發(fā)布時間:2023-10-11 15:54:29
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇初中物理熱學(xué)公式,期待它們能激發(fā)您的靈感。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)物理;工程熱力學(xué);教學(xué)
作者簡介:高蓬輝(1979-),男,山西興縣人,中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,副教授;張東海(1977-),男,江蘇徐州人,中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院,副教授。(江蘇 徐州 221116)
基金項目:本文系中國礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革資助項目(項目編號:2001207)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)22-0087-02
“工程熱力學(xué)”為能源工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程、材料工程以及航空航天工程等多門學(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),熱工理論的研究與應(yīng)用直接決定能源轉(zhuǎn)化效率、節(jié)能技術(shù)及環(huán)境保護(hù)實施的成效,對于人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。因此,作為高校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課,加強(qiáng)“工程熱力學(xué)”的教學(xué)效果就尤為重要。我國近兩百所高校開設(shè)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè),全部將“工程熱力學(xué)”課程設(shè)置為主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一。“工程熱力學(xué)”課程不僅是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ),同時直接為學(xué)生今后的科研和工作實踐提供理論指導(dǎo),具有重要的學(xué)習(xí)意義和實際應(yīng)用價值。[1]
筆者根據(jù)自身在“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)過程中的切身體會和經(jīng)驗,指出應(yīng)注重將基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理理論知識融會于“工程熱力學(xué)”課程講授過程中,促進(jìn)學(xué)生對熱力學(xué)中抽象概念和過程的深入理解,達(dá)到提高和改善教學(xué)效果的重要作用和目的。
一、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)物理知識在熱力學(xué)理論中的體現(xiàn)
熱力學(xué)的先修課程主要有高等數(shù)學(xué)和普通物理等課程,在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識薄弱,需要在課堂教學(xué)中講解大量的高等數(shù)學(xué)知識,才能使課堂教學(xué)質(zhì)量得到保證,然而卻浪費了“工程熱力學(xué)”課程自身的教學(xué)時數(shù),因此探索基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識體系與熱力學(xué)之間合理的聯(lián)系以及有機(jī)過渡的教學(xué)方法成為熱力學(xué)教學(xué)中必須重視的問題之一。
熱力學(xué)作為一門非常系統(tǒng)且抽象的學(xué)科,其科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性主要是通過各個章節(jié)中貫穿其中的數(shù)學(xué)體系來構(gòu)建而成的。如何科學(xué)、深入理解這些繁雜這些概念和數(shù)學(xué)結(jié)論,成為課堂教學(xué)活動中非常關(guān)鍵的一環(huán)。以下我們將例舉熱力學(xué)中非常重要的一些基于數(shù)理知識的基本概念和理論推導(dǎo)過程。
