的适用范围。

2、突破难点

课本中的物理概念,文字叙述严谨、简洁,多数同学能够读懂字面意义,但不能把握准确深刻的含义,运用概念解决问题时就容易出现错误。如讲述超重与失重时,个别学生认为超重时物体重力增大,失重时物体重力减少,完全失重时物体重力为零。如果在学习这一概念时指导学生做下列实验:在弹簧秤下挂上钩码,静止时记下示数,然后提着弹簧加速上升,观察指针位置,记下示数,此时发现弹簧秤示数增大了,最后观察物体加速下降时弹簧秤指针位置,记下示数减小,此时发现弹簧秤示数减小了,分析实验结果,引导学生总结出超重和失重概念,这样既留下深刻的印象,又可以轻松地突破难点。再如,惯性这一概念,部分同学难以理解,老师必须通过举例说清,惯性与速度无关,与力无关。我是这样处理的…… 又如,磁通量这一概念,教材中的定义是这样叙述的:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁感应强度为B,平面的面积为S,我们定义磁感应强度B与面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量,简称磁通。粗看这段话就是磁通量等于磁感应强度与面积的乘积,即Φ=BS,深入分析概念,应强调计算磁通量的两个重要条件:一是B与S垂直,不垂直要用投影面积;二是面积S必须是在磁场中的有效面积;三是若平面内有两个或多个磁场且方向不同,则必须用合磁感应强度;四是磁通量的物理意义直观形象地说是指穿过某面积的磁感线条数,故对于穿过线圈截面的磁通量,B越大,截面积S越大,穿过这个线圈截面的磁感线条数就越多,磁通量就越大,与缠绕线圈的匝数无关;五是磁通量是标量,但磁感线穿入同一面积时,却有不同的穿入方向,尤其在讨论磁场不变,平面反转时磁通量变化这一问题,必须弄清磁感线的穿入的方向,有的学生容易把磁通量当成矢量,这时,可以用水流、电流的概念去类比。

只有搞清物理概念的定义,才能有效建立不同量之间的联系。如热学中理解了温度是物体分子平均动能的量度,内能是物体内所有分子动能和势能的总和这两个概念及理想气体模型,知道做功和热传递是改变内能的两种方式,就能掌握一定量的理想气体内能只与温度有关,内能是温度的单值函数,与体积及压强无关,温度升高,内能增加,若体积也增大,则这个过程气体对外做功,必然吸收热量,但气体压强不一定改变;若温度不变,内能一定不变,此时体积增大,仍然是气体对外做功,必然吸收热量,气体压强减小;可见只要把体积与功、温度与内能联系起来,就能顺利解决热力学第一定律的有关问题。

3、矫正错误点

物理概念理解不清,在做题时很容易出现错误,只有深入挖掘其内涵,通过各种题型的反复强化,搞清楚一个物理量的特征,才能避免错误,提高做题准确率。例如,研究电源的电动势及内电阻实验中,对实验数据的处理常采用图像法,用纵轴表示外电压,横轴表示闭合电路的电流,画出了一条倾斜的直线,直线的斜率等于电源的内电阻,有的同学认为斜率是图线与横轴夹角的正切值,造成这种错误的原因是把数学中求直线斜率的方法照搬过来,没有考虑物理问题中纵横坐标的标度不同,纵横坐标交点也不一定是(0、0)等因素。再如,原子核物理中质能方程E=mc2 ,在计算核反应中释放的能量时,有的学生错误地认为质量亏损是质量消失了,消失的质量变成了能量,这时,要通过练习使学生明确核反应过程中不仅质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒、而且质量也守恒。又如用功的表达式W=FS计算功时,有的同学把力的作用点的位移与物体的位移混到一块儿,出现如:人走路时摩擦力做了正功,上楼梯时楼梯做了正功等错误结论。

