摘?要：以“浮力”為例，闡述初中物理概念教學(xué)時(shí)，通過貼近生活“引”概念，溫故知新“建”概念，實(shí)驗(yàn)探究“示”概念，理論推導(dǎo)“析”概念的方式，幫助學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，正確認(rèn)識(shí)物理概念，提升物理概念的理解，使學(xué)生進(jìn)而逐漸形成正確的物理觀念。

關(guān)鍵詞：初中物理;概念構(gòu)建;物理觀念;浮力

下面筆者結(jié)合實(shí)踐過程中“浮力”的概念教學(xué)，闡釋如何從生活實(shí)踐中提煉有趣的物理現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生的思考，如何通過實(shí)驗(yàn)探究與理論推導(dǎo)相結(jié)合的方式，讓學(xué)生逐步深入理解“浮力”，從而在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中建立“浮力”概念。

一、?貼近生活“引”概念，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

初中生的認(rèn)知傾向易帶有情緒色彩，學(xué)生感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，會(huì)激勵(lì)其長時(shí)間投入其中。物理教師在進(jìn)行概念教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從初中生的認(rèn)知心理特點(diǎn)出發(fā)，找到學(xué)生的興趣點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在新課教學(xué)時(shí)，教師從學(xué)生熟悉的生活情境引入課題，可以觸動(dòng)學(xué)生原有的豐富的生活經(jīng)歷，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生共鳴。

教學(xué)片段1：如圖1所示，觀察四幅圖片中的物體，引入浮力概念。

采取排比式的問句，給學(xué)生以強(qiáng)烈的思維沖擊，引發(fā)思考：

（1）氣球?yàn)槭裁打v空而起？

（2）人為什么可以在死海海面上看書？

（3）軍艦為什么能漂浮在海面上？

（4）雞蛋為什么在鹽水中懸?。?/p>

圖1

設(shè)計(jì)意圖：“浮力”這個(gè)詞在生活中經(jīng)常提到，學(xué)生已有初步認(rèn)識(shí)，PPT展示四組圖片，再現(xiàn)學(xué)生生活中常見的情景，為學(xué)生物理概念的建立做好鋪墊。教師以排比式的問句，使學(xué)生通過觀察對比，意識(shí)到四幅圖片的共性——他們都受到了浮力。在此基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步拋出問題引發(fā)學(xué)生思考：大家生活中還觀察到了物體受了浮力的哪些現(xiàn)象呢？通過學(xué)生廣泛的舉例，讓學(xué)生在大量的實(shí)例中對“浮力”概念產(chǎn)生初步認(rèn)知——漂浮或者懸浮在液體或氣體中的物體會(huì)受到浮力的作用。教師從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)著手，以豐富的物理事實(shí)為基礎(chǔ)，提出問題引起學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望。

二、?溫故知新“建”概念，架起知識(shí)橋梁

教學(xué)片段2：通過建立物理模型，由生活走入物理。

教師逐層設(shè)問：

（1）你能對漂浮在死海海面的人和懸浮在鹽水中的雞蛋進(jìn)行受力分析嗎？

（2）若已知他們的重力，你能利用已學(xué)的力學(xué)知識(shí)求浮力的大小和方向嗎？

（3）你能總結(jié)歸納漂浮或者懸浮在液體或者氣體中的物體所受浮力的特點(diǎn)嗎？

（4）物體所受到的浮力的施力物體是誰？可能跟我們所學(xué)的什么知識(shí)有關(guān)聯(lián)呢？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生生活中常見漂浮或懸浮在液體或氣體中的物體受到浮力，以這個(gè)情景為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生利用二力平衡的知識(shí)（如圖2）判斷出浮力的大小和方向，F(xiàn)浮=G物，方向豎直向上。該方法求浮力，本是學(xué)生對浮力最易接受的認(rèn)知，但學(xué)生在學(xué)完阿基米德原理后，往往容易忽略此法。因此教師在進(jìn)行“浮力”教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，通過三個(gè)逐層遞進(jìn)的問題，為學(xué)生認(rèn)知浮力概念建立腳手架，逐漸從生活感知上升到理性認(rèn)識(shí)，最后通過第四個(gè)問題引發(fā)學(xué)生對浮力更深層次的思考，為后面完整理解浮力概念奠定基礎(chǔ)。

圖2

三、?實(shí)驗(yàn)探究“示”概念，創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突

初中生的認(rèn)知思維正處于從形象思維向抽象思維的過渡階段。教師在開展概念教學(xué)時(shí)應(yīng)從形象直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象入手，由易到難、由簡到繁、由定性到定量，逐層遞進(jìn)、步步深入地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的物理概念，提升學(xué)生的思維深度與廣度。在前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對“浮力”概念有了初步的認(rèn)識(shí)，教師再設(shè)計(jì)一系列的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察中，將浮力與液體（或氣體）的壓力建立聯(lián)系，使學(xué)生深刻感悟到物體受到浮力是由于液體（或氣體）各個(gè)方向擠壓物體，對外表現(xiàn)的一個(gè)合效果，然后通過“壓力變化”的可視化實(shí)驗(yàn)直接測量出浮力，進(jìn)一步完善浮力概念。