1.狀態(tài)參數(shù)
在熱力學(xué)的教學(xué)過程中,我們把系統(tǒng)中瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況,稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài),簡稱為狀態(tài)。[2]熱力狀態(tài)反映了工質(zhì)大量分子熱運動的平均特性,描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。而狀態(tài)參數(shù)是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù),與熱力過程無關(guān),狀態(tài)參數(shù)的這一特性的數(shù)學(xué)特征為點函數(shù),表示為:
(1)
循環(huán)積分為:
(2)
在教學(xué)活動中,應(yīng)將微分的理念融入到狀態(tài)參數(shù)概念的講解中,并通過全微分將熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)為點函數(shù)的特性進(jìn)一步闡述,使學(xué)生深入理解熱力狀態(tài)參數(shù)的特殊性。
2.微變量dh與變化量h的區(qū)別
在熱力學(xué)第一定律的學(xué)習(xí)過程中,對于焓有兩個非常相似的公式:
(3)
(4)
上式(3)和(4),從外形來看,非常相似,且學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,也容易忽視其細(xì)微差別。從數(shù)學(xué)角度來看,在教學(xué)過程中應(yīng)對其進(jìn)行區(qū)分。式(3)為焓的微分計算表達(dá)式,dh為焓的微變量值;式(4)為焓的改變量計算表達(dá)式,h為焓的變化量,即式(4)是通過對式(3)進(jìn)行積分后得到的。這些細(xì)微概念上的差別,帶來完全不同的熱力學(xué)分析。通過上述的詳細(xì)講解和區(qū)別,可以加深學(xué)生對熱力學(xué)中相關(guān)公式和計算過程的理解。
3.卡諾循環(huán)與極限的概念
卡諾循環(huán)解決了在一定的高溫?zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2間,熱功轉(zhuǎn)換最大效率的問題。由于卡諾循環(huán)是典型的可逆循環(huán),在整個熱力轉(zhuǎn)換過程中,沒有熵產(chǎn),即沒有不可逆因素所引起的做功能力的損失,因此,該循環(huán)熱效率ηtc=1-T2/T1成為兩熱源T1、T2之間工作熱機(jī)的最大循環(huán)熱效率。
在課堂講解中,聯(lián)系實際工業(yè)生產(chǎn)和生活中的熱力機(jī)械,指出實際熱力機(jī)械的熱功轉(zhuǎn)換效率都低于卡諾循環(huán)熱效率ηtc,原因在于卡諾循環(huán)作為可逆循環(huán),是一理想熱力循環(huán),其熱效率為實際生產(chǎn)、生活中熱力循環(huán)效率的極限。[3]因此,實際生產(chǎn)和生活中的熱力循環(huán)效率只能小于卡諾循環(huán)的熱效率,不可能大于卡諾循環(huán)的熱效率。這樣從數(shù)學(xué)極限的角度也解釋了為什么卡諾循環(huán)效率是一定高、低溫?zé)嵩撮g工作熱機(jī)的最大效率的問題,使學(xué)生更加容易理解卡諾循環(huán)這節(jié)的相關(guān)概念和理論。
4.音速
研究流體在管道內(nèi)流動時,我們提出了音速α,并且對定熵流動中音速用下面的公式進(jìn)行計算:
(5)
在得到音速與溫度之間的函數(shù)關(guān)系時,指出理想氣體定熵過程方程式:
(6)
對式(6)進(jìn)行變形,得到 (7)
在將式(7)代入式(5)時,遇到與是否等效的問題,從形式看,一為偏微分關(guān)系,另一為全微分關(guān)系。但從變量與因變量的角度來看,同樣反映出變量與因變量間的函數(shù)變化關(guān)系,在課堂教學(xué)過程中,需要對這一細(xì)微差別進(jìn)行講解,以促進(jìn)學(xué)生對物理過程以及數(shù)學(xué)關(guān)系的理解,不可一帶而過,從而造成學(xué)生概念以及數(shù)學(xué)關(guān)系理解上的斷層和缺失。
