【導讀】現(xiàn)如今，科學探究已經被列入新課程標準中，并且在其中是重要的內容，所以在當今。的中學物理教學中，不論是對于教師還是對于學生，科學探究教學模式是非常重要的。本文共分為四部分：。面系統(tǒng)科學的介紹了科學探究，能夠使教師對于科學探究有一個全面、準確的把握與認識，并以此來反思自己。在很多地區(qū)的科學探究教學中，只是過多的形式主義，并沒有很好的。發(fā)揮它應有的作用。由于許多學校的硬件條件差，或者是其他的原因，阻礙了科學探究教。學的開展與實施。察學生的能力以及素養(yǎng)。教學案例分析，在各個環(huán)節(jié)的開展時應該注意的問題以及如何避免均在本部分中體現(xiàn)。

　　

【正文】 究電場。這個放入的電荷的電量和體積都應該充分小，以至放入它之后不影響原來要研究的電場。這樣的電荷叫做試探電荷。試探電荷就像體溫計一樣，我們要測量體溫， 體溫計的質量和體積也要充分小，以致將它放入腋下后，不能使人的體溫 驟然下降。 下面請同學們用上一節(jié)驗證的庫倫定律的實驗裝置，把掛在絲線上的帶正電的小球（試驗電荷）放在以電荷 Q 為中心的任何任何一條半徑上的不同的點，看試驗電荷受到的電場力有什么不同？ 學生：試驗電荷受到的電場力的方向都相同，大小卻不同， q 在距離電荷 Q 較近的點時，受到的電場力大，試驗電荷 q 在距離電荷 Q 較遠的點上時，受到的電場力小。 教師：這說明什么問題呢？ 學生：說明在距離 Q 點較近時電場力大，距離 Q 點遠的地方電場力小。 教師：請同學們觀察在電荷 Q 形成電場的同一個球面上 ，試驗電荷受到的電場力的大小和方向有什么不同 ？ 學生：試驗電荷在電荷 Q 形成的電場的同一球面上，受到的電場力的大小都相同，而方向不同。 教師：所以我們不能用電場力來直接表示電場的強弱。實驗表明，在電場中的同一點，試驗電荷受到的電場力 F 與試驗電荷電量 q 的比值總相同，與試驗電荷的性質無關，只與電場的性質有關，所以用這個比值 qF 來表示電場的性質，叫做電場強度，用 E 來表示 qFE? 電場強度的單位是伏每米，符號是 mV 。如果 IC 的電荷在電場中的某一點受到的電場力為 1N ，這一點的電場強度就是 1 mV 。 電場強度是矢量，物理學中規(guī)定電場中的某一點 的電場強度的方向跟正電荷在這一點所受的電場力的方向相同。按照這個規(guī)定，負電荷在電場中的某點所受的電場力的方向跟該點的電場強度的方向相反。 5. 概念應用 教師：出事練習題。 24 附錄三 科學探究式物理規(guī)律教學案例 —— 焦耳定律 1. 創(chuàng)設情境 教師：我用相同的導線（相同）分別給 100W 的燈泡和 3000W 的電爐兩個電路供電 （在各自的回路中串聯(lián)一相同的保險絲），請同學們觀察一下哪個電路中的保險絲先熔斷？ 學生： 100W 燈泡中的保險絲先熔斷。 教師：用同樣的交流電源和同樣的導線給兩個電路供電，為什么它們的發(fā)熱情況不同？而同一電路中為什么燈泡熱的發(fā)光，而導線卻幾乎不熱？為了弄清楚同學們自己的判斷是否正確，我們這節(jié)課就來用實驗探究電爐產生的熱量究竟與哪些因素有關。同學們經常使用電飯鍋做飯，你們能借此猜 想一下電爐產生的熱量可能與哪些因素有關嗎？ 學生：（分別回答） 電爐產生的熱量 Q 可能與電流強度 I 、用電器的電阻 R 和通電時間 t 有關。 點評 :教學前教師根據(jù)學生的知識經驗、能力水平、認知規(guī)等因素，有意識的營造一個發(fā)現(xiàn)、探索、研究問題的氛圍，使學生一開始就有一個愿意討論的問題，然后師生共同探索與思考這個問題。 