朱亞

物理教學(xué)的根本目的就是全面提高學(xué)生素質(zhì)，而學(xué)生素質(zhì)的提高應(yīng)該落實(shí)在物理教學(xué)過(guò)程的方方面面、點(diǎn)點(diǎn)滴滴之中.追尋科學(xué)細(xì)致的教學(xué)過(guò)程，防止重結(jié)論輕過(guò)程的不良傾向，鋪就了物理教學(xué)的成功之路.

一、突出實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)建立與發(fā)展的基石，是學(xué)生建構(gòu)物理知識(shí)、提高科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的與原理，實(shí)驗(yàn)器材的選擇與組合，實(shí)驗(yàn)步驟的制定與實(shí)施，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與處理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察與描述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)價(jià)，構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整過(guò)程和全部?jī)?nèi)容.當(dāng)下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有得到應(yīng)有的重視，只在黑板上講實(shí)驗(yàn)，只用多媒體模擬實(shí)驗(yàn)，不讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)象嚴(yán)重存在.

（一）經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，感悟?qū)嶒?yàn)方法技巧，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)

學(xué)生只有親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，才會(huì)深切感悟其中的一些思想方法，學(xué)會(huì)一些操作技巧，形成一定的實(shí)驗(yàn)操作技能，才會(huì)真正體會(huì)“細(xì)節(jié)決定成敗”的含義.

在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液如何配制呢？實(shí)驗(yàn)中，由于使用的盛水盤(pán)不可能很大，盤(pán)中水的表面積約為0.1m2.如果用滴管（或注射器）將一滴純油酸滴入水中，理論上可以估算出形成的單分子油膜的面積將遠(yuǎn)大于盛水盤(pán)中水的面積.因此，必須先將油酸進(jìn)行稀釋?zhuān)瞥捎退峋凭芤海俚我坏卧撊芤河谑⑺P(pán)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)表明，油酸與油酸酒精溶液的體積比在1∶400左右比較恰當(dāng).那么，如何配制該溶液呢？如果向1mL油酸中加入酒精，均勻混合后直到總量達(dá)到400mL，即可制成1∶400的油酸酒精溶液.但這樣做卻存在著兩個(gè)問(wèn)題，第一是取的油酸體積較小，測(cè)量的相對(duì)誤差較大;第二是一個(gè)班級(jí)（甚至一個(gè)年級(jí)）一次實(shí)驗(yàn)用去的油酸酒精溶液量太小，而配制的溶液較多，大部分浪費(fèi)了.為了克服上述不足，可以采用二次配制法：第一次向5mL油酸中加入酒精，均勻混合后直到總量達(dá)到100mL，制成1∶20的油酸酒精溶液，再取該溶液5mL并向其中加入酒精，均勻混合后直到總量達(dá)到100mL，即可制成體積比為1∶400的油酸酒精溶液.

再如撒痱子粉的方法.實(shí)驗(yàn)中，為了便于看清單分子油膜的邊緣，先要在水面上均勻地撒一層薄薄的痱子粉，所撒痱子粉是否符合要求將直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗.那么，如何才能便于控制地、隨心所欲地在水面上撒上符合要求的痱子粉呢？將痱子粉放入廣口瓶中，用3層紗布包裹瓶口，將瓶口向下對(duì)著水面，拍打瓶底即可（要根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整拍打瓶子的力度）.

（二）經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，喚醒理性探究欲望，養(yǎng)成學(xué)以致用的好習(xí)慣

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會(huì)觀(guān)察到一些新奇的現(xiàn)象，教師要因勢(shì)利導(dǎo)，讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的從理論上解釋現(xiàn)象成因的迫切需求，鞏固所學(xué)物理知識(shí)，提高應(yīng)用能力，逐步樹(shù)立理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐檢驗(yàn)理論的辯證思想.

如圖1所示，在描繪小燈泡伏安特性的實(shí)驗(yàn)中，供選擇的滑動(dòng)變阻器R有兩個(gè)，全阻值分別是R1=10Ω，R2=200Ω.學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，用R2時(shí)小燈泡上電壓電流調(diào)節(jié)很不方便，引發(fā)了從理論上探討實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生原因的興趣.經(jīng)過(guò)研究，有的學(xué)生推導(dǎo)出小燈泡分得電壓U隨滑動(dòng)變阻器觸頭從左端向右滑過(guò)的阻值Rx的表達(dá)式，有的學(xué)生手工繪制了U—Rx圖象，有的學(xué)生還用軟件繪制了U—Rx隨R變化的動(dòng)態(tài)圖象.

