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基于解決學(xué)生問(wèn)題的物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐
——蘇科版物理“氣體的壓強(qiáng)”教學(xué)設(shè)計(jì)案例

2018-02-25 07:59
新課程(下) 2018年12期
關(guān)鍵詞:大氣壓注射器習(xí)題

王 澤

(常州市清潭中學(xué),江蘇 常州)

一、設(shè)計(jì)習(xí)題,復(fù)習(xí)舊知,埋下伏筆

上課伊始,教師通過(guò)固體壓強(qiáng)計(jì)算習(xí)題和液體壓強(qiáng)計(jì)算習(xí)題的呈現(xiàn)作為課堂設(shè)計(jì)的開(kāi)場(chǎng)白。

題目:

1.某圓柱體,體積為2.5 cm3,高4 cm,現(xiàn)受到F=6 N的壓力,求它受到的壓強(qiáng)為多少?(計(jì)算過(guò)程保留一位小數(shù))

2.水管高 10 米,裝滿水,密度 ρ=1×103kg/m3

求:水對(duì)水管底部的壓強(qiáng)是多少?(P=ρ液gh)

設(shè)計(jì)意圖:(1)學(xué)習(xí)了固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng),那么氣體是不是也存在壓強(qiáng)呢?方便下一環(huán)節(jié)順利過(guò)渡到本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容;(2)習(xí)題的計(jì)算設(shè)計(jì)不僅起到復(fù)習(xí)壓強(qiáng)公式的目的,習(xí)題中的數(shù)值也為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作計(jì)算及解釋生活中氣體壓強(qiáng)起到計(jì)算的鋪墊工作。

二、問(wèn)題引入,震撼實(shí)驗(yàn),激發(fā)興趣

師:之前我們學(xué)習(xí)過(guò)固體因?yàn)榛ハ鄶D壓而產(chǎn)生壓力形成壓強(qiáng),液體由于重力又具有流動(dòng)性而有壓強(qiáng),所以當(dāng)有固體擠壓你時(shí),或者當(dāng)你在潛泳時(shí)都能感受到固體或者液體對(duì)你的壓強(qiáng),那么大氣呢?你能感受到大氣壓?jiǎn)幔?/p>

物理知識(shí)來(lái)源于生活,學(xué)生通過(guò)思考教師提出的問(wèn)題,回憶自己的生活經(jīng)驗(yàn)。似乎并沒(méi)有什么例子能證明大氣壓的存在。必定會(huì)思考,那么大氣壓是不是真實(shí)存在呢?引發(fā)學(xué)生思考。

師:那大氣壓真實(shí)存在嗎?

請(qǐng)看:演示一個(gè)視頻(壓扁油桶);兩個(gè)實(shí)驗(yàn):吸盤、試管上爬(適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生說(shuō)明大氣壓的存在)

師:說(shuō)明了什么?

此時(shí)教師通過(guò)問(wèn)題及一系列的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn),讓學(xué)生總結(jié)出大氣壓是存在的。

油桶被壓扁的視頻給學(xué)生以震撼,必定給學(xué)生留下深刻印象,教師此時(shí)提示性提問(wèn):是什么力量在油桶的外面把油桶壓扁的呢?接著演示“吸盤”(使用裝修吸地磚用的大吸盤)“小試管上爬”實(shí)驗(yàn),提問(wèn):是什么力量將吸盤牢牢壓在玻璃上的呢?又是什么力量將小試管推高呢?通過(guò)實(shí)驗(yàn)+問(wèn)題形式讓學(xué)生真正置身其中感受大氣壓的存在,最后再讓學(xué)生總結(jié)出“大氣壓是真實(shí)存在的”。

三、提供素材,引發(fā)思考,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

物理課堂教學(xué)中大氣壓的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是利用注射器完成的,為了讓學(xué)生知道大氣壓測(cè)量的歷史淵源,了解古人測(cè)量大氣壓的方法,本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)利用馬德堡半球?qū)嶒?yàn)和托里拆利實(shí)驗(yàn)的視頻給予介紹后,教師結(jié)合之前的教學(xué)總結(jié),托里拆利實(shí)驗(yàn)用到水銀,有劇毒,不合適在教室讓學(xué)生測(cè)量。結(jié)合之前的學(xué)生思考、歸納要能體驗(yàn)到大氣壓存在需要研究物體一側(cè)排盡空氣,我們生活中有什么器材可以達(dá)到這樣的目的呢?學(xué)生結(jié)合之前的教學(xué)和桌子上提供的器材必定能想到,注射器、吸盤……

師:那利用注射器來(lái)測(cè)大氣壓的值,注射器如何能感受到大氣壓呢?