教師：同學們的猜想 是否正確呢？怎樣驗證同學們的猜想是正確的呢？ 學生：我們已經學過，當一個變量的變化是由兩個以上的因素決定的時候，在實驗中常用控制變量法 教師：請同學們來討論一下，如何用控制變量法來設計實驗？ 學生：（分組回答） （ 1） 固定電流 I ， 時間 t 不變， 改變電阻 R ，研究熱量 Q 與電阻 R 的關系。 （ 2） 固定電流 I ， 電阻 R 不變，改變時間 t ，研究熱量 Q 與時間 t 的關系。 （ 3） 固定電阻 R ，時間 t 不變，改變電流 I ，研究熱量 Q 與電流 I 的關系。 點評： 根據(jù)學生猜想和討論的結果，引導學生制定實驗方案，使學生明確實驗目的、實驗器材、實驗原理 、實驗方法、實驗中應觀察的現(xiàn)象，和可能會出現(xiàn)的問題和誤差。使學生對將要進行的實驗心中有數(shù)，培養(yǎng)學生嚴謹務實的科學態(tài)度。 教師：同學們來討論一下，怎么樣來選擇實驗儀器？ 學生：電阻 R 從電爐絲上截?。ㄈ缱柚捣謩e為 2兩段電阻），電流 I 用安培表測量，時間 t 用秒表測量，熱量 Q 不能夠直接測量，可以采用轉換方法。例如，用電爐絲對酒精或煤油加熱， 通過它們溫度的變化來間接的反應出導體通電時產生熱量的多少。 教師：請同學們在進一步明確實驗原理、條件、觀察對象的情況下，分小組進行實驗探究（學生分組實驗） 點評： 在實驗過程中鼓勵學生大膽的提出獨特的見解，利用學生們思維的互補性，使他們在爭議中提高認識，在辯論中提高啟發(fā)，以使學生的思考更加全面、深入。 教師：各小組實驗的結果怎樣？ 學生代表甲：當電流強度 I 與時間 t 一定時，電阻 R 越大，熱量 Q 越大。 25 學生代表乙：當電阻 R 與時間 t 一定時，電流強度 I 越大，熱量 Q 越大。 學生代表丙： 當電流強度 I 與電阻 R 一定時，時間 t 越大，熱量 Q 越大。 教師：英國科學家焦耳做了大量的實驗，于 1840 年最先確定了電流產生的熱量跟電流強度、電阻和時間的關系：電流流過導體產生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比，這個規(guī)律叫焦耳定律。用公式表示為 RtIQ 2? 上式中電流強度的單位用安，電阻的單位用歐，時間的單位用秒，電流產生的熱量 Q 的單位用焦。 點評： 在這一環(huán)節(jié)中 ，教師讓學生在分析、總結實驗結果，概括實驗規(guī)律 的過程中學會求知。并通過師生交流、同學之間的交流，強化學生與實驗環(huán)境的交互影響，產生教與學的協(xié)同與“共振”，從而提高教學效率。 教師：現(xiàn)在我們討論一下開始上課時我們提出的兩個問題，哪位學生能夠找到答案？ 學生代表甲：用同樣的交流電源和同樣的導線給兩個電路供電，它們的發(fā)熱情況 不同，是因為這兩個電路是并聯(lián)的。在并聯(lián)電路中，電功率 ： RUP 2? P 與 R 成反比，所以 100W 燈泡電 路中產生的熱量多，因此保險絲先熔斷。 學生代表乙：同一電路中燈泡熱的發(fā)光，而導線卻幾乎不熱，是因為在同一電路中，電流強度處處相等，電功率 ： RIW 2? P 與 R 成正比，所以電阻大的燈泡熱的發(fā)光，而電阻相對較小的導線卻幾乎不熱。 點評： 引導學生運用得出的規(guī)律解決具體問題，這是認識在實踐中接受檢驗并逐步轉化為學生能力的過程，它可以使學生對物理規(guī)律的理解逐步鞏固、加深、拓展、活化與升華，從而完 成認識上的第二次升華。 