比較教學法
“比較”是人們常用的思維方法。通過事物間相同特征或相異特性的比較,揭示事物的本質和區別。物理學中有許多物理量和物理規律間具有可比性,運用比較方法可幫助學生接受新概念,加深對概念的理解,尤其在複習課上運用,能使知識融會貫通,開拓學生思維,培養知識遷移的能力。
在物理教學中運用比較法常有以下幾種情況:
【引入新概念】
有些物理概念間有許多類似之處,隱藏著某些規律。在講解一些概念後,另一些概念可用比較法引入,使教學難度降低,並能把規律揭示出來。
如勢能。中學階段討論了重力勢能、彈性勢能、分子勢能和電勢能。由於重力做功和彈力做功現象易見,因此重力勢能和彈性勢能講解較易。而分子勢能和電勢能較抽象教學中可在用類比法講解了重力勢能後,將電勢能與其比較而引入;講解了彈性勢能後,將分子勢能與之比擬而引入,這樣講解可達事半功倍之效。
比如重力勢能與電勢能可從下列幾個方麵相比較:
一一對應的比較使學生較快地在原有重力勢能概念基礎上把電勢能的概念建立了起來,並進一步指出這些共同之處還反映了存在於保守力場所有勢能的共同性質,即勢能的共有特點。
在比較相同之處時還應指出其不同,由於電荷有正、負電荷之分,所以電荷受力可沿電場方向,也可相反。因此沿電場方向移動電荷,可以是電場力做功也可克服電場力做功,正電荷電勢能沿電場方向減小;負電荷電勢能沿電場方向增加。而質點所受重力方向總是豎直向下,因此重力勢能總是沿重力方向減小。
【深化概念】
新課講授中,知識往往比較分散,複習課上教師應幫助學生通過比較,把一些有內在聯係的知識串聯起來,以深化概念。
如在講解了“動量衝量”和“功和能”後,可向學生提問:這二章中
描寫物體“運動量”的大小,與質量m及速度v有關,是狀態量(當然mv還反映運動方向)。後一組Ft是描寫力對時間的累積效應的過程量,Fs是描寫力對位移累積效應的過程量。為什麼要提出相類似的二個物理量呢?
我們再比較相應的動量定理
Ft=mv2-mv1
它們在形式上有對稱性,且都可由牛頓第二律結合運動學公式推得。這種推導是否隻是公式的變形呢?不是的。從牛頓的第二定律F=ma中隻可能得知力F的大小反映了運動狀態變化的快慢(a的大小),而運動狀態變化的多少則要從力的累積效應上求得。力對時間累積效應Ft就等於物體動量的變化(矢量變化),而力對空間累積效應Fs就等於物體動能變化。由此可見Ft和Fs是從二個方麵反映了力的累積效應所引起的運動狀態變化的
通過二組物理量和二個定理的比較,使力和運動狀態變化的關係的概念在此得到了深化。
【區分概念】
有些相反性質的物理概念也可用比較法講解,著重區分二個概念相異之處,抓住事物個性加以區別,從而分清概念。
在電磁學中應用左、右手定則往往會引起混淆。教師在講解時要比較異同,著重突出應用條件上的差異,以免弄錯。
左、右手定則有許多類同之處。在應用時分別伸開左、右手掌,並攏四指,拇指與四指垂直。表示物理量也類同:磁力線穿過手心,四指指向表示電流方向,拇指表示受力運動的方向。
有這樣的說法:求受力運動方向用左手,求電流方向用右手。這是錯誤的。用左手還是用右手判定,關鍵不在於求哪個量的方向,而在於條件。即導線中電流與導線運動方向的因果關係。若是由於導線中有了電流在磁場中受力運動,那麼不論是求磁場方向、電流方向還是導線受力運動方向,都應用左手定則。若是由於導線切割運動而產生電流,則不論求磁場方向、電流方向還是導線運動方向,都應用右手定則。差異就在於因果關係。抓住關鍵能就正確運用。
有些物理概念看似深奧、難懂,教師講解難度較大,但若能將其與一些生活常識適當比較,則能起到化難為易的作用。
如在講解電場強度定義時,檢驗電荷q放入電場中某點受力F,F與
與是否放入電荷及放入電荷的電量大小無關。對這一點,學生不理解:既從電荷受力定義卻又與電荷電量無關。這裏不妨舉一例:把這一定義與鉛筆單價相比。購買鉛筆支數越多付款越多。但不論買多少支,付款與支數之比(即單價)不變,單價與購買支數無關,與是否購買也無關,這是鉛筆價值的反映。這是常識所能理解的。將電荷電量與支數相比,受力與付款相比。電量越大受力越大,但二者之比不變,它是電場屬性。放入電荷隻是讓其屬性表現出來而已。
總之,通過這樣的比較和思索,學生豁然開朗,較快地接受了新概念。可見運用“比較法”教學對解決教學難點是很有益處的。