9703实验支撑的“学史”法闭合电路欧姆定律教学设计(大兴附中杨凤娟).doc
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1、实验支撑的“学史”方法闭合电路欧姆定律教学设计作者姓名:杨 凤 娟单位:北京师范大学大兴附属中学邮编:102600手机:13720086022E-mail:本教学设计针对“普通高中课程标准实验教科书”(人教版),选修3-1第二章恒定电流第七节闭合电路欧姆定律的内容,基于实验教学,因循物理学史思路完成闭合电路欧姆定律的引入、建立和应用的教学过程。【教学设计思路】加强实验教学,突出物理教学的特色。本节课模仿欧姆当年建立闭合电路欧姆定律的实验研究,结合学生现有的认知背景,设计实验,通过数据探究建立定律;通过铅酸电池实验,直接验证内外电路电势降落之和等于电源电动势的大小,间接验证了闭合电路欧姆定律遵循
2、能量守恒的本质;设计学生和演示实验生动展现路端电压与负载的关系。选择“学史”方法建立欧姆定律,渗透观察实验提出假设设计实验验证假设归纳总结规律的科学研究方法,并通过自制欧姆建立定律的历史视频,使学生加强对科学方法的理解和感受,旨在体现物理学史对科学研究方法的教育功能,诠释“新课标”高中物理教学旨在提高学生科学素养的课程基本理念。注重引发学生认知冲突,提高兴趣,推进教学,并关注学生的研究意识、定量意识、以及数据探究素养的提升。【教学目标分析】人教社出版的教育部“普通高中物理课程标准(实验)”对于“闭合电路欧姆定律”的内容标准如下:“知道电源电动势和内阻,理解闭合电路欧姆定律”。高考全国卷以及各地
3、方卷考试说明对于“闭合电路欧姆定律”内容的要求均为,即:要求理解其确切含义以及与其它知识之间的联系,能够进行叙述和解释,并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。按照课程标准和考试说明的要求,考虑学生的知识基础和能力现状,制定本节课教学目标如下:知识与技能:理解闭合电路欧姆定律的内容和数学表征方式, 了解闭合电路欧姆定律与能量守恒的关系,会分析路端电压与负载的关系,体会电源和负载对电路总电流、路端电压的影响机制,深化对电源电动势和内阻在电路中表现出来的宏观可观测意义上的理解,进一步提高识别和连接电路的实验技能。过程与方法:(1)经历探究闭合电路欧姆定律的过程,体验观察实验提出假设设计
4、实验验证假设归纳总结规律的科学研究方法 (2)经历根据闭合电路欧姆定律解释现象的过程,体会从局部电路变化整体电流变化局部电压变化的逻辑思维与分析方法。(3)通过突出电表测量研究问题,推动学生从用眼睛观察到用仪器作为扩展感官测量、从定性到定量的研究手段层次的提升。情感态度与价值观:(1)通过对闭合电路欧姆定律的实验探究以及历史追溯,展现科学发现的理性之光,逻辑之美,以及科学发现者的睿智和创新精神。(2)通过闭合电路欧姆定律再认识电源电动势和内阻概念的现实意义,渗透概念存在于规律之中,规律用概念来描述的科学本质。(3)通过实验引发学生的认知冲突,培养学生的科学兴趣,通过解释冲突渗透科学理论解释自然
5、的价值观。【教学内容分析】从物理学的理论体系来看,闭合电路欧姆定律是电路基本定律之一,是分析含源电路时依据的基本规律,与基尔霍夫第二定律(回路电压定律)相关联。从人教版高中物理教材选修3-1的编写体系上看,本节教学内容是在学习完部分电路欧姆定律及电动势、内阻概念的基础上研究闭合电路中电流、电阻、电动势、电压各量之间的变化关系,是恒定电流这一章的收官之作。它是部分电路欧姆定律的延伸,也是分析复杂电路的基本依据,是本章的重点也是中学电路教学的核心内容。教学重点:建立闭合电路欧姆定律、解释路端电压与负载的关系教学难点:建立闭合电路欧姆定律过程中的逻辑思维教学【学生背景分析】学生的认知基础:物理学基础
