[職稱論文]初中物理教學(xué)論文 運(yùn)用科學(xué)探究方式 啟迪創(chuàng)新思維

1 運(yùn)用科學(xué)探究方式 啟迪創(chuàng)新思維 摘要：本文通過多普勒效應(yīng)一節(jié)為例，設(shè)計(jì)探究性方案，讓學(xué)生自主思維、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)探究過程的曲折和樂趣，發(fā)展其科學(xué)探究能力，增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識(shí)。 關(guān)鍵詞：科學(xué)探究 ；多普勒效應(yīng) ；創(chuàng)新思維 新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：高中物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。筆者在教學(xué)實(shí)踐過程中，精心設(shè)計(jì)探究性課題，把學(xué)生置于開放、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，確立 學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，增進(jìn)獨(dú)立思考能力，啟迪創(chuàng)新思維。現(xiàn)在以全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書物理 (人教版 )第二冊(cè)多普勒效應(yīng)一節(jié)為例，談?wù)勛约涸谶@方面的做法。 1 探究性學(xué)習(xí)的前期準(zhǔn)備 先簡(jiǎn)單介紹多普勒效應(yīng)源于 1842 年奧地利物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時(shí)，聽到火車汽笛聲音調(diào)變化，啟迪學(xué)生應(yīng)留意生活中的物理知識(shí)，知道偉大的發(fā)現(xiàn)就在自己身邊，從而激發(fā)學(xué)生探索的興趣。 然后讓學(xué)生預(yù)習(xí)并自學(xué)本節(jié)的知識(shí)，以求對(duì)物理知識(shí)的大致認(rèn)識(shí)，同時(shí)介紹一課外小制作，完成探究性活動(dòng)的準(zhǔn)備工作。 小制作叫 蟬 民間玩具 叫蟬是一種竹木制的民間玩具，由鳴蟬 (發(fā)音體 )、系線和甩棒構(gòu)成，如圖 1 所示。轉(zhuǎn)動(dòng)甩棒，使系線帶動(dòng)鳴蟬做圓周運(yùn)動(dòng)，將聽到一陣陣音調(diào)起伏的鳴叫聲，類似蟬鳴。而且叫蟬以順時(shí)針、逆時(shí)針、低速和高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能發(fā)出不同的蟬鳴聲。 制作方法取一小筒，用燒紅的細(xì)鐵釘在竹筒的低部戳穿一小孔，讓一細(xì)線穿孔系牢。再取一根筷子，在粗端刻一凹槽，在槽中熔入少許松香，細(xì)繩的另一端在凹槽中，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。用萬能膠粘一對(duì)透明薄絹?zhàn)鞒岚?，稍加修飾，便成一叫蟬。甩動(dòng)筷子，即能出音調(diào)起伏的鳴叫聲。 原因 解釋聲音是由于物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。叫蟬是由蟬體 (空腔、空腔底膜和系線組成。 甩棒使叫蟬作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，系線被接緊，系線的一端在棒上的凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)，由于有松香細(xì)末的參與，加大了系線與棒的摩擦，從而通過系線使得竹筒底膜發(fā)生振動(dòng)，膜的振動(dòng)又推動(dòng)竹制空腔的空氣，產(chǎn)生共鳴，便聽到了聲音。 布置學(xué)生課外自己制作 “ 叫蟬 ” ，并啟迪：大家能不能設(shè)計(jì)方案探究多普勒效應(yīng)呢 ? 2 探究性學(xué)習(xí)實(shí)施過程 學(xué)生制作完成后，到學(xué)校操場(chǎng)完成探究性學(xué)習(xí)。讓學(xué)生先旋轉(zhuǎn)自己制作的鳴蟬，發(fā)現(xiàn) “ 知知 ” 的聲音，不發(fā)聲的教師指導(dǎo)改進(jìn)， 并讓學(xué)生匯報(bào)自己的探索設(shè)計(jì)方案。然后，確定以下探究方案 (學(xué)生興奮不已 )： 2 (把學(xué)生分成十組，選出叫聲較響的十個(gè)叫蟬做實(shí)驗(yàn)。 )指導(dǎo)學(xué)生完成以下探索，研究在哪些條件下會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) ?(或者讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)并設(shè)計(jì)方案自主探索研究。 ) 第一種情況：一人在水平面內(nèi)勻速率快速旋轉(zhuǎn)細(xì)線 (如圖 1)，使叫蟬發(fā)聲，該組其他同學(xué)站在原地仔細(xì)聽，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生 ?探究后，學(xué)生回答：有。 第二種情況：一人在水平面內(nèi)勻速率快速旋轉(zhuǎn)細(xì)線 (如圖 1)，使叫蟬發(fā)聲，該組的其他同學(xué)靠近或遠(yuǎn)離叫蟬，判斷音調(diào)是 否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生 ?探究后，學(xué)生回答：有。效果比第一種情況更明顯。 第三種情況：一人在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)細(xì)線，使聲源 (叫蟬 )繞著人做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，此人在轉(zhuǎn)動(dòng)軸心處傾聽，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生 ?