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        淺析初中物理浮力教學(xué)難點的突破策略

        2018-10-20 10:56:44劉建娟
        文理導(dǎo)航 2018年20期

        劉建娟

        【摘 要】浮力知識以浮力概念為基礎(chǔ),阿基米德原理為內(nèi)核,物體的浮與沉為外在表現(xiàn)。浮力是初中生學(xué)習(xí)物理的一個很大的分化點。本文根據(jù)學(xué)困調(diào)查,提出了偽證法、定量測量法、變式法等行之有效的教學(xué)策略,幫助學(xué)生突破浮力學(xué)習(xí)的難點。

        【關(guān)鍵詞】前概念;偽證實驗;一題多變;知識結(jié)構(gòu)

        為了確定浮力教學(xué)重難點,筆者對初二、初三學(xué)生進行前概念和學(xué)困調(diào)查。調(diào)查顯示:56.9%的學(xué)生認為,下沉的物體不受浮力;90.63%的學(xué)生認為, 浮力大小與水量多少有關(guān);63.6%的學(xué)生認為物體表面積大小影響浮力,在比較浮力大小時存在較大的難度。當(dāng)使用Ffloat=液化GV型來比較浮力大小時,學(xué)生往往只考慮一個明確的因素而忽略另一個因素,不能掌握多因素分析問題的方法,將浮力知識應(yīng)用于實際情景的能力較弱。針對上述困難,作者提出了以下教學(xué)策略。

        1.關(guān)于“物體是否因水的浮力而浸入水中”

        2.浮力與物體表面積的關(guān)系

        使用空牙膏幫助學(xué)生找出問題,牙膏在水面上鼓起并漂浮。同一塊牙膏皮與水的接觸面積保持不便變,但浮力發(fā)生變化,這表明浮力的大小接觸面積無關(guān)。

        3.浮力大小與水量的關(guān)系

        實驗準備:容積為200毫升的飲料瓶,直徑稍大于礦泉水瓶的盛液桶,彈簧測力計,保鮮袋,量筒和燒杯。

        4.對阿基米德原理的全面認識

        5.定量計算有效突破浮沉條件

        如何推翻學(xué)生在長期生活形成的浮沉判斷方式呢?教師除了創(chuàng)設(shè)實驗,引發(fā)認知沖突,在學(xué)生心中播下懷疑的種子之外,定量的實驗研究必不可少。

        以小玻璃瓶為例,測量小石塊加載時的總重力G,再將其浸入水中,讀出彈簧測力計的讀數(shù)F。浮力等于G-F(例如,學(xué)生測量的重力為1.6N,拉力為0.6N)。因此,浮力為1.0N,小于重力。多次實驗,將數(shù)據(jù)計入表格,得出結(jié)論:當(dāng)浮力小于重力,物體會下沉,最終會下沉。怎么讓物體又浮起來?

        以小玻璃為例,首先測量1.6N的重力,然后測量浮力。因為使用同一個小瓶子,排開的水的質(zhì)量不變,所以浮力仍然是1.0N。通過減少小瓶中的石塊數(shù)量,也可多次實驗并將數(shù)據(jù)計入表格中,得出結(jié)論:浮力小于重力時,物體會下沉,最終沉底。

        6.拓寬思路的深度和廣度,穩(wěn)定知識結(jié)構(gòu)

        統(tǒng)計結(jié)果顯示:在浮力學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生最難理解的是船模型。諸如“鋼鐵的密度比水大,為什么鐵船漂浮在水面上?”“同一只輪船,為什么即可以浮在水面,又可以沉入水底?”“為什么這艘船的水線在不同的海域有所不同?”“船從江河駛?cè)氪蠛r,船身會上升一點,是因為浮力變大嗎?”等等問題。只有在他們正確理解船舶的情況下,學(xué)生才能理解浮力知識。首先從輪船的漂浮原理上分析。

        實驗器材:由金屬板制成的輕型和重型船,兩個大桶,量筒,標記筆,酒精和配重。實驗步驟如圖:

        比較三個標記的位置,可比較下沉和漂浮的排水量。顯然當(dāng)船漏水時,排水量會變小,浮力就變小,所以船會下沉。

        吃水線的問題,可以將同一個金屬船放入水和酒精中,記錄船外部的水位并比較兩種不同密度液體的吃水線。

        由此可見:總重量和液體的密度決定吃水線的位置。

        “船從河里駛?cè)氪蠛?,浮力變大了?!睂嶒灧椒ǎ喝鐖D所示,彈簧分別測出兩個小桶所盛的液體的重力。

        在這個實驗中,兩臺測力計顯示的數(shù)字相同,表明杯子排出的液體的重力是相等的,這有效地證明了船只在河流和海洋中的浮力是相等的。

        7.使用變體教學(xué)逐層剖析難點

        變形教學(xué)是轉(zhuǎn)化知識的非本質(zhì)特征,轉(zhuǎn)化研究問題的方法,突出知識的本質(zhì)特征。突出隱藏的基本要素,使學(xué)生能夠以多種變化掌握事物的本質(zhì)和規(guī)律。

        例如,在阿基米德原則的教導(dǎo)之后,教師可以使用以下一組變體進行訓(xùn)練。

        基礎(chǔ)題:把石頭放在燒杯里。

        變式1:把石頭放在一個燒杯里,把水排到200克。

        變式2:將石塊放入盛水燒杯中。沸水量為200立方厘米。

        變式3:將100立方厘米的銅塊浸入水杯中,求銅塊受到的浮力。

        變式4:有一塊銅塊在空氣中稱重,其重力為8.9N。將其浸入燒杯中,然后詢問銅塊的浮力。

        變式5:有一塊銅塊在空氣中稱重,其重力為8.9N。將其浸入燒杯中,用彈簧秤拉動。

        本組變式的基本問題是阿基米德原理的基本公式。逐步提高難度,并對難點進行剖析,使學(xué)生逐漸形成完整的知識體系??傊處熓褂脤嶒瀬碛行У馗深A(yù)學(xué)生前概念的教學(xué)理念,將定性演示與定量測量相結(jié)合,并采用多變量教學(xué)方法。為學(xué)生鋪路,讓學(xué)生“跳得夠”,可以幫助學(xué)生突破浮力學(xué)習(xí)這一難點。

        【參考文獻】

        [1]譚琳,李正福.初中物理圖像教學(xué)研究[J].物理教師,2014(11)

        [2]王萍.巧用變式題組突破浮力解題的難點[J].中學(xué)物理,2014(04)

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