6、:已经学习了电动势和内阻概念,具备表征闭合电路欧姆定律的概念基础;学习了部分电路欧姆定律、焦耳定律、电阻定律,具备理解课上现象或实验、课后自学课本上建立闭合电路欧姆定律过程的理论基础。数学基础:对反比的数学含义有准确的认知,能判断两个变量是否互为反比关系,具备建立定律教学过程中数据分析的算理基础。学生的感情基础:本节课为异地授课,学生对教师有新鲜感,这使得学生的注意力更容易集中;本节课是参赛课,由于大赛的压力、师生之间的零磨合背景,学生极有紧张的可能,师生之间的相互不了解也给沟通带来挑战。所以课堂教学在抓教学内容本质的同时,适当关注学生情绪状态的调整、调动。【教学资源分析】实验资源: 自制研究
7、、建立闭合电路欧姆定律的演示实验箱,自制观察路端电压与负载的关系的学生实验板,铅酸电池的演示实验装置、观察生活中负载对输出电压影响的实验器材。本节课有三个演示实验、一个学生实验,涉及的器材有:演示用数字多用测试仪2台、电阻箱1个、铅酸电池套盒1个、大功率用电器如电热水器等2件;数字电压表13套。媒体资源:计算机辅助教学系统,计算器(学生每组一个),自制课件。【教学流程图】定律应用建立定律引入路端电压与负载的关系实验验证能量本质定律表征阐释含义历史回眸强化方法数据探究发现规律演示实验认知冲突分析综合局部/整体/局部分析电路提出假设验证假设建立规律发现问题【教学过程】第一部分:新课引入环节1.认知
8、冲突,引入新课。观察一个电路实验(如下图):改变电阻箱的接入阻值,引起电流变化。提出问题:电流I随电阻箱阻值R按怎样的规律变化?根据是什么?学生通常回答是反比关系,根据是欧姆定律。听取学生的回答之后,采集五组数据,客观呈现电流I随电阻箱阻值R的变化情况。下表是某次实验的数据,上课时的数据以现场生成为准。I(mA)R()IR(mv)30.0 47.4 1422.0 60.1 20.6 1238.1 89.8 11.8 1059.6 119.6 7.3 873.1 150.7 4.5 678.2 引导学生根据数据判断I与R是否成反比。I与R不成反比,该如何解释这个结果?【设计意图】引发学生基于部分
9、电路欧姆定律的认知冲突,引入新课。板书:第七节:闭合电路欧姆定律一、建立:观察实验 第二部分:建立闭合电路欧姆定律环节2:概念界定,提出猜想。(1)借助闭合电路欧姆定律课题的引入,介绍闭合电路的组成:内电路、外电路,介绍路端电压的概念。(2)刚才的实验结果表明,I与R不成反比,从而使得电流与电阻的定量关系不清晰。组织学生充分思考讨论:如果考虑整个电路,考虑电源、电流表对电流大小的影响,电流与电阻会不会仍然存在某种定量关系?引导学生提出与总电阻成反比的猜想。板书:提出假设【设计意图】界定相关概念,便于后面的表述与沟通,引导学生基于实验结果提出猜想。环节3:数据探究,验证假设。(1)组织学生讨论验
10、证假设的方案。可按下面思路引导:认为电流可能与总电阻成反比,目前只能是一个猜想。回到刚才的数据记录,如果电流与总电阻成反比,它们的乘积应该是一个定值。所以如果假设电流与总电阻成反比,就存在一个关系式:I1(R1+R)= I2(R2+R),就可以根据两组数据计算出R,这个R的意义就是除电阻箱以外其余部分的阻值。实验过程中,只是电阻箱的阻值发生了改变,R没变,所以我们可以把R加到每一次电阻箱的阻值上,得到每一次的总电阻值,这样就可以验证I是否与总电阻成反比了。(2)带领学生运用Excel针对实验数据进行验证。学生记录表1I(mA)R()IR(mv)R()R+R()I(R+R)(mv)30.047.
