發(fā)布時間：2023-09-06 17:05:09
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的歐姆定律本質(zhì)樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
我們可以從以下幾個方面加以區(qū)別理解。
一、它們描述的對象不同。電動勢是電源具有的，是描述電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量；電壓是針對一般電路中的兩個點而說的，即某段電路兩端的電壓。
二、二者做功的力不同。電動勢是反映電源非靜電力做功特性的，它的數(shù)值大小等于電源非靜電力從電源負極向正極移送單位正電荷所做的功，電動勢W/q中的W就是非靜電力所做的功，即電動勢E是與非靜電力做功相聯(lián)系的。電壓是電場中兩點間的電勢差值，是反映電場力做功本領(lǐng)的物理量，電場力在電場中移動單位正電荷所做的功就是電勢差，公式電壓U=W/q中W 是電場力做的功，可見電壓U是與電場力做功相聯(lián)系的。
三、物理意義不同。電動勢是描述電源轉(zhuǎn)化其它形式能量本領(lǐng)的量度，在閉合電路中某種非靜電力作用在被移動的電荷上， 增加了電荷的電勢能，在此其他形式的能如化學能、太陽能、機械能等轉(zhuǎn)化為電能。不同的電源這種由非靜電力做功轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，所以電動勢也不同。而電壓是電勢能變化的量度，即是描述將電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量的多少，電壓在數(shù)值上等于移動單位正電荷電場力做的功。它們都反映了能量的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化的過程是不一樣的。
四、在給定電路中變與不變不同。對于一個給定的電源，電動勢是常量，與外電路是否接通無關(guān)，也與外電路的組成情況無關(guān)，一節(jié)普通干電池不管新舊，它的電動勢永遠是1.5伏。而電路中的電壓是變量，隨外電路電阻的改變而改變，如并聯(lián)支路數(shù)目增減，電阻變化時將引起電路各部分電流，電壓重新分配，電壓將發(fā)生變化。
關(guān)鍵詞：經(jīng)典理論 量子力學 聯(lián)系
中圖分類號：O413.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（a）-0143-02
量子力學于20世紀早期建立以來，經(jīng)過飛速的發(fā)展，逐漸成為現(xiàn)代物理學科中不可分割的一部分。量子力學是現(xiàn)代量子理論的核心，它的發(fā)展不僅關(guān)乎人類的物質(zhì)文明，還使人們對量子世界的認識有了革命性的進展[1]。
但是，量子力學并不是一個完備的理論，其體系中還存在許多問題，特別是微觀與宏觀，即經(jīng)典理論與量子力學的聯(lián)系。為解決這些迷惑，歷史上相關(guān)科學家提出了很多實驗與理論。該文旨在以量子力學發(fā)展史上提出的幾個實驗為例，對其進行簡單分析，以展示經(jīng)典理論與量子力學的聯(lián)系。
1 問題的提出
1935年3月，愛因斯坦等人在EPR論文中提出了“量子糾纏態(tài)”的概念，所謂的“量子糾纏態(tài)”是以兩個及以上粒子為對象的。在某種意義上，“量子糾纏態(tài)”可以理解為是把迭加態(tài)應用于兩個及以上的粒子。若存在兩個處于“量子糾纏態(tài)”的粒子，那這兩個粒子一定是相互關(guān)聯(lián)的，用量子力學的知識去理解，只要人們不去探測，那么每個粒子的狀態(tài)都不能夠確定。但是，假如同時使這兩個粒子保持某一時刻的狀態(tài)不變，也就是說，使兩個粒子的迭加態(tài)在一瞬間坍縮，粒子1這時會保持一個狀態(tài)不再發(fā)生變化，根據(jù)守恒定律，粒子2將會處于一個與粒子1狀態(tài)相對應的狀態(tài)。如果二者相距非常遙遠，又不存在超距作用的話，是不可能在一瞬間實現(xiàn)兩個粒子的相互通信的。但超距作用與當今很多理論是相悖的，于是，這里就形成了佯謬，即“EPR佯謬”。
同年，薛定諤提出了一個實驗，后人稱之為“薛定諤的貓”。設(shè)想把一只貓關(guān)在盒子里，盒中有一個不受貓直接干擾的裝置，這套裝置是由其中的原子衰變進行觸發(fā)，若原子衰變，裝置會被觸發(fā)，貓會立即死去。于是，量子力學中的原子核衰變間接決定了經(jīng)典理論中貓的生死。由量子力學可知，原子核應該處于一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)是由“衰變”和“不衰變”兩個狀態(tài)形成的，那么貓應該也是處在一種迭加態(tài)，這種迭加態(tài)應該是由“死”與“生”兩個狀態(tài)形成的，貓的生死不再是一個客觀存在，而是依賴于觀察者的觀測。顯然，這與常理是相悖的[2]。
這兩個佯謬的根源是相同的，都是經(jīng)典理論與量子理論之間的關(guān)系。
2 近代研究進展
2.1 驗證量子糾纏的存在
華裔物理學家Yanhua Shih[3]曾做過一個被稱為“幽靈成像”的實驗，其實驗過程及現(xiàn)象大致可以描述為：假設(shè)存在一個糾纏光源，這個光源可以發(fā)出兩種互為糾纏的光子，通過偏振器使兩種光子相互分離，令第一束光子通過一個狹縫，第二束不處理，然后觀察兩束光的投影，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第二束光的投影形狀與第一束光通過的狹縫形狀完全相同。
