器材:“38V、03A”的小燈泡一隻,低壓電源,安培表,伏特表,電鍵,滑動變阻器,導線,電路如圖2。靜觀察點(1),滑片位於O點,閉合電鍵,伏特表示數為38V,安培表示數為03A。電燈正常發光,實際功率等於額定功率。靜觀察點(2),把滑片位於B點,伏特表示數為45伏,安培表示數為034A,電燈發出強光。靜觀察點(3),把滑片P位於A點,伏特表示數為038V,安培表示數為01A,電燈不發光。
動態觀察:把滑片P從A級緩慢地向C滑動,把觀察所得的情況填入下表:
滑鍵PAA→000→BB→C實際電壓(V)038增加3838→4545→8實際電流(A)01增加0303→034034→042實際功率(W)0038增加114增加增加實際功率與額定功率比較P實<P額P實→P額P實=P額P實>P額P實>P額發光情況不發光由暗變亮正常發光正常發光→發出強光繼續變亮,突然熄滅(燈泡損壞)由實驗可知:電燈兩端的實際電壓、電燈的實際功率由實際情況決定,受外界條件影響、製約,電燈亮、暗由實際的功率決定。額定電壓、額定功率是由用電器的本身構造決定,是反映用電器特征的物理量,它為人們合理使用電器提供科學的依據。在工作中,當電路電壓不變時,應選用額定電壓等於或接近於實際電壓的電燈,當電路電壓可變時,應使實際電壓趨向於用電器的額定電壓,這樣才能做到“物”盡其用。
特殊觀察和一般觀察相結合有些物理實驗中的物理現象隻有在某些方位上才能觀察到,如果用一般方法觀察是較難發現的,但應該讓學生去尋找,然後用特殊方法使“隱蔽”的物理現象明朗化,加深學生對物理規律的理解。在演示凸透鏡成像規律的實驗中,把光具座按實驗室縱向放置,並依次放置蠟燭和凸透鏡,使兩者相距15f左右,點燃蠟燭,不放光屏,問學生有沒有看到像。回答有兩種:有,沒有。然後叫看到像的同學舉手,舉手者剛好形成一個扇形。我打手勢沿扇形兩邊界一劃,兩邊界相交於一點,並指出像大概在這一位置左右。把光屏置於此位置,然後作少量移動,一清晰倒立放大像立即出現在全班同學眼前,然後分析這一原因,指出光屏這一器材的作用及物距、焦距、像的性質三者關係,再向燭焰吹氣,使其向右偏,而光屏上像則向左偏,使學生明確凸透鏡成實像是上下顛倒,左右對調。
局部觀察和全方位觀察相結合物理現象的出現受一定條件製約,也隻能在某一區域內出現。在此區域中物理現象在各個方位的表現也不盡相同。所以在引導學生觀察時,要局部觀察和全方位觀察相結合。在上述凸透鏡成像實驗中,使凸透鏡離燭焰盡量遠,不放光屏,讓學生正對凸透鏡觀察倒立縮小的實像,然後又要求學生沿圖3所示的AOB路線和COD路線觀察,粗略地確定看到像和看不到像的臨界點PA、PB、PC、PD,再用光屏接收像,定下像的位置,由此誘導學生討論能看到像的區域,並輔之以作圖法說明這一範圍,從而建立起形象的物理模式,使學生思之有物。
有目的地指導學生觀察能使學生在學習物理的過程中養成一種良好而嚴謹的觀察習慣,同時在學生認識物理規律的過程中起了直觀、形象而又非常具體的導向作用,提高了教學的效果。
物理實驗觀察能力培養的五個環節
做好演示實驗的關鍵是正確處理教與學的關係,這就是發揮教師的主導作用,有計劃有目的地把學生的注意力有效地集中到所演示的物理現象和在物理過程中所反映的主要屬性上去,並對學生的觀察提供有效的引導。發揮學生的主體作用,讓他們在適量的外部感覺刺激下,主動地進行感知、觀察、思維,逐步培養觀察力。為此,泉州教師進修學校陳永權、泉州北峰中學蘇振坤老師指出執教教師應以教材要求和學生素質為依據,掌握以下五個環節。
根據感知規律,做好心理準備
在演示實驗中,教師展示的物理現象是事物的客體,其作用是對學生的感覺器官產生刺激信號。學生是感知的主體,他們會根據這些信號,形成什麼樣的概念,則完全依賴於個體的觀察力。演示實驗是否能夠達到教材規定的要求和目的,決定於兩個方麵的因素:一是教師能否正確使用實驗器材或教學模型,明確而突出地展示有效的物理現象和物理過程,並對觀察程序進行指導。二是能否在課堂上營造一個良好的感知氛圍,使學生能夠有目的地注意刺激信號的主要屬性,在觀察過程中獲得有效的引導。第一個因素主要是器材和形體動作的表現,第二個因素是心理環境,兩個因素相互依存,相輔相成,不言而喻,心理準備是演示實驗的環節之一。
根據知覺的整體性、選擇性、理解性和恒常性四個基本特征,我們認為演示實驗的心理準備主要是:①在實驗器材、教學模型及其形體動作的計劃上,要充分考慮到物理現象主要屬性的刺激量是否突出,有效。②提出觀察的任務和目的時,要充分考慮到大多數學生原有的知識水平和現在的心理狀態;知識水平有缺陷的,要計劃補救的措施。③安排觀察的程序時,對教師的語言表達、留給學生觀察思考的時間進行周密計劃,特別要預見到學生可能會被哪種強烈刺激所吸引而忽視本質現象,計劃好排除這種心理幹擾的有效措施。④計劃引導學生總結觀察結果時,要充分注意思維的邏輯性和語詞文字表達的科學性,尤其要把學生的獨立思考跟教師的啟發引導有機結合。⑤對於同一實驗器材在不同實驗項目的運用、不同實驗項目的相似實驗原理、相似的思維邏輯要注意分析、綜合、比較,以培養學生正確的心理定勢,使他們養成良好的觀察力。