教學(xué)片段3：我們很多人都會(huì)游泳，當(dāng)你在沒入水中憋氣時(shí)，你有什么樣的感受？

回答：感受身體受到水的向上“托力”。

猜測：沉在水底的物體也受到物體向上的浮力。

設(shè)計(jì)意圖：知識(shí)是相互聯(lián)系的，學(xué)生學(xué)習(xí)是螺旋式上升的過程。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在前面學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)時(shí)也涉及，這里再次回顧使得學(xué)生對液體壓強(qiáng)認(rèn)識(shí)有一個(gè)新的提升，讓學(xué)生從不同的視角研究同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)和感悟?qū)嶒?yàn)背后的科學(xué)道理，感受液體的壓力，感悟浮力的來源，促使他們將浮力與已有知識(shí)構(gòu)建聯(lián)系。

教學(xué)片段4：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，直接觀察沉在容器底部的物體受到浮力作用。

用一個(gè)密封不滲水的數(shù)字小臺(tái)秤稱量一個(gè)砝碼的重力F1（如圖3所示），再把該臺(tái)秤放入帶有出水口的裝有水的容器中，使容器中的水恰好與出水口相平。重新調(diào)零臺(tái)秤，再放入砝碼來測量砝碼的重力F2（如圖4、圖5所示）。觀察比較F1和F2。

圖3

圖4

圖5

現(xiàn)象：F2比F1小，臺(tái)秤示數(shù)變小了。

追問：（1）我們觀察到當(dāng)把砝碼從臺(tái)秤上取下來后，臺(tái)秤示數(shù)變?yōu)榱?。?dāng)把臺(tái)秤放入盛有水的容器中如圖4所示時(shí)，臺(tái)秤又有示數(shù)了，為什么？

（2）怎么調(diào)節(jié)臺(tái)秤使得水對臺(tái)秤的壓力抵消？

（3）操作如圖5，觀察發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤讀數(shù)變小了，即砝碼對臺(tái)秤的壓力變小了。對比圖3與圖5，請你猜測是什么原因?qū)е马来a對臺(tái)秤壓力的變化？

設(shè)計(jì)意圖：教師從學(xué)生最原始的想法出發(fā)，沉在底部的物體如果受到浮力，那么物體對底部的壓力將會(huì)變小，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)直觀地“展示”思維過程，讓學(xué)生切切實(shí)實(shí)地“看”到沉在底部的物體也受到了浮力。教師通過設(shè)置三個(gè)遞進(jìn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生有梯度的思考，提升他們理性思考的能力，對學(xué)生正確物理觀念的形成奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為保證本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)、正確，實(shí)驗(yàn)操作中有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：（1）圖4的調(diào)零，（2）保證砝碼放入前后水面高度不發(fā)生變化。由于本節(jié)課時(shí)有限，教師可以不用解釋（2）操作要點(diǎn)。而是將這個(gè)內(nèi)容作為當(dāng)天的作業(yè)布置給學(xué)生，使課堂內(nèi)容在作業(yè)中進(jìn)一步延伸和升華。設(shè)置作業(yè)內(nèi)容如下：若本實(shí)驗(yàn)容器中的水低于出水口，再放入砝碼后液面會(huì)怎么變化？會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來怎樣的影響？

以上兩個(gè)教學(xué)片段，采取直觀的實(shí)驗(yàn)器材、可視的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際出發(fā)，運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行自我修正學(xué)習(xí)，獲得浮力兩個(gè)層次的定性認(rèn)識(shí)：第一層次——浸在液體（或氣體）中的物體都受到向上的浮力;第二層次——浮力是浸在液體（或氣體）中的物體，受到液體（或氣體）對物體各個(gè)方向擠壓的合效果體現(xiàn)。

教學(xué)片段5：借助液體壓強(qiáng)知識(shí)觀察橡皮膜形變，歸納總結(jié)浮力產(chǎn)生的本質(zhì)原因。

演示實(shí)驗(yàn)：如圖6所示，取一個(gè)亞克玻璃制成的正方體，其上下左右四個(gè)側(cè)面帶有相同橡皮膜。把薄膜正方體放在內(nèi)水槽底板方孔上，如圖6（A）所示，僅往內(nèi)槽注水，觀察正方體各個(gè)面橡皮膜的形變情況。如圖6（B）所示，再往外槽中注水，再次觀察正方體各個(gè)面橡皮膜的形變情況。

