关键词:磁滞回线、教具原理、电路图、设计特点
问题来由:铁磁性物质的磁特性与我们现代生活息息相关。如:涡流的产生、电磁炉的原理、计算机记忆元件、磁屏蔽的利用、永久磁铁等。磁滞回线就是表征铁磁性材料磁特性的重要参量。铁磁性物质在反复磁化过程中,当铁磁质达到饱和状态后,如果减小磁化场强度H,磁感应强度B(或M)的变化滞后于H的变化,这种现象叫磁滞,H—B的变化关系曲线叫磁滞回线。分析某铁磁性材料的磁滞回线,可帮助学生理解在该材料中磁场强度H和磁感应强度B变化的关系。物理教材中关于磁滞回线的描述比较抽象,如果仅凭教师课堂讲解学生很难理解甚至难留印象。那么,演示磁滞回线可以形象直观地表现这种关系。可帮助学生分析不同物质其磁特性的不同及用途之别。为此,我们就地取材,自制磁滞回线演示装置如下:
教具设计特点:经济、简便、直观、效果好。
设计电路图及电器元件参数:
图中R1为10W,100Ω的线绕电阻,R2选用2.4KΩ,0.5W±5%的碳膜电阻,C选用25V,10μf的电解电容。
设计原理:上图中S为教学用可拆变压器,初级为220V,次级为12V,C最好选用损耗小的油浸电容,亦可用电解电容器代替。在这个电路中当n1线圈中通以交流电后就会产生周期性的变化磁场使铁芯反复磁化,电路中R1两端的电压U1与流过线圈n1的电流I1成正比且同相位(因n1的感抗xL1>>R1)亦即与磁场强度H成正比,且同相位。将这个电压加到示玻器X轴上就可以摸拟磁场强度H的变化,同时因磁场强度H的周期变化使n2线圈中有感生电势产生,该电势通过R2给C充电,可以证明C两端的电压与变压器铁芯中的磁感应强度B成正比(R2>>Xc)且与n1中的电流I1相位相近,所以将这个电压加到示波器Y轴上就可以模拟相应的磁感应强度B的变化。这样就在X、Y轴上分别加了代表H、B变化量的信号,示波器屏上便显示出H与B的关系曲线—磁滞回线。
演示方法:演示时先将示玻器X、Y衰减置于“×1”档整步旋扭置于“内”,再开启示波器,待屏上出现光点后调节位移旋扭使光点置于屏幕中央,将R1两端的电压接在X轴输入上,这时屏上会出现一条水平扫描线,适当调节X增益使扫描线为20—50mm,然后将C两端的电压接在Y轴输入上,适当调节Y轴微调,此时屏上会出现磁滞回线图形。
更换变压器铁芯材料可以观察到不同铁磁性材料的磁滞回线。
注意事项;
1.电源正、负极不能接反。
2.R1应选用功率较大的电阻。
结语:上述课堂演示教具制作经济简单,携带方便,形象直观。在此之前讲解磁滞回线时,学生的反映就一个字“粘”,使用演示教具后,再讲磁滞回线,头脑中第一个出现的是示波器显示屏上不同的磁滞回线图形,近而联想到与图形对应的铁磁物质,以及它的用途和与之相关的知识。变抽象为具体,化复杂为简单,使枯燥为生动,激发学生兴趣,调动求知欲望,加深概念理解,提高学习效率。这也正是实验教学的魅力所在,它在物理课教学中发挥着尤为重要的作用。
参考文献:
1.《大学物理》宋明玉主编全国高职高专规划教材2009年10月清华大学出版社
2.《普通物理学》黄新民、张晋鲁主编2005年6月南京大学出版社出版
在高中物理教学中,电磁感应有着相当重要的地位,因此这部分的教学中演示实验就显得非常重要且必要。实验室中针对这部分的教学的实验器材也非常多,有的是要组合,有的是成套的,在实际教学中我不喜欢用成套的,特别是那种封在一个盒子里只露出几个部件的套件(自感现象演示器,电磁波的发射与接收之类的),因为这种器材几乎没有动手环节,不利于对学生的动手能力和兴趣的培养,另外在课堂上教师能动手做演示实验很容易调动学生的积极性。
在电磁感应的教学中我试着用课本上演示实验用到的器材进行实验,但效果并不理想。比如演示课本(鲁科版选修3-2下同)P5中的探究2实验时(如右图),大部分教师想到的是用条形磁铁、原副线圈组中的原线圈和J0401演示电表演示这个实验,但很多时候实验现象并不理想,原因是条形磁铁磁性不够强,原线圈自身电阻大,磁铁插入原线圈时经常会偏不易插入,电表量程过大偏角过小(J0409量程小偏角大,但体积太小只有近处的学生能看得见,用实物展台可用它)。有很多教师自己花钱买多个方形强磁铁串在一起用(实验室没有标配强磁铁),特别是有些教师在上公开课时经常看到,另一些教师就用J0409分组用的G表代替演示用电表J0401做演示实验,虽然现象是明显了但只有几个学生能看到,演示的效果就要大打折扣了。还有的教师干脆不做演示实验,有的用PPT演示,差点的就讲实验,这些都不是最好的方法。
