怎樣淡化高中物理的抽象性

吳光穎

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-1578（2016）02-0274-02

因?yàn)楦咧形锢碇R(shí)日漸抽象，這也增加了它的難度。教師因此要努力淡化它的抽象性。高中物理本身就是一門(mén)較抽象的學(xué)科，這也是造成教師難教和學(xué)生難學(xué)得一個(gè)難題，如何將抽象的知識(shí)化為有形，是廣大一線(xiàn)教師一直在探索的研究課題。筆者對(duì)此也有探究。在物理實(shí)驗(yàn)中，本著新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者將傳感器引入實(shí)驗(yàn)，收效甚好。

實(shí)驗(yàn)是物理的基礎(chǔ)。要做實(shí)驗(yàn)就離不開(kāi)測(cè)量。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)是將各種物理量（如溫度、時(shí)間、力、加速度等）轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度進(jìn)行度量。傳感器則是將各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，人們對(duì)電信號(hào)作出進(jìn)一步的分析和處理。傳感器進(jìn)入中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室，成為信息技術(shù)與物理課程整合、教育手段現(xiàn)代化的一個(gè)新突破口。過(guò)去實(shí)驗(yàn)測(cè)量工具器材是水銀溫度計(jì)、打點(diǎn)器、天平，現(xiàn)在則是用力的傳感器、溫度傳感器、電磁傳感器來(lái)探測(cè)物理量，顯示物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能探索物理規(guī)律。學(xué)生在這樣的環(huán)境下體驗(yàn)"做科學(xué)"的探究過(guò)程，來(lái)實(shí)現(xiàn)科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。

借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室提供的先進(jìn)技術(shù)手段突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段的限制，大幅度改進(jìn)原來(lái)做不出、做不好的實(shí)驗(yàn)，變"不可見(jiàn)"為"可見(jiàn)"，由"抓不住"到"抓得住"，將"不好做的"轉(zhuǎn)變?yōu)?好做的"。

1.變“不可見(jiàn)”為“可見(jiàn)”

將力傳感器用于超重、失重實(shí)驗(yàn)，使用位移傳感器研究加速度。

超重、失重是生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，電梯升降、神舟號(hào)在太空中遨游時(shí)航天員的失重現(xiàn)象等，學(xué)生們都能一一列舉出來(lái)。然而如何從物理學(xué)的規(guī)律出發(fā)來(lái)認(rèn)識(shí)超重、失重的原因，卻是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。原因是學(xué)生看不到超重、失重過(guò)程中壓力的變化。超重、失重現(xiàn)象發(fā)生在物體變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，按照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝備只能用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量壓力的變化；而且在課堂中演示超重、失重所經(jīng)歷的時(shí)間又很短暫，學(xué)生根本看不清彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，更談不上記錄數(shù)據(jù)，提供給學(xué)生作為分析的依據(jù)。而引入力的傳感器，便解決了這個(gè)問(wèn)題。

在學(xué)習(xí)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生只能通過(guò)物體的運(yùn)動(dòng)速度、位移間接地計(jì)算出物體加速度的大小，而且也只能研究勻加速運(yùn)動(dòng)物體的加速度（條件：物體受到的外力恒定不變）。利用力的傳感器和位移傳感器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，直接測(cè)量出了物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到的外力和加速度的數(shù)值，并利用計(jì)算機(jī)繪制出了力和加速度一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖線(xiàn)，提高了實(shí)驗(yàn)的直觀性和課堂教學(xué)效率。并且，由于傳感器實(shí)驗(yàn)不受物體運(yùn)動(dòng)情況的限制，學(xué)生還可以研究做非勻加速運(yùn)動(dòng)物體的加速度（條件：物體受到的外力不恒定），使學(xué)生很容易理解牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的瞬時(shí)性，很快突破了難點(diǎn)。

2.由“抓不住”到“抓得住”

