電勢和電勢差的類比物理情境教學(xué)

裴巖巖

【內(nèi)容摘要】目前大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為物理概念十分理性，一定程度上影響后續(xù)學(xué)習(xí)和概念理解。為解決“電勢和電勢差的類比物理情境教學(xué)”個人進(jìn)行了以下探索：合理提出問題，引導(dǎo)學(xué)生啟發(fā)概念思維；合理假設(shè)與猜想，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物理情境；正確推理和分析，合理得出物理概念；相互溝通與合作，取長補(bǔ)短。

【關(guān)鍵詞】電勢 電勢差 概念思維 物理情境

電勢和電勢差在高中物理教學(xué)的重要組成部分，教學(xué)內(nèi)容中涵蓋了電場力做功與電勢能之間的關(guān)系，同時也包括電場力做功的特點(diǎn)。在教學(xué)中，如果學(xué)生自身具備和物理概念有關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)和知識基礎(chǔ)，則有利于學(xué)生較易地理解物理知識。本文通過運(yùn)用類比物理情境教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生通過探究、合作及合作的方式構(gòu)建物理模型，在創(chuàng)設(shè)的情境中將抽象的概念結(jié)合學(xué)生已有的知識體系，進(jìn)一步提高質(zhì)量。

一、合理提出問題，引導(dǎo)學(xué)生啟發(fā)概念思維

重力場和電場二者之間有許多地方十分相似，積極引導(dǎo)學(xué)生對物理世界中的物理規(guī)律進(jìn)行初步認(rèn)識，了解其和諧美和對稱美。教師還要引導(dǎo)學(xué)生放寬視野，將物理中的各個現(xiàn)象規(guī)律聯(lián)系起來有利于學(xué)生活躍思維。科學(xué)合理的設(shè)置問題能啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識抽象的電場，也能在電場中引出受力和能量的教學(xué)情境，也為猜想和假設(shè)電勢差、電勢能及電勢做好鋪墊。可設(shè)置以下問題：電場的基本性質(zhì)是什么；如電場會對電荷做功嗎；電場力對電荷做功會不會引起某種能的變化；學(xué)生有了重力場作為基礎(chǔ)并不會對電場太過陌生，也會產(chǎn)生不同的思考，發(fā)表自己不同的見解。

二、合理假設(shè)與猜想，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物理情境

復(fù)習(xí)重力場相關(guān)知識目的在于讓學(xué)生進(jìn)入熟悉的物理情境，從而進(jìn)一步對物理現(xiàn)象展開猜想和探究，一方面活躍了教學(xué)氣氛，也能調(diào)動學(xué)生積極性。學(xué)生在解決相關(guān)電場問題時會運(yùn)用現(xiàn)有的知識體系，此時就會凸顯學(xué)生在認(rèn)知方面的不足，所以教師可在課堂教學(xué)中運(yùn)用類比思維鼓勵學(xué)生大膽假設(shè)，充分肯定學(xué)生發(fā)表的觀點(diǎn)，使學(xué)生的創(chuàng)造性和求知欲得到激發(fā)。可從以下方面實(shí)施：先引導(dǎo)學(xué)生，教師在教學(xué)中可先比較電力場做功和重力場做功的相同之處以及不同之處。如果發(fā)生相同的教學(xué)情境可組織學(xué)生交流有關(guān)重力場和電場知識，學(xué)生在此時會針對物理現(xiàn)象產(chǎn)生猜想和假設(shè)，教師也可趁機(jī)發(fā)起提問，如重力勢能是由什么決定的能及它的特點(diǎn)；重力做功有什么特點(diǎn)；電場中的能有什么特點(diǎn)；在電場中電荷是否有能等。最后教師總結(jié)類比思維的推理較為主觀且不充分，確認(rèn)其猜想是否正確還需嚴(yán)格的理論推證。

三、正確推理和分析，合理得出物理概念

在前兩個階段探究的基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)慢慢進(jìn)入探究物理概念的情境。教師此時將學(xué)生分為不同小組進(jìn)行情境討論，雙方指出優(yōu)點(diǎn)和彌補(bǔ)不足。教師在整個學(xué)習(xí)過程中起到引導(dǎo)和啟發(fā)的作用，學(xué)生則是課堂中的主角。同時需要教師借用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)時機(jī)促使學(xué)生在推證中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，嘗試學(xué)習(xí)中的苦與樂。物理知識中不乏有抽象的概念課程，其中電勢就是一種，利用類比推理分析電場的特點(diǎn)，讓學(xué)生能靈活且多方位的應(yīng)用和理解有關(guān)電場的知識。

例：有關(guān)重力做功可運(yùn)用類比推理出其和路徑無關(guān)聯(lián)；教師要明確告知學(xué)生，解決物理問題時要從簡單情境著手，因此在對重力做功進(jìn)行推理時可先從勻強(qiáng)電場分析。利用圖1確定物理情境后可讓學(xué)生自主展開推理。（1）電荷沿直線A運(yùn)動到B，通過計(jì)算電功力做的功得到：WAB=FsABcosθ=qESAC

此時教師對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生之間相互討論分析，得出，電荷q會沿折線A、C、B不斷從A運(yùn)動至B，靜電力會在線段AC上對q做功qESAC，在線段CB上電場力方向和運(yùn)動方向呈垂直方向，其中電場力不做功。在整個過程中電場力做功：WAB=qESAC。學(xué)生通過推導(dǎo)可得知，電荷在勻強(qiáng)電場中會發(fā)生運(yùn)動，由此說明電荷運(yùn)動路徑和電場力做功之間沒有聯(lián)系，教師可運(yùn)用類似的方法證明非勻強(qiáng)電場，會得到相同的結(jié)論。

四、相互溝通與合作，取長補(bǔ)短

雖然類比方法能推理出新的物理概念，然而還需區(qū)別不同情境的各自特點(diǎn)，通常當(dāng)學(xué)生對這些物理概念學(xué)習(xí)之后，既要明確二者之間的不同，同時也要明確重力場和電場的相似之處。只有這樣才能保證在應(yīng)用過程中不出差錯。對此就需要師生、生與生之間進(jìn)行深入交流和評價，找出雙方的不足，總結(jié)對方的優(yōu)點(diǎn)和亮點(diǎn)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的愉悅。不同小組在探究的進(jìn)度和深度方面都不同，在一定時間范圍內(nèi)多數(shù)小組可完成探究，對此可派出相關(guān)小組成員講解探究結(jié)果，教師和其他小組成員學(xué)生可對該小組成果開展討論和交流。