高慎波

(山東省新泰市劉杜鎮(zhèn)中心學(xué)校,山東　泰安　271216)

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《浮力》教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

高慎波

(山東省新泰市劉杜鎮(zhèn)中心學(xué)校,山東泰安271216)

摘要：本文介紹了筆者的《浮力》教學(xué)設(shè)計(jì)，運(yùn)用視頻引入新課，讓學(xué)生對(duì)浮力產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)；通過列舉生活中的浮力現(xiàn)象,使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到物理就在我們身邊；運(yùn)用自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究影響浮力大小的因素.

關(guān)鍵詞：初中物理；浮力；教學(xué)設(shè)計(jì)

“浮力”是初中物理教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是學(xué)業(yè)考試的重要內(nèi)容之一.本節(jié)的重點(diǎn)是利用控制變量法探究浮力的大小與哪些因素有關(guān).在教學(xué)中突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn),需要從探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)入手,讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等科學(xué)探究環(huán)節(jié),得到浮力的大小只與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),與物體的體積、物體的密度、液體的深度等無關(guān)的結(jié)論,可以為引入和學(xué)習(xí)《阿基米德原理》打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),這樣由淺入深、由感性到理性的教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.

學(xué)生對(duì)日常生活中的浮力現(xiàn)象并不陌生,但是僅僅根據(jù)生活現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)得出的一些結(jié)論往往是片面的,甚至是錯(cuò)誤的,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到只有通過科學(xué)的探究才能得出正確的結(jié)論.當(dāng)然,8年級(jí)學(xué)生自主探索、得出正確結(jié)論的能力總體來說比較差,需要在教師引導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),運(yùn)用課堂反饋適時(shí)調(diào)控教學(xué)過程.

1教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

(1) 知識(shí)與技能:① 認(rèn)識(shí)浸在液體中的物體受到浮力,浮力的方向總是豎直向上的;② 認(rèn)識(shí)浮力產(chǎn)生的原因;③ 會(huì)用彈簧測力計(jì)測量物體在液體中所受浮力大小;④知道影響浮力大小的因素.

(2) 過程與方法:① 經(jīng)歷探究浮力大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)過程;② 從日常生活現(xiàn)象入手,培養(yǎng)學(xué)生分析概括能力、解決問題能力與動(dòng)手操作能力;③ 學(xué)習(xí)物理探究常用的科學(xué)方法—控制變量法.

(3) 情感態(tài)度與價(jià)值觀:① 培養(yǎng)學(xué)生探索生活中物理現(xiàn)象的興趣;② 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神.

2教學(xué)策略及教法設(shè)計(jì)

(1) 從學(xué)生觀看《地理中國》欄目中《會(huì)漂浮的石頭》視頻片段為切入點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲,然后引出學(xué)生生活中能感受到的浮力現(xiàn)象,讓學(xué)生在課堂上重現(xiàn)浮力的存在,在老師指導(dǎo)下進(jìn)行一系列有關(guān)浮力存在、方向和大小的實(shí)驗(yàn),為隨后學(xué)習(xí)阿基米德原理做必要的知識(shí)鋪墊.

(2) 進(jìn)行科學(xué)探究:每2—4人一組,用物理實(shí)驗(yàn)器材和自制教具等進(jìn)行實(shí)驗(yàn).經(jīng)歷提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作等科學(xué)探究環(huán)節(jié),得出相應(yīng)結(jié)論.

(3) 采用學(xué)生分組合作探究式教學(xué).

3教學(xué)器材

乒乓球、剪掉底的礦泉水瓶、彈簧測力計(jì)、細(xì)線、石塊、自制浮力方向演示器、空礦泉水瓶、鐵塊、鋁塊、銅塊、燒杯、水、酒精、濃鹽水、橡皮泥、鐵架臺(tái).

4教學(xué)過程設(shè)計(jì)

4.1設(shè)置情景,引入新課

(1) 觀看《地理中國》欄目中《會(huì)漂浮的石頭》視頻片段.說一說,是什么讓石頭漂浮起來呢？(受到水向上的力.)

通過觀看視頻，可引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突,感受到大自然的鬼斧神工,引出學(xué)習(xí)內(nèi)容,更好地激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲.

(2) 請(qǐng)列舉日常生活中常見的漂浮在水面上的物體.這些物體為什么不下沉？

在教師引導(dǎo)下,從生活中觀察到的大量浮力現(xiàn)象并提出與浮力有關(guān)的問題,引起學(xué)生探究的興趣.

4.2實(shí)驗(yàn)探究過程

演示:把石塊、木塊投入盛水的水槽中,視頻中漂浮的木塊受不受浮力？那么下沉的石塊受到浮力嗎？如何驗(yàn)證？

通過與視頻中漂浮的石頭對(duì)照,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考,認(rèn)識(shí)到下沉的石塊可能也會(huì)受到浮力,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的探究欲望.

探究一:浸入水中的石塊是否受到浮力？利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.

在彈簧測力計(jì)的下面懸掛一個(gè)石塊,把石塊浸入水中,比較前后兩次測力計(jì)的讀數(shù).這說明什么問題？

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)記錄在表1中.

表1

圖1

讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證浸在液體中的物體要受到浮力的作用,并利用該方法測量物體所受到浮力的大小.學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)會(huì)解決物理問題的方法.

演示:利用自制浮力方向演示器進(jìn)行演示(如圖1),觀察細(xì)線的方向,判斷浮力方向，實(shí)驗(yàn)表明：浮力方向與重力相反,總是豎直向上.