我在这部分教学中只做了小小的改变,实验效果出奇得好,方法是用可拆变压器的0-200-800-1600组线圈中的0-1600两接线柱代替原来的原线圈,其他不变。由于可拆变压器的线圈内部是方形的,如果条形磁铁磁性不强,则有两种方法解决,一是用充磁机充磁,一根条形磁铁实验现象就非常明显,演示用电表J0401的指针会偏三分之一以上。二是用两根或三根条形磁铁并在一起用(单根条形磁铁磁性不够时),就能使电表指针满偏。以上的实验也可以用于楞次定律(感应电流方向判断)的教学中。
在自感现象的教学中通电自感和断电自感是要求做演示实验的,现在实验室中有一种自大感现象演示器如下图,这套仪器在演示通电自感和断电自感的现象都很明显,但学生只能看到老师或打开或关闭开关和灯的亮度变化,从灯的亮度变化上来说这套仪器已经很能说明问题了,但我不太赞成用这种成套的仪器,特别是已经封装好看不到内部结构的仪器。原因有:首先,物理实验目的是培养学生的动手能力,演示实验中老师可以教学生怎么做,要注意哪些问题,分组实验中学生才能敢于动手、大胆尝试;其次,演示实验是教师展现自己动手能力很好的平台。如果做得好,则能很快吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣,激发学生的求知欲,同时更能增强学生对教师的认同感,甚至有的学生会因此而崇拜教师,进而爱上物理,这其实是老师与学生心灵交流的很好机会,教学效果自然很好。在实际自感现象教学中由于实验室中没有专门为自感配备的线圈,因此有的老师会去找旧的变压器,有的会去买一个日光灯镇流器,这两种方式都不错,我都用过。用实验室配备的自感现象演示器J2446。我也用过,但学生最多只能看到老师通电和断电还有就是灯的变化,没有了其他动手吸引学生的环节,我用过一次后来再也不用了。后来我发现可拆变压器的线圈加其铁芯是做自感现象实验很好的器材,我就把课本上对应演示通电自感和断电自感的线圈用可拆变压器代替,演示效果非常好。方法是在演示课本P29实验与探究实验时用可拆变压器的0-400两接线柱。电源用学生电源的直流挡,电压不要太高,以免开关断开时L1灯烧坏,先调节R0使两灯亮度接近,再演示断电自感现象。同理把P30中的实验探究中的线圈换成可拆变压器的0-800或0-1600接线柱,如果是0-1600两接线柱,则R0要用最大阻值为200欧或用电阻箱,而电源电压也要大一些,在实验时可以试着加,演示通电自感会发现灯2明显比灯1要晚亮。P31的迷你实验室中一节干电池产生电火花,如果是学生做给自己看可以,但如果老师想在课堂上演示那么也还是得变一下,电源要用学生电源,线圈用可拆变压器的0-400两接线柱就能让大部分学生看到产生电火花的现象。
1.知道什么是电磁铁;2.理解电磁铁的特性和工作原理.过程方法:1.通过探究电磁铁磁性与什么因素有关的实验,进一步发展学生的空间想象力;2.通过对实验的分析,提高学生比较、分析、归纳、结论的能力.情感目标:通过认识电与磁之间的相互联系,使学生乐于探索自然界的奥妙,培养学生的学习热情和求是态度,初步领会探索物理规律的方法.学习重点2电磁铁的概念及影响电磁铁磁性强弱的因素2学习难点2影响电磁铁磁性强弱的因素教学方式2实验法、讨论法、启发式.教具与媒体2多媒体;螺线管,铁棒,一个线圈匝数可以改变的电磁铁,电源,滑动变阻器,电流表和一小堆大头针.教学环节2教师活动2学生活动2设计依据一、创设情境,引入新课(5min)2观察电铃的工作情况,引起学生的思考,电铃为什么会持续的工作?引出电铃的核心元件――电磁铁对于电磁铁,你最想了解它的那些方面的知识(由磁体向电磁铁过度,发散学生的思维).学生在归纳时给予充分的肯定归纳总结学生的问题,明确研究方向2学生思考
电磁铁的结构;电磁铁磁性强弱与那些因素有关;电磁体与永磁体的区别;电磁铁的应用2通过观察,对比,让学生的思维展开,尽可能多地让学生表达自己的想法二、进入新课,科学探究(39min)2二、进入新课,科学探究(15min+15min)
通过学生总结所要探究的问题,把探究电磁铁分为四个部分
1.电磁铁的构造
2.电磁铁磁性强弱与那些因素有关
3.电磁体与永磁体的区别
4.电磁铁的应用
首先,让我们先来解决电磁铁的构造问题!
电磁铁很神奇,但构造非常简单,制作起来也确实容易,相信聪明的你一定可以很快的制作一个电磁铁.
(一)电磁铁的构造(15min)
我们把插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁.
通过对电磁铁结构的认识,你们能自己动手制作电磁铁了吗?2回答
观察
师生讨论
讨论2探求其原因2为了确保大家制作的电磁铁美观实用,请看大屏幕上的制作提示和要求!让我们比一比,看看哪个组做的既整齐美观,而且速度快,3.2.1电磁铁制作现在开始!