人們發(fā)現(xiàn)，如果僅僅使用經(jīng)典理論，實驗現(xiàn)象是無法解釋的，必須應用量子理論，才能解釋“幽靈成像”的現(xiàn)象。這個實驗也恰好驗證了“量子糾纏”現(xiàn)象的存在。
2.2 量子世界中的歐姆定律
歐姆定律是由德國物理學家Ohm于19世紀早期提出來的，它是一種基于觀察材料的電學傳輸性質(zhì)得到的經(jīng)驗定律，其內(nèi)容是：在同一電路中，導體中的電流跟導體兩端所加的電壓成正比，跟導體自身電阻成反比，即 （U指導體兩端電壓；R指導體電阻；I指通過導體的電流）。
18世紀二、三十年代，人們認為經(jīng)典方法在宏觀領(lǐng)域是正確的，但是在微觀領(lǐng)域?qū)淮蚱啤andauer公式給出了納米線電阻的計算方法，即（h為普朗克常量；e為電子電量；N為橫波模式數(shù)量）；而在宏觀中，（為材料的密度；l為樣品的長度；s為樣品的橫截面積）。由此發(fā)現(xiàn)，在宏觀領(lǐng)域，樣品的電阻是隨著樣品的長度增加而增加的，而在微觀領(lǐng)域，樣品的電阻與樣品的長度沒有關(guān)系。
Weber[4]等人制備了原子尺度的納米線并進行觀察，實驗發(fā)現(xiàn)，在微觀領(lǐng)域，歐姆定律也是滿足的。Ferry[5]認為樣品的電阻是由多種機理所導致的，而他最后得到的結(jié)果正是由于多種機理的相互疊加。經(jīng)過分析，他認為歐姆定律何時開始生效取決于納米線中電子耗散的力度，力度越大說明開始生效時的尺度越小。但這也同時引發(fā)了另一個問題的思考：低溫條件下，歐姆定律是仍然成立的，也就是說經(jīng)典理論仍然成立，但往往是希望在低溫下研究比較純粹的量子效應。低溫條件下歐姆定律的成立要求在進行實驗研究時，必須花費更多的精力來使得經(jīng)典理論與量子理論分離開。
2.3 生活中的量子力學――光合作用與量子力學
Scholes等[6]從兩種不同的海藻中提取出了一種名為捕光色素復合體的化學物質(zhì)，并在其正常的生活條件下，通過二維電子光譜術(shù)對其作用機理進行了分析研究。他們首先使用了飛秒激光脈沖模擬太陽光來激發(fā)這些蛋白，發(fā)現(xiàn)了會長時間存在的量子狀態(tài)。也就是說，這些蛋白吸收的光能能夠在同一時刻存在于不同地點，而這實際上是一種量子迭加態(tài)。由此可見，量子力學與光合作用是有很大聯(lián)系的。
3 結(jié)語
從近幾年來量子力學的基本問題和相關(guān)的實驗研究可以看出，雖然經(jīng)典理論與量子理論的聯(lián)系仍然是一個懸而未決的問題，但是當代科學家已經(jīng)能夠通過各種精妙的實驗逐步解決歷史遺留的一個個謎團，使得微觀領(lǐng)域的單個量子的測量與控制成為可能，并且積極研究宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)，將生活與量子力學逐漸的聯(lián)系起來。對于“經(jīng)典理論與量子力學的聯(lián)系”這一專題還需要進行不斷研究，使量子力學得到進一步完善與發(fā)展。
參考文獻
[1] 孫昌璞.量子力學若干基本問題研究的新進展[J].物理，2001，30（5）：310-316.
[2] 孫昌璞.經(jīng)典與量子邊界上的“薛定諤貓”[J].科學，2001（3）：2，7-11.
[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.
[4] Weber B， Mahapatra S， Ryu H， et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science，2012，335（6064）：64-67.
關(guān)鍵詞：技校 電工基礎(chǔ)課 教學改革 抽象枯燥 直觀化
技校電工基礎(chǔ)課程教學打破舊的教學觀念，改革創(chuàng)新以學生為主體的教學模式，把抽象枯燥的理論知識直觀化是對技校電工基礎(chǔ)實施教學改革的指導思想。探索新的教學方法，讓學生真正掌握所學的知識，培養(yǎng)成合格的技術(shù)工人才是改革的目的。
一、電工基礎(chǔ)課程教學的現(xiàn)狀及弊端
電工基礎(chǔ)課是電工專業(yè)學生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程的理論性很強，而且相對來說有些抽象。對于剛剛接觸電工理論的中技學生而言，如何將難懂的，看不見摸不著的知識講得通俗易懂，激發(fā)學生的興趣，一直是教師頗費腦筋的問題。
現(xiàn)在，電工基礎(chǔ)課程有些概念過于抽象，學生不容易理解。萬事開頭難，只有頭開好了，學生覺得好學、好玩，才會慢慢喜歡這門課程，故課本上有些概念沒必要說得那么專業(yè)。畢竟，中技學生主要是以實習為主不是搞研究，對于理論課的內(nèi)容，只要學生按照自己的思維方式把它消化吸收就可以了。
二、電工基礎(chǔ)課程教學方法改革的幾種設(shè)想
筆者以第一章《電路的基本知識和基本定律》內(nèi)容談談教學改革問題。
1.關(guān)于§1-2電流