現(xiàn)象：如圖6（A）所示，僅向內(nèi)槽注水，薄膜正方體底部橡皮膜沒有發(fā)生形變，其他三個(gè)面的薄膜產(chǎn)生形變，且左、右面對稱凹陷程度相同;如圖（B）所示，再往外水槽中注水，發(fā)現(xiàn)當(dāng)外槽的水位達(dá)到一定的高度時(shí)，薄膜正方體四個(gè)面的橡皮膜都產(chǎn)生形變，左、右面凹陷對稱程度相同，上、下兩側(cè)橡皮膜凹陷程度不同，且下表面凹陷程度較大。

圖6

推理：柱體各側(cè)面受到液體壓力抵消，上、下表面受到液體的壓力的合力就是浮力，方向豎直向上的。

設(shè)計(jì)意圖：借助本實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直觀地觀察到液體中物體各面所受液體的壓力大小的異同，解釋并回答前一個(gè)實(shí)驗(yàn)中木塊的浮沉變化問題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)浮力產(chǎn)生的本質(zhì)原因。

教學(xué)片段6：學(xué)會(huì)彈簧測力計(jì)定量測量浮力的大小。

學(xué)生活動(dòng)：觀察三幅圖，分析每個(gè)靜止物體受到的力。

設(shè)計(jì)意圖：如圖7所示，通過手托物體和水“托”物體類比，加深學(xué)生理解浮力的效果，學(xué)會(huì)浮力的測量。

圖7

物理學(xué)的精髓在于以“物”析“理”，所謂“物”就是“事實(shí)依據(jù)”，“理”就是“理性思維”，而思維不是自然發(fā)生的，它一定是由“問題”引發(fā)的。教師以小組討論為載體，以探究實(shí)驗(yàn)為主線，將科學(xué)探究方法和探究問題的思路，滲透到一個(gè)個(gè)問題中，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生完善浮力概念的構(gòu)建。

四、?理論推導(dǎo)“析”概念，激發(fā)思辨潛能

科學(xué)探究分為實(shí)驗(yàn)探究和理論探究，實(shí)驗(yàn)探究既能夠促使學(xué)生主動(dòng)參與認(rèn)知過程，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和自主學(xué)習(xí)能力;理論探究既能增強(qiáng)學(xué)生的建模能力，又能激發(fā)學(xué)生思辨潛能，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。很多物理概念和規(guī)律的形成過程，都是實(shí)驗(yàn)探究和理論探究兩者完美結(jié)合的結(jié)果，例如自由運(yùn)動(dòng)和牛頓第一定律。

圖8

教學(xué)片段7：利用浮力產(chǎn)生的原因和液體壓強(qiáng)知識(shí)，理論推導(dǎo)柱狀物體所受的浮力大小。

（1）浮力產(chǎn)生的原因是什么？

F浮=F下表面-F上表面

（2）怎樣用液體壓強(qiáng)來表示受到的壓力？

p上表面=ρ液gh1?p下表面=ρ液g（h1+h0）

F浮=ρ液g（h1+h0）S-ρ液gh1S=ρ液gh0S=ρ液gV排

（3）請同學(xué)們思考該推導(dǎo)結(jié)果是否適用于不規(guī)則物體？

此推導(dǎo)從柱形物體浸在液體或氣體中時(shí)所受到的浮力出發(fā)獲得結(jié)論，實(shí)驗(yàn)證明對于不規(guī)則物體受到的浮力也滿足F浮=G排=ρ液gV排，然而這個(gè)推導(dǎo)過程需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算才能完成。

設(shè)計(jì)意圖：教師用問題啟發(fā)、點(diǎn)撥、引導(dǎo)和激勵(lì)，讓學(xué)生體味、領(lǐng)會(huì)、感悟和理解，使學(xué)生在問答中產(chǎn)生思維的碰撞，通過自己的潛心思考，利用抽象的物理模型進(jìn)行數(shù)理推理，深層次理解浮力概念。

綜上所述，教師在物理概念教學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)盡量取材于學(xué)生的生活實(shí)際，讓學(xué)生從熟悉的情境中學(xué)習(xí)知識(shí)。在課堂上應(yīng)巧妙利用學(xué)生的認(rèn)知沖突設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，突破教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生采用實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方法，由特殊到一般逐步歸納事物的共同屬性，完成從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變。在學(xué)生建立概念和認(rèn)識(shí)規(guī)律后，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生用掌握的知識(shí)分析解決生活和社會(huì)中的實(shí)際問題，促使學(xué)生逐步養(yǎng)成從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的習(xí)慣，從而樹立正確的物理觀念，用物理學(xué)的科學(xué)方法和精神對待周圍的事物。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

陳鳳玲，上海市，華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué)附屬初級中學(xué)。