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两个源于哲学角度的教材处理

2014-07-14王治国

物理通报 2014年7期
关键词:物质性磁通量感应电流

王治国

(南京市雨花台中学 江苏 南京 210012)

1 电场概念的教学

教材中的电场概念是从物理学史中关于是否存在“超距作用”的讨论开始的,把静电力与万有引力及磁极间的磁力进行类比,直接提出了法拉第的观点“电荷的周围存在着由它产生的电场”.这种处理方法虽然能使大部分学生初步认识到电场是一个特殊物质,但对电场物质性的理解还不够深刻,笔者曾经在学生中调查“对电场物质性”的认识,几乎所有的学生对此认识模糊,说不出所以然.为此笔者将这部分内容做如下调整:

(1)课前,让学生复习并查阅《高中思想政治课本·必修4》“生活与哲学”中关于物质概念认识,并预习课本上物理学对物质概念的描述.

(2)引导学生对物质概念的认识

先让学生讨论交流(解决两个认识上的问题):一是说说对物质的认识;二是物质间相互作用的方式有哪些呢?

学生讨论后得出,从哲学角度来看,世界上所有物质现象的共性:第一,是存在;第二,是不以人们意志而转移;第三,是客观.这三方面一个不能少,一个也不能违背,那才是物质.从物理学角度来说,物质具有最基本的属性就是物质具有动量、能量,物质间存在力的作用.

物体间的相互作用有两种方式作用产生:直接(接触)作用和借助第三者间接发生作用.

设计意图:使学生了解关于物质界定的哲学依据和自然科学中物质的属性基本内容,为进一步判断电场的物质性寻求理论支撑.

(3)启发学生了解电场的特征

两个电荷之间没有相互接触,却有相互作用的静电力,那么静电力是如何发生的?两电荷间的第三者是谁?

学生会疑惑:看不见、摸不着,这是个什么东西?

针对学生的疑惑适时指出:这就是“电场”,它存在于电荷的周围,它的一个基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用.电荷之间的相互作用是通过电场发生的.

设计意图:通过对电场特征——“客观性”的了解,初步认识电场物质性.

(4)引导学生追寻电场物质性证据

阅读、思考、讨论.

现在要让同学们认为电场是一种物质也许还是比较困难,下面请同学们根据物质的概念,来寻找一些证据来说明电场是一种物质.请同学们阅读课本第10页第3和第4自然段.

学生活动后会得出:电场也是电磁场的一个方面,电磁场的发射和接收,证明电磁场可以脱离电荷而独立存在,它具有自己的运动规律,大量的实验事实表明,电磁场既具有能量,也具有动量.

力是物体对物体的作用,力不能离开物体而单独存在,这就是力的物质性.由力的物质性我们知道:既然电场对放入其中的电荷有力的作用,也就可以说明电场是一种特殊的物质形态.

设计意图:引导学生探寻电场所表现出来的物质的具体形态——“既有能量又有动量,还存在力的作用”等,进一步理解电场的客观性.

(5)归纳总结电场物质性

无论是从哲学角度还是从物理学角度来看,电场是客观存在的,虽然跟分子、原子组成的物质表现形式不同,但它们也具有与其他物质一样的属性,即动量、能量、力等属性.因此,电场也是客观存在的一种特殊物质形态.

对这部分内容做这样的教学处理后,笔者对听课学生做了调查,大多数学生对“电场是一种特殊的物质”非常信服,没有感到难以理解,对世界是物质的(包括实物粒子和场)这个最基本的哲学原理有了进一步理解,同时也掌握认识和理解物理概念基本方法.

2 楞次定律的教学

楞次定律的规律比较隐蔽,抽象性、概括性很强,其中涉及的因素众多,多年来尽管我们从不同角度进行不少尝试,但学生在探究过程中总是心存疑惑,看不透现象背后的物理本质,为此笔者做以下处理.

(1)用联系的观点确定探究的因素

当根据磁铁插入线圈的实验现象无法找到感应电流方向的规律时,不妨做如下处理.

