生活情境類比在物理概念教學中的應用

[摘 要] “靜電場”這章具有概念多、綜合知識性強、概念比較抽象等特點。電場及電場強度是靜電學的重要概念，在高職物理中占有十分重要的地位。基于高職學生物理基礎及思維特點，提出針對概念引入的生活情景類比教學設計方案。

[關 鍵 詞] 電場強度；物理教學；情景教學

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）21-0155-01

一、教學分析

（一）教材分析

通過此章的學習，使學生掌握新的物質存在形態(tài)——場物質。電場和電場強度是高職學生較難理解的概念之一。電場強度的概念與將要學習的電功等概念聯(lián)系密切。比值定義法的思想對電勢等概念的學習也有極大的幫助。

（二）學情分析

高職學生分析和探究問題的意識薄弱，尤其理論層面的分析能力欠缺。教師可以借助生活情境類比、形象的描述和科學的推理來幫助學生掌握抽象概念。

二、教學設計思想

本課教學設計以生活情境類比為主線，利用生動的類比，詼諧的語言描述，使抽象概念順利建立，有利于培養(yǎng)學生推理類比和主動探究新知識的能力。

三、教學設計流程

（一）創(chuàng)設情景，問題導入

教師：通過上節(jié)課的學習，我們知道真空中的兩個電荷相互之間存在庫侖力，可是，它們并沒有直接接觸，這種相互作用又是如何施加給對方的呢？同樣，在平時的生活中，看到領導和明星，你是不是感到一股強大的力量震撼你的心靈，將你深深折服？明明兩個人沒有接觸，又是怎樣產(chǎn)生這種感覺的呢？本節(jié)課我們將一起探討其中的奧秘。

引導學生回答：明星是通過氣場來影響觀眾的。

教師：我們說明星將你折服是通過她的氣場作用的。其實電荷之間的相互作用也是通過一種場來實現(xiàn)的。我們把電荷周圍空間里存在的一種特殊形態(tài)的物質稱為電場。這里需要特別指出的是，明星的氣場是一種心理感覺，不是真正存在的物質，而這里所說的電場卻是我們現(xiàn)在所要學習的一種新的物質存在形態(tài)——場物質，不是一種感覺。

（以明星氣場類比，引出場物質概念，生動形象，調動課堂氣氛，激發(fā)學生興趣，易于學生理解抽象概念。需特別指出氣場與場物質的本質區(qū)別）

（二）類比生活，引入電場概念

1.電場

電荷周圍空間里存在的一種特殊形態(tài)的物質稱為電場。

教師：本章我們將只討論靜止的電荷產(chǎn)生的電場，這種電場稱為靜電場。

2.靜電場

存在于靜止電荷周圍的電場稱為靜電場。

3.電場的基本性質

對放入電場的電荷有力的作用。這種力叫做電場力。

教師：我們上一節(jié)課所學的庫侖力就是電場力的一種。

4.場源電荷

產(chǎn)生電場的電荷叫做場源電荷。

教師：場源電荷就是我們剛才看到的那位散發(fā)著強大氣場的明星。

5.試探電荷概念

教師：我們如何知道隔壁的班花美不美？我們一般會怎么做？

學生：派一個人過去勘探一下。

教師：相似的，如果我們要研究一個場源電荷的電場，我們也可以派一個“人”去電場中感受一下，這個派去的“人”我們稱之為試探電荷。

教師：根據(jù)我們上節(jié)課所學的點電荷模型，請大家討論下試探電荷的條件。

引導學生回答：體積要充分小以保證點電荷模型成立。

教師：我們要勘探隔壁班花美不美，可不可以派范冰冰去探勘下？

學生：不行，因為范冰冰會影響班花自信心，從而影響班花氣場。

教師：同樣的，請大家思考我們派去勘探電場的試探電荷的電量有什么要求？

學生：試探電荷電量要足夠小。

引導學生總結：

試探電荷有兩個條件：

1.體積充分小，小到與它和場源電荷的距離相比可以忽略不計，以保證點電荷模型的成立。

2.電量需要足夠小，放入的試探電荷不影響原有電場的分布。

（以幽默生動的類比來引出場源和試探電荷，以及試探電荷的條件，易于學生理解和主動探究問題）

（三）計算探究，導入電場強度概念

教師：在場電荷Q形成的電場中A點，請同學們根據(jù)上節(jié)課所學的庫侖公式，分組來計算試探電荷分別為+e，+2e，+3e時，試探電荷所受的電場力大小，以及F/q的比值。

學生通過計算發(fā)現(xiàn)：在電場中同一點，F(xiàn)/q這一比值不隨試探電荷電量變化而變化。教師引導：F/q這一比值的大小反映了此點電場的強弱。

1.電場強度物理意義

放入電場中某一點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值叫做該點的電場強度。用E表示。

2.定義公式E=

教師：此公式中q為試探電荷的電荷量的大小，F(xiàn)為試探電荷所受電場力的大小。與庫侖力計算時相同，用絕對值計算，電場強度E的方向另行注明。

3.矢量性

電場強度是矢量。習慣規(guī)定電場中某點的電場強度方向與正電荷在該點所受電場力的方向相同，與負電荷在該點所受電場力的方向相反。

4.單位國際單位制單位牛/庫（N/C）

5.用比值法定義物理量的特點

教師：一朵花是否芳香，與你去不去聞它，聞花香的人高矮胖瘦有沒有關系？

引導學生回答：花是否芳香，與聞它的人沒有關系。相似的，用比值法定義的物理量與定義用量無關，它反映物理對象的某種屬性。比如這里，電場中任一點電場強度E的大小都是由電場本身的性質來決定的，與該點有無檢驗電荷或者放入的檢驗電荷q的大小無關。

教師：請大家回憶以前學過的哪些比值定義公式有相似的性質，對比列舉。

學生：R=U/I，R表示電阻阻電性強弱，與兩端電壓及通過電流無關。

四、教學反思

電場及電場強度概念高度抽象，一直是高職學生物理學習中的難點，單純采用公式推導解說或者學生實驗討論的方法都無法收到良好的教學效果。筆者根據(jù)高職學生的認知特點和規(guī)律，巧妙設計了貼近生活的類比，結合計算推理，使學生對概念的建立過程留下深刻印象，充分調動學生主動思考，發(fā)揮學生的主觀能動作用。