中学物理教学法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 中学物理课外实践活动,111中学物理课外活动的特点和作用,中学物理课外活动是指中学物理课堂教学之外，有目的、有计划、有组织安排的各种物理教学活动,1中学物理课外活动的特点：,（1）内容丰富多彩,中学物理课外活动的内容是相当丰富的，它可以围绕教材内容展开，也可以适当拓宽和加深教材知识；它可以以自然界的物理现象为活动对象，也可将物理学在现代生活、科学技术和生产领域的应用作为内容；还可用物理学史和科学家的故事为线索，进行某些涉及物理实验并带有发明创造性质的活动,（2）形式灵活多样,中学物理课外活动的组织形式大体可分为三类：一是班级以上的群体活动例如，集体的参观活动，物理和科技的讲座报告，物理竞赛、游艺会和探索宫等等；二是小组性的活动如，航模小组，电器安装小组，无线电小组，摄影小组，天文观察小组；自制教具小组，小发明创造小组及微机小组等；三是个别性的活动形式如个别性的观察作业，小实验、小制作、写小论文等,（3）自愿参加、独立性强,自愿是课外活动不同于课堂教学的一个特点，学生可以根据自己的兴趣、爱好和需要，选择一定的活动内容这样，就能使学生有更多的独立锻炼机会，在时间、空间、取材等方面有更多的自由度因此，学生可以在教师引导下，从选题、取材、准备、阅读、制作、总结等各方而充分发挥自己的独立性,2中学物理课外活动的作用,（1）由于课外活动的内容极其丰富，而且与现代生活和科学技术有密切的联系，因此它能为学生课堂学习提供丰富的感性认识素材，从而为学生建立概念、认识规律奠定一定的基础，并且为他们巩固、深化、灵活运用知识，创设学习的新阵地，而且能从各个领域开阔学生的知识而，使他们了解现代科学技术的新成就和发展的信息，从而使学生了解物理学的科学意义和社会意义，激发学生积极的学习动机,二、活动内容及其指导,1参观与课外观察活动,一般来说，现场参观需要占用较多的时间，教学的效率较低，因此多半在教学的一、两个大单元之后进行，次数也不宜很多更多的参观活动以课外观察作业的形式进行教师应有计划地布置课外观察作业，引导学生注意自己身边物理事物及其变化，培养学生观察的兴趣，以及观察发现问题的能力例如，观察人走路有什么特点，走路与跑步有什么区别；坐在运动的火车上，观察窗外远近景物的运动，好象大地在回转，近快而远慢；观察你的自行车，可以发现许多的问题，例如轮辐的钢丝为什么不是中心辐射状的，与龙头相连的前叉为什么向前弯曲；抬头仰望天空，朝着相对太阳的不同方向，天空的颜色是不一样的；晚间，透过窗帘观察远处的灯光，可以看到彩色的辐射光芒，如此等等，不胜枚举,2家庭实验与室外实验,家庭实验主要取材于家庭日常生活用品，学生用这种随手取材的方法进行实验，会感到分外亲切家庭物理实验的课题也是相当广泛的如：,把用线拴着的乒乓球放在水龙头下，打开阀门，将提线端向一侧水平移开，你看到什么现象？,在自来水龙头上接套管和用塑料笔杆做的喷水管，打开水龙头，在向上喷出的水束上方放一只乒乓球，可以看到乒乓球一边旋转，一边悬于水束上方，处于稳定平衡的状态,为了组织好家庭与室外实验活动，教师应当根据这两种实验的特点，与教学进程有机地结合，有的内容可以和制作简易学具结合起来，在课堂上使用和在课后进行实验作业，并要求学生在实验的基础上记录必要的现象数据，简要回答思考题实验应当是比较有趣的，不必过于追求实验的精确程度对室外实验，特别要做好实验前的组织准备工作，要特别注意安全,3物理科学宫与物理游艺表演,物理科学宫和游艺表演是向广大学生进行物理宣传教育的重要形式它们能够吸引大批中学生，引起他们的极大兴趣.,（1）趣味物理现象：如利用流体力学原理的气悬球、水束顶球，利用静电放电原理的静电电动机、静电星系模型.,（2）近代物理科学技术的原理和应用的通俗实验或模型：例如，激光