设问:既然如此,我们选择什么角度,通过什么来研究电流方向的规律呢?

学生思考……无法找到办法.

进一步拓展信息平台,在现有《装备承制单位名录》基础上,建立涵盖全国优势民营企业的信息平台,将众多的优势民营企业信息纳入信息平台,使之为军地共享。适度放开武器装备系统及配套装备采购信息的发布端口,扩展信息量。通过定期举办技术论坛、博览会、推介会等形式,加强各类先进技术特别是军民两用技术的相互交流,促进军地双方更进一步增进了解,使军方科技需求与地方资源优势实现无缝衔接。

引导:这个问题我们不仿从哲学角度来思考.哲学理论告诉我们:事物是由各部分相互联系构成的,不仅各个部分之间相互联系,而且部分与整体之间也必然存在着相互影响、相互制约和相互作用的关系.在电磁感应现象中,导致感应电流产生的因素是什么?

学生:磁通量发生变化.

启发:既然磁通量变化是产生感应电流的条件,那么磁通量的变化是否与感应电流方向存在一定的联系呢?我们能否也从磁通量变化这一角度来研究感应电流方向的规律呢?

学生由此会很自然地选择“磁通量变化”来探究感应电流的方向规律.

设计意图:从哲学角度——“整体与部分辩证统一关系”来引导学生寻求“探究影响感应电流的要素”,无论是从知识角度还是方法角度,学生都易于接受,比生硬地直接给出结论显得更为自然.

由于磁通量的变化导致感应电流的产生,那么作为感应电流要素之一——感应电流方向必然与磁通量之间存在一定的联系,这种处理方法也体现了“整体与部分辩证统一关系”的哲学探究法.

(2)用联系的观点寻找“中介”

学生实验:分别将条形磁铁N极、S极插入和抽出螺线管,并将结果记录下表中.

表1 将条形磁铁两极分别插入和抽出螺线管

引导分析:同学们由上述实验结果能发现什么?

学生:N极插入时,磁通量增加,电流流向某个方向,S极插入时,电流又流向另一个方向,没有规律可循.

引导:难道感应电流方向与磁通量变化之间真的无关吗?

学生思考.

启发:哲学观点还告诉我们,事物之间的联系是多种多样的,它们之间存在着直接的、间接的、本质的和长远的联系.既然感应电流方向与磁通量变化之间没有直接的关系,由此我们能否认为,它们之间是否有间接的关系?

学生:可能有间接的关系.

引导(如何寻找间接关系):在电磁感应现象中,与感应电流和磁通量相关联的要素有哪些?

学生由此获得启发,进一步讨论从而得出与之相关联的是感应电流的磁场及引起感应电流的磁场.

引导:它们之间有联系吗?下面我们来看一个实验,并请同学们尝试解释一下实验中发生的现象.

然后通过铝环实验的结果,学生讨论后,终于发现,每当磁通量增大时,感应电流的磁场方向总与条形磁铁的磁场方向相反,磁通量减小时,感应电流磁场方向与条形磁铁的磁场方向相同.

设计意图:要学生自已去探寻“感应电流的磁场与引起感应电流的磁场之间的关系”存在着一定的难度.从哲学上“联系的多样性”的角度引导学生分析电磁感应现象中各要素之间存在这种着间接的本质的联系来看,逻辑性强,没有牵强附会之感,学生更感兴趣.同时也为学生探究物理问题提供指导方法.

教学过程中发现,将哲学的思想观点有机地渗透到教学中,既有助于学生理解物理知识,指导学生的科学探究,又能逐渐地培养学生的科学人文素养.但需要说明的是,在教学过程中我们不能指望渗透一些哲学思想,学生的能力就能得到很大的提高.更重要的是我们要学会根据教育学原理和现代学习理论,分析学生的认知结构与水平,并对相关教学内容进行加工、整合,将教学过程转变成为学生的自主学习、自主探究的过程,使他们在获取物理知识的同时,启迪心智,培育品格,从而全面落实新课程所要求的三维教学目标.

以上是笔者在教学实践中的一点体会,不妥之处,望批评指正!

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