(二)电磁铁的探究
各个小组都在短时间内完成了电磁铁的制作,究竟咱们制作的电磁铁好不好使,利用你手中的电源和大头针能检验吗?
接下来,让我们一起前去检验我们所制作的电磁铁!
看看你们组制作的电磁铁吸引了多少大头针?
22化归到我们欲研究的问题上来2每组吸引大头针个数不同,反映出电磁铁的磁性强弱有所不同.请结合你的制作和检验过程,猜想一下电磁铁磁性强弱与那些因素有关?
猜想:1.电磁铁的磁场强弱可能与电流的大小有关,因为电流越大,电流产生的磁性可能就越强;2.电磁铁的磁场强弱可能与线圈的匝数有关,因为一匝线圈要产生一定的磁性,匝数多,则产生的磁场也会增强.
总结:教师经过讨论汇总后,总结为电磁铁的磁场强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关,下面对这两个问题进行实验设计.
设计实验:1.想研究电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关,该如何控制匝数呢?同理要研究磁场与匝数的关系,该如何控制电流呢?(在研究匝数时控制电流不变,在研究电流时,控制匝数不变)
2.如何改变线圈的匝数?如何改变电流的大小?(取匝数不同的螺线管以改变匝数的不同;通过滑动变阻器改变电流的大小)
3.如何判断电磁铁磁性的强弱?(通过采用不同匝数的电磁铁以改变其匝数,通过在电路中串联滑动变阻器以改变电流的大小,通过让电磁铁吸起大头针的个数来判断其磁性的强弱.)
【进行实验】
1.组成电路:将电源、开关、滑动变阻器、电流表与电磁铁连成串联电路.
2.将开关合上,调节滑动变阻器,使电流增大和减小(观察电流表指针的示数),从电磁铁吸引大头针的情况对比电磁铁磁性强弱的变化.
3.将开关合上,使电路中的电流不变(电流表的示数不变)改变电磁铁的接线,增加通电线圈的匝数,观察电磁铁磁性强弱的变化.
分析与论证:(15min)
(1)电磁铁通电时产生磁性,断电时没有磁性.
(2)通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强.
(3)在电流一定时,通电螺线管线圈匝数越多,磁性越强.
同学们,电磁铁磁性强弱的关系的奥秘被我们所揭示,为了今天的成功,让我们把掌声送给我们的同伴和我们自己!
(三)电磁铁的优点:(3min)
(1)电磁铁磁性的有无可以通过电流的有无来控制.
(2)电磁铁磁性的强弱可以通过电流的大小来控制.
(四)电磁铁应用(7min)
电铃
接下来,让我们在回到我们课前的电铃,思考一下它的工作过程?老师为你们准备了它的电路图!2
培养学生对生活中的现象的探究积极性
进一步加深对电磁铁的认识小结1min2同学们,科学的道路上我们一起探索了电磁铁的奥秘,并将它应用到了我们的生活当中,通过和你们一起学习,老师再一次被你们严谨的科学态度所折服,被你们相互包容的大度所感染,为你们团结合作的精神而感到高兴,在接下来的日子里,我们要通过努力的学习知识,用自己聪明的才智去改变我们的世界,用物理的武器为我们创造更加美好的生活!让我们自己为自己下课!板书设计2电磁铁.
一、电磁铁:插入铁心的通电螺线管.
二、电磁铁磁性强弱的影响因素
三、电磁铁的优点
四、电磁铁的应用:电铃、电磁继电器等.课后作业2课后1.22[黑龙江省哈尔滨市虹桥学校(150000)]
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燃烧条件探究多变耿昌福燃烧促进了人类文明的发展,燃烧需要一定的条件,对燃烧条件的探究一直是各种化学命题中的热点.下面就结合具体实例,一起来探究燃烧的条件.
一、依据书本实验,进行常规探究
图1例1(河北中考题)为了探究燃烧的条件,小军查阅资料得知:白磷的着火点为40℃,红磷的着火点为240℃,五氧化二磷会刺激人的呼吸道.
他设计了如图1所示的实验装置.将分别盛有少量白磷和少量红磷的两支试管,放入到盛有热水的烧杯中,另将少量白磷直接投入到烧杯的热水中.观察到的实验现象如下:
①试管中的白磷燃烧,产生大量的白烟;②试管中的红磷不燃烧;③烧杯中的白磷不燃烧.
(1)白磷燃烧的化学方程式为.
(2)分析实验现象,得出结论:
由现象①②得到的燃烧条件是;
由现象①③得到的燃烧条件是.
(3)请举一例说明燃烧必须有可燃物参加:.
(4)请你根据小军查阅的资料和实验现象,指出他设计的装置有何不足..
解析:由于烧杯中水是80℃,温度达到了试管中白磷的着火点,未达到红磷的着火点,由现象①②对比可知燃烧条件之一是温度要达到可燃物的着火点;烧杯中的白磷浸没在水中,无法与空气(氧气)接触,由现象①③对比可知燃烧必须与空气(氧气)接触.根据题目中的信息可知,五氧化二磷会刺激人的呼吸道,所以该实验应在密闭装置内进行,以防止生成的五氧化二磷会污染空气.