11、41422.06.153.51605.960.120.61238.16.126.71606.589.811.81059.66.117.91610.1119.67.3873.16.113.41606.2150.74.5678.26.110.61601.9平均值:1606.1板书:验证假设【设计意图】寻找电流与电阻的定量关系,体会科学研究的方法。环节4:建立闭合电路欧姆定律,理解定律内容的物理意义(1)播放自制欧姆发现定律物理学史视频资料,用欧姆的工作补充课上所做的探究,建立欧姆定律。引导学生按照欧姆的思路,课后使用刚才的实验数据自行验证。(2)师生互动讨论欧姆定律数学表达式 :、物理意义,得出其
12、他表达式。板书:建立定律,(3)演示铅酸电池实验,验证闭合电路欧姆定律遵守能量守恒。学生观察实验,明确关系,教师做观察要点和物理意义的点拨。学生记录表2:两表的示数之和(v)断开电阻箱负载时U外(v)断开电阻箱负载时U内(v)由实验可以直接验证:,:搬运1C电量非静电力所做的功,表示其他形式能量转化成电能的多少。:外电路搬运1C电量静电力所做的功,表示外电路消耗的电能转化成其他形式能量的多少:内电路搬运1C电量静电力所做的功,表示内电路消耗的电能转化成其他形式能量的多少。【设计意图】从多个角度理解本节课的核心内容闭合定律欧姆定律,同时为下一步分析路端电压与负载的关系提供公式依据。第三部分:定律
13、应用环节5:应用解释路端电压与负载的关系介绍电路和数字电压表的使用。问题:闭合干路开关和其中一个支路的开关,让一盏灯发光,观察电压表的示数,然后依次闭合开关,最先发光的灯泡的亮度如何变化?电压表的示数如何变化?学生先陈述自己的预测,再后动手实验。学生记录表3:只接通一个小灯泡时U(v)接入两个小灯泡时U(v)接入三个小灯泡时U(V)板书:2.路端电压与负载的关系学生汇报实验现象,陈述自己的解释,教师总结一般方法:负载变化R外局部总电流变化I总整体路端电压变化U外局部【设计意图】促使学生的认知发展:从初中的电源电压不变,拓展到路端电压受负载的影响,间接体现电源内阻的存在。环节6:问题:出示接通教
14、室电源的插座,问:两个插孔间的电压是多少?学生大多会回答220V,在此基础上用演示用数字电压表现场测量,通常不是。点拨:常识性信息,包括一些标称参数,都不代表实际工作时的参数,提倡测量意识和定量研究的意识。问题:如果依次接入1800W电热水器、1200W电饼铛、500W电饭锅,两插孔之间的电压该如何变化?学生陈述自己的预测,教师在此基础上现场测量,学生通常对测量结果很震惊,深刻感受到实际与标称值的差异。学生记录表4:没接负载插座插孔间的电压U(v)接入电热水器插座插孔间的电压U(v)教师说明:这个现象和小灯泡实验的现象很类似,都是负载发生了变化,导致路端电压发生变化。现象类似,但理论机制有些差
15、异,这个后面还会再讨论。【设计意图】联系实际,解释用电高峰灯光发暗,夜深人静灯光特别亮,插入大功率用电器,灯光变暗,拔出大功率用电器,灯光又亮起来。第四部分:小结给出本节课的核心内容:闭合电路欧姆定律的内容和数学表达式,学生谈谈自己的最大收获。结合流程图,教师给予点评。第五部分:作业:1.设电源的电动势E=3V,内阻r=2。根据路端电压与电流的关系式U=E-Ir,以U为纵坐标,I为横坐标,作出U与I的关系图象,并回答以下问题: (1)外电路断开的状态对应于图中的那个点?此时路端电压与电动势的大小之间有什么样的关系? (2)电动势E的大小对图象有什么影响? (3)电源短路的状态对应于图中的那个点
16、?这一点的电流值怎样由图象算出? 2.阅读教材P60,写出课本上建立闭合电路欧姆定律的过程。【板书设计】第七节:闭合电路欧姆定律一、建立观察实验提出假设:验证假设建立定律,二应用:路端电压与负载的关系R外I总U外,局部整体局部【教学反思与修改】105 今年上半年,在交警支队党委的坚强领导下,车辆管理所以科学发展观为统领,深入学习贯彻党的十八大精神,紧紧围绕“创建全国一等车辆管理所”为目标,坚持重实际、办实事、求实效的工作方式,集中精力抓落实,真正把车辆管理工作的各项举措落到实处,切实把握好发展节奏,求新求变、与时俱进,在落实上下功夫,在创新上做文章,在做强上花气力。经过车管所全体民警、职工的共
17、同努力,出色地完成了各项工作任务,取得了队伍建设和车管业务双丰收,车辆管理工作呈现了“五个明显”,主要工作总结如下:一、车管队伍整体素质得到明显提高。今年以来,车辆管理所始终坚持“团结的班子凝聚人,铁的纪律约束人,良好的环境感染人,集体荣誉带动人,教育培训塑造人,先进事迹引导人”,大力加强车管队伍教育管理,努力建设一支政治坚定、业务精通、作风优良、执法公正的公安交警车管队伍。(一)抓思想教育,构建和谐警民关系1、深化核心价值观教育。按照支队的统一部署,车管所在全所集中组织开展开展“忠诚、为民、公正、廉洁”的人民警察核心价值观讨论交流,用交警系统爱民模范、执法标兵先进事迹开展正面教育,所科领导干