通讯的模拟实验，全息照片，说明红外线热效应的红外点火实验，或红外报警实验.,（3）趣味物理游戏：如光电打靶，电磁炮打靶，涡旋气流吹蜡烛（又称烟圈炮），以及物理灯谜等等,4课外科技小组活动,科技小组活动是中学物理课外活动一种常见的形式实践证明，它对培养学生的兴趣和特长具有重要意义，并能为学生今后的创造活动奠定良好的基础,5物理竞赛,物理竞赛，既是物理课外活动的一项内容，又是推动物理课外活动的措施根据竞赛目的，可以划分不同层次的重点例如用以加强实验技能训练的单项实验操作竞赛（天平的调整，密度的测定等）它的要求是严格操作规范和一定的熟练程度；用以加强基本概念、基本定律及其运用的单元物理竞赛，它的要求重在基础理论的理解和运用；以加强灵活运用和扩展知识面为目的的综合物理竞赛；以选拔人才为主要目的的物理竞赛，它们的难度要大一些，有的内容可以适当超过大纲的规定的范围竞赛的形式可以有操作、笔试、抢答、演讲等,一次较高要求的物理竞赛的部分试题,一、考核学生知识面的填充题,1正常人耳听到的声音的频率范围是_赫兹,2正常人眼最敏感的光的颜色是_色,3正常人眼能分辨的最小视角是_度,4控制电子表走时准确的元件是_.,5市场上出售的音乐贺年片发声元件是_,6.第一个在理论上预言电磁波存在，并指出光是一种电磁波的科学家是_；提出物质波假设的科学家是_；第一个提出量子概念的科学家是_世界上第一个论述等臂杠杆和不等臂杠杆平衡条件的人是_世界上第一个做声音共振实验的科学家是_,7月亮为什么永远以一面朝着地球？_.,8光导纤维能够长距离传输光信号是利用了_现象，每根光导纤维折射率沿半径方向的分布是_,9全息照相底片和普通照相底片在摄影冲洗后，底片上图象的不同点是_,10列举激光的两个特性（1）_（2）_列举激光的两种用途（1）_；（2）_.,二、考核学生应用概念规律思维灵活性的题目,1有一只狐狸以不变的速度v1沿直线AB逃跑，一猎犬以不变的速率v2追击，其运动方向始终对准狐狸某时刻狐狸在F处，猎犬在D处，FDAB，且FD=L（如图129），试求此时猎犬加速度的大小,2有一长为L的海底电缆，现发现其中有一处由于外部损伤导致绝缘性能变坏，请设法找出损坏地点的位置,3如图12-10所示，一束白光沿x方向通过屏P上的小孔C后，射问玻璃立方体A，设A的折射率在y方向上随着y值的增加而线性增大，但在与y轴垂直的平面内是均匀的，从A射出的光经过折射率均匀的玻璃三棱镜B后，照在与x轴垂直的观察屏（毛玻璃）E上试在图1211中定性地画出所看到的E上的图象,4用容积为400厘米3的打气筒给自行车打气若轮胎的容积为2升，骑车时加在这个轮上的负荷为350牛顿，大气压为760毫米水银柱高,（1）当温度不变时，为了在骑行中使轮胎与路面的接触面积不大于60厘米2，问打气时至少应打多少下？,（2）若骑车行驶时，胎内气体温度由17升高到37，轮胎容积不变，试问轮胎与路面的接触面积减到多少（设原接触面积为60厘米2）？,三、实验题,1基本知识题：,（1）一个游标卡尺的主尺是毫米刻度尺，游尺的刻度共有20格，总长度为19毫米，该游标尺的精度为_毫米,（2）说明电表面板上下列符号的意义：,（3）说明下列符号意义,稳压电源 6V，03 A_；,电珠 63V 0.2A_;,1000F50 V_.,2观察思考题,（1）在日光灯下放着一个黑色的转盘，转盘上均匀地贴着5块白色的扇形纸片，转盘由马达带动将马达转速从零开始逐步提高，观察现象问：,（a）看到什么现象_,（b）第一次出现5个白色扇形辐射区的稳定画面时，转盘的转速是_转秒,（2）观察麦克斯韦滚摆的运动情况，指出：,（a）滚摆从最高点下降的过程中，质心加速度的方向_，悬线的张力与滚摆重力的关系：T_mg，物体处于_状态（超重、失重、平衡）,（b）滚摆达到最低点时，质心的速度_，加速度_，张力与重力的关系T_mg，物体处于_状态,（c）