二、構(gòu)筑基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法
“工程熱力學(xué)”課程的一個重要特點是基本理論多,基本概念抽象。為此,在課堂教學(xué)中針對基本理論部分,把講解重點放在基本理論和基本概念的深入理解上,如狀態(tài)參數(shù)、可逆過程、熱功轉(zhuǎn)換、熱力學(xué)第一、二定律、卡諾循環(huán)、卡諾定律、熵等,這些一定要詳細(xì)講解、分析透徹。特別是熱力學(xué)第二定律的課堂教學(xué)中,因為該部分內(nèi)容概念抽象、原理費解,又不能用實驗來演示,所以學(xué)生學(xué)習(xí)非常困難,但熱力學(xué)第二定律作為“工程熱力學(xué)”課程的核心內(nèi)容之一,非常重要。凡此種種,筆者作為“工程熱力學(xué)”課程的講授教師,在教學(xué)活動中,認(rèn)為通過將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法,可以提高和改善課堂教學(xué)效果,促進(jìn)學(xué)生對“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的掌握和理解。教學(xué)活動中可以采取以下的方法,以實現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué):
1.課程準(zhǔn)備階段
在“工程熱力學(xué)”課程的備課階段,先將本章節(jié)內(nèi)容難以理解的概念、定理以及公式推導(dǎo)過程摘出來,同時考慮這些部分與哪些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識相關(guān),并將這部分?jǐn)?shù)理知識作為課堂講授內(nèi)容的鋪墊部分準(zhǔn)備到“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)活動中,即將這部分基礎(chǔ)數(shù)理知識寫入課堂講義、PPT教學(xué)幻燈片中。
2.課堂講授階段
在“工程熱力學(xué)”課程的課堂講授過程中,將熱力學(xué)基本概念、原理和公式的推導(dǎo)與基礎(chǔ)數(shù)理知識結(jié)合起來,在講授過程中,實現(xiàn)熱力學(xué)本身內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識的互動講解,從而達(dá)到改善教學(xué)效果、使學(xué)生易于理解和掌握的教學(xué)目的,實現(xiàn)學(xué)生對復(fù)雜、難懂內(nèi)容的系統(tǒng)把握和理解。
3.課后反饋階段
課后可以與學(xué)生圍繞課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行溝通,對課堂教學(xué)不足之處進(jìn)行查漏補(bǔ)缺,一方面可以掌握學(xué)生的掌握情況,另一方面可以對教學(xué)方法不斷改進(jìn),起到再次升華的作用。
三、結(jié)論
“工程熱力學(xué)”作為能源、機(jī)械和化工等眾多學(xué)科領(lǐng)域方面的一門基礎(chǔ)專業(yè)課,其重要性不言而喻。如何改進(jìn)已有的教學(xué)方法,改善和提高現(xiàn)有的課堂教學(xué)效果,成為各高校“工程熱力學(xué)”課程教師所共同關(guān)注的關(guān)鍵問題之一。本文從筆者自身的教學(xué)體會出發(fā),根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的特點,提出將基礎(chǔ)數(shù)理知識融入到“工程熱力學(xué)”的教學(xué)活動中,并給出了實現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)方法和途徑,為“工程熱力學(xué)”課程的講授提供了新的思路和方法,對其他課程的教學(xué)改革也有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn):
[1]歐陽琴,寇廣孝.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)“工程熱力學(xué)”課程改革探索[J].教育教學(xué)研究,2011,(12):191-192.
