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摘要：在物理教學(xué)中，物理概念的教學(xué)有著極其重要的地位。但是，物理概念教學(xué)一直是物理教學(xué)中的難點(diǎn)，而抽象物理概念的教與學(xué)更是困擾廣大師生的一大難題。其中，電動(dòng)勢概念尤其典型。本文就高中物理教學(xué)中電動(dòng)勢概念的教學(xué)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：高中；物理；電動(dòng)勢

一、物理概念教學(xué)的意義

“概念是思維的細(xì)胞”，人的任何思維過程都離不開概念。物理學(xué)分為物理現(xiàn)象、事實(shí)、概念和規(guī)律，物理概念是物理規(guī)律的基礎(chǔ)，物理概念是構(gòu)成物理知識(shí)體系的基本要素。如果沒有一系列的物理概念作基礎(chǔ)，就無法形成物理學(xué)的體系。物理概念是物理課程中最基本的，也是最重要的內(nèi)容，學(xué)生對(duì)概念的理解和掌握程度，將直接影響到他們?cè)谠搶W(xué)科的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生在實(shí)際生活中應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力等方面也具有重要意義。多年來，物理概念因其重要性而得到了廣泛研究，然而對(duì)教師來說物理概念難教，對(duì)學(xué)生來說物理概念難學(xué)，因此這種“兩難”狀態(tài)仍然一直困擾著廣大師生。為了克服物理概念難教、難學(xué)的雙重困難，研究并分析學(xué)生概念形成中的障礙，找出可操作教學(xué)策略和學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)物理概念教學(xué)質(zhì)量的提高，是當(dāng)務(wù)之急。電學(xué)的基本概念在中學(xué)物理中占有非常重要的地位，學(xué)生對(duì)這部分概念理解和掌握的程度，將直接影響到某一章乃至整個(gè)物理課程的學(xué)習(xí)和掌握。一般學(xué)生對(duì)電現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)較少，加之電學(xué)中的概念(如:電壓、電場強(qiáng)度、電勢、電動(dòng)勢)比較抽象，所以，電學(xué)基本概念又是學(xué)生感到比較困難的一部分知識(shí)，這就使得學(xué)生在學(xué)習(xí)

電學(xué)時(shí)普遍感到困難?！半妱?dòng)勢”是電學(xué)中的一個(gè)重要概念，各種電源產(chǎn)生的電動(dòng)勢情況比較復(fù)雜，學(xué)生在理解此概念時(shí)普遍感到困難較大，是中學(xué)物理教學(xué)中很突出的難點(diǎn)?！半妱?dòng)勢”既具有概念的一般特征，又有其特殊性，它幾乎貫穿“穩(wěn)恒電流”、“電磁感應(yīng)”、“交流電”三章的主要內(nèi)容，能否掌握電動(dòng)勢概念將影響整個(gè)電學(xué)知識(shí)的掌握。因此對(duì)電動(dòng)勢概念教學(xué)的研究十分有必要。

二、電動(dòng)勢概念的教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)是指教師以現(xiàn)代教學(xué)論為基礎(chǔ)，依據(jù)教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)和教師自己的教學(xué)觀念、經(jīng)驗(yàn)、風(fēng)格，運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)與方法，分析教學(xué)中的問題和需要，確立教學(xué)目標(biāo)，建立解決問題的步驟，合理安排和組織各種教學(xué)要素，為優(yōu)化教學(xué)效果而制定的實(shí)施方案的系統(tǒng)的計(jì)劃過程。下面就物理教學(xué)中電動(dòng)勢概念的引入以及難點(diǎn)的處理進(jìn)行探討。