電流這個概念，課本上是這樣說的，“電荷的定向流動稱為電流”。課本上的這一定義毫無問題，但是，電荷是微觀的東西，說一根導線通電有電荷定向流動形成電流，肉眼是看不見的。如何使抽象的電荷形象化，加深學生對電流概念的理解呢？我們通過實際電工教學摸索，認為這一章中的多數(shù)概念用水來做比喻很恰當，能讓學生比較容易地接受電流概念。當然，雖然以水為例講解電的概念，在道理上有相通的地方，但本質(zhì)上不同，這一點還應該向?qū)W生說明。教師可以對學生解釋說：水流的形成是水（分子）的定向流動，同理，電流的形成是電荷的定向流動，這樣，用水做對比，學生馬上就明白了。之后，趁熱打鐵，再用水流方向來對電流方向進行類推，也就不難了。再有，電流大小，課本上是這樣定義的“一定時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量的多少”。對于“一定時間”和“導體橫截面”學生都能理解，因為不抽象，但對于“電荷量”即電量的理解，有點費勁。電量，顧名思義，電荷的數(shù)量，但是，它看不見，1庫侖電量怎樣理解呢？若以水流大小為例，單位時間內(nèi)通過水管橫截面的水量叫水流大小或水流強度。這里，水管比喻為導體，水量比喻為電量，則這樣之后，也能加深對電流大小的理解。
2.關(guān)于§1-3電壓與電位
“電壓”的概念，課本上是這樣說的，“電場力把單位正電荷從電場中的a點移動到b點所做的功稱為兩點間的電壓”。我們覺得，沒必要這樣去對學生講，只需這樣去講，“水壓是對水（分子）的壓力，而電壓是對電荷的壓力”就可以了。
對于“電位”概念的理解，課本是這樣說的，“如果在電路中任選一點為參考點，那么電路中某點的電位就是該點到參考點之間的電壓”。電位這個概念比電壓更難理解。 我們?nèi)匀灰运粸槔?，通過以水位參考點的不同，某點水位高度值也發(fā)生變化，讓學生理解電位的概念。比如，若以地面為參考點，a點水位為5米，b點水位為2米，若以地面以上5米為參考點，則a點水位為0米，b點水位為-3米；若以地面以下5米為參考點，則a點水位為10米，b點水位為7米。在這里，由于水位參考點選取的不同，各點水位值也發(fā)生了變化，并且有正水位、零水位、負水位。然后向?qū)W生說明，電位的概念和水位有相似之處，在電路中，由于參考點選取的不同，各點電位值也發(fā)生變化，并且有正電位、零電位、負電位，這樣對比，使學生形象地明白了電位的概念。繼續(xù)趁熱打鐵，不管水位的參考點如何變化，任意兩點比如a、b之間的水位的壓力差值是不變的，總是3米，因為參考點是人為選定的，顯然參考點不能影響水位的壓力差值，進而也形象地說明了電壓與電位差的關(guān)系即任意兩點電（水）壓等于兩點之間的電（水）位差。
3.關(guān)于§1-4電動勢
“電動勢”，課本上是這樣說的，“在電源內(nèi)部，電源力將單位正電荷從電源負極移動到正極所做的功叫做電源的電動勢”。我們是這樣給學生解釋的，水在自然壓力即重力下，由高水位處流向低水位，若想由低水位處流向高水位，必須借助于外力。同理，正電荷在電壓的作用下，由高電位流向低電位，若想由低電位流向高電位，必須借助于外力即電源力才能實現(xiàn)，即“電荷”在電源力作用下有從高電位運“動”到低電位的趨“勢”簡稱電動勢。這樣，學生也好理解一些。
4.關(guān)于§1-6歐姆定律
歐姆定律內(nèi)容如下：對于不含電源電路，當在電阻兩端加上電壓時，電阻中就有電流流過，流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻成反比。對于該定律，我們可采用的啟發(fā)式和對比式方法教學。水流是由于水（分子）的定向流動，那么，為什么水要定向流動，因為受到了壓力才定向流動；那么，為什么必須施加壓力才能讓水定向流動呢，因為水受到了阻力；（最后總結(jié)）顯然水流大小與水壓成正比，而與水受到的阻力成反比。對比，則電流是由于電荷的定向流動，那么，為什么電荷要定向流動，因為受到了壓力即電壓才定向流動；那么，為什么必須施加電壓才能讓電荷定向流動呢，因為電荷受到了阻力即電阻；最后總結(jié)，顯然電流大小與電壓成正比，而與電荷受到的阻力即電阻成反比，這就是歐姆定律。這樣，一步一步地把歐姆定律明白地講了出來，學生也很容易接受，之后，再理論聯(lián)系實際，馬上再通過一個實驗來驗證歐姆定律，最終使學生深入地理解這個重要定律。
5.關(guān)于§1-8電功與電功率
關(guān)于電功的概念，我們不用采取課本上的推導講解，可以采取擬人化，即將電荷比喻為人。我們知道，人干活，顯然人多，力氣大，時間長，干的活多，不妨理解為做功；同理，電荷干活的時候，在電壓（力）作用下，電荷運動干活做功，顯然電壓力（U）越大，電荷越多即I，時間t越長，電荷干活做功越多，從而推出電功W的定義電功多少與電壓U、電流I、時間t成正比，即W=UIt。再通過歐姆定律推出W=I2Rt=（U2/R）t，電功概念理解之后，電功率就好理解了，由于人干活的效率與時間成反比。同理，電功率就是電荷干活的效率，故也應與時間成反比，則電功率P=UI=I2R=U2/R。
物理規(guī)律是指客觀事物內(nèi)部固有的、本質(zhì)的聯(lián)系和發(fā)展的必然趨勢，是事物現(xiàn)象中相對統(tǒng)一，相對靜止，相對穩(wěn)定的方面。規(guī)律表現(xiàn)為若干概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，它反映了有關(guān)物理量之間在特定條件下的相互制約關(guān)系。物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，往往體現(xiàn)了物理的思維方法和研究方法。
在物理教學中，重視對學生“物理思維方法”的培養(yǎng)，對學生整體思維素質(zhì)的提高起著積極的作用。在初中物理教學中，應著重應培養(yǎng)以下幾種思維方法：
1、理想化的思維方法