（三）經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，發(fā)揮創(chuàng)造潛能，享受成功樂(lè)趣

觀(guān)察泊松亮斑，要求學(xué)生自行選擇器材，安裝裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn).學(xué)生經(jīng)過(guò)深入思考、相互討論和反復(fù)實(shí)驗(yàn)比較，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造性地提出了自己的實(shí)驗(yàn)方案.方案一：如圖2所示，在鐵架臺(tái)上吸一塊小磁鐵，小磁鐵上吸一枚大頭針，讓大頭針處在豎直方向上，且有一部分在磁鐵下方，大頭針被磁化后能將小鐵珠吸在下端，小鐵珠象被懸掛在空中一樣，讓激光射到不透光的小鐵珠上，在屏上可以清晰地觀(guān)察到泊松亮斑.方案二：在透明的膠片上，用筆描繪半徑不同的一組圓形小黑點(diǎn)，也可以用打印機(jī)在膠片上打上小黑點(diǎn)（這樣形成的小黑點(diǎn)比較規(guī)則美觀(guān)），將膠片夾在鐵架臺(tái)上，讓激光射到小黑點(diǎn)上，在后面的屏上可以清楚地觀(guān)察到泊松亮斑.

在這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)遇到較多的疑難和困惑，需要用智慧和創(chuàng)造來(lái)應(yīng)對(duì).每當(dāng)他們最終完成實(shí)驗(yàn)獲得成功時(shí)，內(nèi)心喜悅激動(dòng)之情常溢于言表.這樣的實(shí)驗(yàn)，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能，還能增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的興趣和走向成功的信心.

（四）經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，增強(qiáng)問(wèn)題意識(shí)，提高解決問(wèn)題能力

在探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系時(shí)，學(xué)生必然要面對(duì)并思考下列問(wèn)題：①?gòu)椈傻男巫兞咳绾螠y(cè)量？②如何測(cè)量彈簧產(chǎn)生的彈力大??？③設(shè)計(jì)怎樣的表格來(lái)記錄數(shù)據(jù)？④實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何處理？經(jīng)過(guò)分析討論，用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置.合理的表格設(shè)計(jì)如表1.運(yùn)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能直觀(guān)地反映出彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量成正比的關(guān)系.

表1

從問(wèn)題的提出到最終解決，學(xué)生要經(jīng)歷一系列的研究過(guò)程，有分析綜合，有假設(shè)推理，有反思調(diào)節(jié)，有優(yōu)化篩選，等等.學(xué)生的知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中得到鞏固，學(xué)生的能力在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到提高，學(xué)生的情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)在實(shí)驗(yàn)中得到發(fā)展.

二、突出概念和規(guī)律的理性建立過(guò)程

物理學(xué)是一門(mén)帶有方法論性質(zhì)的學(xué)科，理解概念、掌握規(guī)律是物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容.在物理概念和規(guī)律的建立過(guò)程中潛藏著豐富的思想方法，蘊(yùn)含著重要的科學(xué)方法教育價(jià)值.下面通過(guò)兩個(gè)具體例子，僅就滲透的方法教育和能力培養(yǎng)方面進(jìn)行分析說(shuō)明，其實(shí)這兩方面是融為一體的.