將電流傳感器用于自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)。

在自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，閉合開(kāi)關(guān)通電，出現(xiàn)了一個(gè)燈泡先亮，一個(gè)燈泡后亮的現(xiàn)象。這是由于電磁感應(yīng)引起通過(guò)兩個(gè)燈泡的電流不同產(chǎn)生的自然現(xiàn)象。以往教師只能通過(guò)理論分析電流的變化情況，學(xué)生無(wú)法直接觀察到電流變化的情況，只能被動(dòng)接受教師的分析，頭腦中很難有形象的物理情景作支撐，形成了教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。我們引入電流傳感器，將電流的變化記錄為圖像，使學(xué)生直觀地看到了自感對(duì)電流的影響，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)了自感現(xiàn)象的本質(zhì)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，教師又啟發(fā)學(xué)生從電磁感應(yīng)的理論出發(fā)來(lái)分析斷電時(shí)自感現(xiàn)象中電流的變化情況，并利用電流傳感器實(shí)時(shí)記錄電流變化圖像，印證學(xué)生分析推理的正確與否。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生由被動(dòng)地聽(tīng)講變成主動(dòng)參與，在積極地對(duì)話(huà)交流過(guò)程中，加深了對(duì)自感現(xiàn)象本質(zhì)的理解。這樣不但解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器不能直觀反映出本質(zhì)現(xiàn)象的弊端，增強(qiáng)了教學(xué)效果，而且還加強(qiáng)了學(xué)生的主動(dòng)參與，大大提高了課堂教學(xué)的效率。

3.將“不好做的”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂米龅摹?/p>

同時(shí)使用力傳感器和光電門(mén)傳感器進(jìn)行向心力研究。

在以往的向心力教學(xué)中，由于理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)證明都很困難，教師只能直接給出向心力公式，無(wú)法進(jìn)行任何理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)證明。而利用力傳感器和光電門(mén)傳感器，可以直接獲得一個(gè)做圓周運(yùn)動(dòng)物體所受到向心力、線(xiàn)速度的數(shù)據(jù)，進(jìn)而從數(shù)據(jù)分析中得到向心力公式。

4.把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)變?yōu)椤翱梢曆菔緦?shí)驗(yàn)”

針對(duì)抽象性較強(qiáng)的物理概念，老師要充分重視物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，利用可視性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)物理情境，為抽象、難懂的物理知識(shí)建立一個(gè)直觀而形象的可視化平臺(tái)。其實(shí)由物理概念所引發(fā)的抽象思維障礙，多數(shù)并非由于學(xué)生的智力因素，而是學(xué)生缺乏對(duì)日常生活的細(xì)心觀察，在頭腦中沒(méi)有形成感性經(jīng)驗(yàn)。其實(shí)人的視覺(jué)記憶的效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聽(tīng)覺(jué)記憶的效率，因此老師要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)演示，針對(duì)抽象性強(qiáng)的概念創(chuàng)設(shè)出豐富的情景，最大化體現(xiàn)出教學(xué)的直觀性。例如：在學(xué)習(xí)閉合電路線(xiàn)部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以做以下實(shí)驗(yàn)演示：1.導(dǎo)體在做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生電流，導(dǎo)體棒順著磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)路中并無(wú)電流產(chǎn)生；2.將條形磁鐵放入線(xiàn)圈中運(yùn)動(dòng)，在其插入或拔出線(xiàn)圈的過(guò)程中，線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生電流，但是一旦其在線(xiàn)圈中靜止，則無(wú)電流產(chǎn)生；3.進(jìn)行改變?cè)€(xiàn)圈電流的實(shí)驗(yàn)，把原線(xiàn)圈插入副線(xiàn)圈內(nèi)，在開(kāi)關(guān)接通或者斷開(kāi)的過(guò)程中，電流表顯示產(chǎn)生電流，如果開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的阻值發(fā)生改變，電流表中也會(huì)顯示產(chǎn)生電流。由上述實(shí)驗(yàn)可以做抽象的概括：無(wú)論何種實(shí)驗(yàn)方法，一旦閉合電路中磁通量發(fā)生了變化，就會(huì)產(chǎn)生電流，即通過(guò)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)使磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象就被稱(chēng)作電磁感應(yīng)。學(xué)生對(duì)于某個(gè)個(gè)別現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)會(huì)慢慢向著形成總體現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)而轉(zhuǎn)變，這個(gè)過(guò)程需要直觀形象的支持。而實(shí)驗(yàn)演示通過(guò)生動(dòng)的、直觀的、可視的進(jìn)行物理概念的構(gòu)建，從而使其更為鮮明的、深刻的印入學(xué)生腦海之中，進(jìn)而對(duì)啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維起到積極的促進(jìn)作用。