范鵬

【摘要】物理觀念是初中物理學(xué)科四個核心素養(yǎng)的重要部分，落實培養(yǎng)初中生物理觀念是新課標(biāo)的重要要求，在教學(xué)中教師要引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗相結(jié)合，設(shè)計實驗小活動，鼓勵學(xué)生參與探究活動，引導(dǎo)學(xué)生建立物理觀念。

【關(guān)鍵詞】新課標(biāo)；核心素養(yǎng)；物理觀念；物理實驗

2022年5月頒布的義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，核心素養(yǎng)是課程育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。課程標(biāo)準(zhǔn)對物理觀念也作出了明確的界定：物理觀念是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運動與相互作用、能量等基本認識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華，是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題的基礎(chǔ)。物理觀念的形成，是一個長期的逐步積累的過程，是學(xué)生在初中物理知識的學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用實踐過程中逐漸形成的。在這個過程中，學(xué)生的科學(xué)探究和思維能力得到發(fā)展和提升，并形成良好的科學(xué)責(zé)任和科學(xué)態(tài)度。在此過程中，學(xué)生遷移所學(xué)的知識，反思批判原來所形成的物理觀念，形成新的物理觀點和認識，構(gòu)建新的物理觀念。在課程改革及新課標(biāo)要求的背景下，一線物理教師在教學(xué)中如何高效引導(dǎo)學(xué)生建立物理觀念是每一位教師要重點實踐的課題。筆者結(jié)合教材內(nèi)容和一些具體的教學(xué)實例談自己的做法和思考，和同行們一起交流。

一、以“物態(tài)變化—溫度”一課的教學(xué)為例

1.教學(xué)目標(biāo)

新課標(biāo)的具體要求是：能列舉自然界和生活中不同狀態(tài)的物質(zhì)。了解三種形態(tài)的不同特征及原因。知道在一定條件下物質(zhì)的三種形可以發(fā)生變化。理解溫度的物理意義，了解生活環(huán)境中常見的溫度值。知道常用溫度計的制作原理、構(gòu)造和刻度方法，會正確使用溫度計測量溫度。知道攝氏溫度和熱力學(xué)溫度，了解它們之間的關(guān)系。通過給大量不同狀態(tài)的物質(zhì)按照固、液、氣三種不同狀態(tài)分類，體會物質(zhì)分類的多種方法。通過觀察水的物態(tài)變化實驗分析物質(zhì)發(fā)生物態(tài)變化的條件。通過觀察和實驗了解溫度計的結(jié)構(gòu)，并通過測量溫度，掌握溫度計的使用方法。通過對物體溫度的估測，提高估測溫度的能力。通過對體溫計的觀察，了解體溫計在結(jié)構(gòu)和使用方法上與一般液體溫度計的差異。通過冰化成水的實驗反映出事物在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化的事實，學(xué)會用辯證唯物主義觀點看待問題。通過對環(huán)境溫度的了解，養(yǎng)成愛護環(huán)境的意識。在使用溫度計的過程中，養(yǎng)成愛護儀器、實事求是的品格。通過參與教學(xué)活動，產(chǎn)生對物理學(xué)習(xí)的興趣和對科學(xué)的求知欲望，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理道理。

2.教學(xué)過程

知識點一：物態(tài)及其變化。

教師：冬天時水會結(jié)冰，濕衣服在太陽底下會晾干，燒開水時水壺里的水會變少，在這三種情況下，水變成什么了？

（學(xué)生討論回答）

教師：水、冰、水蒸氣該怎么分類呢？它們是不是同一種物質(zhì)呢？

教師引出：同一種物質(zhì)可以三種不同的狀態(tài)存在。物質(zhì)三種狀態(tài)的名稱：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。

教師過渡：物理是研究物質(zhì)的一門科學(xué)。我們學(xué)習(xí)物理就從區(qū)分物質(zhì)的狀態(tài)開始。

教師：出示物體圖片（如鐵釘、冰塊、水、牛奶、氣球等），讓學(xué)生分別回答其狀態(tài)，思考其異同點。（建立物質(zhì)的三種狀態(tài)概念，同時培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和歸納梳理能力）

