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利用物理前概念实施有效教学 1钟俊敏 2邹建中 1江西省新余市教科所 2江西省新余市第四中学 物理前概念是学生在学习科学物理概念之前和规律的认识和理解物理前概念广泛存在而且根深蒂固 ,对学生形成与掌握科学的物理概念极大影响。物理前概念，对教学有积极的作用。本文以科学的物理前概念为基础，举两例说明，如何实施有效教学。 一、从滑动变阻器到旋转电位器 滑动变阻器是中学物理实验中的常用仪器，初中电学就开始学习和使用，也是高考要求的基本仪器之一。一般学校都配有滑动变阻器，故学生实验时都有机会操作和使用它，并且它是裸露敞开的，结构一目了然，故学生都能较好地掌握和理解它。 图1示滑动变阻器，它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。它由接线柱 1、 滑片2、电阻丝3、金属杆4和瓷筒5等五部分构成， 图2 示滑动变阻器的原理图，金属杆APB的作用可等效成图3中的A（B）P的作用。图3中直线电阻体CD可等效成曲电阻体，如图4或如图5示，进一步等成图6示圆形电阻体。图2中的直线滑片P可等效成图6中旋转滑片P，由P处的转轴带动，实物如图7示。 由图7可知，旋转式电位器一般是密封的，看不见它的内部结构，学生很难想象它的构造原理。通过图2至图6的过度讲解，充分利用学生熟悉的物理前概念——滑动变阻器为基础，比较容易地掌握了旋转式电位器的原理。若过度变换时配上多媒体动画演示，则效果更好。 二、从刻度尺到游标卡尺 游标卡尺是测量长度的精密工具，是高中学生必须掌握的测量仪器。它既是高中物理教学重点和热点，更是教学的难点。在高考试题中，几乎每两年出现一次，而学生的得分率却很低，如93年考查的20分度游标卡尺得分率只有6%！实际使用时学生往往不知所措，这与素质教育的要求很不相符。 学生在初中学习了“用刻度尺测量物体的长度”，知识和能力上有一定的基础。高中生学习游标卡尺时，因构造、原理、读数复杂，思维上又有较大的跨度，学生对此难以理解，形成了教学上的难点！如何突破这一教学维点？ 从学生的前概念——刻度尺为基础，几点做法与同行交流。 1．低起点讲清结构 初中学习了用刻度尺测量物体长度的方法，请同学们再思考：如何更准确地测出一个圆柱体的直径？ 学生：利用两块三角板配合一把直尺，其读数为D=X2－X1（如图8示）。 教师：其缺点是：两处（X1、X2处）都有读数误差！如何减少测量误差？ 学生思考、讨论后：将其中一把尺固定在0刻度（如图9示），D=X1，只有一处有读数误差。 教师：将右侧三角板加以改造，使之套在直尺（主尺）上，并可以在直尺上滑动，测量更加方便。若三角板上再固定一把附加尺（游标尺），还有其它用途（如图10示）。 学生：好办法！附加尺有何作用呢？ 教师：再加以改造可以进行长度、外径、内径、深度等多种功能的测量（如图11示）。这就是今天要学习的游标卡尺，学生不难理解。 2． 从测微原理找读数规律 从实物（或模型）上认识了游标卡尺。如课本图实—2（重画于图12）示，当左右测量爪重合时，游标尺的零刻线与主尺上的零刻线对齐，此时只有游标尺上的第十条刻线与主尺上的第九条对齐，其它均不对齐。主尺上每一小格宽度为1毫米，游标尺上有10个小格（这种游标尺称为10分游标），将主尺上9格（即9毫米）分成10等份，故游标尺上的每一小格为主尺上的9/10，即0.9毫米，这样游标尺上每一小格比主尺的每一小格相差0.1毫米。主尺和游标尺上对应的一等份差值，叫精确度（用K表示），它体现了测量的准确程度，游标卡尺正是利用主尺和游标尺上每一小格之差，来达到提高精确度的目的，这种方法叫示差法。 如图13为游标卡尺测量某物体长度的示意图，此时游标尺上的第六条刻线与主尺上的某一条对齐，则被测物体的长度（即两个0刻线之间的距离）为： ΔL=Ldc–Lbc=6 mm-6×(9/10)mm=6×(1/10)mm=6×0.1mm 即：ΔL=6×精确度=6K 同理：当游标上第n条与主尺上的某一条刻线对齐时，被测物体的长度为： ΔL=Ldc–Lbc=nmm-n×(9/10)mm=n×(1/10)mm=n×0.1mm 即：ΔL=n×精确度=nK 这就是教材上“被测薄片的厚度不超过1毫米时，游标尺上第几条线与主尺的某一刻线重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米”的来历，这样导出易于理解。 如图14是用游标卡尺测物体ab长度的示意图，物体ab的长度即两个零刻度之间的长度，也就是两个测量爪之间的长度。测量时物体的a端与主尺的零刻线对齐，b端在主尺的第七与第八条刻线之间，显然，物体的长度比主尺的七格多ΔL。将游标的零刻线与被测物体的b端紧密接触，查得游标的第六条刻线与主尺上的刻线对齐，故物体的长度为： L=L0+nK=7mm–6×0.1mm=7.6mm 即主尺上的读数L0加上游标上的读数nK。 读数规