探究后，學(xué)生回答：有。 第四種情況：一人在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)較長的細(xì)線，使叫蟬做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，另一人隨著叫蟬一起運(yùn)動(dòng)，此人、叫蟬和圓心始終三點(diǎn)共線 (如圖 2)，該人判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生 ?探究后，學(xué)生回答：有。 第五種情況：讓每組學(xué)生拿出事先帶來的小錄音機(jī)，并用粉筆在操場(chǎng)上畫出標(biāo)準(zhǔn)圓圈，錄音機(jī)的喇叭口放在圓心處，使其口朝上放出某一音調(diào)的音，每人沿著圓圈做圓周運(yùn)動(dòng)，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生 ?探究后，學(xué)生回答：無。每組學(xué)生都積極主動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真感知、分析，沉浸在探究的愉悅之中，在愉快中進(jìn)行學(xué)習(xí)。等幾組實(shí)驗(yàn)都完成后，分別讓他們匯報(bào)究結(jié)果，從而可以培養(yǎng)學(xué)生的信息收集處理能力、語言交流表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)合作能力等等。最后，下課鈴響以后，學(xué)生們依依不舍地離開了操場(chǎng)。 為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢 ?讓我們一 起仔細(xì)探討一下： 設(shè)觀察者相對(duì)于均勻介質(zhì)不動(dòng)，而波源運(yùn)動(dòng) (就像我們站在鐵道旁聽駛來、駛?cè)サ幕疖嚨钠崖?)，這時(shí)波源發(fā)出的波，其波面，如圖 3 所示。當(dāng)波源向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者不動(dòng)，波源由 S1 運(yùn)動(dòng)到 S2，波源右方的波面變得密集，波長變化，左方的波面變得稀疏，波長變長，但波在介質(zhì)中的傳播速度并沒有改變。觀察者在波源右側(cè)時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，觀測(cè)頻率增大，音調(diào)變高。同理，觀察者在波源左側(cè)時(shí)，其觀測(cè)頻率減小，音調(diào)變低。 第一種情況：當(dāng)觀測(cè)者站著不動(dòng)時(shí)，叫蟬轉(zhuǎn)過去，屬于遠(yuǎn)離觀測(cè)者，人站在前面 單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，觀測(cè)頻率小于波源頻率，故音調(diào)變低 ；反之，叫蟬轉(zhuǎn)過來屬于靠近觀測(cè)者，故音調(diào)變高。 3 第二種情況也是如此，只不過觀測(cè)者還在做靠近或遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)，使觀測(cè)者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)更多或更少，效果更為明顯。 第三種情：當(dāng)波源 (叫蟬 )繞著圓心 (人 )做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿圓 O 的法向波面發(fā)生了變化，如圖 4 所示，使人耳單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生了變化，故音調(diào)發(fā)生了變化。在這種情況下，波源與觀察者之間既沒有靠近，也沒有遠(yuǎn)離，卻有多普勒效應(yīng)發(fā)生。 第四種情況：人隨著叫蟬沿圓 O 的切向一起前進(jìn)，勻速率旋轉(zhuǎn)的叫蟬所形成的波面，如圖 5 所示。在圓的法線方向，人始終與波源 S 的間距不變 (人、叫蟬和圓心始終三點(diǎn)共線 )，沿圓的法線方向波面發(fā)生了變化，故人單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生了變化，會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。 第五種情況：人在其中的一個(gè)波面上繞著波源做圓周運(yùn)動(dòng)，人耳單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)并沒有改變，故不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。 3 探究性學(xué)習(xí)成果，對(duì)課本知識(shí)的創(chuàng)新拓展 該探究性實(shí)驗(yàn)，拓寬了學(xué)生的思路，啟迪了創(chuàng)新思維。課本上只描述 源與觀察者相對(duì)運(yùn) 4 動(dòng)中的相互靠近或遠(yuǎn)離會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。通過探究性學(xué)習(xí)，同學(xué)們提出了一些新的觀點(diǎn)：波源和觀察者即使沒有靠近或遠(yuǎn)離，也會(huì)有多普勒效應(yīng)發(fā)生。如第三、四種情況。即使有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不一定有多普勒效應(yīng)發(fā)生，如第五種情況。所以教科書最好略作修改，最好多定性探討一些其他情況，以豐富學(xué)生對(duì)多普勒效應(yīng)的深入認(rèn)識(shí)。 4 探究性學(xué)習(xí)能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，使他們提出一些新的問題 學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，興趣大增，思維的閘門打開，提出一系列新的問題： 人耳聽到警車發(fā)出的 “ 哇嗚、哇嗚 ” 的報(bào)警聲是否屬于 多普勒效應(yīng) ?