在滚摆上升的过程中，质心加速度的方向_，T_mg，物体处于_状态,（3）黑盒子上装有一只玻璃镜片，不知是平光镜（象变色镜一样的等原玻璃片）、老花镜（凸透镜）还是近视镜片盒子里是漆黑的，请仔细观察，动脑筋分析以确认是哪一种镜片，并说明理由,3实验操作题,（1）测弹簧的倔强系数k，并要求测出弹簧的等效质量提供的器材有天平、砝码、秒表、支架、坐标纸等,（2）利用信号源中的方波和示波器，显示如下的图形并测量一定的量值,（a）测出方波输入后的电压峰峰值,（b）测出示波器显示方波时的扫描周期,（c）（d)提供电阻箱和电容器，显示出相应的波形，并利用坐标纸，用图象法测出电容器的电容量,113 中学物理研究性学习课题研究的指导,在全日制普通高级中学物理教学大纲（试验修订版）中，首次提出要在普通高中进行课题研究，这是我国高中物理课程的一项重大改革。课题研究的目的是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作的能力。这项活动还有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识，训练学生参与实践的能力。,一、研究性学习课题研究的目的,1、培养学生综合运用所学知识的能力,2、培养学生收集和处理信息的能力,3、培养学生分析问题和解决问题的能力,4、培养学生语言文字表达能力以及交流与合作的能力,二、研究性学习课题研究的特点,1、师生关系体现学生自主性,2、学习内容体现综合性,3、学习方法体现探究性,4、评价目标重视过程和体验,三、研究性学习课题研究的组织形式,小组合作是研究性学习经常采用的组织形式，也可以采取个人研究与全班集体研讨相结合的组织形式。,附录：研究课题示例,研究影响滑动摩擦力的因素,研究材料的保温性能,估测压力锅内水的温度,用电解法测定元电荷,自来水电阻率的测定,研究弹簧振子的周期和小球质量的关系,把灵敏电流表改装成多用电表,研制水“火箭”,用激光笔做光学实验,菜刀上的力学知识,刹车时车轮被抱死的利与弊,调查研究：灶具的演变,调查研究：家用电器的发展带来的安全问题,小论文：从电冰箱到臭氧层,小论文：温室效应,小论文：从伽利略望远镜到哈勃太空望远镜人类对宇宙的认识史,小论文：阿尔法磁谱仪与暗物质,课题研究的特点及其教育作用,一、增加了探索性实验,以往的学生实验，除了某些单纯的技能训练性实验外，主要有两大类，一类是验证性实验，即在学过相应的知识之后通过实验进行验证，例如“验证牛顿第二定律”、“验证机械能守恒定律”另一类则是知识的应用，例如“用双缝干涉测光的波长”、“测定电源的电动势和内阻”这两类实验的前提都是认为学生已经掌握所涉及的知识，因此实验的目的不是探索新的知识。这些实验对于培养学生获取新知识的能力，激发他们的创新精神，没有很大的作用。,探索性实验是为弥补这些不足而设立的。以“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”为例。教学大纲并不要求学生学习这个知识点，因此实验的前提是学生不知道振子的周期和小球质量的定量关系。做这个实验时，学生在测出若干组数据后列表，在坐标纸上描点，作出拟合曲线，用相应的函数表达这条曲线。如果再换其他几个弹簧做这个实验，还可以进一步解释函数式中参数的物理意义,按照过去对于验证性实验的处理，要先学习这个知识点，实验前学生已经知道相应曲线的形状，实验后假若有的点不在这条曲线上，要分析出现误差的原因。但是，在这个研究课题中，学生事先并不知道它的图象是什么样的，只是在看到这些点的分布和走向之后才意识到它也许能用某个二次函数来近似地表示。在这种想法的鼓舞下，有些学生会尝试作出T2和m的关系曲线，在这之后就会明确地得到周期与小球质量的定量关系。,在验证性实验和探索性实验这两种不同的作法中，实验内容可能相似，但是按照两种不同的思路去设计，学生的心理活动不一样，得到的训练也不一样。