1、電動(dòng)勢概念的引入

概念的引入是概念教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。引入概念的工作做得好，一開始就能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)概念的興趣，使學(xué)生的思路納入正軌。這對(duì)正確理解和掌握概念有著直接的影響。設(shè)計(jì)1：演示：將小燈泡接在充滿電的電容器兩端，會(huì)看到什么現(xiàn)象？（小燈泡閃亮一下就熄滅。）為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？分析：當(dāng)電容器充完電后，其上下兩極板分別帶上正負(fù)電荷，如圖所示，兩板間形成電勢差。當(dāng)用導(dǎo)線把小燈泡和電容器兩極板連通后，電子就在電場力的作用下通過導(dǎo)線產(chǎn)生定向移動(dòng)而形成電流，但這是一瞬間的電流。因?yàn)閮蓸O板上正負(fù)電荷逐漸中和而減少，兩極板間電勢差也逐漸減少為零，所以電流減小為零，因此只有電場力的作用是不能形成持續(xù)電流的。為了形成持續(xù)的電源，必須有一種本質(zhì)上完全不同于靜電力的力，能夠不斷地分離正負(fù)電荷來補(bǔ)充兩極板上減少的電荷,引出電源的概念。各種型號(hào)的干電池的電動(dòng)勢都是1.5V。那么把一節(jié)1號(hào)電池接入電路中，它兩極間的電壓是否還是1.5V呢？用示教板演示，結(jié)論：開關(guān)閉合前，電壓表示數(shù)是1.5V，開關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)變?yōu)?.4V。實(shí)驗(yàn)表明，電路中有了電流后，電源兩極間的電壓減少了，分析原因。最后通過測量得出電動(dòng)勢等于內(nèi)外電壓之和的結(jié)論。

2、電動(dòng)勢概念教學(xué)中難點(diǎn)的處理

（1）非靜電力、電動(dòng)勢概念的建立

電動(dòng)勢比較抽象，而且在講述中又引入了一個(gè)非靜電力，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)感到十分空洞，所以說它是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)?？梢詮姆治龌瘜W(xué)電源入手突破難點(diǎn)。（1）結(jié)合化學(xué)電源作出演示，讓學(xué)生觀察到“金屬板插入酸溶液中，板與溶液間的出現(xiàn)電勢差，而且電勢極性與電場力移動(dòng)電荷的方向相反”這一事實(shí)，從而對(duì)化學(xué)電池中“存在其他形式的能（化學(xué)能）轉(zhuǎn)化成電能”這一論斷表示信服。（2）從能量守恒定律分析以化學(xué)電池為電源構(gòu)成的閉合電路中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化過程，闡述電源內(nèi)部存在非靜電力的可能及非靜電力做功的必然性。在此基礎(chǔ)上提出電動(dòng)勢就是表示電源內(nèi)部非靜電力做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量。（3）從能量守恒定分析電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)外電路電壓之和，同時(shí)借助實(shí)驗(yàn)反映這一關(guān)系，從而使學(xué)生確信電源電動(dòng)勢的存在，而且它是一個(gè)表征電源電動(dòng)勢的物理量。（4）運(yùn)用電動(dòng)勢的概念來分析一些實(shí)際問題。

（2）電動(dòng)勢與內(nèi)、外電壓的關(guān)系：

從教學(xué)設(shè)計(jì)看出，電動(dòng)勢與內(nèi)、外電壓的關(guān)系一直以來是電動(dòng)勢概念教學(xué)的難點(diǎn)，這里介紹演示實(shí)驗(yàn)法。首先通過演示實(shí)驗(yàn)測得幾組內(nèi)外電壓的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算得出電動(dòng)勢等于內(nèi)外電壓之和的結(jié)論。接著用能量轉(zhuǎn)化分析結(jié)論的物理意義。學(xué)生在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中對(duì)測內(nèi)電壓的電壓表正負(fù)極的接法產(chǎn)生懷疑，不理解為什么內(nèi)電壓靠近電源正極的一端低，而靠近負(fù)極的一端高。教學(xué)中不應(yīng)該忽視。有的教師雖然在了解電動(dòng)勢的物理意義過程中，運(yùn)用了能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)和電勢的概念加以解釋，但學(xué)生還是不能理解。為此，教學(xué)中建議以簡單的講解化學(xué)電池的電動(dòng)勢躍升問題來突破這一難點(diǎn)。以干電池為例，它的結(jié)構(gòu)由三部分組成。中心碳棒為正極，外殼鋅板為負(fù)極，中間部分是裝著糊狀電解液，干電池的電動(dòng)勢僅建立在外殼鋅板與糊狀電解液的接觸面之間。因?yàn)榕c鋅板接觸的電解液與鋅板之間發(fā)生化學(xué)作用。使鋅板中鋅正離子溶解到電解液中去，這時(shí)鋅板由于缺少正離子帶上負(fù)電，而溶解到電解液體中去的鋅的正離子受庫侖力的吸引圍繞在鋅板附近它們帶正電。試問什么力量迫使正負(fù)電荷分開并阻止它們互相吸引而重新結(jié)合呢?這就是非電場力(即化學(xué)力)做功的表現(xiàn)，電池的電動(dòng)勢就等于鋅板附近帶正電的鋅離子與帶負(fù)電的鋅板之間所形成的電勢差，也就是化學(xué)力所能維持的電勢差，在外電路斷開時(shí)，鋅板附近的電解液中的正離子移到電池中心的碳棒，很快達(dá)到靜電平衡。穩(wěn)定之后，鋅板附近電解液與碳棒(正極)之間就不存在電勢差。所以外電路斷開時(shí)電池正負(fù)極之間的電勢差就等于電池的電動(dòng)勢，外電路閉合時(shí)，在電動(dòng)勢的驅(qū)動(dòng)下整個(gè)回路中形成電流，此時(shí)，鋅板附近的電解液到電池中心碳棒之間所謂的“內(nèi)電路”中也同樣有電流通過。因?yàn)閮?nèi)電阻的存在，也同樣產(chǎn)生電壓U=Ir，這樣學(xué)生會(huì)明白，原來內(nèi)電路與內(nèi)電阻與外電路外電阻沒有根本區(qū)別，只不過內(nèi)電路內(nèi)電阻是在電池內(nèi)部。這時(shí)學(xué)生也一定會(huì)發(fā)現(xiàn)所謂測內(nèi)電壓的電壓表的極性與測外電壓的電壓表的極性相反。而從整個(gè)串聯(lián)的回路看卻沒有相反。

