初中物理教学论文 运用科学探究方式 启迪创新思维.doc

运用科学探究方式 启迪创新思维摘要：本文通过多普勒效应一节为例，设计探究性方案，让学生自主思维、动手实验，体验探究过程的曲折和乐趣，发展其科学探究能力，增强他们的创新意识。 关键词：科学探究;多普勒效应;创新思维 新课程标准指出：高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。笔者在教学实践过程中，精心设计探究性课题，把学生置于开放、多元的学习环境中，确立学生在学习中的主体地位，增进独立思考能力，启迪创新思维。现在以全日制普通高级中学教科书物理(人教版)第二册多普勒效应一节为例，谈谈自己在这方面的做法。 1探究性学习的前期准备 先简单介绍多普勒效应源于1842年奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，听到火车汽笛声音调变化，启迪学生应留意生活中的物理知识，知道伟大的发现就在自己身边，从而激发学生探索的兴趣。 然后让学生预习并自学本节的知识，以求对物理知识的大致认识，同时介绍一课外小制作，完成探究性活动的准备工作。 小制作叫蝉民间玩具 叫蝉是一种竹木制的民间玩具，由鸣蝉(发音体)、系线和甩棒构成，如图1所示。转动甩棒，使系线带动鸣蝉做圆周运动，将听到一阵阵音调起伏的鸣叫声，类似蝉鸣。而且叫蝉以顺时针、逆时针、低速和高速旋转时能发出不同的蝉鸣声。 制作方法取一小筒，用烧红的细铁钉在竹筒的低部戳穿一小孔，让一细线穿孔系牢。再取一根筷子，在粗端刻一凹槽，在槽中熔入少许松香，细绳的另一端在凹槽中，可以自由转动。用万能胶粘一对透明薄绢作翅膀，稍加修饰，便成一叫蝉。甩动筷子，即能出音调起伏的鸣叫声。 原因解释声音是由于物体的振动产生的。叫蝉是由蝉体(空腔、空腔底膜和系线组成。 甩棒使叫蝉作圆周运动时，系线被接紧，系线的一端在棒上的凹槽中转动，由于有松香细末的参与，加大了系线与棒的摩擦，从而通过系线使得竹筒底膜发生振动，膜的振动又推动竹制空腔的空气，产生共鸣，便听到了声音。 布置学生课外自己制作“叫蝉”，并启迪：大家能不能设计方案探究多普勒效应呢? 2探究性学习实施过程 学生制作完成后，到学校操场完成探究性学习。让学生先旋转自己制作的鸣蝉，发现“知知”的声音，不发声的教师指导改进，并让学生汇报自己的探索设计方案。然后，确定以下探究方案(学生兴奋不已)： (把学生分成十组，选出叫声较响的十个叫蝉做实验。)指导学生完成以下探索，研究在哪些条件下会发生多普勒效应?(或者让学生做实验并设计方案自主探索研究。) 第一种情况：一人在水平面内匀速率快速旋转细线(如图1)，使叫蝉发声，该组其他同学站在原地仔细听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生?探究后，学生回答：有。 第二种情况：一人在水平面内匀速率快速旋转细线(如图1)，使叫蝉发声，该组的其他同学靠近或远离叫蝉，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生?探究后，学生回答：有。效果比第一种情况更明显。 第三种情况：一人在水平面内旋转细线，使声源(叫蝉)绕着人做匀速率圆周运动，此人在转动轴心处倾听，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生?探究后，学生回答：有。 第四种情况：一人在水平面内旋转较长的细线，使叫蝉做匀速率圆周运动，另一人随着叫蝉一起运动，此人、叫蝉和圆心始终三点共线(如图2)，该人判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生?探究后，学生回答：有。 第五种情况：让每组学生拿出事先带来的小录音机，并用粉笔在操场上画出标准圆圈，录音机的喇叭口放在圆心处，使其口朝上放出某一音调的音，每人沿着圆圈做圆周运动，判断音调是否变化，是否有多普勒效应发生?探究后，学生回答：无。每组学生都积极主动地进行实验，认真感知、分析，沉浸在探究的愉悦之中，在愉快中进行学习。等几组实验都完成后，分别让他们汇报究结果，从而可以培养学生的信息收集处理能力、语言交流表达能力、团队协调合作能力等等。最后，下课铃响以后，学生们依依不舍地离开了操场。 为什么会出现这些现象呢?让我们一起仔细探讨一下： 设观察者相对于均匀介质不动，而波源运动(就像我们站在铁道旁听驶来、驶去的火车的汽笛声)，这时波源发出的波，其波面，如图3所示。当波源向右运动时，观察者不动，波源由s1运动到s2，波源右方的波面变得密集，波长变化，左方的波面变得稀疏，波长变长，但波在介质中的传播速度并没有改变。观察者在波源右侧时，在单位时间内接收到的完全波的个数增多，观测频率增大，音调变高。同理，观察者在波源左侧时，其观测频率减小，音调变低。 第一种情况：当观测者站着不动时，叫蝉转过去，属于远离观测者，人站在前面单位时间内接收到的完全波的个数减少，观测频率小于波源频率，故音调变低;反之，叫蝉转过来属于靠近观测者，故音调变高。 第二种情况也是如此，只不过观测者还在做靠近或远离运动，使观测者单位时间内接收到的完全波的个数更多或更少，效果更为明显。 第三种情：当波源(叫蝉)绕着圆心(人)做匀速率圆周运动时，沿圆o的法向波面发生了变化，如图4所示，使人耳单位时间内接收到的完全波的个数发生了变化，故音调发生了变化。在这种情况下，波源与观察者之间既没有靠近，也没有远离，却有多普勒效应发生。 第四种情况：人随着叫蝉沿圆o的切向一起前进，匀速率旋转的叫蝉所形成的波面，如图5所示。在圆的法线方向，人始终与波源s的间距不变(人、叫蝉和圆心始终三点共线)，沿圆的法线方向波面发生了变化，故人单位时间内接收到的完全波的个数发生了变化，会发生多普勒效应。 第五种情况：人在其中的一个波面上绕着波源做圆周运动，人耳单位时间内接收到的完全波的个数并没有改变，故不会发生多普勒效应。 3探究性学习成果，对课本知识的创新拓展 该探究性实验，拓宽了学生的思路，启迪了创新思维。课本上只描述源与观察者相对运动中的相互靠近或远离会产生多普勒效应。通过探究性学习，同学们提出了一些新的观点：波源和观察者即使没有靠近或远离，也会有多普勒效应发生。如第三、四种情况。即使有相对运动，也不一定有多普勒效应发生，如第五种情况。所以教科书最好略作修改，最好多定性探讨一些其他情况，以丰富学生对多普勒效应的深入认识。 4探究性学习能激发学生强烈的好奇心和求知欲，使他们提出一些新的问题 学生通过实验探究，兴趣大增，思维的闸门打开，提出一系列新的问题： 人耳听到警车发出的“哇呜、哇呜”的报警声是否属于多普勒效应? 引导分析：老