答案:(1)4P+5O2点燃32P2O5(2)温度达到着火点;与空气(或氧气)接触.(3)关闭燃气灶阀门,火焰熄灭等(合理皆可);(4)白磷燃烧没有在密闭装置中进行,生成的五氧化二磷会污染空气.
二、注重装置创新,提升探究能力
例2(福州中考题)某兴趣小组活动中,同学们按图1装置对“可燃物燃烧的条件”进行探究.探究过程中,大家对磷燃烧生成的大量白烟是否危害人体健康提出疑问.
【查阅资料】白磷的着火点是40℃,红磷的着火点是240℃,燃烧产物五氧化二磷是白色固体,会刺激人体呼吸道,可能与空气中水蒸气反应,生成有毒的偏磷酸(HPO3).
【交流与讨论】白烟对人体健康有害,该实验装置必须改进.
【改进与实验】同学们按改进后的图2装置进行实验.
图1图2图3请你帮助他们将表1补充完整.
表1现象3解释a试管中白磷燃烧,热水中白磷没有燃烧.b试管中红磷没有燃烧.3b试管中红磷、热水中白磷都没有燃烧的原因是①;②.【反思与评价】(1)改进后的图2装置与图1装置比较,优点是.
(2)小林同学指出图2装置仍有不足之处,并设计了图3装置,其中气球的作用是.
【拓展与迁移】实验小结时,小朱同学说:“待a试管冷却后,如果将试管口紧贴水面(室温下),并取下橡皮塞,将看到液体进入试管.”这一说法得到大家的一致认同.
小晶问:“如果不考虑橡皮塞占试管的容积,进入a试管内液体的体积会是多少呢?”大家争论后,出现两种预测.
甲:接近试管容积的1/5;乙:不一定接近试管容积的1/5.
你赞同的预测是(填“甲”或“乙”),理由是.
解析:图2中60℃的热水提供的温度没有达到b试管中红磷的着火点240℃,所以红磷不能燃烧;而60℃的热水温度虽然已达到热水中白磷的着火点40℃,但热水中的白磷没有与氧气(或空气)接触,所以也不能燃烧.
图1是在空气中进行实验,由查阅的资料可知:五氧化二磷会刺激人体呼吸道,在空气中可能与水蒸气反应,生成有毒的偏磷酸(HPO3).而图2是用橡皮塞将试管塞住,形成了密闭系统,能防止白磷燃烧产生的五氧化二磷逸散,危害人体健康;图3中用气球代替了橡皮塞,能有效避免橡皮塞因试管内气体热膨胀而松动.
氧气约占空气体积的1/5,由于足量白磷燃烧消耗掉试管中的氧气,使得气体减少,气压减小,故将试管倒立于水中后,水面应上升至约距试管口1/5处,甲的预测是正确的.
答案:①温度未达到红磷的着火点;②热水中的白磷没有与氧气(或空气)接触;[反思与评价](1)能防止白磷燃烧产生的五氧化二磷逸散,危害人体健康;(2)避免橡皮塞因试管内气体热膨胀而松动.[拓展与迁移]甲;氧气约占空气体积的1/5,且上述实验白磷足量、气密性良好,所以进入a试管内液体的体积能接近试管容积的1/5(其它合理答案均可).
三、借助燃烧实验,探究燃烧概念
例3(南京中考题)某化学兴趣小组用火柴、蜡烛、烧杯三种实验材料探究物质燃烧的条件.
[提出问题]物质燃烧需要什么条件?
[猜想与假设]1.有可燃物;2.温度要达到着火点;3.与氧气(或空气)接触
[设计与实验]验证3对比试验假设13示例:加热烧杯,烧杯不可燃3(仿照示例填写)假设23常温放置蜡烛,蜡烛不燃烧3(仿照示例填写)假设33点燃蜡烛,蜡烛在空气中持续燃烧3(仿照示例填写)[得出结论]猜想正确,燃烧必须同时满足个条件,只要破坏个燃烧的条件,就能达到灭火的目的.
[反思质疑]氢气在氯气中能燃烧.燃烧是否一定要有氧气参加?
[查阅资料]镁条能在空气中剧烈燃烧,也能在二氧化碳中剧烈燃烧,发出耀眼的白光、放出大量的热;细铁丝可以在氯气中剧烈燃烧,放出大量的热,产生大量棕黄色的烟;磷能在氯气中剧烈燃烧,放出大量的热,产生大量的白色烟雾.
[表达与交流]根据上述内容和课本中对“燃烧”的描述,你认为叫做燃烧.
解析:燃烧条件的结论应通过设计对比试验进行探究.假设1是探究“有可燃物”,结合下面实验,可通过“点燃蜡烛”与“点燃烧杯”对比,得出燃烧需要可燃物;假设2是探究“温度要达到着火点”,通过“常温放置蜡烛”与“点燃蜡烛”对比,观察蜡烛是否燃烧可得出结论;假设3是探究“与氧气(或空气)接触”,通过“蜡烛在空气中持续燃烧”与“将燃着的蜡烛扣入一只烧杯内,蜡烛逐渐熄灭”,可验证此因素.