人們?yōu)榱丝茖W研究，通常需要建立一種理想化的模型，拋開具體事物中的無關(guān)因素和次要因素，抓住影響事物的主要因素，從而使物理問題得到簡化。理想化的方法是科學家們常用的一種思維方法。教學中我們應充分利用好教材，向?qū)W生滲透這種思維方法，從而使學生逐步認識科學家們?yōu)楹喕瘜嶋H問題所采用的這種思維方法。
2、類比思維方法
許多物理規(guī)律的建立，都采用了類比的思維方法。在物理教學中，我們也應重視對學生進行類比思維方法的訓練，使學生逐步領(lǐng)會這一思維方法。
例如，在功率、電功率的教學中，為了反映做功快慢的情況，我們均可采用類比方法，仿照速度的概念建立，能較容易地引導學生形成功率、電功率的概念。又如在慣性的教學中，為了幫助學生認識慣性是物體的固有屬性這一知識，我也采用了類比方法進行教學：一個正常健康人具有勞動能力（假定成立），正常健康人在參加勞動時具有勞動能力，在休息時也具有勞動能力。物體的慣性正如正常健康人的勞動能力，物體無論是否處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，都具有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，也就是一切物體任何時候都具有慣性。運用類比方法能幫助學生深刻理解慣性概念，起到較好的效果。
3、分析與綜合的思維方法
任何事物和現(xiàn)象，都是由許多要素、許多屬性組成的統(tǒng)一體。分析就是以事物的整體與部分為客觀基礎(chǔ)，為了從總體上把握事物的性質(zhì)以及運動規(guī)律，就必須了解其各個組成部份和要素的性質(zhì)、特點和相互聯(lián)系。綜合是把事物各個部分、側(cè)面做為基礎(chǔ)，分析以綜合為前提。分析與綜合所關(guān)心和強調(diào)的面不同，但都是重要的思維方法。掌握分析與綜合的方法，訓練分析與綜合的思維方法，提高分析與綜合的能力，是中學物理科學方法教育的最主要內(nèi)容。因此，教師應充分重視對學生進行分析與綜合思維方法的訓練。
例如，《歐姆定律》的教學中、為了探索電流、電壓、電阻這三個相互關(guān)聯(lián)的物理量之間的關(guān)系，就采取了先分析后綜合的思維方法。先保持其中一個物理量不變，研究其余兩個物理量之間的變化關(guān)系；再保持另外一個物理量不變，研究剩余的兩個物理量之間的變化關(guān)系。通過實驗在得出：“保持電阻不變時，電流跟電壓成正比；保持電壓不變時，電流跟電阻成反比”結(jié)論的基礎(chǔ)上，再綜合得出了歐姆定律。在教學中，教師因充分認識到引導學生領(lǐng)會探索電流、電壓、電阻三者變化關(guān)系的思維方法，這比學生知道歐姆定律的結(jié)論更為重要。
又如，在《電阻》一節(jié)的教學中，我也采用了分析與綜合的思維進行教學。由于導體可以用不同的材料制成長度不同或橫截面積不同的導體。教師首先提出問題；導體的電阻是否跟材料、長度、橫截面積都有關(guān)呢？接著引導學生思考如何探索上述問題，通過討論學生較容易想到采用如同探究《歐姆定律》類似的控制變量的方法進行探索。再通過實驗在分別得出結(jié)論的基礎(chǔ)上，再綜合得出導體的電阻跟材料、長度、橫截面積的關(guān)系。采取上述方法進行教學，以便學生有更多機會接受分析與與綜合思維的訓練。
4、抽象與概括的思維方法
抽象是在人腦中把事物的本質(zhì)屬性抽出來的過程。概括是在人腦中把抽象出來的事物的本質(zhì)屬性加以綜合，推廣到同類事物的過程。抽象與概括也是形成概念與規(guī)律的常用思維方法。例如，慣性概念的形成，為了使學生在感性認識的基礎(chǔ)上進行分析，我們首先精選了如下兩個典型事例：
（1）玻璃杯盛半杯水，上面蓋一塊塑料板，板上放一只雞蛋。當用小棒猛擊塑料板，塑料板離杯飛出，雞蛋卻穩(wěn)穩(wěn)地落入杯中。以此引導學生認識靜止的物體（雞蛋）具有保持靜止的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫做慣性。
（2）兩塊長方體木塊A、B一起沿著水平面向右作勻速直線運動，當木塊B突然停止時，能觀察到木塊A仍能繼續(xù)向前運動致使出現(xiàn)滑離木塊B。 引導學生認識運動的物體（木塊A）具有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)， 我們把這種性質(zhì)也叫做慣性。
在抽象出靜止或勻速直線運動的物體都具有保持原來狀態(tài)的性質(zhì)（慣性）的基礎(chǔ)上，把這些共特征概括起來得出：物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性。在教學中教師引導學生概括知識時，應在學生已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，上升到科學的概括，才能使學生正確理解和掌握教材的基本概念、基本理論。由于一切概念、規(guī)律、公式都是抽象和概括的結(jié)果，因此，在教學中教師應重視對學生進行抽象與概括這一思維方法的訓練。