1.學(xué)習(xí)物理,要從基本概念做起
仔細(xì)讀書,多問為什么,培養(yǎng)自學(xué)能力。教材的閱讀。主要包括課前閱讀,課堂閱讀和課后閱讀。課前閱讀,應(yīng)有的放矢,根據(jù)課本內(nèi)容的不同,結(jié)合課文中提出的問題,邊讀邊想。通過閱讀,對新課內(nèi)容有一個粗略的了解,弄清知識點,找出重點、難點,作出標(biāo)記,以便在課堂上聽教師講解時突破,攻克難點。課堂閱讀,就是在進(jìn)行新課的過程中閱讀,對于那些重點知識要邊讀邊記。
2.多做習(xí)題,化技能為技巧
要想鞏固已學(xué)知識,挖掘知識間的邏輯關(guān)系,培養(yǎng)發(fā)揮思維的變通能力,就需要多做些習(xí)題。其好處有四:①能見識不同的命題類型,有利于克服思維定式,增強(qiáng)迅速改變思考角度與方向的能力。②能培養(yǎng)仔細(xì)審題,排除不利因素干擾,尋找隱蔽條件的好習(xí)慣。③能增強(qiáng)思維的靈活性、層次性及深刻性。④獨立做題。要獨立地(指不依賴他人),保質(zhì)保量地做一些題。題目要有一定的數(shù)量,不能太少,更要有一定的質(zhì)量,就是說要有一定的難度。任何人學(xué)習(xí)數(shù)理化不經(jīng)過這一關(guān)是學(xué)不好的。獨立解題,可能有時慢一些,有時要走彎路,有時甚至解不出來,但這些都是正常的,是任何一個初學(xué)者走向成功的必經(jīng)之路。
切記:做題“多”與效果“好”不成正比例關(guān)系。多做習(xí)題是指做各種不同類型的題,多方位地開辟解題思路,多練解題技巧。不是要搞題海戰(zhàn)術(shù),因為題海戰(zhàn)術(shù)是害死人的。
3.學(xué)會精煉,把書讀薄
章節(jié)后的復(fù)習(xí),是把知識條理化、系統(tǒng)化的濃縮過程。要鍛煉自己會把知識歸納匯總,把章節(jié)內(nèi)容概括為有層次的幾條。
①三個基本。基本概念要清楚,基本規(guī)律要熟悉,基本方法要熟練。關(guān)于基本概念,舉一個例子。比如速度,它是表示物體在單位時間里通過的路程:[WTBX]v=s/t。關(guān)于基本規(guī)律,比如說平均速度的計算公式也是v=s/t。它適用于任何情況,例如一個百米運動員他在通過一半路程時的速度是10m/s,到達(dá)終點時的速度是8m/s,跑完整個100米花的時間是12.5秒,問該運動員在百米賽跑過程中的平均速度是多少?按平均速度的定義,平均速度等于v=100/12.5=8m/s。再說一下基本方法,研究初中物理問題有時也要注意選取“對象”,例如,在用歐姆定律解題時,就要明確歐姆定律用到整個電路即整體上,還是用到某個電阻即單獨的某一個電阻上。
②物理過程。要對物理過程一清二楚,物理過程弄不清必然存在解題的隱患。題目不論難易都要盡量畫圖,有的畫草圖就可以了,有的要畫精確圖,要動用圓規(guī)、三角板、量角器等,以顯示幾何關(guān)系。畫圖能夠變抽象思維為形象思維,更精確地掌握物理過程。有了圖就能做狀態(tài)分析和動態(tài)分析,狀態(tài)分析是固定的、間斷的,而動態(tài)分析是活的、連續(xù)的,特別是在解關(guān)于電路方面的題目,不畫電路圖是很難弄清電阻是串聯(lián)還是并聯(lián)的。
③上課。上課要認(rèn)真聽講,不要自以為是,要虛心向老師學(xué)習(xí)。不要以為老師講得簡單而放棄聽講,如果真出現(xiàn)這種情況可以當(dāng)成是復(fù)習(xí)、鞏固。盡量與老師保持一致,不能自搞一套,否則就等于是完全自學(xué)了。入門以后,有了一定的基礎(chǔ),則允許有自己一定的活動空間,也就是說允許有一些自己的東西,學(xué)得越多,自己的東西越多。
4.對于關(guān)鍵的字、詞、句、段落要用符號標(biāo)記
只有抓住關(guān)鍵,才能深刻理解,才能準(zhǔn)確掌握所學(xué)的知識。課后閱讀,結(jié)合課堂筆記,在閱讀的基礎(chǔ)上勤總結(jié)、歸納。新課結(jié)束或?qū)W完一章后,結(jié)合課堂筆記去閱讀,及時復(fù)習(xí)歸納,把每節(jié)或每章的知識按“樹結(jié)構(gòu)”或以圖表形式歸納,使零碎的知識逐步系統(tǒng)化、條理化。通過歸納,可以把學(xué)過的知識串成線,連成網(wǎng),結(jié)成體。以便加深現(xiàn)解,使知識得到升華,這些都是初中物理學(xué)習(xí)的基本原則。
5.要學(xué)會心靜,靜心找問題