中学阶段并不要求学生掌握弹簧振子的周期和小球质量的关系，但是这个实验所用的方法却是科学研究中一个非常典型的方法，学会这个方法将使学生在今后的工作中受益无穷。大纲安排这个实验，目的是进行研究方法的教育，而不是为了多学一个知识点。“研究影响滑动摩擦力的因素”、“研究材料的保温性能”也是这样的课题。,二、许多课题没有惟一正确的答案,实践中的技术问题大多没有惟一正确的答案，只能从不同的角度、不同的需要权衡利弊进行评价。我们过去的科学技术教育却把这样复杂的事情简单化了：要么对，要么错，没有选择。这种教育培养出来的人脱离实际，思想方法绝对化，不能适应社会的需要。大纲修订稿有意识地选取了一些没有惟一正确答案的课题，目的是弥补这方面的不足。,“估测压力锅内水的温度”可以通过测量限压阀的质量而知锅内的压强，进而查表得知水的温度；但是也可以把热敏元件贴在锅外，其外再加保温层来直接测得，还可以把热敏元件直接放入水中；还可能有别的办法。在这些方案中，热敏元件的耐高温问题、直接放入水中时锅的密封问题，等等，都要研究。不同方案测得的水温肯定不会完全相同，这就需要讨论、评价。这些工作在以往的中学科学教育中从未有过。,过去我们认为科学界没有定论的内容不应在中学课程中涉及，其实不能一概而论。让高中学生接触一些目前还有不同认识的课题有助于使学生认识科学的过程，激发探索的热情，培养创新精神，避免思维的片面化。例如在“科普报告：从电冰箱到臭氧层”中可以讨论造成臭氧层破坏的主要原因到底是氟利昂还是喷气式飞机；在“科普报告：温室效应”中可以分析造成气温上升的原因主要是人类的活动还是地球本身的周期性变化这样两种学术观点,实验性课题中有一些技术问题，学生们的处理方法也肯定不会一致。例如在“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”中，由于课堂演示所用振子的周期太小，阻尼太大，不能用来进行这个实验。解决这个问题并不难，可以选用较软的弹簧，并去掉滑动轴。但这时如果水平放置就要解决小球的支撑问题，如果竖直放置则应解决弹簧下垂的补偿问题。学生可以想出多种办法，这些办法各有特点，需要讨论和评价。,三、一些课题是跨学科的,氟利昂不是一种单纯的化学物质，其中有的成份能够破坏臭氧层，有的不能。无氟冰箱中制冷剂的化学成份是什么？它有什么物理性质和化学性质？制冷的机理是什么？学生们在“科普报告：从电冰箱到臭氧层”中可以进行讨论。,“调查研究：灶具的演变”要求研究柴灶、煤球炉、蜂窝煤炉、液化气灶、煤气灶（天然气灶）、电炉、电磁灶、微波炉的燃烧原理（加热原理）和效率，比较燃料的燃烧值。“用电解法测定元电荷”要用化学课中学到的知识测量基本物理常量。这些也是跨学科的课题。,大纲修订版中列入了这些课题，希望有助于使学生加强综合运用所学知识的意识和能力。,四、与新科学技术相衔接,怎样缩小中学物理课程与当代新科技的距离，这个问题一直没有很好地解决，有几个研究课题打算在这方面进行一些尝试。,刹车防抱死系统（ABS）是近年来的一项新技术，它在汽车刹车时自动控制摩擦片与轮盘（轮毂）的压力，使车轮不与地面产生滑动摩擦，这样司机仍然能够控制车的运动方向。这种情况下大部分机械能消耗在摩擦片与轮盘的摩擦上。这项技术虽然很新，但是它的物理模型并不复杂，利用高中物理知识可以做些较为深入的研究。“刹车时车轮被抱死的利与弊”就是基于这种考虑设计的。,“科普报告：从电冰箱到臭氧层”、“科普报告：温室效应”、“科普报告：阿尔法磁谱仪与暗物质”等几个课题也都和科技与环境的最新热点有关。,五、拉近了物理学与实际问题的距离,我们的中学物理教育一直重视理论知识在技术中和解释自然现象中的应用，但是仍然存在一定程度的脱离实际的倾向，表现之一是对于物理规律、物理量的认识的绝对化、理想化。