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物理规律是物理现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其事物间本质联系的反映,它揭示了在一定条件下某些物理量间内在的必然联系。物理规律从获得途径的角度来讲,分为理论规律和实验规律,而若从知识形式的角度来看,物理规律主要包括:物理定律、定理、原理和定则等,它作为中学物理基础知识最重要的内容,是建构物理知识结构体系的“枢纽”,因此,规律教学是中学物理教学的中心任务之一。
1物理规律教学模式
物理规律与物理概念有着本质的区别,在于概念是属于一种思维形式,而物理规律是有条件的客观规律,它反映了相关物理概念间的必然联系,因此,它不同于物理概念教学,具备它“特有的”教学模式,物理规律教学模式通常划分为四个基本环节:
1。1创设情境、形成问题
常用的创设物理规律教学的情镜、方法有:
(1)运用实验;
(2)利用学生积累的生活经验;
(3)用多媒体把学生不易观察的物理问题形象展示出来;
(4)以新、旧知识的逻辑展开;
(5)介绍生动有趣的物理学史实或故事;
1。2定性探究——物理到模型——分析表征
定性分析是通过对物理问题的分析、“解剖”,重新构建理想化的物理模型,再应用物理知识定性地描述其物理过程,或定性地解释物理现象。定性分析主要解决“为什么”的问题,关键是让学生领会物理规律定性探究、设计方案的思路和过程。
1。3定量探究——物理到模型——数学表达
定量研究则是在定性研究的基础上,将物理模型清晰化,再应用适当的数学方法求出问题的精确解。定量分析主要解决“是什么”的问题,关键是让学生领会定量探究(理论或实验)、建立规律的思路和过程。
1。4运用规律、解决问题
知识的价值在于应用,因此习题教学也是物理规律教学中非常重要的一步,教师要精心筛选习题,使学生通过习题能够加深对物理规律的理解,达到事半功倍的效果。
2《阿基米德原理》教学案例
下面以“阿基米德原理”一节教学为例,阐述采用该教学模式的具体实施策略、方案。
2。1创设情境、形成问题(让生活中的浮力问题走进课堂)
课堂中,针对生活中常见的浮力现象,对同学们提出相应的物理问题:
[TP7CW25。TIF,BP#]
(1)图1中为什么水能托住万吨巨轮,却托不起小铁块?
(2)图2中浮于水面的木块受到的浮力比同体积的铁块大吗?
(3)浮力大小与什么有关?
通过向学生提出生活中常遇到的物理问题,可以激发同学们对浮力学习的好奇心,并使其带着问题的思考进入较好的学习状态。
2。2定性探究物理规律(对影响浮力大小的相关因素分析、思考)
在定性探究浮力大小与哪些因素有关的过程中,让同学们参与实验,并通过亲身体验和观察,对影响物体所受液体浮力大小的原因,进行初步的分析、探究。
2。2。1探究浮力大小与物体排开液体体积的关系
[TP7CW26。TIF,BP#]
如图3实验,在水面上放一个盆子,让它浮在水面上,然后用手将它慢慢向下按,让同学们描述手感觉的变化。如图4所示,将物体从部分浸入水中到完全浸没后,并继续往下放物体,观察此时弹簧测力计的示数变化情况。
通过图3、图4实验的探究,会发现随着手慢慢地向下按压盆子,受到的阻力会越来越大,也就是说水对盆子的浮力是逐渐变大的;当物体在完全浸没水中之后,弹簧测力计的示数不再发生变化,即物体所受到的浮力大小不变了。
得到结论:浮力大小与物体排开液体的体积有关,排开液体体积越大,所受浮力越大。
2。2。2探究浮力大小与液体密度的关系
[TP7CW27。TIF,Y#]
如图5实验所示,首先将鸡蛋放入水中,鸡蛋沉到水底,此时逐渐向水中加盐,仔细观察会发现,加盐的同时,鸡蛋也会慢慢地从杯底部向上浮起,并直至到漂浮在液体表面。
实验中,在水中逐渐加盐的过程实质是盐水的密度逐渐增大的变化过程,而随着盐水密度的变大,鸡蛋“漂”了起来,说明了鸡蛋所受到的浮力增大。
得出结论:浮力大小与排开液体密度有关,液体密度越大,物体所受浮力越大。
通过上面两组实验探究分析,可以对影响浮力大小的相关因素做出定性的表征:浮力大小与物体排开液体有关。物体排开液体的体积越大,所受浮力越大,并且浮力大小与排开液体的密度也存在着关系。
2。3定量探究物理规律(得出阿基米德原理的数学表达形式)
在定性研究分析的基础上,得到了物体所受液体浮力的大小既与物体排开液体的体积有关,同时也和液体密度大小有联系,在以这些结论为前提,来进一步探究物体所受浮力与排开液体间存在的定量关系。
[TP7CW28。TIF,Y#]
如图6,先用弹簧测力计称出物块重力,然后将物块浸入液面与溢水口相平的水中,读出弹簧测力计示数,两次示数之差即为物块所受浮力。然后再测出溢出水(排开液体)的重力,与浮力进行比较。通过实验结果发现:F浮=G排。
最终得出物体所受液体浮力的数学表达式:
F浮=G排=m排·g=ρ液V排g。
教师讲述阿基米德鉴定王冠的故事,对阿基米德原理进行总结。
2。4运用规律、解决问题(利用阿基米德原理解答问题)
(1)跳水运动员离开跳台后,从接触水面到全部浸入水中,他受到的浮力将[CD#3];在他全部浸入水中后下沉的过程中,受到的浮力将[CD#3]。(填“变大”“变小”或“不变”)
( 答案:变大、不变 )
2。如图7所示,一个边长为4 cm的正方体木块,放在有溢水口的水槽中,在没有把物体放到水槽时,水槽中水面正好在溢水口,[TP7CW29。TIF,Y#]当木块浮在水槽的水面上静止不动时,从溢水口中溢出的水的体积是34 cm3,木块露出水面的体积大小和木块受到的浮力大小分别是(g取10 N/kg)
A。64 cm3,0。6 N
B。30 cm3,0。3 N
C。34 cm3,0。34 N
D。30 cm3,0。34 N
答案D
通过上述规律教学模式对“阿基米德原理”一节进行教学,学生不仅理解和掌握了阿基米德原理,同时也经历了物理规律的探究过程,从开始对有关浮力问题的疑惑,到最后可以利用阿基米德原理解决生活中的物理问题。
物理规律是实验观察再加数学推理相结合得出的产物,上述物理规律教学模式通过形成问题、定性探究、定量探究再到解决问题这四个基本环节,体现了科学的研究方法,循序渐进,有利于学生深入理解与掌握物理规律,重要的是培养了学生的科学探究能力。该教学模式的最大特点体现了将生活中的物理问题带进课堂,通过科学的探究环节,将所学习到的物理规律“回归”应用到生活,解决实际问题,满足了课程标准的要求,即做到使物理“贴近学生生活、联系社会实际”。
1物理规律教学模式
物理规律与物理概念有着本质的区别,在于概念是属于一种思维形式,而物理规律是有条件的客观规律,它反映了相关物理概念间的必然联系,因此,它不同于物理概念教学,具备它“特有的”教学模式,物理规律教学模式通常划分为四个基本环节:
1。1创设情境、形成问题
常用的创设物理规律教学的情镜、方法有:
(1)运用实验;
(2)利用学生积累的生活经验;
(3)用多媒体把学生不易观察的物理问题形象展示出来;
(4)以新、旧知识的逻辑展开;
(5)介绍生动有趣的物理学史实或故事;
1。2定性探究——物理到模型——分析表征
定性分析是通过对物理问题的分析、“解剖”,重新构建理想化的物理模型,再应用物理知识定性地描述其物理过程,或定性地解释物理现象。定性分析主要解决“为什么”的问题,关键是让学生领会物理规律定性探究、设计方案的思路和过程。
1。3定量探究——物理到模型——数学表达
定量研究则是在定性研究的基础上,将物理模型清晰化,再应用适当的数学方法求出问题的精确解。定量分析主要解决“是什么”的问题,关键是让学生领会定量探究(理论或实验)、建立规律的思路和过程。
1。4运用规律、解决问题
知识的价值在于应用,因此习题教学也是物理规律教学中非常重要的一步,教师要精心筛选习题,使学生通过习题能够加深对物理规律的理解,达到事半功倍的效果。
2《阿基米德原理》教学案例
下面以“阿基米德原理”一节教学为例,阐述采用该教学模式的具体实施策略、方案。
2。1创设情境、形成问题(让生活中的浮力问题走进课堂)
课堂中,针对生活中常见的浮力现象,对同学们提出相应的物理问题:
[TP7CW25。TIF,BP#]
(1)图1中为什么水能托住万吨巨轮,却托不起小铁块?
(2)图2中浮于水面的木块受到的浮力比同体积的铁块大吗?
(3)浮力大小与什么有关?
通过向学生提出生活中常遇到的物理问题,可以激发同学们对浮力学习的好奇心,并使其带着问题的思考进入较好的学习状态。
2。2定性探究物理规律(对影响浮力大小的相关因素分析、思考)
在定性探究浮力大小与哪些因素有关的过程中,让同学们参与实验,并通过亲身体验和观察,对影响物体所受液体浮力大小的原因,进行初步的分析、探究。
2。2。1探究浮力大小与物体排开液体体积的关系
[TP7CW26。TIF,BP#]
如图3实验,在水面上放一个盆子,让它浮在水面上,然后用手将它慢慢向下按,让同学们描述手感觉的变化。如图4所示,将物体从部分浸入水中到完全浸没后,并继续往下放物体,观察此时弹簧测力计的示数变化情况。
通过图3、图4实验的探究,会发现随着手慢慢地向下按压盆子,受到的阻力会越来越大,也就是说水对盆子的浮力是逐渐变大的;当物体在完全浸没水中之后,弹簧测力计的示数不再发生变化,即物体所受到的浮力大小不变了。
得到结论:浮力大小与物体排开液体的体积有关,排开液体体积越大,所受浮力越大。
2。2。2探究浮力大小与液体密度的关系
[TP7CW27。TIF,Y#]
如图5实验所示,首先将鸡蛋放入水中,鸡蛋沉到水底,此时逐渐向水中加盐,仔细观察会发现,加盐的同时,鸡蛋也会慢慢地从杯底部向上浮起,并直至到漂浮在液体表面。
实验中,在水中逐渐加盐的过程实质是盐水的密度逐渐增大的变化过程,而随着盐水密度的变大,鸡蛋“漂”了起来,说明了鸡蛋所受到的浮力增大。
得出结论:浮力大小与排开液体密度有关,液体密度越大,物体所受浮力越大。
通过上面两组实验探究分析,可以对影响浮力大小的相关因素做出定性的表征:浮力大小与物体排开液体有关。物体排开液体的体积越大,所受浮力越大,并且浮力大小与排开液体的密度也存在着关系。
2。3定量探究物理规律(得出阿基米德原理的数学表达形式)
在定性研究分析的基础上,得到了物体所受液体浮力的大小既与物体排开液体的体积有关,同时也和液体密度大小有联系,在以这些结论为前提,来进一步探究物体所受浮力与排开液体间存在的定量关系。
[TP7CW28。TIF,Y#]
如图6,先用弹簧测力计称出物块重力,然后将物块浸入液面与溢水口相平的水中,读出弹簧测力计示数,两次示数之差即为物块所受浮力。然后再测出溢出水(排开液体)的重力,与浮力进行比较。通过实验结果发现:F浮=G排。
最终得出物体所受液体浮力的数学表达式:
F浮=G排=m排·g=ρ液V排g。
教师讲述阿基米德鉴定王冠的故事,对阿基米德原理进行总结。
2。4运用规律、解决问题(利用阿基米德原理解答问题)
(1)跳水运动员离开跳台后,从接触水面到全部浸入水中,他受到的浮力将[CD#3];在他全部浸入水中后下沉的过程中,受到的浮力将[CD#3]。(填“变大”“变小”或“不变”)
( 答案:变大、不变 )
2。如图7所示,一个边长为4 cm的正方体木块,放在有溢水口的水槽中,在没有把物体放到水槽时,水槽中水面正好在溢水口,[TP7CW29。TIF,Y#]当木块浮在水槽的水面上静止不动时,从溢水口中溢出的水的体积是34 cm3,木块露出水面的体积大小和木块受到的浮力大小分别是(g取10 N/kg)
A。64 cm3,0。6 N
B。30 cm3,0。3 N
C。34 cm3,0。34 N
D。30 cm3,0。34 N
答案D
通过上述规律教学模式对“阿基米德原理”一节进行教学,学生不仅理解和掌握了阿基米德原理,同时也经历了物理规律的探究过程,从开始对有关浮力问题的疑惑,到最后可以利用阿基米德原理解决生活中的物理问题。
物理规律是实验观察再加数学推理相结合得出的产物,上述物理规律教学模式通过形成问题、定性探究、定量探究再到解决问题这四个基本环节,体现了科学的研究方法,循序渐进,有利于学生深入理解与掌握物理规律,重要的是培养了学生的科学探究能力。该教学模式的最大特点体现了将生活中的物理问题带进课堂,通过科学的探究环节,将所学习到的物理规律“回归”应用到生活,解决实际问题,满足了课程标准的要求,即做到使物理“贴近学生生活、联系社会实际”。