初中升學(xué)考試物理內(nèi)容大致分四部分:力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué),其中力學(xué)大約占40%,電學(xué)占30%,光熱部分約占15%,中考的分值分配基本如此,而且中考難題比較集中,一般講,光學(xué)、熱學(xué)部分不出難題,難題出在力學(xué)和電學(xué)部分,那么我們的復(fù)習(xí)就不應(yīng)平均分配時間,應(yīng)將主要精力放在電學(xué)和力學(xué)方面。由于每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況不同,成績也就不同,所以在復(fù)習(xí)前必須明白自己在學(xué)習(xí)物理方面,知識缺陷主要在哪里,不能打無準(zhǔn)備之仗。
6.遺忘是所有人都存在的現(xiàn)象,兩年所學(xué)物理都記住是不太容易的,所以在找出問題攻克難點的基礎(chǔ)上還要照顧到面。初中階段兩冊書中有188個知識點,26個基本公式,23個重要實驗,53個理解,因此應(yīng)遵循一個原則:先死后活,不死不活,死去活來的原則,就是將這些知識點、公式、概念、規(guī)律該記的必須記住,記不住,根本談不上靈活使用。
【關(guān)鍵詞】溫度;體積;熱量;做功
人教版初中物理《內(nèi)能》一節(jié),是初中熱學(xué)部分的重點,也是難點。說是重點,因為內(nèi)能是熱學(xué)部分的核心,它把熱學(xué)的各個知識點貫穿到了一起。說是難點,由于內(nèi)能與微觀的分子有關(guān),且內(nèi)能與質(zhì)量、溫度、體積、做功、熱傳遞之間存在著較為復(fù)雜的關(guān)系。通過多年的教學(xué),我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對內(nèi)能、熱量、溫度之間的關(guān)系比較模糊。鑒于初中學(xué)生的已有知識水平,要從理論的高度講深、講透,有一定困難。但作為教師,首先需要自己把內(nèi)能這個概念真正的理解透,通過各種與內(nèi)能有關(guān)的現(xiàn)象的分析、判斷,在教學(xué)中才能構(gòu)建一個完整的內(nèi)能概念,引導(dǎo)學(xué)生真正認(rèn)識內(nèi)能的本質(zhì)特點。下面就我對內(nèi)能的理解,談?wù)勛约捍譁\的認(rèn)識。
一、推敲教材中的內(nèi)能概念的表述
在教材中,內(nèi)能的概念是在分子動理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合物體的動能、勢能等知識,通過“類比”的方法來引入:“分子在不停地做著無規(guī)則的熱運動,同一切運動的物體一樣,運動的分子也具有動能。物體溫度越高,分子運動越快,它們的動能就越大。”引出分子動能;“由于分子間有相互作用的引力和斥力,所以分子間還具有勢能。”引出分子勢能;“物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和,叫做物體的內(nèi)能。”歸納出定義。
教材通過與機(jī)械能類比,完整、準(zhǔn)確、自然的建立起了內(nèi)能的概念。從定義中我們可知:內(nèi)能是一個狀態(tài)量,它的大小取決于物體的質(zhì)量、溫度和體積。但教材在定義之后的講述中,重點突出了溫度對內(nèi)能的影響,對其他因素一帶而過,這樣學(xué)生容易片面的認(rèn)為內(nèi)能只與溫度有關(guān)。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對“分子的動能”容易理解,但為什么是所有分子呢?如何理解分子勢能?這兩個問題解釋起來本身就有一定的難度,初中階段不做過多的要求,所以好多學(xué)生并未真正理解,表現(xiàn)在處理關(guān)于內(nèi)能的具體問題時只從溫度去考慮,而忽略了其它兩個因素,從而形成一個不完整的內(nèi)能概念。
二、探討影響內(nèi)能的因素
無容置疑,溫度是影響內(nèi)能的因素之一,學(xué)生也很容易理解,這里不再細(xì)說。
內(nèi)能定義中提到了所有分子,說明質(zhì)量也是影響內(nèi)能的因素之一。組成物體的分子是大量的,物體內(nèi)部各個分子運動的速率都不盡相同,因而每個分子的動能也不相同。由于分子在不停的做無規(guī)則的運動,它們會相互碰撞,這些發(fā)生碰撞的分子動能還會變化。因此,研究每個分子的動能是無意義的,也是不可能的,只能研究物體所有分子的動能的平均值。
