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(guò)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(wèn)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(kāi)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(wú)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(guò)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(lái)說(shuō)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(guò)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(cè)力計(jì)測(cè)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guó)》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(wèn)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(cè)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(guò)程設(shè)計(jì)

4.1設(shè)置情景,引入新課

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

通過(guò)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(jiàn)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(wèn)題,引起學(xué)生探究的興趣.

4.2實(shí)驗(yàn)探究過(guò)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(guò)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(cè)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(cè)力計(jì)的讀數(shù).這說(shuō)明什么問(wèn)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(guò)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(cè)量物體所受到浮力的大小.學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)會(huì)解決物理問(wèn)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(wèn)題上教師通常都是一帶而過(guò),學(xué)生沒(méi)有直觀感受,知識(shí)的掌握情況往往不是很理想,通過(guò)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(wèn)題.

問(wèn)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(kāi),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(guò)問(wèn)題讓學(xué)生先交流自己的認(rèn)識(shí),再通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生良好的猜想習(xí)慣,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出正確結(jié)論.通過(guò)簡(jiǎn)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(guò)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(kāi)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(cè),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(wú)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(cè)量不同深度處的浮力.由于降低或提升彈簧測(cè)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(cè)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(wú)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(kāi)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(kāi)液體的體積有關(guān),排開(kāi)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(wú)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(guò)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(kāi)液體的體積有關(guān),與物體浸沒(méi)在液體中的深度、物體的密度、質(zhì)量、體積、物體的形狀等無(wú)關(guān).

讓學(xué)生從已有的知識(shí)水平出發(fā),通過(guò)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(wèn)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(guò)程,得出正確結(jié)論.

4.4提出新的探究問(wèn)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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).