初中化学中燃烧是指可燃物跟空气中的氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应,而在资料中氢气、镁条、细铁丝等物质也可在氯气中燃烧,说明燃烧不一定需要氧气参加,所以在重新描述燃烧定义时,应将与氧气反应的字眼去除,即“发光、发热的剧烈的化学反应叫燃烧”.
答案:[设计与实验]假设1:点燃蜡烛,蜡烛可燃;假设2:点燃蜡烛,蜡烛燃烧;假设3:将燃着的蜡烛扣入一只烧杯内,蜡烛逐渐熄灭.[得出结论]上述3,1;[表达与交流]发光、发热的剧烈的化学反应.(合理均可)
知识点拨:对比实验是探究性学习的一种重要方法,只要根据燃烧的三个条件进行对比分析,就可以轻松得到燃烧的条件.另外,如今的化学实验考查不再仅仅局限于书本知识点的考查,而是趋向于对课本实验、知识的创新考查.这就要求我们在平时的学习中要注意前后知识的联系、对比、整合和创新.
[江苏省镇江市丹徒区世业实验学校(212115)]准确理解谨防错选孙兴全一、对水的组成理解错误
图1例1关于电解水实验的叙述错误的是()
(A)试管1中的气体是氢气
(B)试管2中的气体能使带火星的木条复燃
(C)产生的氢气和氧气的质量比为2∶1
(D)发生的是分解反应
错解:错选(A)或(B).
错因:出错的原因在于对电解水中正、负极上分别产生什么气体分不清,应该是“负氢正氧”.
分析:在学习电解水实验过程中要注意:负氢(谐音:父亲)正氧、氢二氧一是指产生的氢气和氧气的体积比是2∶1,而不是质量比为2∶1.
答案:(C)
二、有关微观粒子性质的理解错误
例2下列有关分子、原子、离子的说法正确的是()
(A)分子是化学变化中最小的粒子
(B)一切原子的原子核都是由质子、中子构成的
(C)分子的质量总比原子的质量大
(D)分子、原子、离子都能直接构成物质
错解:(B)或(C)
错因:不清楚原子核构成的特例以及受分子的结构的误导所致.
分析:分子是保持物质化学性质的最小粒子,但分子在化学变化中不是最小的,还可以再分,(A)错误;原子核通常由质子和中子构成,但有一种氢原子中没有中子,是一个原子核结构的特例,(B)错误;分子由原子构成,所以构成分子的原子的质量和体积都比它所构成的分子要小,但抛开它们之间的隶属关系,单论分子和原子,则分子的质量体积并不一定比原子大,如,汞原子的质量就比氧分子大,(C)错误;(D)正确.
答案:(D)
三、用微粒的观点解释现象的错误
例3能说明分子在化学变化中可分这一实验事实的是()
(A)打开浓盐酸的瓶盖,瓶口出现白雾
(B)将冷水加热至沸腾时,会看到生成大量的气体
(C)加热红色的氧化汞粉末,放出气体,同时试管内壁附着一层银白色的物质
(D)将蔗糖放入水中,一会儿不见了
错解:(A)、(B)、(D)
错因:没有搞清楚物质变化时的现象和实质.要明白对于由分子构成的物质,发生物理变化时,分子本身没有发生改变.发生化学变化时,分子被破坏,变成原子,原子又构成新的分子.因此,要想正确回答本题需要搞清楚哪个是化学变化才行.
分析:打开浓盐酸的瓶盖,瓶口出现白雾,是因为浓盐酸具有挥发性,挥发出的HCl遇到空气中的水蒸气生成了盐酸小液滴.水沸腾时生成的气体是水蒸气,蔗糖放入水中,一会儿不见了,是蔗糖溶解在水中了,从根本上来说这些现象中物质的分子组成没有变化,属于物理变化.加热氧化汞粉末,放出气体,同时生成银白色的物质,这是氧化汞受热发生了分解反应,因而这一实验说明分子在化学变化中可以再分.
答案:(C)
四、没有掌握水污染的措施
例4水可以造福于人类,但水被污染后却会给人类带来灾难.为了防止水污染,下面①~⑤项措施中可以采用的是()
①禁止施用农药和化肥②不任意排放工业废水③抑制水中所有动、植物的生长④生活污水经过净化处理后再排放⑤减少空气中硫氧化物和氮氧化物的含量,防止形成酸雨
(A)②③④(B)②④⑤
(C)①④⑤(D)①②③④⑤
错解:(D)
错因:造成本题错误的原因是同学们没有真正掌握造成水污染的三种途径,知识模糊,概念不清.
分析:造成水污染的途径一般有三种.在现阶段,我国农业方面禁止施用农药和化肥,这显然是不现实的,也不可能抑制水中动、植物的生长.
答案:(B)
五、对物质的分类理解错误
例5经分析,某种物质只含有一种元素,则该物质不可能是()
(A)混合物(B)化合物
(C)纯净物(D)单质
错解:(A)
错因:把同一种元素与同一种物质混淆了.没有准确理解概念的内涵和外延导致出错.在这里需要注意物质与纯净物的区别和联系.
