加入收藏| 设为首页| 联系我们| 访问旧站
您现在的位置:江苏省江阴长泾中学>> 教学研究>> 物理组>> 内容

2011-2012学年度下学期教学深度反思(李祥)

作者: 来源: 发布时间:2012年06月28日 点击数: 字体: 大 小

物理学是一门研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然学科,而研究的目的就是为了应用。我们高中物理教学的目的就是让学生学以致用。然而,由于应试教育的不良影响,我们的物理教学有点走歪路,重知识而不重应用,甚至出现了一些为了考知识而设计的假应用。这种现象在高三物理复习课上尤为严重。一提到高三物理复习,给我们的感觉就是知识平铺、方法罗列,然后就是题海茫茫。或许这样复习很轻松,应试效果也不差,但对于学生认知能力的培养显然是淡化了。导致学生遇到稍有变化的题目就茫然,要是遇到创新型的题目更是不知道如何应对,就不要说学生自主创新和实际应用能力的发展了。

针对上面所提到的现象,本人略有思考。我觉得我们应该好好把握难得的有关物理在实际中的应用的这类课,设计好课堂结构,处理好知识和应用的关系,为学生知识的构建和能力的提升架好桥梁。对于高三学生而言,他们已经结束了新课的学习,完成了基础知识的积累。在高三复习过程中我们应该注重知识网络的构建从而达到知识的系统化。

因为课堂是实现教学目标的主阵地,所以下面我以《电磁场在科学技术中的应用》这节课为例,通过教学设计的形式来谈谈我的一些粗浅想法。

这节课是高三第一轮复习选修3-1《磁场》中的一个内容,是在有关磁场的基础知识复习完毕的情况下开展的,一方面是对知识的巩固和强化,更重要的是将理论和实际结合,提高学生应用的能力。

对于这节课,我的构思是围绕电磁场“有什么用”和“怎么用”来展开讨论,通过一系列的问题不断将思考深入,达到从知识到应用,再从应用反过来构建知识的目的。

一、新课引入

师:最近我们在复习磁场,请大家想一想磁场有什么作用?

生:磁场可以让运动的电荷发生偏转。

师:(在黑板上画一个匀强磁场,一个带正电的粒子以某一速度垂直磁场方向进入。)谁来告诉我这个正电荷如何运动?

生:做匀速圆周运动,向上方偏转。

二、磁流体发电机

师:(过渡)如果是一个带负电的粒子以同一速度垂直磁场方向进入,如何运动?

生:做匀速圆周运动,向下方偏转。

师:由上面的问题,大家对磁场的作业有没有进一步的想法?

生:磁场可以用来分离不同电性的电荷。

师:(在磁场中画两个与粒子初速度方向平行的正对的金属板)如果有大量等离子体以某一速度不断进入,会发生什么事情?

生:上极板将带上正电荷,下极板带上负电荷,两板之间形成电场,两板具有电势差。

师:两板间的电势差是不是一直增大?

生:不是,两板间形成电场后,粒子将受到电场力,当电场力和洛伦兹力相等的时候,粒子不再偏转。

师:由于两板间产生了电势差,如果用导线将两极板和用电器相连,就可以对用电器供电,那么这样的装置就是一个发电机,我们叫做“磁流体发电机”。

小结:到这里,实现了从知识生成应用的目的,接下来要实现再从应用构建出知识的目的。

一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示,在动脉血管的左右两侧加有匀强磁场,上下两侧安装电极并连接电压表。设血管的直径是d,磁场的磁感强度为B,电压表测出的电压为U。请大家试着求一下血流速度大小为多少?

生:(解题过程略)

师:请大家试着求一下血流的流量Q(单位为m3/s)。先请大家通过流量的单位想出它的定义。

生:流量应该是单位时间里流过某一横截面的体积。(解题过程略)

四、霍尔元件

师:(过渡)刚才我们研究了流动的导电气体和导电液体在磁场中的现象,那么,导电固体是不是也有这样的现象发生呢?

h

d

B

I

A

A’

如图,一金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A’会产生电势差U,这种现象称为霍尔效应,此电压称为霍尔电压。设电流I是由电子定向移动形成的,电子平均定向速度为V,电量为e,导体板内单位体积电子数位n。

 

问题1:在达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势      下侧面A’的电势(填高于、低于或等于)。

问题2:若此板为p型半导体(载流子为正电荷),电流方向仍然如图所示,则导体板上侧面A的电势      下侧面A’的电势(填高于、低于或等于)。

问题3:若此板为n型半导体(载流子为负电荷),电流方向仍然如图所示,则导体板上侧面A的电势      下侧面A’的电势(填高于、低于或等于)。

生:(解题过程略)

师:上面两个问题对大家有什么启发?