18、部带头深刻反思,讨论交流时触及了灵魂,每位民警和职工结合自己的思想及工作实际,围绕主题撰写一篇心得体会文章。2、扎实开展“三访三评”。按照关于交警系统开展“三访三评”深化“大走访”活动的意见,坚持所领导带头,重点走访人大代表、政协委员听取意见建议;多次组织各科室民警集中走访运输单位、驾校、驾驶人,听取对执法、服务和管理工作的意见建议,集中开展评查、研究整改执法突出问题。3、认真组织开展好“四群”工作。按照上级党委开展“四群”工作要求,2月份车管所深入德厚镇写捏村认真组织落实联系群众制度,促使全体民警干部工作重心下移,听民声、知民情、解民忧、化民怨、落实为民意识,车管所共深入联系农户家庭90户,
19、发放文山州公安局交警支队印制的民情联系卡90张,填写民情登记本90份,走访联系群众360余人,全面掌握了车管所联系农户的详细资料,实现民警干部受教育、作风改进、发展上水平,群众得实惠。4、开展学雷锋活动。今年3月5日是第49个“学雷锋纪念日”,3月份以来,车辆管理所认真贯彻全国公安机关深入开展学雷锋活动电视电话会议精神,号召全所民警、职工迅速掀起“学雷锋、当先锋、作表率”的热潮,广泛深入地开展学雷锋活动,大力弘扬雷锋精神,各业务窗口共为群众做证件遗忘提醒、业务办理提示、指路等好事160余件次。5、深入开展执法教育整顿。按照全国交警系统集中开展执法教育整顿活动方案,车管所以科为单位,组织全所民警
20、、职工认真学习杨焕宁常务副部长在全国公安机关执法规范化建设阶段总结推进会上的讲话、黄明副部长在坚持公正廉洁执法坚决杜绝公路“三乱”视频会上的讲话,要求人人均通读一遍文件,掌握核心内容,领会精神实质,提高思想认识;组织全体民警、职工结合观看中央电视台曝光山西岚县、盂县等地交警乱罚款问题的视频,引导民警算清政治账、经济账、良心账,吸取教训,认识危害,增强执法为民的自觉性;向民警、职工家属发一封信致车管民警和职工家属的一封信,告知车管执法的纪律规定和工作要求,动员家属对民警和职工的工作进行及时提醒和监督。(二)抓教育培训,促能力建设1、进行每日一考。为不断推进车管队伍业务素质的提升,2月份以来,车管
21、所以公安部车管民警业务培训和考试系统为平台,要求车管所全体民警、职工每个工作日都要抽出20分钟时间,参与“每日一考”的模拟考试,在全所上下营造了浓厚的学习氛围。2、组织窗口民警培训。围绕执法需要和实战要求,车管所组织对全所民警、职工进行机动车远程核发智能终端查验、执法记录仪、指纹识别和人像信息采集、交通管理自助服务机等业务培训,采取互动教学、现场演练等形式,使窗口民警熟悉掌握各项执法技能,提高实战能力。(三)抓典型宣传,促形象建设1、树立先进典型。按照关于在全国公安机关深入开展创先争优争做人民满意警察活动的通知要求,在全所大力挖掘先进典型故事,结合创先争优、“党员先锋岗”、“青年文明号”、“巾
22、帼文明岗”、“执法标兵岗”等示范创建活动,每月树立一批车管所业务标兵,加强本所形象建设。2、狠抓宣传工作。今年以来,车管所在文山交警信息网上发布车管信息简报82篇,在云南省总队车管处网页上发布车管信息简报32篇,在文山州七都晚刊、广播电视上共发表车驾管方面内容的新闻宣传稿件7篇,通过96XX8政务信息在线解答系统回复群众咨询74条,通过96166电话服务平台回复群众咨询43条,通过“云南移动企信通短信平台”对新驾驶人进行回访229人次,通过“云南省政务网文山州公安局交通警察支队网页”发布机动车进行临界报废通知3960辆次、逾期报废公告1320辆次、逾期未检机动车公告23274辆次、机动车登记证
23、书、号牌、行驶证作废公告20辆次;满分停止使用驾驶证公告5件次、驾驶证注销公告44件次、驾驶证吊销、撤销公告25件次、驾驶人逾期换证告知264件次、机动车驾驶培训机构考试质量排名公告5次。3、活跃警营文化。为纪念五四青年节,弘扬爱国主义精神,推进车管所警营文化建设,5月4日下午,车管所在州体育馆综合馆举行了一场别开生面的体育活动,由五人一组男女对打的活力气排球赛、两科合组的全力拔河赛、三人一组的乐趣同心协力齐步走、笑翻天的抢板凳赛和比拼智力的象棋赛组成,赛场上,车管所全体民警、职工本着“友谊第一,比赛第二”的体育精神,更是讲求团队合作,全员参与,大家有竞争也有合作,现场欢声笑语不断,气氛十分热
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