另外,洛仑兹力是带电粒子在磁场中受到的作用力,它的表达式是通过安培力的公式推导出来的, 洛仑兹力是安培力的微观反映,安培力是洛仑兹力的宏观表现。带电粒子在磁场中运动时洛仑兹力对运动电荷始终不做功,有些学生就不清楚既然安培力是洛仑兹力的宏观表现,为什么通电导体在磁场中运动时,安培力做功?出现这个问题的原因是学生不明白,只有通电导体静止时,安培力才是导体内所有粒子所受洛仑兹力的合力;当通电导体在磁场中运动时,洛仑兹力分力的合力才与安培力等效。洛仑兹力不做功,但洛仑兹力的分力都做功,所以安培力做功。

4、辨析易混点

物理上有许多相近的概念,它们既相互联系又有区别,学生学习时容易理不清其关系,混到一块。因此在进行物理概念教学时,要从不同的角度进行比较、辨析,突出概念的差异,明确概念的内涵和外延,加深理解,避免混淆。如物理量的变化量与变化率,一字之差,含义不同,要讲清变化率和时间建立了联系,是变化量与时间的比值,体现了这个物理量的变化快慢,这个比值常常定义了一个新的物理量。位置的变化率是速度;速度的变化率是加速度;动量的变化率是物体所受的合外力;磁通量的变化率反应了电动势。 再如电阻和电阻率、自感和自感系数、冲量与动量、动能与动量及热学中热量与温度、分子力随分子间距离变化的图像与分子势能随距离变化的图象等都容易分不清。电学中表征交流电的几个物理量电流、电压、电动势,它们的最大值、瞬时值、有效值、平均值,只有弄清其定义、决定因素及表达式,才能理解为什么计算电热、热功率、电功、电功率及电表示数时用有效值,计算某段时间内流过导体的电量时用平均值。学习时要深入比较这些相近物理量的异同点及联系,避免死记硬背公式,做题时乱套公式,不能快速有效选择公式,解题效率低下。另外不清楚物理量正负号的含义,易造成矢量和标量的混淆。实际上研究同一直线上矢量问题时,在规定正方向之后,正值表示该量方向与正方向相同,负号表示其方向与正方向相反,若多个矢量不在同一条直线上,取正负号就没有意义;对于势能这种标量正负号不仅可以表示大小,也反应了这个位置比零势能面的势能高还是低。

五、设计思考题是应用概念建立知识网络的有效途径

学习物理概念是为了能运用概念进行思维,运用概念解决问题。通过练习巩固概念,形成良好的思维品质,提高学生分析问题、解决问题的能力。如何在课堂教学中,指导学生快速准确地把概念、定律用于解答具体的物理习题,教师的分析示范和归纳总结很重要,选择典型习题,引导学生对问题的分析主要集中于“已知信息是什么?”“要达到的目的是什么?即求什么物理量?”在解决问题的过程中,概念和原理就是建立未知量与已知量联系的桥梁。教师先带着学生分析问题,深入挖掘题目的隐含条件、临界条件、多过程结合点等,再引导学生分析、领会、思维过程,然后和学生一起分析问题,最后让学生独立分析问题,并且自己独立总结出解决这一类问题的思路和方法,提高解决问题的能力,避免陷入题海,浪费时间精力。

如讲摩擦力概念时,为了使学生对摩擦力有正确的理解,能对各种情况下物体所受的摩擦力作出准确的分析,在课堂上提出了十个问题让学生讨论判断:

①静止的物体只能受静摩擦力,运动的物体只能受滑动摩擦力,对吗?

②摩擦力的方向是否总是与物体运动的方向相反,对吗?

③在粗糙水平面上滑动的物体一定受摩擦力作用,对吗?

④摩擦力的方向总是与物体运动的方向在同一直线上,对吗?

⑤摩擦力总是阻力或者总是阻碍物体运动的吗?

⑥压力越大,摩擦力一定越大吗?