生:我们可以通过研究电势的高低来分析材料的种类。

师:请大家试着计算霍尔电压U。

生:(解题过程略)

师:(在解题过程中,有同学会用v来表示,提示他们v一般不知道)v和哪些物理量有关?

生:回忆出关系式I=nevS。从而得到最后表达式U=BI/(ned)。

师:请大家围绕这个表达式思考一下霍尔效应可以给我们带来哪些应用?

生:如果我们知道这六个物理量中的任意五个,就能够求出第六个。

师:很好,不妨我们来设计一下在实际中怎样应用。

生:用来测量磁场的强度。因为ne可以通过查阅资料知道,U、I和d可以很方便地测量出来。

师:对,我们利用霍尔效应制作的霍尔元件主要就是来检验磁场的有无和测量磁场的强弱,可以作为磁的传感器。

小结:上面通过从气体到液体再到固体这样一个惯性思维将知识点发散并构建出一个比较系统的网络。在研究霍尔效应时,在从知识到应用的过程中让学生提升了能力,包括具体问题具体分析的能力、切实理解物理量的实际意义从而理论联系实际的能力。

五、速度选择器

师:(过渡)从刚才研究的三个模型中我们不难发现随着电场的形成带电粒子最后在电场力和洛伦兹力的共同作用下达到平衡,从而沿着直线穿过场区。对此,大家有什么想法?

生:我们可以直接加电场和磁场,让粒子做直线运动。

师:很好,速度选择器就是按照这个原理制作的。如图,两平行金属板间的电场为匀强电场,场强为E,同时在两板之间的空间中加匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,一束电子从左板中点的小孔水平射入。若要电子沿着图中虚线方向穿过场区,电子的速度v需满足什么条件?

生:(解题过程略)

师:若质子满足上面的要求从左侧进入,能否沿直线穿过场区?

生:能。

师:从上面这个问题中,大家有什么启发?

生:速度选择器只选择粒子的速度,不选择电性。

师:如果电子满足上面的条件从右侧进入,是否仍然能够沿着直线穿过场区?

生:不能。

师:从上面这个问题中,大家又有什么启发?

生:速度选择器有进口和出口之分。

小结:在速度选择器的研究过程中,可以提升学生从众多现象中发现本质、提炼信息和分析问题的能力。

六、质谱仪

(过渡)请大家想一想速度选择器有什么用?怎么用?(这个问题比较难回答,主要是引起学生的思考行为)在质谱仪里一般都有速度选择器。 如图,质谱仪是由粒子源、加速电场、速度选择器和照相底片等构成.经速度选择器的各种带电粒子,射入偏转磁场B,打到不同地方。

师:试研究轨道半径和哪些物理量有关?什么关系? (此问题较开放,可以检验学生的能力)

生:(解题过程略)

师:请大家从表达式中具体分析质谱仪的用法。

生:如果已知圆周运动轨道半径r、加速电场电压U、磁场磁感应强度B,就能够求出运动粒子的比荷。或者可以研究众多粒子比荷的关系。

师:很好,所以质谱仪经常用来研究同位素。

小结:在质谱仪的研究过程中将本课的构思进一步升华。质谱仪就是建立在电场可以用来加速,磁场可以用来偏转的基础上设计出来研究粒子质量、电荷量以及其他相关物理量的关系的。从而让学生的认知能力得到进一步提升。

七、回旋加速器

(过渡)在实际应用中,回旋加速器也是巧妙地利用了电场加速、磁场偏转的作用来设计用于加速粒子从而得到高能粒子的。如图, D1 、D2 是半圆金属盒,D型盒的缝隙处接交流电源,D型盒处于匀强磁场中。

师:请大家想一下,为什么要加交变电压?

生:为了让粒子每次经过缝隙时都能加速。

师:所加交变电压的周期又有何要求?

生:交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期相等。 

师:请大家试分析相邻轨迹间距是否相等?

生:(解题过程略)

师:请大家试分析粒子最终所能加到的最大动能由哪些物理量决定?

生:(解题过程略)

师:试分析粒子在加速器内运动时间如何计算?

生:(解题过程略)

小结:在回旋加速器的研究过程中让学生进一步体会电磁场的作用,并进一步提高学生应用的能力。

 

    我们在平时的教学中要注重知识和应用的关系,切实提高学生的应用能力。


字体: 大 小 收藏 打印文章