學(xué)生：填寫“固、液、氣”特征表。（學(xué)生自主填寫，有的學(xué)生會填錯，教師應(yīng)及時引導(dǎo)其交流更正）

教師提問：（1）物質(zhì)存在的狀態(tài)總保持不變嗎？在什么條件下，水發(fā)生了狀態(tài)的改變？

教師進行如下演示實驗：

實驗?zāi)康模禾骄课镔|(zhì)存在的狀態(tài)是否可以變化。

實驗器材：冰塊、燒杯、石棉網(wǎng)、支架、酒精燈。

實驗步驟：（1）將實驗器材組裝起來；（2）用酒精燈對燒杯不斷加熱，觀察加熱過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：在加熱過程中會看到燒杯中的冰塊逐漸變成水，繼續(xù)加熱可以看到燒杯中的水開始沸騰，并且越來越少，變成了水蒸氣。

學(xué)生小組討論，得出結(jié)論：在一定條件下，物質(zhì)狀態(tài)可以發(fā)生變化。“溫度變化”就是一種很常見的條件。

知識點二：溫度。

教師引入：現(xiàn)在天氣很熱，過一段時間會變涼，而冬天會很冷，春天時天氣較暖?！袄洹?、涼、暖”都是描述物體的冷熱程度的。物體的冷熱程度在物理學(xué)中用溫度表示。

教師：準(zhǔn)備三杯水（冷水、熱水、溫水各一杯），請學(xué)生用手指觸摸，并描述感覺。

學(xué)生：將左手食指浸入冷水杯，同時將右手食指浸入熱水杯，說出左手感覺和右手感覺。

學(xué)生：將左右手食指同時浸入溫水杯中，再說出此時感覺。

教師引出：憑感覺判斷溫度是不可靠的。要準(zhǔn)確地知道物體的溫度，必須借助測量工具。

知識點三：溫度計。

（1）觀察實驗室溫度計。

教師：實驗室溫度計是由什么組成的？（注意引導(dǎo)學(xué)生觀察上面的標(biāo)度）

學(xué)生小組討論后回答：液泡、玻璃管、刻度。

教師：液泡的作用是什么？玻璃管內(nèi)徑為什么很細？

學(xué)生小組討論后回答：液泡里面裝著液體，內(nèi)徑越細，測量越準(zhǔn)確。

教師：上面的數(shù)字和字母分別表達什么？

學(xué)生小組討論后回答：℃是攝氏溫度的單位，數(shù)字代表溫度的高低。

教師：它能測量的最高溫度、最低溫度各是多少？

學(xué)生小組討論后回答：-20～110℃。

教師：它的分度值是多少？

學(xué)生小組討論后回答：1℃。

教師：生活中0℃是怎樣確定的？100℃是怎樣確定的？

學(xué)生小組討論后回答：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰水混合物的溫度為0℃，水沸騰的溫度為100℃。

教師：1℃又是怎樣確定的？

學(xué)生小組討論后回答：把0℃和100℃分成100等份，每一等份稱為1℃。

教師引出絕對零度的概念，并讓學(xué)生閱讀“科學(xué)窗”，了解熱力學(xué)溫度和攝氏溫度、華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系。

學(xué)生自由測量，教師和學(xué)生共同總結(jié)正確的測量方法：

①選擇合適的溫度計測量待測液體的溫度，了解最小分度值；

②把玻璃泡完全浸沒在待測液體中，不碰容器底和容器壁；

③等溫度計的示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)。讀數(shù)時，溫度計不能離開待測液體，視線要與玻璃管內(nèi)液面相平。

（2）體溫計的使用。

教師點撥：使用體溫計時，能不能離開人體讀數(shù)？

學(xué)生回答：可以離開。

教師講解：體溫計在玻璃泡和玻璃直管之間有一“縮口”，即很細的彎管。使用時，體溫計內(nèi)的液柱能夠遇熱自動上升、遇冷不能自動下降，所以可以離開人體讀數(shù)。

