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        在物理實驗中激發(fā)學生思維

        2023-05-30 05:35:01劉婧
        初中生世界·初中教學研究 2023年1期
        關鍵詞:圓柱體浮力液體

        劉婧

        編者按:

        為貫徹落實《義務教育課程方案和課程標準(2022年版)》,2022年5月,江蘇教育報刊總社和江蘇省教育學會初中教育專業(yè)委員會聯(lián)合舉辦了第五屆江蘇省“五四杯”初中青年教師課堂教學展示及研討活動。本次活動由初中生世界編輯部承辦,通過直播平臺在線舉行。來自語文、數(shù)學、英語、物理4門學科的“五四杯”微課征集活動一等獎獲得者的優(yōu)秀代表,呈現(xiàn)了20節(jié)精彩的展示課。本刊特開辟專欄,刊登優(yōu)秀教學設計和專家點評文章,以饗讀者。

        物理思維的培養(yǎng)是一個長期的、循序漸進的過程,它在學生的物理學習中起著重要的作用。良好的物理思維不但能幫助學生更好地理解生活中的物理現(xiàn)象,更快地掌握物理公式,而且能培養(yǎng)更準確的推理能力。在初中階段,學生通過物理實驗,能夠觀察到生活中的物理現(xiàn)象并提出自己的疑問,利用小組合作和實驗探究的方式解決所遇到的問題,激發(fā)自己的思維能力。下面,筆者以蘇科版物理八(下)“浮力”教學設計為例,淺談如何在實驗中激發(fā)思維能力。

        一、由生活現(xiàn)象引入新課

        筆者向水中放入乒乓球、小番茄、蘋果、圓柱體,并提問學生:觀察到什么現(xiàn)象?學生會發(fā)現(xiàn)乒乓球和蘋果浮在水面上,小番茄和圓柱體沉在水底。筆者進一步引導學生思考:蘋果和乒乓球為什么會浮在水面上?因為在第八章已經學過力的概念,所以學生會想到蘋果和乒乓球浮在水面上是因為受到托力的作用。同時,筆者再準備一個常見的氦氣球,剪斷氦氣球的細線,并提問學生又觀察到什么現(xiàn)象?學生會發(fā)現(xiàn)氦氣球向上浮起。這一現(xiàn)象又說明了什么?此時,筆者引出本節(jié)課要學習的這種力,也就是浮力。

        二、引導學生為浮力下定義

        筆者嘗試讓學生通過觀察實驗現(xiàn)象,總結什么是浮力。由于器材分別浸在氣體和液體中,學生會想到浮力是物體浸在液體或氣體里受到的托力。接著,筆者引導學生回憶實驗現(xiàn)象,并給予足夠的時間讓學生思考:浮力的方向是怎樣的?依據是什么?這樣,浮力的概念就由學生得出并完善了。當學生知道了什么是浮力后,筆者讓學生找到生活中存在的浮力現(xiàn)象,使新知識及時運用到實際生活中。

        三、探究下沉的物體是否受到浮力

        通過實驗現(xiàn)象,學生直接觀察到乒乓球、蘋果和氦氣球受到浮力的作用。在學生以往的思維中,認為小番茄、圓柱體沉下去是因為沒有受到浮力。為了糾正這一誤區(qū),筆者提問學生:下沉的小番茄、圓柱體是否受到浮力?你有什么經驗支持你的猜想?小組之間可以進行討論。學生以生活中的經驗作為論據,思考討論下沉的物體究竟受不受到浮力。學生與學生之間的思維進行發(fā)散和碰撞。這時,學生之間有兩種不同的觀點:一種猜想是沒有受到浮力,因為把石頭扔進水中,不會像乒乓球一樣浮上來;另一種猜想是受到浮力,因為在泳池里抱妹妹更輕松了。學生有不同意見和合理猜想是一件好事,合理質疑精神是學好物理的要素之一。因此,筆者對有不同的合理猜想的學生提出了表揚。

        那么下沉的物體究竟受不受到浮力呢?實踐是檢驗真理的唯一標準。因此,筆者引導學生動手實踐驗證猜想。筆者提供水、彈簧測力計、圓柱體等器材,讓學生類比剛才的實驗操作去檢驗他們的猜想。筆者提問:測量力的工具是什么?進而引導學生用彈簧測力計去測量,讓學生把下沉的圓柱體掛在秤鉤上,托住圓柱體,并提問學生觀察到什么現(xiàn)象?學生依據彈簧測力計示數(shù)變小,得到下沉的物體也受到浮力。為了讓學生在合作探究中激發(fā)思維,筆者進一步追問:還有補充的嗎?部分學生根據受力情況分析,得到了浮力的大小是F浮=G-F,但另一部分學生無法得出這一結論,因此,筆者讓得出此結論的學生到講臺前對圓柱體進行受力分析。

        四、合作探究影響浮力大小的因素

        在學生對浮力有了初步的認識后,接下來,筆者讓學生去感受一下浮力。筆者準備了水和塑料瓶,讓學生將塑料瓶壓入水中感受浮力的作用。學生在體驗過程中發(fā)現(xiàn),在一定范圍內越向下壓,浸入液體體積越多,手受到的阻力越大,也就是塑料瓶所受的浮力越大。筆者為了讓學生知道浸入液體的體積與排開液體的體積的關系,在這里用裝滿水的水杯讓學生觀察現(xiàn)象,并讓學生針對他們發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象提出可探究的問題,進而引出本節(jié)課的重點:合作探究浮力的大小可能與哪些因素有關?生活中有很多浮力現(xiàn)象,因此,學生可以通過小組合作,根據生活經驗,猜想出影響浮力大小的因素。各小組將自己的想法匯總后,班級就整合出多個影響浮力大小的因素。

        筆者讓學生選擇自己提出的猜想或者感興趣的影響因素,以小組合作的方式制定實驗計劃,并提問學生:針對你的猜想,你會如何展開探究?在學生討論結束后,讓一名學生分享他的實驗探究方案,筆者對方案中需要注意的問題或者被忽視的步驟進行補充,并強調實驗過程中注意控制變量法的運用。

        當探究影響浮力大小的因素時,學生以小組為單位到講臺前展示并分享實驗結論。當有學生得到錯誤結論或者其他學生有不同看法時,通過學生之間的討論和筆者的引導,最終得出正確結論。

        五、引導學生用物理思維驗證猜想

        當學生得到浮力與排開液體的體積及液體的密度有關后,筆者提問學生:根據這兩個影響因素,你有哪些聯(lián)想?這時,筆者引導學生得出浮力大小可能和排開液體所受的重力相等,并介紹阿基米德也是這樣想的,他在洗澡時得到了靈感,通過實驗和理論得出了阿基米德原理,即浮力等于排開液體所受的重力。通過這樣的方式,筆者在鍛煉學生物理思維的同時又增強了學生的自信心,使學生更愿意學習物理。

        六、教學反思

        物理學科是一門在生活中發(fā)現(xiàn)問題并把結論應用于生活的學科。因此,教師和學生都要有一雙善于在生活中發(fā)現(xiàn)問題和發(fā)現(xiàn)可應用于實驗的器材的眼睛,并樂于將器材應用于實驗探究中,而在這個合作探究與交流的過程中,不但能使學生對物理知識的記憶更牢固,還能讓學生的物理思維得到培養(yǎng),成為一個才思敏捷的人。

        (作者單位:江蘇省南通市海門區(qū)中南中學)

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