教材中有這么一句話:“同一個物體,在相同物態(tài)下,溫度越高,分子熱運動越劇烈,內(nèi)能越大。物體溫度降低時,內(nèi)能會減小”。這句話充分運用了物理上的“控制變量法”。“同一個物體”說明質(zhì)量不變;“相同物態(tài)”說明體積不變,在此前提下得出“溫度越高,內(nèi)能越大。”顯然合情合理。但在實際教學(xué)中,往往過于強(qiáng)調(diào)內(nèi)能與溫度的關(guān)系,而忽視內(nèi)能與體積的關(guān)系,得出:“溫度越高,內(nèi)能越大。”的錯誤結(jié)論,從而淡化體積對內(nèi)能的影響。溫度是分子平均動能的標(biāo)志,顯然體積的改變不會影響分子的動能,但從內(nèi)能定義可知,體積的改變會引起分子勢能的變化,從而影響內(nèi)能的。
分子動理論告訴我們,分子之間既有引力,又存在著斥力,引力和斥力的大小跟分子間的距離有關(guān)。下面我們應(yīng)用高中提到的圖像進(jìn)行分析:
圖1說明:圖1中,CQ=DP,r0處為平衡位置,圖1中右上方曲線表示斥力,右下方曲線表示引力,中間的曲線表示合力,與圖2間的虛線為平衡位置r0。
從圖1可知:①在分子間距r>r0的區(qū)域內(nèi),F(xiàn)引>F斥,合力表現(xiàn)為引力,當(dāng)分子間距減小時,分子力做正功,分子勢能減小;②在分子間距r
從上分析,分子勢能與分子間距的關(guān)系可用圖2表示。從圖可知:當(dāng)分子距離增大時,即體積增大時,其分子勢能有可能增加,也有可能是減小的。所以①當(dāng)物體的溫度升高時,內(nèi)能不一定增加。物體的溫度升高,分子動能增加,若分子勢能減小的量大于分子動能增加的量時,則內(nèi)能減小。只有在溫度升高前后,物質(zhì)的體積基本不改變,分子勢能無變化時,內(nèi)能才增加。②物體的溫度不變,物體的內(nèi)能可能改變。如晶體的熔化和凝固過程。晶體在熔化過程中,溫度保持不變,即分子動能不變,但其體積變化了,分子勢能增加了,因而內(nèi)能增大了。
三、改變內(nèi)能方法的準(zhǔn)確表述
我們從教材中已經(jīng)知道:熱傳遞和做功是改變內(nèi)能的兩種方法,但在具體的表述中一定要注意它的前提。比如:“物體吸收熱量,內(nèi)能一定增加。物體放出熱量,內(nèi)能一定減少。”是在沒有做功參與的前提下說的。“物體對外做功,內(nèi)能一定減少。”是在沒有熱傳遞的情況下說的。但在沒有熱傳遞的情況下,“外界對物體做功,物體的內(nèi)能可能增加。”,是因為外界做功可以轉(zhuǎn)化為其它形式的能,如用力推物體,可以使機(jī)械能增加;教材中的“壓縮空氣引火儀”實驗,活塞對氣體做功,氣體溫度升高,內(nèi)能增加。
由上可知,在做功和熱傳遞同時存在的過程中,物體內(nèi)能的變化,則要由做功和所傳遞的熱量共同決定。在這種情況下,物體內(nèi)能的增量U就等于從外界吸收的熱量Q和對外界做功W之和。即U=W+Q(外界對物體做功W為正,物體對外界做功W為負(fù),吸收熱量Q為正,放出熱量Q為負(fù),U為正則內(nèi)能增加,為負(fù)則內(nèi)能減少。)雖然此公式在高中物理中才會學(xué)到,但借助于它更有利于初中學(xué)生理解內(nèi)能的變化,但不要求用此公式進(jìn)行數(shù)值上的計算,通過這個公式可將內(nèi)能的變化準(zhǔn)確、完整、清晰的表述出來。
其實上面涉及到的改變內(nèi)能的方法,不管是通過熱傳遞還是做功來改變內(nèi)能,最終還是改變了物質(zhì)的溫度或體積,從而使物體內(nèi)能變化。所以說溫度和體積對內(nèi)能都有影響,不能顧此失彼。
四、內(nèi)能、熱量、溫度三者的關(guān)系
關(guān)鍵詞:觀察;實驗;培養(yǎng)興趣;預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)
中圖分類號:G633.7?搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)07-0236-02
物理這門學(xué)科跟生活聯(lián)系得特別緊密。初中的課堂大多引用生活中常見的案例,然后配合物理實驗解釋這些現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)生首先要對物理有一個宏觀地了解,同時注重自己的動手能力,講練結(jié)合,才能激發(fā)對學(xué)習(xí)物理科學(xué)的興趣。初中物理比重最大的力學(xué)和電學(xué)里的重難點知識占據(jù)試卷大幅的版面,熱學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)里的一些常識性了解的知識穿插于其中,整個試卷基本再現(xiàn)了初中物理的知識網(wǎng)絡(luò),在關(guān)注重點知識的同時,突出了對綜合能力的考查。對于學(xué)生來說,要學(xué)好物理必須做好以下幾個方面。