26 附錄四 科學探究式演示實驗教學案例 —— 靜摩擦力 教師：（將甲、乙兩本書僅幾頁交疊在一起）如果我們用手提起甲書，乙書會不會掉下去？ 學生：會 教師：如果我將兩本書相互多夾幾頁（邊說邊做，將甲乙兩書依次交疊）再用手提起甲書，乙書會不會掉下去？如果我讓一個同學上臺來用力拉兩本書，這兩本書會不會被分開？ 點評： 制造認知沖突，實際上就是使前概念與當前面臨的現(xiàn)實發(fā)生尖銳的矛盾，引起認知沖突。 教師：大家 猜測一下，乙書會不會落地？甲乙兩本書會不會分開？ 學生：（絕大多數(shù)說）會，（少數(shù)說）不會。 教師：說說會分開的理由。 學生：可能有各種說法。 教師：說不會分開的同學也說說你們的理由。 學生：也可能有多種理由。 點評：當科學事實擺在他們面前時就會對他們產生強大的沖擊力，深化了認知沖突，進而促進認知結構的轉化與重組。 ，體驗過程 教師：有人說會，有人說不會，而且好像都有道理，到底誰對呢？我們來驗證一下。 演示：（教師用手提起甲書，將乙書懸掛，學生發(fā)現(xiàn)乙書沒有掉下來，然后教師請一名力氣比較大的學生上臺 用力拉兩本書的書背演示） 學生發(fā)現(xiàn)兩本書沒有被分開，大部分人都很詫異。（也可以讓每位學生在臺下親自實驗、全員實施） 教師：大家都看到了，甲乙兩書分開了沒有？ 學生：沒有。 點評： 將教師演示改為學生自己親自動手實踐，雖然沒有增加什么新的內容，但卻增加了學生參與的機會，為學生提供了動手、動腦的條件，創(chuàng)設了最佳學習環(huán)境，使學生對學習產生了濃厚的興趣。 4．指導學生應用物理方法分析物理問題 教師：為什么甲乙兩書沒有被分開呢？ 學生：因為甲書吧乙書給夾緊了。 教師：夾緊了的意思就是說兩書之間存在壓力。那么壓力是什么方向 的？ 學生：垂直于接觸面的。 教師：好。我們以第二個例子為例，乙書沒有掉下來，說明乙書處于力的平衡狀態(tài)，那么請大家分析一下乙書的受力情況。 學生：乙書在豎直方向上受重力和向上的力。二者等大反向且作用在同一條直線上，是一對平衡力。 教師：那么也就是說向上的力與重力的方向都是豎直方向的，而剛才同學所說的壓力是水平方向的，大家想一想，壓力這個水平方向上的力能使書在豎直方向上靜止嗎？ 學生：不能。 教師：對，我們把向上的力稱為靜摩擦力，它是摩擦力的一種，其性質不同于重力和彈力。由此我們知道了剛才那種認為兩書沒有是由 于壓力直接作用的結論是錯誤的。 教師：那么請同學們在分析一下第三個例子。 學生：沿著水平方向拉書，拉力是水平向外的，而書在水平方向上是保持靜止的，說明書在水平方向上受合力為零，所以，必然存在一個與拉力方向相反的 力作用在書上，此力是靜摩擦力。 27 附錄五 科學探究式邊導邊實驗教學案例 —— 密度 教師：我用甲乙丙三個粉筆盒，分別裝滿了棉花、粉筆和小石頭。請同學們來猜一下，這些盒里裝的各是什么東西（幾個學生分別到講臺前將三個粉筆盒分別掂了一下）？ 學生：夾盒裝的是粉筆，乙盒裝的是石 頭，丙盒裝的是棉花。 教師：你是怎樣猜出來的。 學生：因為丙盒最輕，乙盒最重。 2．激起學生已建構的認知的沖突 教師：那么一汽車棉花與一粉筆盒的石頭哪個重？ 學生：一汽車棉花重。 教師：這又如何解釋？ （ 1）思考 教師：一汽車棉花比一粉筆盒的石頭重；同樣體積的棉花與石頭比較，同樣體積的石頭重。如果我們要比較不同物質的輕重，用什么方法跟準確呢？ 學生：取相同體積的物體來比較輕重更準確一些。 （ 2） 方法 教師：不同物質，取相同的體積來比較，這是物理學常用的對比法。對比法具有簡單準確的特點，是物理實 驗中常用的實驗方法。 （ 3） 討論 教師：同學們都帶來了鐵螺母、鐵釘、玻璃和蠟燭，那么如何 測量他們相同體積的質量呢？請前后桌的同學討論一下。 學生代表：先用天平測出他們各自的質量，再測出他們各自的體積，相除以后就是各自不同物質單位體積的質量。 教師：可是鐵螺母、鐵釘、玻璃、蠟燭等都是不規(guī)則形狀的物質，如何測量他們的體積呢？請前后桌的同學相互討論一下。 學生代表：吧鐵螺母、鐵釘、玻璃、蠟燭分別按入量水筒后，從溢出水的體積的多少就可以知道不規(guī)則形狀的物質的體積了。 （ 4） 練習 教師：學生代表的想法非常正確，請同學 們按照這種思路分別測出鐵螺母、鐵釘、玻璃、蠟燭的質量和體積，并計入表格中。如何求出他們各自單位體積的質量呢？ 學生：質量與體積之比就是單位體積的質量。 教師：這位同學非常聰明，總結的很正確。某種物質單位體積的質量就是這種物質的密度，密度是物質的屬性。用公式表示：密度 =質量 /體積 。請同學們認真看看書上的密度表，并學會查閱不同物質的密度。通過今天的實驗，同學們討論一下，你們能夠得到什么結論？ 學生：物質一定，密度一定；物質不同，密度不同。 教師：請同學們用今天學習的知識解決以下問題： 礦藏開采隊如何判斷他們采來的礦石是哪種礦石？ 28 附錄六 科學探究式分組實驗教學案例 —— 楞次定律 創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生興趣。 教師：（ 1）產生電流的條件是什么？（ 2）矩形線框在勻強磁場內平動會產生感應電流嗎？當線框進入磁場或從磁場中拉出時會產生感應電流嗎？方向如何？（ 3）當條形磁鐵插在線圈中相對靜止時，線圈回路有無磁通量？是否產生感應電流？當磁鐵插入線圈或從線圈中拔出時 是否產生感應電流？方向又如何？ 引導學生大膽猜想，積極進行討論。 學生：在以上實驗中的前一種情況中沒有感應電流的產生，后一問的回 路中磁通量發(fā)生變化（增加或減少），引起感應電流產生。 教師：那么，請同學們猜測一下感應電流的方向和大小的變化可能是由什么因素決定的？ 學生：（討論）感應電流的方向可能取決于原磁場的方向和大小的變化兩個因素。 教師：也就是說我們只要知道原磁場的方向和大小的變化情況，就可以探索感應電流的方向以及感應電流磁場的方向。 制定實驗方案，進行探究式實驗。 教師：下面請同學們根據(jù)你們自己的猜測設計實驗方案，然后分組進行實驗，并將觀察到底實驗現(xiàn)象和實驗結果記錄在課本中的表格里 學生實驗：實驗的步驟如課本中 圖表所示 重點是進 行實驗探究，傳授學生科學探究方法。 教師：通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)磁通量的變化與感應電流有關，但我們還不知道二者之間確定的對應關系。該如何解釋這一問題呢？ 學生：有多種答案。 教師：可不可以設法尋找一個既與磁通量的變化有關，又與感應電流有關的“中間量”呢？ 分析對比實驗現(xiàn)象，總結歸納實驗結論。 教師：實驗結束后，請同學們總結一下你們得到了什么規(guī)律性的認識？ 學生：感應電流的磁場總要阻礙原磁通量的變化。 教師：對，這就是楞次定律，它是判斷感應電流方向的一個經典定律。 鞏固拓展知識體系，使知識得到遷移升華。 教師：試 判斷線框被拉入 磁場或從磁場中拉出時感應電流的方向。并用能量轉化和守恒定律解釋