這節(jié)課的重點是讓學(xué)生能描述固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種物態(tài)的基本特征觀念，并列舉自然界和日常生活中不同物態(tài)的物質(zhì)及其應(yīng)用。課堂上將理論聯(lián)系實際，引導(dǎo)學(xué)生將平常的學(xué)習(xí)、生活經(jīng)驗相結(jié)合，了解物質(zhì)的三種基本狀態(tài)。教師還應(yīng)以學(xué)生為中心組織科學(xué)探究實驗，了解液體溫度計的工作原理，會用常見溫度計測量溫度，并懂得對物體的冷熱程度的判定光靠感覺是不準(zhǔn)確的，要進行科學(xué)測量，從而建立科學(xué)測量觀念。

二、以“壓強”一課的教學(xué)為例

1.教學(xué)目標(biāo)

新課標(biāo)的具體要求：本節(jié)課是初中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，這些知識不僅與我們的生活息息相關(guān)，而且在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。從科學(xué)內(nèi)容的角度看，壓強的概念是本章內(nèi)容的主線，既是對前面所學(xué)的力的作用效果的延續(xù)，又為后續(xù)研究液體壓強和浮力奠定了知識基礎(chǔ)；從科學(xué)探究的角度看，由壓強到浮力，探究活動的要求逐步提高，循序漸進?；谝陨戏治?，學(xué)好本節(jié)課的內(nèi)容有著重要的意義。要求學(xué)生通過實驗探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)，體會控制變量的研究方法，意識到運用科學(xué)的方法進行學(xué)習(xí)的重要性，提升與他人交流分享的意愿，體會合作交流的樂趣。讓學(xué)生知道壓強的定義，符號表示、公式、單位的物理意義，能用壓強公式進行簡單計算。通過壓強概念的提出，體會比值定義概念的方法。知道增大和減小壓強的方法，通過對日常生產(chǎn)、生活中壓強現(xiàn)象的解釋，提高運用知識解釋簡單現(xiàn)象和解決簡單問題的能力。

2.教學(xué)過程

（1）教學(xué)引入。

學(xué)生體驗：用兩個手指用力向中間壓鉛筆。兩個手指的感受有什么不同？觀察兩個手指的凹陷有什么不同？

教師：兩個手指的受力大小相同嗎？為什么？

學(xué)生分析得出：兩個手指的受力大小相同，但產(chǎn)生的效果不同。

教師：同樣大小的力，為什么會產(chǎn)生不同效果呢？由此引入新課。

（2）“知識點”教學(xué)。

知識點一：壓力的教學(xué)。

教師結(jié)合實例，引導(dǎo)學(xué)生分析：電話機對桌面、斜躺的人對椅背、圖釘對墻面是否產(chǎn)生力的作用？你的依據(jù)是什么？作出這些力的示意圖，看它們有什么共同點？

歸納得出：

壓力：把垂直作用在物體表面上的力叫做壓力；

壓力方向：垂直物體間接觸面，指向被壓的物體；

壓力的作用效果：使被壓的物體發(fā)生了形變。

練一練：①請在圖1中畫出平面所受壓力的示意圖。

②若已知物體A和物體B所受重力大小分別為10N和5N，F(xiàn)1=F2=F3=20N，求平面（墻面、天花板）所受壓力的大小。

教師：壓力和重力有必然的聯(lián)系嗎？

教師演示實驗：用雙面膠把一個100g的砝碼固定在一塊50cm長的彈性薄鋼片上，將鋼片的左端固定在桌子的一端；接著緩緩抬起鋼片右端，與水平方向形成一定夾角；繼續(xù)抬高右端，增大鋼片與水平方向的夾角。

學(xué)生觀察并回答問題：

①該實驗通過觀察鋼片的彎曲程度判斷物體對斜面壓力的大小。

②斜面上的物體對斜面的壓力隨斜面傾斜程度的增大而減?。ㄌ睢霸龃蟆?“減小”或“不變”）。（說明重力沒有變化，但壓力減?。?/p>

③若繼續(xù)增大斜面傾斜程度，直到與水平方向垂直，則物體對斜面壓力為零。（壓力產(chǎn)生和重力沒有必然的關(guān)系，只有當(dāng)物體自由地放在水平面上時壓力大小等于重力）