一、注意觀察
在學(xué)習(xí)物理時,首先要注意觀察教師和課本中給出的物理現(xiàn)象,如課本中提出的問題、給出的圖片、實驗及教師的演示實驗等。觀察的主要方面有:物理現(xiàn)象或事實產(chǎn)生的條件、表現(xiàn)的形式如運動、變形、溫度變化、結(jié)果等。其次,要有意識培養(yǎng)自己觀察生活中物理現(xiàn)象的習(xí)慣和興趣。
二、畫圖能力是根本
首先,必須培養(yǎng)對科學(xué)的細(xì)心度,對于一些基本概念一定要掌握得比較清晰,“差不多懂”是絕對不允許出現(xiàn)的。其次要注重動手能力的培養(yǎng),因為物理是一門靠實驗撐起來的學(xué)科,光學(xué)習(xí)書本知識而不去動手實驗是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。動手能力,除了針對實驗本身,更多的還應(yīng)運用到學(xué)生的考試當(dāng)中。比如電學(xué),孩子必須具備的一種能力就是畫圖,很多孩子在學(xué)習(xí)電學(xué)的過程中,上課聽得懂,但就是不會做題,其實原因就是他離開課本之后,就不愿意去動手畫圖,而我們的圖畫出來之后,會使題目更加具體和直觀。如果沒有圖形的體現(xiàn),而僅僅靠大腦的思考,是很難解答出題目的,所以畫圖能力是做好物理題的一個最根本的方法。初中物理分為五大板塊――聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué),其中以力學(xué)和電學(xué)最為重要,同樣也是最難學(xué)的兩個板塊,學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候一定要特別注重它們,因為這部分內(nèi)容可能直接影響到整個試卷的成績。
三、課前預(yù)習(xí),課后總結(jié)
通過歷年的經(jīng)驗來看,預(yù)習(xí)的效果要明顯比沒有預(yù)習(xí)的效果要好。進(jìn)入初中以后,剛開始學(xué)習(xí)的聲學(xué)會比較簡單,但之后的版塊難度會越來越大,尤其是到了物態(tài)變化和密度這一章。因為知識點比較抽象,純屬概念性的知識,需要學(xué)生去記憶和背誦。到了學(xué)電學(xué)的時候就會有更多的孩子被難住,較之前的知識點,這個版塊更加抽象,很多孩子已經(jīng)不知所云,所以更需要課前預(yù)習(xí),這樣至少不會讓學(xué)生感覺太吃力,所以我們就要做到:
1.抓好課前預(yù)習(xí)。對于預(yù)習(xí),我們絕大多數(shù)物理老師都非常重視,然而在實際教學(xué)中,則往往由于學(xué)生缺乏良好的閱讀興趣和動機(jī)而難以堅持。因此,在指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)時,必須十分注重激發(fā)學(xué)生的閱讀興趣,從而產(chǎn)生閱讀動機(jī)。
2.課堂閱讀。在課堂上適時安排一段時間讓學(xué)生閱讀教材,可以是學(xué)生經(jīng)過探究實驗后,進(jìn)行分析比較歸納,再閱讀課文得出結(jié)論填寫在課本上;也可以是教師引導(dǎo)學(xué)生對課文中敘述較復(fù)雜的段落給予分析解釋。課堂閱讀是課前閱讀的一種延伸,同時也是教師指導(dǎo)學(xué)生掌握閱讀方法的一種主要途徑,也給了學(xué)生課堂上獨立思考的時間和空間。
3.指導(dǎo)課后閱讀。課后閱讀是學(xué)生上課后復(fù)習(xí)小結(jié)教材內(nèi)容,查閱其他相關(guān)資料,并完成作業(yè)的一種閱讀形式。從時空范疇來看,課前、課后閱讀都屬于課外閱讀,但它們有目的和效能上的不同,指導(dǎo)課后閱讀也往往沒有引起物理教師的重視。我在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課后閱讀時,要求學(xué)生一方面重視對知識的歸納整理,另一方面要寫閱讀筆記,這對提高學(xué)生的閱讀能力十分有益。
當(dāng)學(xué)生能夠持之以恒地進(jìn)行課前、課堂、課后閱讀,循序漸進(jìn),學(xué)生就會逐漸養(yǎng)成一種良好的閱讀習(xí)慣。