師:請(qǐng)大家思考,我們應(yīng)該測(cè)哪些量來(lái)求大氣壓的值呢?

師:測(cè)量用哪個(gè)公式?需要測(cè)量哪些物理量?

師:應(yīng)該如何操作,操作過(guò)程中應(yīng)該注意些什么?

一系列問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生思考和討論,最終確定利用注射器測(cè)量大氣壓值的方法后學(xué)生設(shè)計(jì)記錄表格、完成實(shí)驗(yàn)并記錄、計(jì)算。

測(cè)量完成后學(xué)生的結(jié)果與準(zhǔn)確值之間必定有很大的差距,主要還是偏小。

師:為何大家測(cè)量出來(lái)的同一個(gè)大氣壓,卻有如此大的偏差,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,哪些地方會(huì)導(dǎo)致我們的測(cè)量值出現(xiàn)誤差。

問(wèn)題出現(xiàn)了,學(xué)生必定迫切想知道這么大的誤差出現(xiàn)的原因,問(wèn)題引起學(xué)生深層次的思考。

設(shè)計(jì)目的:(1)實(shí)驗(yàn)誤差分析;(2)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。

這個(gè)問(wèn)題需要引導(dǎo)學(xué)生回答,注射器頂端小管中空氣沒(méi)有排盡。教師繼續(xù)提問(wèn):

師:有什么辦法可以排盡這部分空氣嗎?大家討論并試試。

設(shè)計(jì)目的:培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后解決問(wèn)題的能力。

教師指導(dǎo)學(xué)生用水填充那部分小管并再次完成實(shí)驗(yàn),這時(shí)候部分學(xué)生小組發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果又偏大了,教師繼續(xù)提問(wèn):

師:為什么又偏大呢?什么原因呢?

教師適當(dāng)介紹由于摩擦等因素,并布置學(xué)生課后思考有什么辦法盡可能減小由于摩擦產(chǎn)生的誤差……

四、衍生拓展,提出問(wèn)題,解釋現(xiàn)象

師:此時(shí)想必同學(xué)們能解釋為什么開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候的吸盤拉不動(dòng)了吧?

題目:吸盤有效直徑d=12 cm,大氣壓p=1×105 Pa,求需要多大的力可以拉開(kāi)吸盤?(π≈3)

設(shè)計(jì)目的:學(xué)習(xí)物理知識(shí)之后用物理知識(shí)解決生活中的問(wèn)題。

師:為什么托里拆利實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用水銀,而不用生活中到處能見(jiàn)到的水呢?

設(shè)計(jì)目的:復(fù)習(xí)計(jì)算的同時(shí)感受經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的精妙之處。(原來(lái)用水來(lái)完成實(shí)驗(yàn)至少需要10米長(zhǎng)的水管……)

初中物理教學(xué)中,大氣壓強(qiáng)是一個(gè)很重要的知識(shí),學(xué)生對(duì)該部分的知識(shí)很可能只是停留在識(shí)記的層面,學(xué)生知道馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是證明大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)、知道托里拆利實(shí)驗(yàn)是測(cè)量大氣壓的實(shí)驗(yàn),也能記住大氣壓的值是多少,對(duì)于物理課本中對(duì)大氣壓的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的原理、器材及注意事項(xiàng)也都能識(shí)記,但是絕大多數(shù)學(xué)生可能并沒(méi)有真正理解,本課教學(xué)從源頭出發(fā),通過(guò)視頻、實(shí)驗(yàn)、生活現(xiàn)象等,通過(guò)問(wèn)題串的形式將教學(xué)進(jìn)行串聯(lián),問(wèn)題層層深入,激發(fā)學(xué)生興趣、引發(fā)學(xué)生思考,使知識(shí)的學(xué)習(xí)、掌握從本源開(kāi)始,知其然,更知其所以然。

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