當然，知識不等同于能力，能力的形成需要一個過程，而這個過程就是學生主動探究的過程，反映在物理學科上，就滲透在物理概念和規(guī)律的形成過程中.通過學生的主動探究過程達到能力的培養(yǎng)和提高。通常所說的物理學科能力，就是在實際物理場景中進行識模、建模，并運用科學的思維方法，以數(shù)學工具為手段聯(lián)系生活實際解決問題的能力。在能力提高的過程中，不僅包含著科學研究方法的獲取，還包含科學思維的培養(yǎng)，一旦形成，不僅將有利于學科內(nèi)部知識的同化，還將促進不同學科之間，知識和能力的相互融合，這個過程是良好思維品質(zhì)形成的重要渠道，因此在加強物理學科能力的培養(yǎng)過程中，運用研究性學習的方法和態(tài)度來進行指導，注重知識的獲取過程，通過過程達到能力的提高。當然，研究性學習不僅僅包含課題研究類、項目設(shè)計類，更多的形式表現(xiàn)為課堂教學過程。如果偏離課堂教學過程，一味地講究活動的形式，無論調(diào)查報告寫了多少，選擇了多少對象，出了多少科技制作都是偏離了研究性學習的宗旨，多多少少走了杜威倡導的實用性教育的彎路。研究性學習的課堂具有明確的研究目標和研究目的，是為達到某種結(jié)果而精心設(shè)計的課堂，不是對學生提出的所有問題都進行研究，向外擴展與發(fā)散不是無限制的，也不是隨機性地確定研究對象，更不是將所有的課堂都搞成活動研究課。校本課程的開發(fā)注重社會、自然和生活實際，立足于教材，以解決問題為形式，以教材中蘊含的科學方法和學科思想為核心，注重學生在知識獲取過程中的情感體驗，以及良好思維品質(zhì)的培養(yǎng)，尤其是注重思維的深刻性、靈活性和發(fā)散性。
在解決問題的過程中，學生些許的創(chuàng)新以及嶄新的思維方式都應予以展露，這將極大地滿足學生心理的體驗，在任何課堂中，這個過程都是具體可操作的。在科學史上，我們所說某些物理思想之偉大，就是因為它的出現(xiàn)超出了那個特定的歷史條件，巧妙解決了現(xiàn)實問題，對后來規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和解決新問題具有深遠的指導意義，所以在科學史上成為一個里程碑。同樣，學生創(chuàng)新性的思維火花一旦點燃，將對研究性學習實踐的活動開展起到積極的作用。所以在課堂教學過程中應注重發(fā)現(xiàn)學生的創(chuàng)新性思維并對其予以肯定，也應將創(chuàng)新性思維作為教學過程情感目標的重點。
在研究性學習的課堂教學中，如何在學習前人解決該問題的方法時，又不壓抑學生思維的創(chuàng)新；如何展示前人的思路，揭示蘊含的思想，將負載著的深刻學科思想剖析出來，又讓學生在學習過程中自身的能力得以提高，這應當是研究性學習課堂和研究性活動過程中重點思考的問題。所以說立足于教材，站在課程論的角度上，識別出各種能力依賴的載體，同時也揭示出思維方法的順承性與階段性，將有助于學生能力的提高，把方法論蘊含在知識的形成過程中，使知識與方法相互依存，相互滲透，促進能力的提高。不但方法論的教學有所依托，能力的培養(yǎng)也不再顯得空洞，物理思想不再是游離于教材之外的說教，兩者合情合理地被同化和吸收，達到“潤物細無聲”完美融合的境界。形式與內(nèi)容的完美統(tǒng)一，才能展示出物理學科固有的和諧之美。
為此，在研究性學習的課堂中，通過研究性的方法，使學生從不同的角度認識到物理概念所反映和揭示的物理本質(zhì)，認識一類物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性。認識到揭示物理現(xiàn)象的物理概念、反映物理過程的物理規(guī)律，是構(gòu)成物理大廈的基石，所以說只有正確理解物理概念，才能深化對物理規(guī)律的理解；反過來，也只有深刻理解物理規(guī)律，才能真正掌握相關(guān)物理概念。在開展研究性學習的課堂教學中，注重概念形成的階段性，不能將一個龐大的對象列入研究的目標，注重研究對象的具體性，目標的指向性和階段性，不應脫離學生已有的知識經(jīng)驗，這樣既有研究的興趣，又有可持續(xù)性研究的可能。在概念規(guī)律的教學過程中，既要點播到位，引申有度，合理把握概念、規(guī)律形成的過程，注意概念形成的階段性和層次性，從而促進能力的培養(yǎng)和提高，又要使學生在研究性活動中親身感受與領(lǐng)悟。所以說觀察物理現(xiàn)象，引導學生用研究的態(tài)度分析物理過程，掌握一系列的相關(guān)概念，揭示概念之間的動態(tài)關(guān)系，掌握所遵循的物理規(guī)律。具體講，是以原有的思想和教學模式來對待“研究性學習”中的教師觀、學生觀，還是以研究性的態(tài)度對待新型的教學觀，說到底就是以培養(yǎng)什么人才作為教學的最終目的。用舊的觀念對待新的課程觀所起到的負面影響，遠大于用舊觀念對待舊課程觀形成的危害。因此，在新課程即將實施的今天，用研究性學習的態(tài)度對待教與學，已是每位教育工作者必須首先定位和思考的問題。
一、溫故而知新
伏安法測電阻是基于學生對歐姆定律知識的應用，能有效訓練學生對知識與技能的掌握，應用的不僅僅是歐姆定律這個知識，還要應用電壓表、電流表、滑動變阻器等一系列常見的電學器材進行簡單的操作和測量.因此，在本節(jié)的教學過程中，我們可以通過一系列的問題達成溫故而知新的效果，啟發(fā)學生對伏安法測電阻本質(zhì)原理的掌握和應用.
問題1 歐姆定律的內(nèi)容是什么？公式是什么？有幾個變式？
問題2 如果想測量一個定值電阻的阻值大小你準備怎么測量？原理是什么？
問題3 結(jié)合這個原理，你準備怎么設(shè)計電路圖和表格來測量相應的物理量，從而求出電阻的大??？
分析 本處的問題能循序漸進，從上一節(jié)課的歐姆定律內(nèi)容著手，讓學生在鞏固復習的過程中達成對公式R=U/I新認知和新應用，并對電壓表和電流表的組合應用構(gòu)建新認知，有效的啟發(fā)了學生的原有知識的鞏固和拓展，并且通過問題3來激發(fā)學生進一步思考和分析，由于三個問題具有明顯的梯度性，直接促使每個層面的學生都能參與到相應問題的思考之中，確保了每個學生都一定的思維興趣和思維深度.