当前,伴随着知识经济的不断繁荣,层出不穷的科技创新,以强大的动力推动着社会前进。新科技从根本上改变着劳动方式,改变着人们获取信息的手段,也改变了人们传统的学习观念。全世界都重视创新和创新人才的竞争。在此情况下,高等教育在培养符合社会发展的实用型人才、创新型人才方面,面临着新的挑战。基础教育同样受到了强烈的冲击。因此,以推进素质教育为目标,对基础教育课程改革已成大势所趋,一种普遍的认识是:加强课程内容与学生生活以及现代化社会科技发展的联系;关注学生的学习兴趣和经验;倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手;培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流合作的能力[1-6]。这恰好符合大学物理实验教学改革方向,因为物理实验是科学实验的基础,也是众多科技创新的摇篮。物理实验每一个题目的思想方法和实验内容,既体现了传统科学深厚的基础又蕴藏着丰富的创新思想,衍生出很多新理论、新技术[7,8]。该文介绍了一个“基础”与“创新”相结合的物理实验教学创新开放活动:利用基础物理实验教学为依托开设物理实验装置科技小制作的实验活动。实践证明,该课程在激发和培养大学生的创新精神和能力方面,获得了较好的效果。
1创新型物理开放实验教学实例
在新型开放物理实验课活动内容中,有一个演示实验装置制作方案:电磁感应摆装置的制作。电磁感应摆装置既可以直观的演示电磁感应现象又可以用于普通物理实验中,对磁体的磁感强度进行测量[9]。其核心装置为双绕组铁芯线圈。其中,铁芯截面形状决定了电磁感应摆的摆动幅度和效果。因此,在制作前,指导教师要求学生在两种铁芯形状(铁芯截面方形和圆形),要求学生自行确定铁芯制作方案。很多同学在电磁学理论进行了分析基础上用COMOSL多物理场分析软件,对通电线圈的感应磁通量做模拟分析。这是一大胆的做法,必须投入大量的业余时间。由于积极性很高,提出这个想法的学生自愿组成了一个小组,在教师的帮助下,克服了很多困难,一边努力学习有关电磁理论和COMOSL软件,基本上完成了部分模拟实验工作,为正确选择铁芯截面提供了较为科学的证据。在此过程中,师生都获得了很大的锻炼,下面是师生共同做的研究和分析过程。
1.1圆柱型铁芯的磁通量模拟
使用CCOMSOL软件中的3D模式,采用无限元法分析模拟通电线圈的磁场情况。首先建立磁场载体模型(见图2),根据对称性,仅计算分析铁芯边缘某一纵向的磁场情况,经过多次物理条件的设定试验,最后获得模拟效果图1。
此次结果:铁芯产生的磁通比较集中在边缘,磁通密度最大值达到1.267e-4特斯拉,圆柱形铁芯截面上表面的磁通密度分布不均匀。
1.2方柱型铁芯的磁通量模拟
同样方法,物理条件设定与圆柱形铁芯的基本相同,仍然采用无限元法分析模拟通电线圈的磁场情况,最后获得模拟效果图2,
此次结果:铁芯产生的磁通比较集中在边缘,漏磁现象不严重,磁通密度最大值达到1.381e-4特斯拉,方柱形截面上表面的磁通分布较为均匀。
结论:根据图2与图1的比较,方形铁芯磁通密度较大,分布较为均匀,故铁芯截面应为方形截面。实验结果证明,该形状的铁芯效果良好。
2几点体会
2.1提高大学生对物理实验的兴趣,符合物理实验创新教育功能的教学规律
创造最根本的动力就是兴趣。该文介绍的开放实验教学形式,通过电磁感应摆奇特的摆动原理吸引了学生的兴趣,激起学生们参与制作的极大热情。在这种情绪的激励下,他们不但渴望表现出自己的能力,而且会主动设想更科学的制作过程。这就为后来的模拟线圈磁场提供了积极地探索动机,于是在指导教师的帮助和鼓励下,完成了分析,使得制作过程完全科学化,成效显著。
2.2开展物理实验基础装置小制作实验课,有利于发挥物理实验的创新教育功能
1993年诺贝尔奖获得者,生理医学家理查德?罗伯茨谈到创新教育时说:“要对学生放手,让他们做自己感兴趣的事”。前面论述中的调查数据表明,大多数大学生都有参加实验装置制作课程学习的热情。这样开放性的实验课,可以让他们获得很多自由、独立的思考机会。他们的创造性思维不再受到束缚。他??在做实验的工作过程中,既体会到探索过程的艰辛又享受到创作成功后的喜悦,树立他们克服困难的信心,锻炼他们动手能力的同时增强了创新意识。该文介绍的用COMOSL模拟磁场过程,就是他们经历了很多困难波折,最后获得了较为成功的一个具体实例。
在课改的课堂教学实践中,我真切地感受到:“活动单导学”贵在“导”。那么如何有效地“导”呢?我个人认为可以抓住以下三方面:
一、以活动单“导”学