三、電動(dòng)勢概念的教學(xué)建議

1、引發(fā)認(rèn)知沖突、實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變

前概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)的物理概念常有兩種方式，一種可稱為“豐富”，即新的概念納入原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，通過積累的方式使知識(shí)結(jié)構(gòu)變化；另一種可稱為“修訂”，即將錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，通過改造的方式使知識(shí)結(jié)構(gòu)變化。觀察、實(shí)驗(yàn)（包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)）可使學(xué)生獲得更豐富、更生動(dòng)、更深刻、更能反映事物的共同特征和本質(zhì)特征的感性認(rèn)識(shí)。認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使電磁學(xué)中抽象的概念形象化。通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)一定的物理情景，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，從實(shí)驗(yàn)觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力。把多媒體技術(shù)引進(jìn)到教學(xué)中改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)過程。

2．注重類比的物理教學(xué)方法

教學(xué)中，教師應(yīng)促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行各種建構(gòu)活動(dòng)，提供具體的類比，幫助他們建立正確的新模型。學(xué)生的建構(gòu)活動(dòng)將有助于概念改變。科學(xué)教學(xué)的策略之一就是將要學(xué)的新現(xiàn)象比擬成另一熟悉的現(xiàn)象，這是由于科學(xué)教學(xué)常涉及理解一些無法直接觀察到的事物，因此參照某些可觀察到的事物或曾有體驗(yàn)的事情能夠更好地促進(jìn)理解。例如，有時(shí)人們把電流比擬為水流系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中電線像水管，電子像水，電池像水泵，而電阻像水管中細(xì)窄的部分。類比很難完美無缺，因此在使用類比時(shí)總會(huì)暴露出某些問題。好的類比應(yīng)具有更顯著的語義上的相似性，結(jié)構(gòu)上的對(duì)應(yīng)性，以及實(shí)用上的相關(guān)性。類比能引發(fā)學(xué)生對(duì)主題的思考，但也應(yīng)明確比喻的局限性。教師應(yīng)當(dāng)使用類比，并指出類比在何處是不適用的，不確切的。

3、對(duì)易混淆的概念加以區(qū)分

物理學(xué)中有些概念看起來很相似，但其意義卻不大相同。對(duì)于這些概念，可以引導(dǎo)學(xué)生從質(zhì)和量兩個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，以弄清其區(qū)別和聯(lián)系。例如電壓和電動(dòng)勢的對(duì)比：電壓是反映靜電力做功，把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的物理量，電動(dòng)勢是反映非靜電力做功，把其它形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿奈锢砹?。這是電壓和電動(dòng)勢的質(zhì)的區(qū)別。在量值上，這兩個(gè)物理量都是以移動(dòng)1C正電荷做功的多少量度的，且其單位都是伏特。所以，電壓與電動(dòng)勢的物理意義是不同的，但它們之間又是有聯(lián)系的。通過對(duì)相似的概念的“比較”，不僅加深學(xué)生對(duì)概念的理解，還使學(xué)生了解和學(xué)會(huì)形成概念的某些方法。

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