通過實驗探究影響壓力作用效果的因素：

學(xué)生觀察思考：兩個體重相同的人，一人直接站在雪地上，另一人站在滑雪板上，壓力的作用效果相同嗎？

教師提出問題：壓力的作用效果可能與什么因素有關(guān)？

實驗猜想：壓力的作用效果與壓力大小和受力面積大小有關(guān)。

實驗設(shè)計及實施：

因本節(jié)課的探究性學(xué)習(xí)活動，實驗操作方便，結(jié)論容易獲得。所以，為了充分調(diào)動學(xué)生的思維，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力，給每個小組準(zhǔn)備如下器材：海綿、壓力小桌、鉤碼、氣球、圖釘。

提示學(xué)生：如何控制物理量設(shè)計實驗（把學(xué)生的設(shè)計思路用多媒體進行展示）。

讓學(xué)生自主選擇實驗器材進行探究，學(xué)生做實驗并填寫表格。

①選擇實驗器材__________________________。

②目的：探究壓力的作用效果與___________的關(guān)系。

③實驗方案：應(yīng)控制___________不變，改變________看壓力作用效果是否發(fā)生變化。

方案1：海綿、壓力小桌、鉤碼（探究實驗：模仿課本實驗）。

方案2：氣球、圖釘（探究實驗：用圖釘模擬釘板）。

實驗結(jié)論：當(dāng)壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。當(dāng)受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

[設(shè)計意圖：教學(xué)活動以學(xué)生為主體，以學(xué)生的感性認識為切入點，親歷實驗探究的過程，體會科學(xué)探究的方法。同時，實驗器材取自生活，探究活動富有樂趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)，樹立科學(xué)思維、科學(xué)探究的物理觀念。]

知識點二：壓強的概念。

借此實驗探究的結(jié)論深入探討分析（結(jié)合圖2和圖3比較壓力的作用效果）。

①受力面積相同，通過比較壓力的方法判斷壓力作用效果；

②壓力相同，通過比較受力面積的方法判斷壓力作用效果；

③受力面積、壓力都不同，比較壓力的作用效果。

引導(dǎo)思考：壓力、受力面積都不同，可以通過比較物體單位面積上受到的壓力，從而給出壓強的概念。

例題1：大象的質(zhì)量是5×103kg，每只腳底的面積是6×102cm2，試求大象四腳站立時對地面的壓強；芭蕾舞演員的一只鞋尖與地面的接觸面積是9.5cm2，對地面的壓力是475N，芭蕾舞演員一只鞋尖觸地時對地面的壓強和大象四腳站立時對地面的壓強二者誰對地面的壓強大？

比較大象和芭蕾舞演員對地面的壓強，都是105Pa左右，大象對地的壓力大于演員對地面的壓力，但大象對地面的壓強卻小于演員對地面的壓強，為什么？分析增大和減小壓強的方法。

知識點三：增大和減小壓強的方法。

生活中有時需要增大壓強，有時需要減小壓強。如何增大壓強和減小壓強呢？

引導(dǎo)學(xué)生通過公式找出增大和減小壓強的方法。

鞏固練習(xí)：①一個重為0.5N的磁性板擦，板擦的吸力為2.5N，板擦與黑板的接觸面積為50cm2，求板擦對黑板的壓強為多少？

②如圖4，甲、乙兩物體的重力分別為G甲和G乙，底面積分別為S甲和S乙，寫出甲對乙的壓強表達式以及乙對甲的壓強表達式。

綜上可知，八年級學(xué)生的思維正處于從形象思維到抽象思維過渡的階段，這一時期，學(xué)生的認識還是以感性認識為主，物理觀念不強。而壓強的概念比較抽象，這就要求教師首先要幫助學(xué)生建立感性認識，通過設(shè)計實驗活動引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗、規(guī)律，培養(yǎng)抽象思維能力和推理能力。在本節(jié)課的教學(xué)活動中，教師重視學(xué)生的感性認識，以學(xué)生的經(jīng)驗出發(fā)，利用身邊的器材進行實驗，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理與生活密切相關(guān)。同時，鼓勵學(xué)生參與探究活動，采用啟發(fā)式講授與實驗探究相結(jié)合的方式，關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展，不僅體現(xiàn)了“物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科”，而且注重引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)方法的體會。例題選取富有現(xiàn)實意義，且重點突出，知識應(yīng)用環(huán)節(jié)注重素材的生活化，傳遞了一種積極觀察生活的物理觀念。

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