（一）在概念和規(guī)律的建立過(guò)程中滲透科學(xué)方法教育

以“電容器電容”教學(xué)為例.為了使學(xué)生清晰地建構(gòu)電容的概念，理解電容的物理意義——反映電容器自身特性而與其是否帶電、帶電多少無(wú)關(guān).在用■定義電容前，需要得出電容器兩板間電壓U與其帶電量Q成正比的結(jié)論.這用實(shí)驗(yàn)的方法很難做到，可以引導(dǎo)學(xué)生用微元法進(jìn)行理論分析.將電容器兩極板上的電荷分割為若干小部分，以至在計(jì)算每小部分在電容器兩板間某點(diǎn)P產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)都可以看成點(diǎn)電荷，設(shè)各部分電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為E=k■，兩板間電壓U=Ed.現(xiàn)讓電容器帶電量變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，極板上分割的部分不變，則每一部分帶電量均為原來(lái)的n倍，根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式可知，每一部分在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)都為原來(lái)的n倍，合成后P點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)必為原來(lái)的n倍，由U=Ed可知，兩板間電壓必為原來(lái)的n倍，因此電容器兩板間電壓U與其帶電量Q成正比.所以■與電容器帶電多少無(wú)關(guān)，對(duì)不同電容器■又會(huì)不同，因此■一定是描述電容器自身特性的物理量，將它定義為電容器的電容C=■.從方法上看采用的是比值定義法，經(jīng)過(guò)定義前的詳細(xì)分析過(guò)程，能讓學(xué)生比較深刻地感受比值法定義物理量的特點(diǎn)及其科學(xué)性.endprint

為了讓學(xué)生進(jìn)一步理解電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，可從以下兩個(gè)方面著手分析.第一，從電容的數(shù)值意義上分析，由定義式C=■得，電容在數(shù)值上等于兩板間電壓為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量，比較不同的電容器，在兩板間電壓均為1V這個(gè)同等條件下，電容器所帶的電荷量越多，其電容就越大，可見(jiàn)，電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.由電容器的定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)變換易得C=■，因此電容在數(shù)值上又等于兩板間電壓增加1V時(shí)電容器增加的電荷量，可見(jiàn)，電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.第二，用類(lèi)比法幫助理解.將電容器和水容器進(jìn)行類(lèi)比，電容器帶的電荷量—水容器裝的水量（水的體積），電容器兩板間的電勢(shì)差—水容器上下兩個(gè)液面的高度差（即水深度），電容器的電容—水容器的橫截面積，要使水容器中水深相同，橫截面積大的水容器裝的水多，同理，在電勢(shì)差相同時(shí)，電容大的電容器帶的電量就多，可見(jiàn)，電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.

研究影響平行板電容器電容的因素時(shí)，首先依據(jù)C=■，保持Q不變，改變兩板間距離d等相關(guān)因素，通過(guò)U的變化情況，建立C與d等相關(guān)因素的關(guān)系，這里用了轉(zhuǎn)換思想方法.其次，用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程，定性分析平行板電容器電容的決定因素時(shí)，運(yùn)用了控制變量法.還可以運(yùn)用控制變量法，結(jié)合靜電場(chǎng)知識(shí)，借助電場(chǎng)線(xiàn)，直觀(guān)形象地進(jìn)行推理分析，定量得出C∝■規(guī)律.

（二）在概念和規(guī)律的建立過(guò)程中貫穿思維能力培養(yǎng)

以理想變壓器電壓變比公式建立■=■為例.該公式通常是在實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出來(lái)的.教學(xué)中再給出如下推導(dǎo)，讓學(xué)生進(jìn)行是非分析和價(jià)值評(píng)價(jià).如圖5所示，理想變壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為n1、n2，原線(xiàn)圈加交流電壓U1，副線(xiàn)圈產(chǎn)生電壓為U2，則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得

E1=n1■， ? ? ? E2=n2■.

對(duì)理想變壓器，有U1=E1，U2=E2，

所以■=■=■.

上面的推導(dǎo)似乎很有道理，無(wú)懈可擊.其實(shí)隱藏著問(wèn)題，因?yàn)楦鶕?jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得到的E1、E2是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值，而U1、 U2指的是原、副線(xiàn)圈兩端電壓的有效值，所以上面的推導(dǎo)有問(wèn)題;但如果令Δt→0可得瞬時(shí)值之比，對(duì)于正弦交流電，僅從數(shù)值上而不是意義上分析，有效值一定會(huì)等于某一時(shí)刻的瞬時(shí)值，因此附加這樣的分析說(shuō)明后，上面的推導(dǎo)又是正確的.教學(xué)中，組織引導(dǎo)學(xué)生對(duì)規(guī)律形成中似是而非的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論，有利于提高學(xué)生思維的深刻性、批判性等思維品質(zhì).