在浮力的方向問題上教師通常都是一帶而過,學(xué)生沒有直觀感受,知識(shí)的掌握情況往往不是很理想,通過演示,利用自制浮力方向演示器讓學(xué)生直觀感受浮力的方向是豎直向上,使學(xué)生很容易掌握浮力方向的問題.

問題:是不是所有浸在液體中的物體都受到浮力作用？

圖2

演示:如圖2所示，將乒乓球放入剪掉底并倒放的空礦泉水瓶中,將空礦泉水瓶的蓋子打開,向瓶中注水,會(huì)有什么現(xiàn)象？蓋上蓋子后會(huì)出現(xiàn)什么情況？

引導(dǎo)學(xué)生分析浮力產(chǎn)生的原因:浸在液體中的物體其上、下表面所在液體中的深度不同,從而使上、下表面受到液體的壓力不同,上、下表面所受的壓力差,就是浮力,即：F浮=F向上-F向下.

通過問題讓學(xué)生先交流自己的認(rèn)識(shí),再通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題,培養(yǎng)學(xué)生良好的猜想習(xí)慣,并通過實(shí)驗(yàn)得出正確結(jié)論.通過簡單易得的礦泉水瓶和乒乓球就能完成實(shí)驗(yàn),從而能較好地激發(fā)學(xué)生利用生活物品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的興趣.

探究二：探究影響浮力大小的因素

學(xué)生體驗(yàn):將空礦泉水瓶慢慢壓入水桶,體會(huì)浮力的變化,觀察水位變化情況、物體浸入液體中的體積變化情況.并思考:浮力的大小可能跟什么因素有關(guān)？

通過實(shí)驗(yàn)感受到浮力的變化,這樣加強(qiáng)了知識(shí)的直觀體驗(yàn)性,學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)感受進(jìn)行思考并合理地提出自己的猜想,使學(xué)生能更好地參與到學(xué)習(xí)中.

學(xué)生猜想:浮力與液體的密度、排開液體的體積、物體所受重力、物體的體積、物體的質(zhì)量、物體的形狀、深度等因素有關(guān)系.

針對(duì)學(xué)生的猜測,各小組根據(jù)探究的課題,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),針對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修正完善,完成實(shí)驗(yàn)探究.

學(xué)生分組探究:

(1) 探究浮力與物體的密度的關(guān)系，完成表2所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，得出結(jié)論:浮力與物體的密度無關(guān).

表2

(2) 探究浮力與深度的關(guān)系，完成表3所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在燒杯上用橡皮筋標(biāo)出三個(gè)深度,便于測量不同深度處的浮力.由于降低或提升彈簧測力計(jì)時(shí)手的抖動(dòng)可能會(huì)讓學(xué)生得出錯(cuò)誤結(jié)論,筆者對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，將彈簧測力計(jì)固定懸掛在鐵架臺(tái)上,用手使盛有水的燒杯上升或下降,從而便于觀察，得出結(jié)論:浮力與深度無關(guān).

表3

(3) 探究浮力與液體密度的關(guān)系，完成表4所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，得出結(jié)論:浮力與液體密度有關(guān),液體密度越大,所受浮力越大.

表4

(4) 探究浮力與物體排開液體體積的關(guān)系，完成表5所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，得出結(jié)論:浮力與物體排開液體的體積有關(guān),排開液體的體積越大,浮力越大.

表5

(5) 探究浮力與物體形狀的關(guān)系，完成表6所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，得出結(jié)論:浮力與物體的形狀無關(guān).

表6

4.3分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論

學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程,得出結(jié)論:浸入液體中的物體所受的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),與物體浸沒在液體中的深度、物體的密度、質(zhì)量、體積、物體的形狀等無關(guān).

讓學(xué)生從已有的知識(shí)水平出發(fā),通過體驗(yàn)并思考,提出可能影響浮力大小的因素,進(jìn)行影響因素歸類,根據(jù)歸類將問題探究分解到小組.要求各小組設(shè)計(jì)方案,引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量法,對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行交流討論、質(zhì)疑和完善,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作,完成探究過程,得出正確結(jié)論.

4.4提出新的探究問題

引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)所學(xué)知識(shí),交流自己的收獲，提出新的探究問題:物體所受浮力大小與液體密度、物體浸入液體中的體積有關(guān),如何確定其定量關(guān)系？

對(duì)整節(jié)課進(jìn)行小結(jié)和評(píng)價(jià),順理成章地為下節(jié)課定量分析浮力埋下伏筆,以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的求知欲.

5教學(xué)反思

本節(jié)課通過視頻，讓學(xué)生對(duì)浮力有了直接的感性認(rèn)識(shí),然后通過生活中的浮力現(xiàn)象,使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到物理就在我們身邊,拉近了物理與生活的距離.在探究浮力方向時(shí),利用自制教具讓學(xué)生直觀觀察浮力方向并與重力方向?qū)φ?加深對(duì)“浮力方向豎直向上”的認(rèn)識(shí).在“探究浮力與深度的關(guān)系”時(shí),通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生更容易得到正確結(jié)論,避免了不必要的干擾.在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中實(shí)驗(yàn)探究貫穿始終,使學(xué)生更好地理解浮力的定義、方向、產(chǎn)生原因以及影響浮力的大小的因素.在“決定浮力大小的因素”的猜想中學(xué)生有很多觀點(diǎn),采用合并歸類的方法使大部分學(xué)生的猜想都有所體現(xiàn),保證其積極參與探究,合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可確保探究順利完成,通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié),得出正確結(jié)論.學(xué)生對(duì)科學(xué)探究有了切身體驗(yàn),學(xué)習(xí)興趣得到較好激發(fā),學(xué)生參與熱情和程度較高,順利達(dá)成了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo).