翟晶敏

(山東省淄博市淄川區(qū)雙溝中學，山東 淄博 255100)

1 設計思路理念

浮力一章內容是初中物理的重點也是難點．從學生方面來講這部分知識枯燥無味,內容抽象難度又大．從教師方面來講,重點放在練習計算上,對分組實驗不夠重視．很多教師在授課時,只是開展一個分組實驗:那就是課標中要求的阿基米德原理實驗[1]．其他實驗只是演示,有的實驗現象如懸浮現象,甚至演示不出來直接口頭描述．這都不利于學習本章的知識．

筆者認為突破本章的難點在于學生的體驗,學生動手操作了且實際參與了,對于知識能更好的理解,才能體現物理來源于生活的理念．但是困擾很多一線教師的問題是,雖然有心展開分組實驗,重視學生的科學探究,但是受限于器材和操作技術原因,很多實驗不適合分組實驗．

為了解決以上難點,筆者巧妙地設計了創(chuàng)新實驗,解決了困擾很多教師難點實驗并且開展為分組實驗,在教學中加以融合應用增強學生的科學體驗．將演示實驗開發(fā)成學生分組實驗,使難點實驗簡單化,學生會操作了,就不在感覺浮力神秘,學習本章知識也就更容易些．

2 實驗改進和教學設計

下面是筆者參加山東省淄博市實驗說課比賽一等獎的創(chuàng)新實驗設計內容.

2.1 突破懸浮狀態(tài),推廣為分組實驗

懸浮實驗的難點：難成功;難保存．

魯科版物體浮沉條件的實驗是這樣做的(如圖1):在瓶子里沙．裝少了,瓶子將會上浮乃至漂浮;裝多了,瓶子將會下沉;但是懸浮很難成功．難成功的原因有兩點,一是物體質量的改變不連續(xù);二是擰瓶蓋占用大量的時間,調試過程現象不直觀．

圖1

實驗創(chuàng)新點:成功率100% 的物體懸浮狀態(tài)．(如圖2)雞蛋、油桃、杏、荔枝都成功的懸浮了．改進后的方法具有普遍性,更加實用．實驗對象都是生活常見物品,取材容易,適合展開分組實驗．

圖2

實驗方法改進:本實驗的創(chuàng)新性主要是從原理上突破了這一難點．

制作方法:在燒杯中倒入大半杯水,加入食鹽并攪拌,放入雞蛋后使雞蛋漂浮在水面上．下面是制作懸浮的秘密:緩慢的向燒杯中加入清水,同時觀察雞蛋的狀態(tài),當雞蛋完全浸沒后會到達一個平衡點,我們就觀察到雞蛋成功的懸浮了.(如圖3)

圖3 懸浮的雞蛋

實驗的創(chuàng)新處有兩點:1不是改變物體的質量,而是改變液體的密度．液體密度的改變具有連續(xù)性,解決了質量改變不連續(xù)性的難點．2不是增加鹽水的密度,而是減小鹽水的密度．同時可以觀察到雞蛋在水中的實時狀態(tài),現象直觀．解決了頻繁操作調試觀察不直觀的難點．

實踐操作:筆者在課堂上讓學生展開分組實驗,效果很好．學生既能掌握物體的浮沉條件,又認識到物體受到的浮力與液體密度有關,同時對與同一個物體放入不同液體的難點類型題目有了實驗支持降低了思考的難度．因此本實驗推廣分組實驗既利于提高學生的科學體驗激發(fā)學生的興趣,又利于幫助理解有關難點題目降低思維難度．

教學過程設計如下:

(1) 小游戲引入:猜一猜,雞蛋放入水中是浮還是沉?學生猜想下沉．教師將3個雞蛋分別放入3個燒杯中,雞蛋的狀態(tài)與學生猜想的不一樣,引發(fā)學生的認知沖突,激發(fā)起學生的好奇心．學生有兩個合理的猜想：雞蛋有玄機；水有玄機．

(2) 教師追問:你能控制雞蛋的浮沉么?學生展開分組實驗,將雞蛋放入水中浸沒,觀察雞蛋的狀態(tài);在水中加鹽攪拌,放入雞蛋浸沒,觀察雞蛋的狀態(tài);制造合適濃度的鹽水,觀察雞蛋懸?。?/p>

(3) 學生交流展示,雞蛋放入水中浸沒,將下沉;向水中加較多的鹽,雞蛋將上浮乃至漂浮;向鹽水中緩慢加入清水,可以觀察到雞蛋懸?。⒖偨Y出物體的浮沉條件:重力大于浮力,物體將下沉;重力等于浮力,物體將懸浮;重力小與浮力,物體將上浮乃至漂浮;漂浮時,重力等于浮力．

(4) 總結練習：借助電子白板,學生在白板上畫出雞蛋在不同狀態(tài)下的受力分析,并當堂練習,加以鞏固．(學生實驗如圖4所示)

圖4 學生做的實驗

2.2 自制潛水艇(如圖5)

圖5 自制潛水艇

圖6 潛水艇原理圖

課本中的不足:潛水艇沒有安排實驗,很多教師都會自制教具來演示實驗,制作的難點有兩個,一是進氣口的設計二是出水口的設計．一般的工具是實驗室的玻璃瓶,在橡皮塞上打兩個孔,然后在孔里插入一長一短的玻璃管,在長的玻璃管上安裝橡皮管連接．(如圖6)這種實驗的制作難點在于橡膠塞上打孔需要技術;打孔的直徑大小比玻璃管的直徑大一點;玻璃管長度不合適需要截斷;一年后橡皮塞老化變硬,沒有彈性,需要重新制作,不適合循環(huán)利用．

改進的實驗:本實驗的創(chuàng)新處是用到了一種裝置是塑料油壺(一般在縫紉機上用的),它的嘴很長比較特殊,解決了進氣打孔的問題;在它的底部開幾個小孔,解決了出水的問題;它的里面放了個鉤碼增加了油壺的配重,解決了油壺質量過輕不能下沉的問題．我們可以觀看實驗效果(如圖7).