⑦计算滑动摩擦力公式F=μ 中的等于物体重力,对吗? 能否与重力无关?

⑧物体间接触面积越大,滑动摩擦力也越大?

⑨滑动摩擦力与物体运动的速度大小有关吗?

⑩最大静摩擦力与滑动摩擦力有什么关系呢?

每个概念讲完以后,引导学生仿照上面列出问题的模式,提出与这个概念相联系的各种问题,讨论解答的过程中进一步巩固概念,加深理解。

在复习课上,为了使各个概念建立联系,形成知识“网络”,把相关的知识编成一个知识集成块,以题目的形式展现出来(用多媒体展示),让学生在解题时,大脑高度集中反复回忆、搜索头脑中储存的知识、概念,通过发散思维与聚合思维,达到重温概念,重组知识,形成更科学有用的知识模块。

如矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动的交流发电机模型,可以把力、热、电磁、光学和原子物理学方面的知识贯穿其中,编织成知识“网络”。如图所示:在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,匝数为N的矩形线圈,ab、ad边长为L1 、L2,线圈绕垂直于磁场的中心轴 匀速转动,角速度为ω,线圈通过滑环与阻值为R的外电路相连,若线圈电阻忽略不计,则:

1、ad边、bc边匀速圆周运动的线速度为多少?

2、线圈转动过程中,磁通量最大,磁通量变化率最大的位置分别在哪里?

3、线圈转动过程中,ad边、bc边产生的感应电动势的瞬间表达式怎样?

4、线圈转动时,为什么会产生按正弦规律变化的交变电流?线圈在如图所示的位置开始计时,试写出其感应电动势的瞬时表达式?画出感应电动势的瞬时值随时间变化的图象。

5、写出流过电阻R的交变电流的瞬时值的表达式。

6、线圈转动过程中,通过电阻R的交变电流的周期、频率、最大值和有效值各是多少?

7、电阻R在t秒钟内放出了多少热量?

8、线圈从图中位置转过 角的过程中,流过电阻的电量有多少?流过电阻R的电流每秒钟变化几次?

9、从线圈位于图中位置开始计时,t= 时刻,线圈所受的磁力矩为多大?

10、线圈匀速转动过程中,发电机的输出功率是多少?

11、线圈匀速转动过程中,跟电阻R并联的伏特表的示数是多少?

12、线圈匀速转动一周的过程中,外力对发电机做功消耗的能量为多少?

13、若该发电机用柴油机来带动,已知柴油的燃烧值为q,柴油机及发电机的效率为η1和η2 ,则t秒内柴油机消耗了多少柴油?

14若该交流发电机用核动力来驱动,使用的核燃料为铀U235,其核反应式为 +6 +10 ,设中子( )质量为mn , 原子质量为mu, 原子质量为mx , 原子质量为ms ,设核发电机析效率为η,求t秒内消耗的核燃料的质量是多少?

15、若用水轮机带动该发电机,设水轮机的效率为η1发电机的效率为η2,则水轮机的输入功率为多少?

16、若上题中的水轮靠从h高处由静止流下的水来驱动,则水轮机的输入功率为多少?

17、在保持发电机转速不变的条件下,用该交流发电机对某学校直接供电,已知该发电机的输出电压大于u0,要使电灯正常发光,应选用横截面积为多大的铜导线(铜的电阻率为ρ0 )输电?这时发电机的输出功率是多少?

18、若学校与发电机间的距离L较大,需要采用高压输电,现设计的升压变压器和降压变压器的匝数分别为1:nB和nB:1,则要使学校的n0盏白炽灯全部发光,应选用面积 为多大的铜导线输电?这时发电机的输出功率是多少?

19、若上面的白炽灯正常发光时,发出波长为λ的光,电灯的发光效率为η,则每盏灯在t秒钟内辐射出多少个光子?

20、发电机从发电到输电至用户的整个过程中,能量是怎样转化的?