如皋课改推出的“活动单导学模式”顾名思义,“活动单”首当其冲地在课堂教学中担当着“导学”的主角。它是“导学”的方案,引导学生明白所要学习的目标、内容和流程。学生以“活动单”作引领,明确目标——自主活动——交流反馈,真正体现了自身的主体地位,并且加强了师生、生生之间的互动,使“活动”成为了课堂的灵魂,使课堂通过学生的“动”“活”了起来。“活动单导学”有三个核心概念,一是“活动”,“活动”是“活动单导学”的主题,通过“活动”促进学生发展是“活动单导学”的根本目标。二是“活动单”,“活动单”是导学的主要手段。三是“导学”,教师在教学过程中的主导性是“活动单导学”的基本策略。
因此,教师在设计活动单时,既要充分依据学生的实际考虑到活动单的可操作性,又要考虑到活动过程中的变数灵活机动,切不可被活动单“模式化”。
二、以师“导”学
如皋的“活动单导学”最大的改革就是教师由原先的主演变成了现在的导演,教学中教师以“活动单”为抓手,创设情境——巡视引导——评价总结,通过教师的激发、组织、引导和熏陶的主导作用,进一步确立学生的主体地位。新课程呼唤在学习中让学生先行,学生自己思考,自己理解,自己消化,自己吸收。当然,教师如果矫枉过正,也会使学生在主动学习能力相对较差的情况下无所适从,导致课堂教学效率低下。活动一为知识框架建构,在这一部分我设计的活动是:请同学们对照知识框架迅速自主阅读教材,理清基本内容,在你认为重要的地方作出适当的记号并读一读。
例如:探究产生电磁感应现象的条件的实验。
实验一:当导体AB在磁场中向左运动或向右切割磁感线时,就会观察到电流表的指针发生偏转。
实验二:(a)如图2如果把条形磁铁放在线圈中不动,电流表指针不偏转。
(b)把条形磁铁插入线圈中时,电流表指针向左(或右)偏转;把条形磁铁从线圈中拔出时,电流表指针向右(或左)偏转。电流表指针偏转说明有感应电流。
实验三:如图3向左向右移动滑动变阻器触头,或者把线圈A拔出或插入线圈B时,线圈B中都有感应电流。
用上面3种方法可以使磁场产生电流,如果用初中学过的导体切割磁感线的理论去解释磁场产生电流的现象,只能解释第一种情况,很难解释第二、三种情况。要总结出一个理论来解释所有三个实验现象对学生来说比较困难。这就要求教师把学生的思维引导到从三个实验中归纳出产生感应电流的条件上来,并着意让学生构建理论。
实验二中磁铁从线圈插入、拔出过程中,线圈的面积没有变化,而磁感应强度B发生变化,有感应电流产生。
实验一中磁场是匀强磁场,磁感强度B并没有变化而有感应电流产生,说明磁感强度B的变化并不是产生感应电流的唯一条件,还可能有面积S变化。什么物理量能把B和S联系起来?从而引出磁通量是不是产生感应电流的条件呢?
再次分析实验二:磁铁放入线圈中不动时,线圈中有磁通量但无感应电流。从而分析磁通量的有无不是产生感应电流的条件。最终得出结论。
三、以小组合作“导”学
“学起于思,思源于疑”。活动单导学鼓励学生自主质疑,去发现问题,大胆发问,小组合作探究共同解题。在教学过程中,学生个体的独立思考固然有着不可替代的地位,但学习过程中难免会遇到个人难以完成的内容,教师应根据教学需要抓住有利于产生争论的、有价值的问题,为小组提供合作的契机,让学生在独立思考的基础上,小组合作争论、探究,让每一位学生在小组活动的过程中都能充分展示自己的风采。老师还必须选择恰当的时机进行引导,如方法多样时、学生思考出现困难、偏差时、意见不统一时等,这样既可以提高小组合作的效率,又可以使学生个体的思维不断提升。
四、反思
新课程理念指导下的“活动单导学”,一个显著的特征便是把课堂还给学生,把学生看成是有思想、有情感、有需求的个体,是独立于世的人,而不是成人的附庸或任人打造出来的产品。他们虽不成熟,但并非一无所知,他们对世界充满了好奇、幻想;他们虽禀赋各异,但不乏独到见解。只有这样,我们才能思考出怎样的教学设计才最适合与学生交流并产生共鸣,怎样的课堂情境才真正令学生思绪飞扬,怎样的活动方式确实让学生置身其中,乐此不疲。
关键词:楞次定律,说课
一、教材分析
楞次定律是电磁学的一个重要规律,是分析解决电磁学问题的理论基础,要求学生能灵活运用。楞次定律比较隐蔽,涉及的物理量多,关系复杂,为教学带来了很大的难度。
《课程标准》对这节课的要求是通过探究,理解楞次定律。”因此,本节课的主要任务是引导学生实验探究,总结出感应电流方向所遵循的一般规律。
二、学情分析
学生已学习了安培定则和感应电流的产生条件,实验能力和分析问题的方法都有一定的基础,形象思维能力强,抽象思维能力不成熟。
为调动学生的积极性,开始就演示实验(磁铁块、木块分别从铝管中下落):木块哗就掉下了,磁铁却下得很慢,好像很困难。为什么呢?新现象、新问题初中物理论文,可以激发学生的好奇心,求知欲。学生情绪高涨起来,对接下来的探究跃跃欲试。
三、设计思路
以探究感应电流方向遵循的一般规律为目标,把规律的得出过程和方法放在首位,重视学生的情感价值体验,为解决每个问题创设情境、明确任务,在组织交流和评价的过程中促进意义建构、分享体会。