注射器抽氣,我們可以觀察到水進入潛水艇,同時潛水艇下沉．注射器進氣,觀察到空氣進入潛水艇,水出來了,同時潛水艇上?。畬嶒灥膬?yōu)點是現成的工具塑料小油壺,不用打孔的操作,小油壺透明,現象直觀,實驗裝置簡單高效還可以循環(huán)利用．

教學過程設計如下:

(1) 情景引入：觀看蛟龍?zhí)栞d人潛水艇視頻,蛟龍?zhí)栂聺?000 m的深度,創(chuàng)造世界紀錄．提高民族自豪感,加強學生德育教育．進而提出問題,你知道潛水艇是怎樣實現上浮下沉的呢?你能自己制造一艘潛水艇么?

(2) 小活動:結合桌子上的器材,自己制作潛水艇．學生分組實驗,制作潛水艇,實現上浮和下沉．

(3) 學生展示實驗成果,并解釋注射器抽氣時,潛水艇中的空氣減少水進入潛水艇從而潛水艇下沉;注射器進氣時,潛水艇中的空氣多了將水擠出潛水艇從而上?。?/p>

師生共同總結:潛水艇改變自身重力實現上浮和下沉．

2.3 巧妙改進浮沉子實驗

浮沉子實驗非常有趣．一般情況下浮沉子制作如圖8.

圖8 口服液瓶子制作的浮沉子

(1) 實驗現象:礦泉水瓶子里面放置一個的放置一個藍色的小瓶子,擰緊瓶蓋,用力捏一下礦泉水瓶,物體將下沉;松手后,小藍瓶將上浮,還可以控制在任意位置懸?。?/p>

(2) 制作過程:瓶子里面裝適量的水(使小藍瓶漂浮在水面上,不能沉底),然后將小藍瓶倒置放入礦泉水瓶中,擰緊瓶蓋．

(3) 實驗缺點:本實驗不適合學生分組實驗．原因有兩個: ① 裝多少水合適是本實驗的關鍵,有一定的技巧,學生不好把控; ② 瓶口很窄,小瓶子很難拿出來,調試過程中,反復拿出小瓶子會占用大量的時間．如果學生實驗的話,操作容易出錯且很難改正,制作難度大,過程用時長．

(4) 改進后的實驗:只需要一個小小的改動,就能解決以上問題,開展成分組實驗．那就是將小藍瓶換成實驗室常見的工具膠頭滴管．(如圖9)

圖9 膠頭滴管制作的浮沉子

制作過程:膠頭滴管中的空氣排盡后在放入水中,擰緊瓶蓋．用力一捏-下沉,松手-上浮．本實驗的優(yōu)點是用到的器材都是實驗室常見的器材,取材容易．操作過程簡單高效,將復雜實驗簡單化,適合學生分組實驗,做到了創(chuàng)新實用．

教學過程設計:“同學們,老師有超能力,你們信不信?不信?我能讓這個小藍瓶聽我話,你看,下沉、上浮、懸停．(如圖10)”學生興趣滿滿,不可思議,躍躍欲試,想知道其中的奧秘．

圖10 聽話的小瓶子魔術

“下面結合桌子上的儀器,自己制作聽你話的小瓶子,看誰先成功!”學生分組實驗．

學生展示實驗,并描述過程,用力捏瓶子,可以看到膠頭滴管中的水上升,膠頭滴管下沉;松手后,可以看到膠頭滴管中的水下降,膠頭滴管上升．

教師總結:浮沉子是通過擠壓瓶子改變氣壓從而改變水的壓強,將水壓入膠頭滴管中,從而實現下沉上浮的．基本原理還是改變自身重力實現上浮下沉．

3 教學反思與自我評價

教學反思:三個實驗都可以進行分組實驗,實驗現象明顯用時短,學生興趣高漲積極參與,都成功的完成了實驗,制作成功后學生很有成就感．而且通過實驗過程明確了實驗的原理,動手能力和解決問題的能力得到鍛煉．

自我評價:改進后的實驗裝置,不光解決了難點實驗的只能演示的問題,還推廣為學生分組實驗,提高了實驗的可操作性,簡單高效,有創(chuàng)新更實用．學生通過動手操作實現實驗的成功,比教師在講臺上演示,學生在座位上觀看,效果好很多倍．3個實驗都是實驗教學的難點,通過實驗技術的創(chuàng)新和改進,都可以實現學生分組實驗,在教學中有效的融合應用,非常值得推廣．注重學生的科學體驗,增加學生的動手參與度,加強學生的科學體驗．教學過程中信息技術和創(chuàng)新實驗融合應用,打造新型智慧課堂[2]．