> 三、探究式演示实验教学的模式、应用与讨论
依据演示实验教学现状和探究教学的原理,笔者经过一段时间的探索与思考,认为在演示实验教学中宜采用探究式,即:提出问题→猜想假设→设计实验→实验证实→得出结论。
初中物理的演示实验一般可分为两类:第一类,学生有一定的感性认识,但具有较少的相关物理知识;第二类,学生既有一定的感性认识,也有一定的相关的物理基础知识。
对第一类,教师以学生具有的感性认识为探索的出发点,给定实验器材,引导学生的思维方向,对于探究途中出现的思维断层,教师应及时“牵线搭桥”。
例一:研究滑动摩擦力的大小和哪些因素有关。
提出课题
滑动摩擦力的大小和哪些因素有关?
猜想假设
(教师)请同学们根据自己的生活经验或你了解的有关知识猜想一下滑动摩擦力的大小和哪些因素有关。
(学生)摩擦力的大小可能和①重力的大小有关;②接触面的粗糙程度有关;③接触面的大小有关。
设计实验
(教师)谁能设计一个实验证实我们提出的猜想?
(学生)一时无人响应(不知如何下手)。
(教师)如果我给你一个木块,一只弹簧秤、一块木板、一条棉布、几个砝码,你能利用这些器材设计吗?可以分组讨论。
(学生)踊跃发言,设计如下:
1、把木块放在水平长木板上,用弹簧秤拉木块,读出这时的拉力,在木块上放砝码,再用弹簧秤拉木块,读出拉力,比较两次拉力的大小来证明摩擦力的大小和重力的关系。
和课本实验相比,方法相同,但是①学生对只有匀速拉动弹簧秤时拉力的大小才等于摩擦力的大小不明确;②学生对重力和压力的概念的区别不清楚。教师在演示中给予讲解,并通过演示操作得到结论。
2、在水平长板上固定好棉布,放上木块(不加砝码),重做上面的实验,把这次读出的拉力和实验1中不加砝码时的拉力相比较,研究滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度的关系。
3、把木块放在木板上(不铺棉布),使木块大小不同的两个表面分别和木板接触,用弹簧秤匀速拉木块,读出拉力,比较两次拉力的大小来证明摩擦力的大小和接触面积的大小是否有关。
实验证实
上述设计,由学生分步演示。并得到分步的结论。
得出结论
学生总结三步实验结论,得到:滑动摩擦力的大小和压力的大小、接触面的粗糙程度有关,和接触面积的大小无关。
对第二类,学生一般能根据已有的物理知识寻求解决问题的途径,教师不给定实验器材,通过指出学生设计中的不足并要求其改进的方法引导思维,完善设计,最终解决问题。
例二:焦耳定律的演示探索
提出课题
(教师)电流通过导体时要产生热量,这叫做电流的热效应。那么,灯泡接入电路中时,灯泡热得发光,电线的发热却觉察不出来,这是为什么?假如在照明电路中接入大功率的电炉,电线将显著发热,时间长了,有可能烧坏绝缘皮,甚至引起火灾,这又是为什么?由此,我们猜想,电流产生的热量跟哪些因素有关呢?
猜想假设,设计实验
(学生)思考后回答:灯泡和导线串联在电路中,通过的电流相同,但灯丝的电阻大,电流产生的热量可能和电阻的大小有关;照明电路中接入大功率的电炉,电压一定,由P=UI,可得I较大,电流产生的热量可能跟电流的大小有关,另外,还跟通电时间的长短有关。
(教师)让我们试着设计一个实验确定电流产生的热量跟电流、电阻、通电时间的关系。
(学生)思考
(教师)引导:我们要研究的是一个物理量和三个变量的关系,应采用“控制变量法”,即分别控制两个变量相同,研究电流产生的热量跟第三个量的关系。
(学生)提出一个设计方案(方案一)
将电源、电流表、滑动变阻器、一个定值电阻、开关组成一串联电流,把一只温度计的玻璃泡放在定值电阻上,取相同的测量时间,测出电流不同时定值电阻的温度,看产生的热量的多少和电流的关系。
(教师)充分肯定设计原理正确,指出不足:用温度计直接测量电阻丝的温度时,由于温度计玻璃泡不能充分和电阻丝接触,并且电阻产生的热量向空中散失得太多,测量误差大,能否改进?
(学生)提出修改方案
在原实验中将
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