实际上，物理学中的实验定律，在一定程度上都是近似规律。例如，教科书一直说滑动摩擦力的大小跟压力成正比，与接触面积无关，但是通过“研究影响滑动摩擦力的因素”这个课题就会看到，实际情况与这种说法是有较大偏差的。,改变电流表的分流电阻可以改变它的量程，这是欧姆定律的典型应用。但是，学生设计的原始电路往往考虑不到表头的保护措施，实际上是不能用的。“把灵敏电流表改装成多用电表”这个课题可以让学生体会到理论和实际的差距。,六、一些课题与社会问题密切相关,大纲修订版在选择研究课题时注意了科学技术与社会问题的联系。例如，臭氧层的保护涉及无氟冰箱的推广，但是无氟冰箱比氟利昂制冷的冰箱成本高，消费者花较多的钱但本人并不直接受益，对这个问题应该采取什么宣传策略？许多报导说臭氧层的破坏使得皮肤癌的发病率上升，其实皮肤癌主要是白色人种生的病，黄种人很少有这种病，黑种人更是与它无缘。当今世界上的医学资料大部分来源于西方国家，国际传播媒体也基本上由他们控制，事情的严重性会不会被夸大了？也许这里面也有某种形式的种族偏见？研究课题为这类问题的深入讨论留出了很大的空间。,气体燃料比固体燃料更方便，然而使用不当容易引起爆炸和火灾，还可能使人中毒，使用气体燃料是否利大于弊？天然气比焦炉煤气贵，但是燃烧值高，实际使用时哪种燃料更经济？对于不同地区，用电烧饭和用燃气烧饭哪种燃料更经济，对环境的影响更小，更能符合中国人的烹调习惯？这些都可以在“调查研究：灶具的演变”中讨论。过去在物理课中只讲物理原理，最多讲一讲技术应用，但是科学原理的应用及其评价一定涉及社会问题，二者密不可分，我们的学校教育应该为学生做这方面的准备。,七、要用新的标准来评价课题研究,学生对于物理题的习惯反应是“会”与“不会”，物理教师对学生的试卷、作业则总以“对”“错”来评判。这次大纲推荐的研究课题对于不同学生的区分不是会不会做，也不是做对还是做错，而是表现在所作研究的不同深度。例如“菜刀上的力学知识”这个课题，要解释刀刃为什么能够切开物体，只用到合力和分力的知识，绝大部分学生都能在一定程度上做出。但是，还有其他方面的问题：细长的刀和短宽的刀用起来是不一样的；用刀时刀把的长短也有一些力学问题学生的观察要有一定的敏锐性才会发现这些问题，如果能够进行一定的定性与定量的分析，那就更好了。更进一步，如果用刀“剁”骨头，当刀的前端接触骨头时，手会感到刀把向下震，反之则向上震。有那么一个位置，刀上的这一点剁到物体上时，手感十分轻松。学生能够发现这一点，已经很不简单；如果还能自己找些书来读，学习一点课本上没有的知识并正确分析了这个现象，那就很了不起了。这样的研究课题让绝大多数学生都能参与，同时又给各种程度学生的发展留出了很大的空间。,针对研究课题的这种特点，对学生所做工作的评价要有新的标准。例如，要考虑是否提出了新的有意义的问题，对课题的分析是否有独立的见解，所用资料有多少是自己收集的，是否用到了课堂上、课本上没有讲到的知识，对课题是否作了定量的分析对学生的工作应该给予总体的评价，指出其特点与不足，不能只给一个简单的分数。,八、教学相长,许多教师在看到这些课题时的头一个反应是：我们自己还不懂，怎么教学生？这里有一个教育思想转变的问题。研究课题本来就没有惟一正确的答案，它的解答会因场合不同、时代不同、要求不同、观念不同、学生不同而有变化，要让教师精通所有这些课题本来就是不可能的。教师应该是学生的导师，能对学生的研究方向和研究方法给予指导，但是教师不是回答一切问题的百科全书。要相信学生中蕴藏着巨大的积极性和创造力，教师的任务是把它们开发出来，同时自己也从中汲取营养。,研究课题涉及的物理知识不一定是传统意义上的重点知识、主干知识，有的课题甚至不是纯粹的物理学问题，它们只能说是与物理学相关的。提出这些问题的着眼点是培养学生的某些意识和能力，主要不是为使学生学到某些具体的知识。在带领学生做课题研究时，这点应该十分明确。,