四、教学目标
1.知识与技能:
①通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系,并会叙述楞次定律的内容。
②通过实验过程的回放分析,理解楞次定律中阻碍”二字的含义。
③通过深入分析和演示实验,认识到楞次定律的实质是产生感应电流的过程遵循能量守恒定律。
2.过程与方法:
①在科学探究过程中,学会收集、分析处理实验数据的方法,提高实验能力。
②在选择中介”(磁场),将因(原磁场磁通量变化)果(感应电流)联系起来的分析过程中,发展思维的灵活性、逻辑性,提高思维能力。
3.情感、态度与价值观:
①体会科学发现过程中的苦与乐,发展对科学的好奇心和求知欲。在与他人的讨论交流中学会与人有效沟通的合作精神。
②体会物理规律的表达因高度抽象和概括而表现出的简洁美。
五、教学用具:
1.ppt课件、计算机、大屏幕投影;
2.线圈、条形磁铁、导线、干电池、灵敏电流计;
3.磁铁、铝管;
4.铁架台、两个磁铁做的弹簧振子;
六、教学的重点、难点
重点:科学探究,得出结论。
突出重点的策略:教师要把学生放在教学的主体地位上,充分发挥学生的能动性,对探究活动加以必要的干预和引导,提高科学探究的质量,让学生在规律形成过程中学习,学到形成规律所用的方法。
难点:1、得出楞次定律;
2、理解楞次定律。
突破难点的策略:1、教师要做有效的引导,步步为营:第一,复习磁通量的变化是产生感应电流的原因”,以板书的形式体现,贯穿全课。把学生的思路集中到感应电流的方向与磁通量的变化有关”上,这样在猜想影响感应电流的因素时,学生容易把握住关键点,从磁通量的变化角度来设计实验。对于确定的线圈,学生能够关键词表述的是同一效果初中物理论文,概括一下,升华为阻碍”!至此,学生完成了规律的得出,并在不断的修补过程中形成了分析问题的思路,为将来正确使用定律奠定了基础。
2、也是四步:第一,弄清最基本的因果关系。这个关系是始终体现在黑板上的,探究之后我们有新的认识:结果又以阻碍”的方式反作用于原因。原因产生结果,结果又反作用于原因,这样的回环不是很有逻辑性吗?第二,多角度理解楞次定律”毕业论文格式。探究过程中我们发现的增反减同”,来拒去留”是阻碍的具体表现,可升华概括为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因”。在实际分析问题时,我们不妨还回到初级结论上:从阻碍磁通变化的角度,用增反减同”;从阻碍相对运动的角度,用来拒去留”。这样思路更具体。第三,重点是对阻碍”二字的理解。如何阻碍”是学生理解容易出现偏差的。要明确:感应磁场的存在只是延缓”了穿过电路的总磁通量的变化时间,而不会改变原磁通量变化的特征和方向。回顾开始的演示试验:磁体从铝管中下落得慢,正是受到了阻碍。学生体会到阻碍”不是相反”,不是阻止”,是延缓”。第四、为什么要阻碍?阻碍”的过程就是能量转化的过程。此时演示弹簧振子的电磁阻尼的实验。看得见”的能量转化帮助学生认识到:楞次定律的实质就是产生感应电流的过程遵循能量守恒定律。
七、教学过程简述
1、展示情境,提出问题
首先是调动情绪的演示试验,教师指出,铝管可以看成是绕得很密的很长的线圈,磁体从中通过,其实就是上节课做过的实验:
学生已经知道这个过程有感应电流产生,这节课就要更进一步:探究感应电流的方向所遵循的规律。知道这个规律,就能解释为什么磁铁下落得慢了。
2、给出线索,猜想假设
复习感应电流的产生条件,把思路集中到磁通量的变化与感应电流方向的关系”。重复上面的实验,有助于学生想到按ΔΦ增加和减少初中物理论文,磁极的方向不同来设计实验。
3、发现问题,解决问题
怎样知道感应电流方向?学生应该能答出用电流计的方法,教师也可以指出利用二极管的单向导电性来判断,开阔学生思路。要求学生完成电流计偏转与电流方向关系的探究。教师给与实验指导:用旧电池试触。
4、制订计划,记录数据
待学生有了思路后再发实验记录表。学生根据自己线圈的饶向选择合适表格,直接画出电表的偏转。由于减低了记录难度,学生会做得很顺利,且不易出错,为后续分析打好基础。
5、分析数据,遇到困难
6、提示中介,补充记录
启发:能否利用磁场这个中介”找到规律?设疑:产生感应电流的过程中有几个磁场?感应电流是否也要产生磁场呢?它的方向呢?学生补充原有的记录表格,将原磁场方向和感应磁场方向填出。
7、对比分析,得出结论
比较两磁场方向的关系”后得出结论,并将结论不断简化。
8、深入交流,加深理解
帮助学生理解阻碍”的含义。
帮助学生理解楞次定律的实质是产生感应电流的过程遵循能量守恒。
9、牛刀小试,总结方法
简单的练习,让学生总结做题步骤。
10、回顾小结
板书展示
八、板书设计
附表: