李剛

1 教學(xué)分析

探究精神是科學(xué)的靈魂，探究能增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性，加深學(xué)生研究思考問(wèn)題的程度.物理是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是研究物理問(wèn)題的根本方法，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的有效途徑. “物理悟理，悟物窮理，理在物中，理在悟中”，“學(xué)物之理，悟人之理”，這是物理學(xué)之道和為人之道.物理就是萬(wàn)物之理，物理最終就是“悟理”.

對(duì)于浮力，學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)是比較多的，但一些表面的現(xiàn)象，會(huì)使他們形成一些錯(cuò)誤的前概念（如下沉的物體不受到浮力），這些必須用實(shí)驗(yàn)來(lái)糾正.探究浮力大小與哪些因素有關(guān)是建構(gòu)浮力大小規(guī)律的一個(gè)重要的過(guò)程性學(xué)習(xí)活動(dòng)（規(guī)定為學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)），它是一個(gè)定性的探究，對(duì)學(xué)生的定量要求不高，但它涉及到較多因素，對(duì)學(xué)生探究能力的訓(xùn)練是一個(gè)比較全面的平臺(tái)，比起直接驗(yàn)證浮力與排開(kāi)液體重力的關(guān)系要豐滿得多.對(duì)阿基米德原理的認(rèn)知要求是“知道”，“知道”是認(rèn)知的第一水平，而不是會(huì)背結(jié)論，要了解它的內(nèi)涵，能應(yīng)用它說(shuō)明生產(chǎn)和生活中的浮沉現(xiàn)象，但應(yīng)避免在定量解決問(wèn)題中提過(guò)高要求.基于此，這節(jié)課采用演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，注重引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口，在教師的啟發(fā)下，讓學(xué)生自己去解決“下沉的物體是否受浮力”，“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”等問(wèn)題，這樣既充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性，又活躍了課堂氣氛.讓學(xué)生通過(guò)經(jīng)歷探究浮力大小的過(guò)程，體會(huì)和感悟?qū)嶒?yàn)方法對(duì)物理學(xué)習(xí)的重要性，積極引導(dǎo)學(xué)生自己應(yīng)用已掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，用科學(xué)的觀點(diǎn)和態(tài)度來(lái)研究浮力問(wèn)題，認(rèn)真思考主動(dòng)學(xué)習(xí).體現(xiàn)從生活到物理從物理到社會(huì)的新課程理念，增強(qiáng)物理的應(yīng)用意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生用物理的眼光看問(wèn)題，用物理的頭腦思考問(wèn)題.

2 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

【重點(diǎn)】浮力的概念和阿基米德原理.

【難點(diǎn)】下沉物體是否受到浮力；探究影響浮力大小的因素，并能進(jìn)行分析歸納.

3 實(shí)驗(yàn)器材與裝備

演示實(shí)驗(yàn)器材：水槽、乒乓球、細(xì)鐵絲、燒杯、小鐵塊、皮球、水桶、彈簧測(cè)量計(jì).

信息技術(shù)支持：IPAD（無(wú)線WIFI攝像頭）、手機(jī)（課堂交互工具）、未來(lái)教室（StarC系統(tǒng)）

學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材：燒杯、水、酒精、濃鹽水、重物（側(cè)壁有標(biāo)記）、彈簧測(cè)力計(jì)、溢水杯、小桶、升降臺(tái)、棉布、鐵架臺(tái).

4 活動(dòng)設(shè)計(jì)

活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)浮力

老師：同學(xué)們，今天的學(xué)習(xí)從觀察思考開(kāi)始.在老師手上有一個(gè)乒乓球，將它浸沒(méi)到水中，放手，乒乓球會(huì)浮起來(lái)，這是為什么呢？此外，松手后的氫氣球也會(huì)飄向高空，這又是為什么呢？

引出浮力的定義.

設(shè)計(jì)意圖：為讓學(xué)生感悟到“浮力”的存在，我們選用了“乒乓球在水中上浮”這一實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)施時(shí)遇到這樣一個(gè)問(wèn)題：乒乓球在水中上浮的速度很快，怎樣才能呈現(xiàn)乒乓球從水底緩慢浮起的過(guò)程？經(jīng)過(guò)組內(nèi)教師的討論及實(shí)踐，得出一個(gè)比較好的方法：在乒乓球內(nèi)注入適量的水，容器則用透明盛液筒，同時(shí)再借助鐵絲等把乒乓球壓在水底.

（板書(shū)：浮力：液體或氣體對(duì)浸在液體或氣體中的物體向上的托力叫浮力，記作F浮.）

老師：那么，浮力的方向是怎樣的呢？你們的依據(jù)是什么？請(qǐng)同學(xué)來(lái)說(shuō)說(shuō)看.

接下來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，在老師手上有一根重錘線，下面的重物受到重力的作用，將上面的細(xì)繩拉直，細(xì)繩拉伸的方向與重物所受重力方向一致，即豎直向下.同理，在乒乓球的下端系上一根細(xì)線，它伸長(zhǎng)的方向與乒乓球受到浮力的方向一致，它的方向是豎直向上的嗎？讓重錘線靠近它，發(fā)現(xiàn)兩根線重合.這說(shuō)明浮力的方向是豎直向上的.

設(shè)計(jì)意圖：原來(lái)的設(shè)計(jì)是通過(guò)受力分析得出浮力的方向是豎直向上，比較抽象.本設(shè)計(jì)中借鑒有關(guān)“重力方向”演示實(shí)驗(yàn)的做法：用一段較粗的紅毛線，將其兩端分別固定在乒乓球和玻璃缸的底部，將水注入玻璃缸，直到將乒乓球浸沒(méi)，觀察紅毛線被拉伸的方向.將玻璃缸的一端墊高，再觀察紅毛線被拉伸的方向，并與重垂線做對(duì)比.此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明浮力的方向總是豎直向上的，這個(gè)方法操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，也比較直觀.

老師：生活中有很多物體受到浮力的作用，你們能列舉出一些物體受浮力作用的例子嗎？

剛才大家列舉的這些例子，物體都是漂浮在液面上的，那么下沉的物體是否也受浮力呢？小組討論，然后用Clicker做出選擇.大家認(rèn)為下沉的物體受浮力作用，那能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明嗎？

設(shè)計(jì)意圖：用下沉的鐵塊與漂浮的物體對(duì)比使學(xué)生的思維形成沖擊，從而去進(jìn)一步思考浮上來(lái)的物體受到浮力，下沉的物體是否也受到浮力的作用？學(xué)生會(huì)回到生活中尋找支持自己猜想的現(xiàn)象.通過(guò)StarC中Clicker交互對(duì)學(xué)生的前概念進(jìn)行前測(cè)，再由教師加以引導(dǎo)使其再次回到物理中，設(shè)計(jì)方案去檢驗(yàn)下沉的物體是否也受到浮力的作用.小組交流后再利用IPAD的無(wú)線WIFI攝像頭在主屏上展現(xiàn)出小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，使學(xué)生在交流中學(xué)習(xí).得到學(xué)生都認(rèn)同的解決方案后再進(jìn)行分析，通過(guò)分析學(xué)生們不僅明白了下沉的物體也受到浮力的作用，還總結(jié)出測(cè)量浮力大小的方法（稱重法）.這體現(xiàn)了在活動(dòng)中學(xué)習(xí).

活動(dòng)二：探究浮力大小與什么因素有關(guān)？

老師：請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)完成一項(xiàng)任務(wù)，把一個(gè)氣球壓入到水中去，再談?wù)劯惺?

老師：很難壓，越往下越難壓？這是為什么？越往下球受的浮力越大，那在水中的物體受到的浮力大小可能和哪些因素有關(guān)？

學(xué)生猜想：可能與物體浸在水中的體積、浸入水中的深度有關(guān).

設(shè)計(jì)意圖：“氣球壓入水中”是一項(xiàng)趣味性很強(qiáng)的游戲，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的思考，為下面猜測(cè)浮力的大小與什么因素有關(guān)提供依據(jù).

活動(dòng)二：浮力與哪個(gè)因素有關(guān).

實(shí)驗(yàn)1：用稱重法測(cè)量物體浸在水中不同情況下所受浮力大?。▓D1）.

設(shè)計(jì)意圖：用稱重法測(cè)量不同條件下物體所受浮力的大小，既可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)新方法的掌握，又能夠使學(xué)生獲得增強(qiáng)活動(dòng)技能的機(jī)會(huì)，這就是在實(shí)踐中學(xué)習(xí).

學(xué)生實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新及改進(jìn)之處在鐵架臺(tái)和升降臺(tái)的使用上，利用鐵架臺(tái)可以減小因手部抖動(dòng)引起的讀數(shù)誤差，利用升降臺(tái)能改變重物浸入水中的深度，便于操作和準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù).學(xué)生通過(guò)相互合作獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這就是學(xué)生的成果.

在引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)時(shí)，利用StarC交互功能，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到浮力與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)與浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)，為后面的探究做好鋪墊.

對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出相關(guān)結(jié)論.

老師：浮力的大小還和什么因素有關(guān)？你猜測(cè)的依據(jù)是什么？這個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？采用了什么研究方法？通過(guò)數(shù)據(jù)能得出什么結(jié)論？

實(shí)驗(yàn)2：用稱重法測(cè)量物體浸沒(méi)在不同液體中所受浮力的大?。▓D2）.

探究1：浮力大小還與哪些因素有關(guān)（圖3）

結(jié)論：浸在液體里的物體，所受浮力的大小與排開(kāi)液體的體積和液體的密度有關(guān)，且排開(kāi)液體體積越大，液體密度越大，物體所受浮力越大.

活動(dòng)三：探究浸在液體中的物體所受浮力大小與物體所排開(kāi)的液體重力有什么關(guān)系？

老師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)浮力的大小與兩個(gè)因素有關(guān).要找到物理規(guī)律，需要學(xué)會(huì)從定性研究走向定量研究.那么，浮力的大小和液體密度、排開(kāi)液體體積有什么關(guān)系？由于浮力與它們是不同類型的物理量，要研究他們?cè)诖笮∩系年P(guān)系，需要把他們轉(zhuǎn)變成相同的物理量，即探究浮力和排開(kāi)液體的重力在大小上有什么關(guān)系.

探究前先解決兩個(gè)問(wèn)題：

問(wèn)題1：用什么方法測(cè)量物體所受浮力？

問(wèn)題2：怎樣測(cè)量被物體排開(kāi)的液體重力？

設(shè)計(jì)意圖：利用學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，一步步由浮力與液體密度和物體排開(kāi)液體的體積的關(guān)系過(guò)渡到物體所受浮力與物體排開(kāi)液體重力的關(guān)系上，經(jīng)歷自我生成、自我構(gòu)建的過(guò)程.

阿基米德原理的探究是難點(diǎn)，在這里筆者采用了“分解法”，即把物體所受浮力與物體排開(kāi)液體重力有什么關(guān)系拆分為兩塊：一是學(xué)生明確測(cè)浮力的方法；二是學(xué)生通過(guò)討論用集體的智慧攻克難關(guān)：被物體排開(kāi)的液體重力的測(cè)量方法.這就為學(xué)生搭建了臺(tái)階，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.這個(gè)探究過(guò)程較為復(fù)雜，因此要在明確思路后在展開(kāi)探究時(shí)適當(dāng)降低難度，不要挫傷學(xué)生的積極性.通過(guò)有序的探究，學(xué)生們總結(jié)得出阿基米德原理，讓其再一次體驗(yàn)成功.

實(shí)驗(yàn)如圖4所示，將測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)填入表3中.

設(shè)計(jì)意圖：教師在學(xué)生設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)器材稍加改進(jìn)，引出新器材溢水杯，并介紹溢水杯的使用方法.利用新器材，結(jié)合學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法引導(dǎo)學(xué)生探究浸在液體中的物體所受浮力大小與物體所排開(kāi)的液體重力大小的關(guān)系.

學(xué)生整理分析數(shù)據(jù)，展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，總結(jié)得出

結(jié)論：

浸在液體中的物體所受浮力大小等于被物體所排開(kāi)的液體的重力——阿基米德原理.

教師：阿基米德是古希臘杰出的科學(xué)家和數(shù)學(xué)家.他勤奮好學(xué)，熱愛(ài)科學(xué)，用所學(xué)的知識(shí)建設(shè)和保衛(wèi)自己的國(guó)家，特別值得敬佩的一點(diǎn)是，他把愛(ài)國(guó)作為他人生的最高信仰. 希望同學(xué)們跟他一樣，“愛(ài)國(guó)、愛(ài)家、愛(ài)自己”.

5 教學(xué)反思

浮力是學(xué)生比較熟悉的一種力，是初中物理重點(diǎn)內(nèi)容之一.本堂課在學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)觀察和體驗(yàn)來(lái)建立浮力的概念、研究浮力的規(guī)律，主要采用演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，注意引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口，在教師的啟發(fā)下，讓學(xué)生自己去解決問(wèn)題，這樣既充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性，又活躍了課堂氣氛.學(xué)生們通過(guò)經(jīng)歷探究浮力大小的過(guò)程，能體會(huì)和感悟?qū)嶒?yàn)的方法對(duì)物理學(xué)習(xí)的重要性，能應(yīng)用已掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，用科學(xué)的觀點(diǎn)和態(tài)度來(lái)研究浮力問(wèn)題，認(rèn)真思考，主動(dòng)學(xué)習(xí)，體現(xiàn)從生活到物理、從物理到社會(huì)的新課程理念.

（1）本課在引入新課時(shí)用了學(xué)生比較熟悉的事物和現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生的興趣.首先設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn)：放入水中的乒乓球會(huì)浮起來(lái)，氫氣球在空氣中會(huì)飄起，讓學(xué)生感受到浮力的存在.通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的分析，由生活回到物理，構(gòu)建浮力的概念，再由物理進(jìn)入生活，由學(xué)生列舉生活中能說(shuō)明物體受浮力作用的現(xiàn)象.

（2）通過(guò)鐵塊的下沉與物體上浮的對(duì)比使學(xué)生的思維形成沖擊，從而去進(jìn)一步思考浮上來(lái)的物體受到的浮力，下沉的物體是否也受到浮力的作用.學(xué)生會(huì)回到生活中尋找支持自己猜想的現(xiàn)象.小組交流匯報(bào)，使學(xué)生在交流中學(xué)習(xí)，得到學(xué)生都認(rèn)同的解決方案后再進(jìn)行分析驗(yàn)證，不僅證明了下沉的物體也受到浮力的作用，并且總結(jié)出稱重法測(cè)浮力.通過(guò)Ipad 的無(wú)線wifi攝像頭能很好地呈現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)和各小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)StarC中Clicker交互功能對(duì)學(xué)生的前概念進(jìn)行進(jìn)行前測(cè)，可以指引后面的教學(xué).

（3）學(xué)生壓皮球這個(gè)游戲可以讓學(xué)生體驗(yàn)到浮力，同時(shí)對(duì)浮力的大小與什么有關(guān)做出猜測(cè).用稱重法測(cè)量不同條件下物體所受浮力的大小，既可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)新方法的掌握，又能夠搞清浮力大小到底與物體浸入液體的體積有關(guān)還是與深度有關(guān)，它需要在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，同時(shí)把探究浮力的難題也預(yù)先解決.通過(guò)相互合作獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析，學(xué)生會(huì)從中意識(shí)到知識(shí)的連續(xù)性、伸展性.學(xué)生實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新及改進(jìn)之處在鐵架臺(tái)和升降臺(tái)的使用上，利用鐵架臺(tái)可以減小因手部抖動(dòng)引起的測(cè)量誤差，利用升降臺(tái)能改變重物浸入水中的深度，便于操作和準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù).學(xué)生通過(guò)相互合作獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這就是學(xué)生的成果.

（4）利用學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，一步步由浮力與液體密度及物體排開(kāi)液體的體積的關(guān)系過(guò)渡到物體所受浮力與物體排開(kāi)液體重力的關(guān)系，在學(xué)生的思維中產(chǎn)生自我生成、自我構(gòu)建的過(guò)程.在阿基米德原理的探究中采用了“分解法”，即把物體所受浮力與物體排開(kāi)液體重力有什么關(guān)系拆分為兩塊：一是讓學(xué)生明確測(cè)浮力的方法；二是讓學(xué)生通過(guò)討論用集體的智慧攻克難關(guān)及被物體排開(kāi)的液體重力的測(cè)量方法.這就為學(xué)生搭建了他可以踏上去的臺(tái)階，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.這個(gè)探究過(guò)程較為復(fù)雜，因此要在明確思路后在展開(kāi)的環(huán)節(jié)適當(dāng)降低難度，不挫傷學(xué)生的積極性.通過(guò)有序的探究，使學(xué)生總結(jié)出阿基米德原理，再一次體驗(yàn)成功.

（5）在每個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)中，突出在活動(dòng)中學(xué)習(xí)，在合作交流中學(xué)習(xí)，在不斷反思中學(xué)習(xí)，利用信息技術(shù)做好交流評(píng)價(jià).學(xué)生正是通過(guò)擺弄實(shí)驗(yàn)器材獲得關(guān)于浮力的表象，進(jìn)而上升為理論知識(shí)，教師給予學(xué)生更多的操作實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過(guò)豐富的材料，使學(xué)生可以親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)成功和失敗.未來(lái)教室也正好提供了一個(gè)更利于交流、合作、評(píng)價(jià)的平臺(tái).