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标题 巧用形象模型促进思维发展
范文

    林启顺

    【设计理念】

    形象思维是抽象思维的基础,对抽象思维具有很好的促进和补充作用。尤其在解决复杂问题时,学生更需要形象思维的助力。苏科版物理教材“内能? 热传递”一节的相关概念和原理就非常抽象。比如,内能是微观粒子的能量,它是怎样表现出來的?为什么物体的温度升高,内能增大,而内能增大,温度不一定升高?热传递过程中,是内能大传给内能小还是高温传给低温?这些问题,初中阶段的学生理解起来有相当大的难度。因此,笔者从形象思维入手,通过精心设置问题情境,形成了本节课的教学设计。

    【课堂实录】

    一、设置新奇实验,内能效果“外显”

    (展示台上放着一烧杯冷水和一烧杯热水。教师用手举着温差电风扇。)

    师:大家看,这是一个电风扇。它为什么不转呢?

    生:没有电池。

    师:好,那我马上找“两节电池”。

    (教师将温差电风扇的两端分别插入冷水和热水中,扇叶竟然自己转了。学生惊叹。)

    师:同学们想想,风扇的电能是从哪来的?

    生:能量来自这杯热水。

    师:电能确实跟热水的能量有关。这种与热有关的能量,就是我们今天要学的内能。

    二、建立概念,归纳特点

    (教师请学生往冷水和热水中各滴入一滴红墨水。)

    师:通过这个实验现象,大家回忆出了哪些有关分子的知识?

    生:分子间有空隙;分子在做不停息、无规则的运动;温度越高,分子的无规则运动越剧烈……

    (教师将两个铅块压在一起,松手后,两个铅块粘在了一起。)

    师:通过这个实验,大家又能想起哪些有关分子的知识?

    生:分子间具有引力和斥力。

    师:运动的物体具有什么能?

    生:动能。

    师:运动的分子也具有能量,我们把这种能量叫作分子动能。

    (教师出示弹簧乒乓球模型。)

    师:轻轻地拉伸弹簧,会产生什么能量?

    生:弹性势能。

    师:这两个乒乓球相当于两个分子,当它们距离稍远或较近时,会产生吸引和排斥的作用,这时产生的能量叫作分子势能。在物理学中,我们把物体内所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能。

    (教师引导学生带着问题仔细观察书中插图,通过归纳得出结论。教师出示几幅图片。)

    师:这些图片中的物体都具有内能吗?说说判断理由。

    生:它们都是由分子构成的。只要分子都在运动,物体就有内能。

    师:这些物体分别处于什么状态?温度相同吗?

    生:分别处于气态、液态、固态,有低温、常温、高温。

    师:由此,我们可以得出什么结论?

    生:任何物体处于任何状态、任何温度之下,都具有内能。

    三、提炼知识,突破难点

    师:在日常生活中,如果我们把汤勺放在热水里,勺柄一会儿就会变热。大家说说,它的温度和内能是如何变化的?

    生:温度升高,内能增大。内能是从汤里传来的。

    师:这类现象在生活中还有很多。比如,冬天抱热水袋取暖,你的内能是从哪里来的?夏天吃冷饮降温,你的内能到哪里去了?

    生:从热水中传来;传给冷饮了。

    师:这类现象叫作什么?

    生:热传递。

    师:那么,热传递过程有哪些特点呢?请大家通过实验了解一下。

    (教师带领学生一起做感温金属丝的变温实验。)

    师:谁能描述一下实验过程中的现象?

    生:温度升高后,金属丝自下而上逐渐变黄。

    师:从该现象中,大家可以认识到哪些热传递的特点呢?

    (学生讨论交流。)

    师:同学们,我们用绘图的方式回顾一下实验过程。把感温金属丝放在热水中,刚开始,大家观察到的现象是什么?说明了什么?

    生:金属丝下面变黄了,说明下面温度高。

    师:过了一段时间之后,大家观察到了什么现象?说明了什么?

    生:金属丝自下而上逐渐变黄,说明上面温度逐渐变高。

    师:温度变化后,金属丝各部分的能量发生了怎样的变化?

    生:金属丝上面的内能逐渐变大,说明下面的内能传到了上面。

    师:通过这个实验现象,大家分析一下,热传递发生的条件和方向是什么?

    生:条件是温度差;方向是从高温到低温。

    师:在物理中,我们把热传递过程中变化的能量叫作内能,它的单位是焦耳。

    生:老师,热传递的方向一定是由高向低吗?一个低温但内能大的物体,能否向一个高温却内能小的物体进行热传递呢?

    师:这个问题提得很好,让我们来观察一个实验。

    (演示实验:展示台上有两个烧杯,一杯装有足够多的冷水,一杯装有少许热水。教师拿出一个由感温材料做的特制U型金属条,将金属条较短的一端插入冷水中,将金属条较长的一端插入热水中,中间部分悬空,形成了一个展示热传递现象的“热桥”。)

    师:这个“热桥”的颜色发生了什么变化?说明了什么?

    生:金属条从热的这端开始逐渐变色,向冷的一端前进。

    师:如果老师往冷水杯中再多加一些冷水,变色方向会发生改变吗?

    生:不会。

    师: 根据这个实验现象,我们能得出什么结论?

    生:热传递的方向一定是由高向低的。

    【教后反思】

    本节课,笔者从形象思维入手,通过设置新奇直观的实验、制作形象的类比模型、绘制简明生动的思维导图、展示独特的“热桥”现象,让学生掌握了内能概念,了解了内能与温度的关系,以及热传递过程的特点。笔者通过精心设问,调动学生的思维,使学生尽可能地处于积极主动的思考状态。同时,笔者也注重培养学生借助物理形象思考问题的习惯,引导他们在物理形象的基础上去分析、解决问题,从而帮助他们在形象思维与抽象思维之间搭建桥梁。

    (作者单位:江苏省南京市金陵中学龙湖分校)

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更新时间:2025/3/10 10:34:48