三、突出問(wèn)題分析解決過(guò)程

學(xué)貴在思，思源于疑，有疑問(wèn)才有認(rèn)知需求，才能產(chǎn)生積極思維，這表明提出問(wèn)題十分重要.其實(shí)，分析解決問(wèn)題同樣重要，在問(wèn)題的分析解決過(guò)程中，突出分析方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性、科學(xué)性，提高學(xué)生的思維能力意義重大.下面舉兩個(gè)例子說(shuō)明.

（一）經(jīng)歷典型問(wèn)題分析解決過(guò)程，學(xué)習(xí)分析方法

如圖6所示，電場(chǎng)線(xiàn)是曲線(xiàn)，在電場(chǎng)線(xiàn)上某點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，設(shè)電荷只受電場(chǎng)力的作用，試證明電荷運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)不重合.

這是學(xué)習(xí)“靜電場(chǎng)”時(shí)極其常見(jiàn)的問(wèn)題，幾乎每本高中物理資料講到“靜電場(chǎng)”一章時(shí)都會(huì)涉及該問(wèn)題，又是師生討論時(shí)不易透徹地把道理說(shuō)清楚的問(wèn)題，究其原因，主要是分析方法不恰當(dāng)，若從正向推理論證，就是說(shuō)不清楚.引導(dǎo)學(xué)生用反證法：如圖6所示，假設(shè)電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中的任一狀態(tài)，受力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，沿電場(chǎng)線(xiàn)在該點(diǎn)的切線(xiàn)方向，又因?yàn)樗俣确较蜓剀壽E在該點(diǎn)的切線(xiàn)方向，所以受力方向與速度方向就沿同一方向，根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知，物體將做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)結(jié)論與假設(shè)的電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)矛盾，因此假設(shè)不正確，所以電荷一定不沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng).以上分析推理嚴(yán)密，論證有力，彰顯了反證法強(qiáng)大的邏輯力量，突出了方法舉足輕重的作用.

（二）經(jīng)歷典型問(wèn)題分析解決過(guò)程，提升思維品質(zhì)

如圖7所示的電路中，有一個(gè)理想變壓器，原線(xiàn)圈匝數(shù)為n1，串聯(lián)一只小燈泡A，再并聯(lián)一只電壓表V1后接在穩(wěn)定的交流電源上;副線(xiàn)圈匝數(shù)為n2，串聯(lián)燈泡B和滑動(dòng)變阻器R，B燈上并聯(lián)電壓表V2.現(xiàn)在向下移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P，下列判斷正確的是

A.V1讀數(shù)將變大，V2讀數(shù)將變小

B.V1讀數(shù)將變小，V2讀數(shù)將變大

C.燈泡A和B上消耗的功率都變小

D.燈泡A及B上消耗的功率都變大

分析：設(shè)電源電壓為U，原、副線(xiàn)圈兩端電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，燈兩端電壓分別為UA、UB，推理解答的流程圖如下：

由于I1、I2都減小，所以燈泡A和B上消耗的功率都變小，選項(xiàng)AC正確.

質(zhì)疑：上式推理過(guò)程中，標(biāo)注①處是將U2當(dāng)作不變處理的.而循此推下去到標(biāo)注②處又推得U2增大.如果U2增大，則由R增大在標(biāo)注①處將推不出I2減小.因此上述推理過(guò)程有問(wèn)題，所得結(jié)論值得懷疑，怎么辦？

釋疑：在向下移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P使R增大時(shí)，引起I2的變化情況無(wú)非有三種，即增大、不變和減小.假設(shè)I2增大，則有如下推理，會(huì)得出矛盾結(jié)果：

因此，I2不可能增大，同理可以證明I2不可能不變.排除掉I2增大、不變兩種情況，I2就只能減小.可見(jiàn)，要邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亟鉀Q本題，必須采用排除法和假設(shè)推理法.在問(wèn)題分析解決過(guò)程中，有意識(shí)地將學(xué)生引進(jìn)一時(shí)難以自拔的疑問(wèn)中，讓其孜孜以求、“苦苦掙扎”，對(duì)培養(yǎng)其邏輯思辨性，提高思維能力有很大價(jià)值.endprint