二、啟發(fā)而提升
學生參與到實驗設(shè)計的過程，基本都能想法用電壓表測量未知定值電阻的電壓，用電流表測量未知電阻的電流，從而設(shè)計出如圖1所示的電路圖.鑒于學生的實際設(shè)計，我們還需要通過問題和實際的調(diào)控來提升學生對測量固定物理量的掌握和應用情況.具體可以采用以下類似的問題來啟發(fā)并引導學生的思維，促使學生能力的提升.
問題1 通過同學們的思考，可以采用如圖1所示的方法來測量未知電阻Rx的值，測量一個固定不變的電阻值時，這種方法有什么缺陷？
問題2 這種方法既然存在較大的誤差，你有什么好的方法來減小誤差呢？
問題3 改變電電源或者滑動變阻器，你覺得哪個更方便一些呢？
基于學生的實際設(shè)計情況，如果學生之中有同學設(shè)計出如圖2所示的電路圖，我們可以把問題2和問題3進行變動，變成下面的問題：
問題4 還有同學有其他的設(shè)計方法嗎？展示一下，交流一下，并說說你這樣設(shè)計的理由和優(yōu)點？
分析 基于學生已經(jīng)參與的測量設(shè)計，我們可以充分結(jié)合學生已經(jīng)設(shè)計出來的電路圖和測量步驟來啟發(fā)學生如何減小測量固定值時的誤差，如何結(jié)合已學的物理器材來減小測量值的誤差，教師通過問題的形式來提升學生，不僅從知識與技能的復習角度上滿足了學生的需求，還從知識與技能的連貫性、遞進性、對比性等角度滿足了學生的能力提升，同時給學生思維和思維成果展示的機會，充分促使學生綜合物理素養(yǎng)的提升.
三、反問而突破
如果把伏安法測定值電阻比作學生的軍事演練的話，那么伏安法測小燈泡電阻就是學生的實戰(zhàn)對抗，學生既要依托于伏安法測定值電阻來思考如何采用伏安法來測量小燈泡的電阻.而教師有必要通過我們的教學行為讓學生深度領(lǐng)悟伏安法測電阻的方法與技能，并能通過親身體驗來區(qū)分伏安法測定值電阻和小燈泡電阻的本質(zhì)差異所在.所以我們可以根據(jù)以下幾個教學行為和問題鏈來達成以上的目的.
首先讓學生按照他們自己的設(shè)計思路進行伏安法測小燈泡電阻的實驗，并進行數(shù)據(jù)的采集和計算，這個實驗的過程，很大程度是為了鞏固學生對伏安法測定值電阻的知識與操作兩個層面的掌握深度.而學生收集來的數(shù)據(jù)及后續(xù)的數(shù)據(jù)分析正是我們要突破的重點環(huán)節(jié)，也是學生能力提升的關(guān)鍵之處.
其次通過反問、追問、質(zhì)問等形式來完成關(guān)鍵重點內(nèi)容的突破.問題如下：
問題1 各個小組一起展示你們的測量數(shù)據(jù)吧？并一起交流？
問題2 你們測量小燈泡的數(shù)據(jù)對比剛才測量定值電阻的數(shù)據(jù)是否存在一定的差異？
問題3 這些差異是誤差嗎？
問題4 就大家的分析，這些數(shù)據(jù)之間的差異不是誤差的話，我們能不能通過求這些數(shù)據(jù)的平均值來減小我們測量電燈泡的誤差？
問題5 你能分析一下，小燈泡的電阻隨電壓變化的根本原因是什么嗎？
問題6 由此可見，我們在伏安法測量定值電阻和小燈泡電阻時，能采有相同的方法嗎？在兩次測量過程中，滑動變阻器的作用一樣嗎？
一、新知導入環(huán)節(jié)巧妙運用，以思維導圖構(gòu)建學生思維情景
物理學是一門嚴謹?shù)膶W科，而物理概念又是從實際生活中概括而來的，有著嚴格的界定."亞里士多德錯覺"告訴我們，日常生活的習慣和經(jīng)歷往往會讓我們產(chǎn)生一些膚淺的、感性的經(jīng)驗，而這些經(jīng)驗有時會與科學的物理概念相違背，這就不可避免的為學生的學習帶來了一定的阻礙.如果教師在講授的過程中沒有充分考慮到學生的前概念而展示新概念給學生看，這樣從表面看，學生在課堂上接受了新概念，但在解決問題的時候又會按照自己頭腦中的前概念去處理.這時，若是引入思維導圖，則可以很好的解決此類問題.
整個中學物理大致上可以分為熱學、電磁學、力學、光學、聲學等幾個大的部分，每一部分既相互區(qū)別又相互關(guān)聯(lián).以聲學為例，聲學一塊在初中物理蘇科版中涉及很多，但筆者經(jīng)過近幾年的教育教學實踐后總是覺得聲學是初中物理的難點之一，而令人費解的是聲學領(lǐng)域中初中學生能夠接觸到并感興趣的例子尤其多.如回音、超音速飛機、趴在地上聽敵人數(shù)量的例子等等.這些例子一旦講出來學生的興趣都會非常濃厚，但是在實際教學到對應的知識的時候，如聲音的介質(zhì)種類以及對聲音傳播的影響、聲音產(chǎn)生的原理、聲音在空氣中傳播的速度等問題的時候，學生在前后聯(lián)系上存在很大的問題.尤其是在聲音的特征一節(jié)中涉及到聲音的音調(diào)和響度兩者的區(qū)別的時候，以及在人耳聽不到的聲音再引入頻率的問題的時候，有很多學生在接受上明顯存在問題.于是筆者立刻聯(lián)想到了思維導圖，并手繪了一個思維導圖，在聲音的新課導入的時候用于創(chuàng)設(shè)情景.學生在看了思維導圖之后既喚醒了自己的潛在知識，而且又能更好的接受新概念. 從實際效果來看，使用思維導圖引入的課，效果明顯好于不使用思維導圖的情況.
二、課堂分析環(huán)節(jié)巧妙運用，以思維導圖促進概念系統(tǒng)形成
物理知識是人類認識物質(zhì)運動的基礎(chǔ)條件，也是學習物理的直接對象，在物理學中，物理現(xiàn)象、物理概念以及定律等共同構(gòu)成了物理知識.物理概念反映的是物理現(xiàn)象的一些共同點和本質(zhì)屬性，是對于人們頭腦中意識的抽象概括.物理現(xiàn)象只有經(jīng)過物理概念的概括才能被學生吸收，這也是學習物理規(guī)律的基礎(chǔ)所在.就這點來說，物理概念在思維導圖的引領(lǐng)下進行有效聯(lián)系，在整個學生思維中物理學體系構(gòu)建上占有舉足輕重的作用和地位.比如在初中物理中，學好力學可以促進學生物理思維的初步搭建以及為高中物理的力學部分的學習打下堅實的基礎(chǔ)，還可以通過對力學部分的學習，使自身分析問題、解決問題的能力提升一個檔次.另外力學問題跟同學們的生活實際聯(lián)系又異常緊密，通過對力學知識點一個個的學習中，對力學問題一個個的解答中逐步培養(yǎng)起學生仔細觀察的能力、提出問題的能力，使學生產(chǎn)生對物理學的興趣越來越濃厚.
而初中物理力學的知識架構(gòu)中紛繁復雜，合力、分力、平衡力、非平衡力、速度、方向等等因素同時拋出，讓一些思維能力尚未完全發(fā)展的學生一下難以接受.筆者就針對上述部分設(shè)計出了如圖2的思維導圖.在教學過程中適時拋出，促進學生練習思維導圖，逐步的讓知識在大腦中結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化.
三、難點突破環(huán)節(jié)巧妙運用，以思維導圖提升分析理解能力
在初中的物理學中，已經(jīng)開始重視對學生的概念教學了.但是仍有很多學生覺得物理概念理解困難，難以背誦和應用；物理規(guī)律雖然容易背誦，但是卻很難有效的運用；部分學生也反映在課堂上能夠聽懂，但在課后的習題中卻很難融會所學的知識.學生對物理概念的理解困難使得學生對整個物理學的學習都產(chǎn)生了恐懼.我們從認知心理學的角度出發(fā)，不難發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述情況的原因主要在這樣幾個方面.
1.學生對于物理概念的理解是松散而零星的，沒有形成完整的知識體系，因而對于物理概念的理解和記憶就會出現(xiàn)困難.
2.學生沒有經(jīng)歷過認知的沖突過程，認知性知識是學生解決實際問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.因此，思維導圖的使用能夠增加學生的結(jié)構(gòu)意識，更重要的是能夠幫助學生提高分析和解決物理問題的實際能力. 例如，初中物理的歐姆定律內(nèi)容，不僅僅是中考的重要考點，也是教學的重點和難點.這部分重點內(nèi)容是：歐姆定律表達式及其所揭示的物理意義、歐姆定律表達式的變形和應用 、伏安法測電阻的實驗技能，與這些重點內(nèi)容相關(guān)的考點很多，如電阻的關(guān)系、歐姆定律實驗的電路圖的設(shè)計、實物圖的連接、探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時實驗所得數(shù)據(jù)的分析等等都是常見卻困難的考點.很多學生由于基礎(chǔ)知識掌握本不牢靠，加之知識的運用能力稍弱，于是常常會出現(xiàn)卡殼的現(xiàn)象，也知道如何做，就是找不到那把鑰匙.在這種情況下往往只要把已知知識點進行簡單梳理，根據(jù)知識脈絡(luò)梳理出問題的解決思路并可最終解決.例如這樣的一道題目：有一定值電阻，如果在它兩端加12 V的電壓，通過它的電流是0.4 A，那么它的電阻是Ω；如果在這個電阻器兩端加15 V的電壓，那么通過它的電流是A，它的 電阻是Ω.象這種歐姆定律的綜合運用題目考察的比較活.筆者在一些同學解題卡殼的時候請這部分同學繪制歐姆定律的思維導圖如圖3.結(jié)果很多同學在按照思維導圖操作之后能迎刃而解.
綜上所述，我們從學生課后學習的角度出發(fā)，思維導圖的引進是對傳統(tǒng)學習的一種創(chuàng)新和革命.這種方式給學生提出了新的學習要求，也是一種更為有效的學習方式，增加了學習的樂趣，學生的學習效率也在這種輕松的環(huán)境下得以提高.在進一步的研究中，我們發(fā)現(xiàn)要更加重視對物理教學內(nèi)容的分析和實踐，要不斷創(chuàng)新教學手法，積極推廣思維導圖在初中物理學中的作用.
四、教學反饋環(huán)節(jié)巧妙運用，以思維導圖檢驗教學實際效果
如今，一些傳統(tǒng)的手段是無法檢測學生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)的，只有通過學生的思維導圖，教師才可以較為準確而全面的了解學生對于知識的掌握和理解.同時，學生也可以對比自己的思維導圖和專業(yè)性的思維導圖，這有助于學生的自我檢測.在物理學中，物理思維導圖是準確描述學生對于概念的理解的一種形式，具有很高的層次性.在制作思維導圖的過程中，學生要考慮很多方面，比如概念的分類、延伸和概念之間的邏輯關(guān)系等.通常情況下，思維導圖的制作都是從普通概念出發(fā)，再逐步延伸到一些特殊的概念，像重力彈力之類的；注重概念之間的聯(lián)系才能深入理解概念.學生在制作思維導圖的時候，需要認真地考慮定律和公式之間的內(nèi)在聯(lián)系，要注重概念和公式之間的推理演變.總而言之，用物理思維導圖來指導學生的評價不僅僅可以促進學生回顧構(gòu)建知識；同時也讓學生掌握了一定的分析思維能力.從整體的高度去回看所學知識，這樣取得的效果往往是事半功倍的.
一、在差異中找共性，讓同一物理思維的火花在不同的地方碰撞
初中物理實驗的方法很多，它包括：控制變量法，類比法，轉(zhuǎn)換法，圖像法，等效替代法等。學生在實驗操作，設(shè)計，解題的過程中，如果不加以留意，不加以區(qū)分，往往張冠李戴。事實上，物理實驗的每一種處理方法都能體現(xiàn)物理的思維，它對學生深刻理解物理概念，定理，乃至培養(yǎng)學生知識的創(chuàng)造性，遷移性都有不可小覷的作用。歸納，整理，再加以提煉，在差異中找共性，是避免學生模糊理解的行之有效的方法?，F(xiàn)舉一二實例加以說明。
1.“轉(zhuǎn)換法”在物理實驗中的妙用
所謂“轉(zhuǎn)換法”即有的物理量不便于直接測量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，通過轉(zhuǎn)換為容易測量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象，從而獲得結(jié)論的方法。在蘇科版初中物理教材中，我們可以找到很多具有“轉(zhuǎn)換法”思想的實驗。如（1）在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實驗中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀測和比較，而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導出那個電阻放熱多。（2）在研究電功與電流，電壓，通電時間關(guān)系的實驗中，我們可以直接測出電流，電壓，通電時間，但我們無法測出電功的多少。而我們通過轉(zhuǎn)換為小燈泡發(fā)光的亮暗程度加以比較，從而知道哪個小燈泡消耗的電能多，即電功大。（3）在研究小球的動能與質(zhì)量，速度關(guān)系的實驗中，為了比較出小球動能的大小，通過轉(zhuǎn)換為小球推動紙盒的距離遠近，再加以比較，得出小球動能的大小。（4）在研究聲音是由于物體的振動而產(chǎn)生的實驗中，我們選用音叉，乒乓球的目的，就是讓音叉微小的振動通過轉(zhuǎn)換為與音叉緊靠的乒乓球的振動加以體現(xiàn)。這樣促使學生思維得以發(fā)散，轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓練，解實驗題的能力也隨著提高了。
2.“圖像法”在物理實驗中的活用
圖象是一個數(shù)學概念，用來表示一個量隨另一個量的變化關(guān)系，很直觀。由于物理學中經(jīng)常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況，因此圖象在物理中有著廣泛的應用。在實驗中，運用圖象來處理實驗數(shù)據(jù)，探究內(nèi)在的物理規(guī)律，具有獨特之處。（1）如在探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實驗中，就是運用圖象法來處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況，通過描點、連線繪出圖象就能準確地把握住晶體和非晶體的熔化特點、水沸騰的特點。（2）在重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系等實驗中運用到圖象法，圖像上直觀地呈現(xiàn)出重力與質(zhì)量的正比例關(guān)系。（3）在探究物質(zhì)的密度是物質(zhì)的特性時，可以設(shè)計坐標圖，體積-密度，質(zhì)量-密度的關(guān)系是一根水平線，最終發(fā)現(xiàn)同種物質(zhì)的密度與質(zhì)量，體積無關(guān)。這樣把數(shù)形結(jié)合、圖形與文字結(jié)合起來處理數(shù)據(jù)、描述物理規(guī)律，能很好地促進學生處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的能力，從而達到快速領(lǐng)會題意，正確解題的效果。
二、在共性中找差異，讓存異的思維加深對事物的多樣性的認識
物理實驗的很多地方，有他們的相似性，但在相似的背后卻有著本質(zhì)的區(qū)別。學生如果不加以區(qū)分，眉毛胡子一把抓，機械地學習，不動腦子的記憶，往往陷入出題者精心設(shè)計的陷阱。在平常的實驗或解題中，學生應該自行歸納，總結(jié)，找出共性中的差異，加深對同一事物的多樣性的剖析，從而在解物理實驗題時，達到游刃有余的境界?，F(xiàn)舉一二實例加于說明。
1.“多次測量”的意義差異在物理實驗中的凸顯
初中物理實驗的絕大部分都用到多次測量，細數(shù)一下，有以下實驗：測量物體的長度；測量物體運動的平均速度；測量物質(zhì)的密度；研究物體重力與質(zhì)量的關(guān)系；研究杠桿平衡條件；研究歐姆定律；伏安法測定值電阻等。對于學生來說，搞清楚不同實驗中多次測量的不同意義，就要深入了解實驗，對比，歸納，總結(jié)。通常情況下，多次測量數(shù)據(jù)，最終通過測得的數(shù)據(jù)，計算某個數(shù)據(jù)的平均值時，一般為了減小實驗的誤差，使數(shù)據(jù)更接近于真實值。如測量物體的長度；測量物體運動的平均速度；測量物質(zhì)的密度；伏安法測定值電阻。而對于通過測得的數(shù)據(jù)，要歸納，總結(jié)出某個定律，結(jié)論時，一般是為了尋找普遍規(guī)律，避免結(jié)論的偶然性。如研究物體重力與質(zhì)量的關(guān)系；研究杠桿平衡條件；研究歐姆定律。所以，學生在做實驗題時要有甄別性，切忌機械答題，盲目而動。
2.“滑動變阻器”的使用差異在物理實驗中的呈現(xiàn)