于水库(长岭县三十号中学,吉林松原131509)
初中物理学中,有一些重要的概念,这些概念在学生记忆的同时,还需要深刻的理解,对于绝大多数学生来说,如果只用传统的死记硬背、熟能生巧记忆理解方式来掌握难懂的物理概念的话,不仅用的时间长而取得的效果也不是很好。本人根据多年的教学经验总结所得,如果用微观知识解释,学生会更容易接受。如用气体、液体、固体的分子结构和分子的理论来解释物态变化;用原子的结构来解释揣摩起电中正负电荷的区分等。让学生会用微观知识来分析解释一些宏观领域中的现象,会收到事半功倍的效果。下面就以几个具体的问题为例。
一、电学中的电阻
关于导体的电阻在初中教学中,一般是指线性元件(即温度不变的条件下值恒定,与所加电压和通过的电流无关)。
有些情况下,当元件为非线性(即电阻随电压和电流而变)时,通常采用电压和电流的比值来确定该元件在某一状态下的电阻。那么,在初中课本上的说法使学生感到不解。导体容易导电即善于传导电流,那么为什么又说对电流有阻碍作用呢?这个问题从表面上看是矛盾的,不容易解答。但是若从微观方面来回答,学生就容易理解了。
因为导体(大多指金属)中有大量的自由电子,所以金属就容易导电。但是金属中的原子除外层电子的其他部分即原子核是不能自由移动的,它的有序排列就好像形成了金属的框架。当核外的自由电子在电压的作用下做定向移动时,其实的是在金属的框架里移动,就必然与里面的原子核产生碰撞,降低了自由电子的移动速度。所以导体对电流也就是自由电荷的移动产生阻碍作用。总体来说也就是虽然导体中有很多大量的自由电荷,而导体中还有大量的不能自由移动的原子核,这样就产生了电阻。就如现实生活在路上埋地雷阻碍敌人前进的速度一样。从上述例子中不但让学生认识了微观世界的重要性,还对其进行了一次一分为二的辨证教育。
二、电流的热效应
当电流通过电阻时,电流作功而消耗电能,产生了热量,这种现象叫做电流的热效应。实践证明,电流通过导体所产生的热量和电流的平方,导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结论,被人称作焦耳楞次定律。
有了上述对电阻知识的了解,对电流的热效应也就很容易解释了。由于导体中的自由电荷在电压的作用下,做定向移动时与不能自由移动的原子核发生碰撞,使这些微粒的振动速度加快,从而使物体的热能增加。所以当导体中有电流通过时,温度会升高,这样使学生的认识又提高了一步。
三、质量
质量是初中阶段的一个重要的物理量,是一个非常复杂的概念。其定义有好几种说法:①是指物体所含物质的多少;②是指物体惯性大小的量度;③是指物体产生引力场和受引力场作用能力大小的量度;④可以作为物体蕴藏的能量的量度等。在学生已具备了分子、原子、质子、中子等这些微观粒子知识后,我们可以把其质量概念中“物体所含物质的多少”表示成“物体所含质子、中子数的多少”。这样,就能把相当抽象的“所含物质的多少”变成“含中子数及质子数,也就是原子核的多少”。这样就变无形为有形,使概念具体化。证明了质量大的物体所含的原子核数比质量小的物体多的事实。这种表达也容易向学生说明“质量是物体本身的一种属性;是不能随形状、温度、状态及位置的变化而改变”,易于理解。
四、物质的密度
在物理学中,把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。符号ρ。国际主单位为kg/m3,常用单位还有g/cm3。其数学表达式为ρ=m/v。在国际单位制中,质量的主单位是千克,体积的主单位是立方米,于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。
有了上述质量的例子,那么密度的概念我们就可以把“单位体积某种物质的质量”变为“单位体积所含原子核数的多少”来表示。从而看出物质的密度是由物质排列的紧密程度决定的。因为各种物质内部原子核排列的紧密程度不同,所以物质的密度不同。从而就成了物质的一种特性。这样看来,物质密度的大小只能由物质的结构来决定。而与物质的质量、体积等无关。还可以与植物的种植密度(与植物的大小、外形等无关)、人口的密度做类比,使学生对密度理解更深一层。这对今后的学习中涉及到的“质量线密度”、“电荷体密度”等都有好处。
综上所述,我认为在初中物理教学中如能重视微观方面的教学,可以使学生对某些概念的认识及物理现象的分析,更为清晰,更容易接受。同时,又可以提高学生的思维能力及解答问题的能力。在具体实施中,若能在多媒体中渗透,利用动画形成教学,效果更好。