四、要注意記憶方法
學(xué)習(xí)初中物理雖然需要注意培養(yǎng)思維能力,但同時也要重視記憶,要在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶,不要機(jī)械記憶。記憶時要注意找規(guī)律、找特點,要準(zhǔn)確。要準(zhǔn)確記住各種定義、定律的文字表達(dá)和各種物理量的“單位”。這有利于幫助我們形成物理文字、語言的表達(dá)能力。物理計算公式與數(shù)學(xué)計算公式的一個最大區(qū)別就是,公式的每一項因子都帶有“單位”。所以,在記憶物理公式表達(dá)式時,一定要記住各項因子的物理單位。
五、要重視實驗
盡可能多動手做實驗。不會做實驗就不能說學(xué)好了物理。實驗動手能力,主要指觀察、操作和制作等動手能力。開始學(xué)習(xí)物理時,可注意觀察老師是如何做各類演示實驗的,如實驗的步驟先做什么、后做什么。做實驗時,按老師要求的實驗步驟和方法認(rèn)真實驗、練習(xí)。對老師和教材中給出的有關(guān)學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律的探索性小實驗、小制作都要積極想辦法動手做,這對增強(qiáng)動手能力是非常有利的。另外,還可以自己主動設(shè)計實驗。這能培養(yǎng)你的創(chuàng)新能力和動手解決問題的能力。
一、高中物理教材研究內(nèi)容增多
初中物理教材的文字?jǐn)⑹鐾ㄋ滓锥Z法結(jié)構(gòu)簡單。所敘述的物理現(xiàn)象與日常生活聯(lián)系緊密且比較表面。絕大部分與學(xué)生日常生活的感受或體驗是吻合的、一致的,其規(guī)律不太復(fù)雜。運用的數(shù)學(xué)知識基本上是四則運算,且其公式參量也較少,實驗原理簡單,易于操作。因此,學(xué)生對初中物理并不感到太難。
高中物理每節(jié)的內(nèi)容較多,篇幅較長,語言敘述較為嚴(yán)謹(jǐn)、簡練,敘述方式較為抽象、概括、理論性較強(qiáng)。描述方式較多,有文字法、公式法、圖像法,它們互相補(bǔ)充、互相完善。對同一物理現(xiàn)象或規(guī)律從多側(cè)面觀察它、研究它。對學(xué)生的思維能力和方式的要求大大地提高和加寬了。初中學(xué)生進(jìn)入高中學(xué)習(xí),往往感到模型抽象,難以想象。
二、高中物理教材研究深度加大
由于初中物理涉及的問題簡單,現(xiàn)象直觀、生動、具體、形象,容易理解,篇幅少,概念、公式少,容易記住,題型簡單,數(shù)字小,易計算,因此,初中生的學(xué)習(xí)方法比較機(jī)械、簡單,習(xí)慣于背,不習(xí)慣于推理、歸納、論證;習(xí)慣于簡單計算,不習(xí)慣于復(fù)雜計算(如萬有引力、人造衛(wèi)星等題目);習(xí)慣于模仿,不習(xí)慣于創(chuàng)新;習(xí)慣于課堂合唱,不習(xí)慣于獨立思考。有學(xué)生這樣說過:“只要記住了公式,把題中已知條件代進(jìn)去就可得答案。”
進(jìn)入高中后,由于定義、概念、規(guī)律、現(xiàn)象、公式多,敘述多,進(jìn)度快,方法靈活,題型花樣多,加之科目多,如果仍靠初中那種以機(jī)械記憶為主的學(xué)習(xí)方法,顯然無能為力。由于理解能力差,雖然背了定義、公式,但不解其意,不注意適用條件,亂代公式,亂用數(shù)據(jù),而對于萬花筒式的題型變化更是束手無策,望而生畏,失去了信心。一些形同質(zhì)異、形異質(zhì)同的問題,看起來似乎一樣,但要用兩個不同的物理規(guī)律來解;而一些看起來完全不同的問題,卻可以用同一規(guī)律來解,因此,有些學(xué)生覺得物理好像是無章可循。
三、高一學(xué)生綜合理解能力較差
由于高一學(xué)生的閱讀理解、邏輯思維、推理判斷、分析綜合、比較鑒別、抽象概括、歸納演繹、空間想象、靈活應(yīng)用等能力都還一時沒能很好地形成,因此,思維要求的突然提高,再加之教材從物理學(xué)的知識體系出發(fā),將力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理這五部分內(nèi)容中“力學(xué)”這一最難的部分放在高一起始階段,也就必然會給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困難,造成障礙。這是目前課程體系讓人無可奈何的客觀存在。
四、高一學(xué)生學(xué)習(xí)方法、效果不佳