張秋紅

(保定市第十七中學(xué) 河北 保定 071000)

1 教材分析

阿基米德原理屬于物理課程標(biāo)準(zhǔn)的第二個(gè)主題“運(yùn)動(dòng)和相互作用”,是該主題下的二級主題“機(jī)械運(yùn)動(dòng)和力”中的部分內(nèi)容.教材安排在學(xué)生學(xué)習(xí)了什么是浮力、彈簧測力計(jì)法測浮力、浮力的產(chǎn)生原因等知識之后,為阿基米德原理的學(xué)習(xí)做好了知識鋪墊.阿基米德原理是求浮力大小的重要方法,是解決浮力有關(guān)問題的主要途徑.通過對阿基米德原理的探究學(xué)習(xí)使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣、提升學(xué)生的探究能力、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,同時(shí)也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)浮力知識打下基礎(chǔ).

2 設(shè)計(jì)目的

通過阿基米德原理的探究學(xué)習(xí),得出并理解阿基米德原理,進(jìn)一步熟悉彈簧測力計(jì)法測量浮力.通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)記錄表格的制定,促進(jìn)學(xué)生探究能力的提升.

3 實(shí)驗(yàn)器材

每組器材:溢水杯、接水小桶、彈簧測力計(jì)、固體(密度大于水、可用掛鉤鉤住)、燒杯、水若干.

4 課堂主要活動(dòng)的設(shè)計(jì)及分析

活動(dòng)1：設(shè)置情境,引出猜想.

活動(dòng)內(nèi)容：教師展示一裝水的塑料袋浸沒在水中靜止,并提問:這袋水都受到什么力?學(xué)生觀察分析得出:這袋水現(xiàn)在受到重力和浮力,并且浮力等于重力.教師提問:如果把這袋水換成固體,所受浮力大小和固體自身重力大小還相等嗎?學(xué)生進(jìn)行猜想:不一定,固體所受浮力等于和其同體積的水所受的重力.

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置情境引起學(xué)生注意,引出阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)探究.忽略塑料袋重力的情況下,學(xué)生根據(jù)二力平衡知識,分析得出袋里的水所受浮力和重力大小相等.把袋中的水換成固體后,學(xué)生會(huì)根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因猜想得出:浸沒在水中的固體所受浮力等于和固體同體積的水所受的重力,把固體所受浮力和排開的水所受重力聯(lián)系在一起,順利引出實(shí)驗(yàn)探究的開展.

活動(dòng)2：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、制定計(jì)劃.

活動(dòng)內(nèi)容：教師提問:對于浸沒在水中的固體,如何測量其所受浮力?如何測量和其同體積的水的重力?學(xué)生以小組為單位討論交流,得出答案:用彈簧測力計(jì)法測量其所受浮力.關(guān)于如何測量和其同體積的水的重力,學(xué)生提出多種方法,教師介紹溢水杯及其使用方法后,學(xué)生會(huì)想到并提出使用排水法可取得和固體同體積的水并測量其重力.教師提問:這些需要測量的實(shí)驗(yàn)步驟有前后順序嗎?學(xué)生再次討論交流并分析得出測量步驟的先后順序.

設(shè)計(jì)意圖：在制定實(shí)驗(yàn)步驟計(jì)劃中強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究主體,提升學(xué)生自主探究能力.在解決如何測量浮力時(shí),學(xué)生比較容易想到在前面剛剛學(xué)到的彈簧測力計(jì)法.如何測量固體排開的水所受的重力是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵,教師在此時(shí)介紹溢水杯,學(xué)生會(huì)比較容易聯(lián)想到用排水法取得和固體同體積的水,把固體排開的這部分水單獨(dú)分離出來,再測量這部分水的重力就變得很容易,突破這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn).探究過程中需要測量的量有4個(gè):固體重力G,固體浸沒在水中時(shí)彈簧測力計(jì)示數(shù)F液、空桶重力G桶、溢出的水和桶的總重G水+桶,以方便實(shí)驗(yàn)操作和減小誤差為目的讓學(xué)生安排這4個(gè)量測量的先后順序,學(xué)生分析后會(huì)得出:先測空桶重力G桶,再測溢出的水和桶的總重G水+桶會(huì)減小實(shí)驗(yàn)誤差;先測空桶重力G桶、再測固體重力G會(huì)方便實(shí)驗(yàn)操作.

活動(dòng)3：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù).

活動(dòng)內(nèi)容：學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).教師巡視.教師提問:同學(xué)們?nèi)绾斡涗泴?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?引導(dǎo)學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格,也可參照教師給出的空白表格,鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)腦動(dòng)手.

設(shè)計(jì)意圖：在數(shù)據(jù)記錄的過程中,突出學(xué)生對表格的設(shè)計(jì),強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究主體,提升學(xué)生探究能力.實(shí)驗(yàn)探究中需要記錄的量有4個(gè),需要計(jì)算出的量有兩個(gè),學(xué)生可參考教師給出的空白表格,也可以在教師鼓勵(lì)下自己重新制定,使學(xué)生在制定表格的過程中提升收集記錄數(shù)據(jù)的能力.

活動(dòng)4：分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論.

活動(dòng)內(nèi)容：教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在一定的誤差范圍內(nèi)引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:浸沒在水中的固體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的水受到的重力.

設(shè)計(jì)意圖：提升學(xué)生分析和概括總結(jié)的能力.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)存在一定的誤差,教師引導(dǎo)學(xué)生正視誤差的存在,尊重事實(shí),從現(xiàn)在就告訴學(xué)生,切不可弄虛做假,提升學(xué)生科學(xué)處理數(shù)據(jù)的能力.

活動(dòng)5：歸納交流、總結(jié)提升.

活動(dòng)內(nèi)容：教師補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn):部分浸入水中的固體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的水受到的重力,并補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)說明:浸在其他液體中的固體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力.教師引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教師補(bǔ)充的內(nèi)容結(jié)合起來,歸納得出阿基米德原理的內(nèi)容:浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力.師生共同交流實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng).

設(shè)計(jì)意圖：補(bǔ)充實(shí)驗(yàn),使結(jié)論具有普遍性;提升學(xué)生歸納總結(jié)的能力.在這個(gè)過程中使學(xué)生經(jīng)歷歸納總結(jié)得出結(jié)論的過程;交流分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)、歸納實(shí)驗(yàn)操作步驟中的注意事項(xiàng)——使學(xué)生經(jīng)歷反思的過程.

5 總結(jié)

科學(xué)探究分為7個(gè)環(huán)節(jié),本設(shè)計(jì)中阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)探究突出的是實(shí)驗(yàn)步驟的制定和數(shù)據(jù)記錄表格的設(shè)計(jì),這兩個(gè)環(huán)節(jié)在探究的過程中,強(qiáng)化學(xué)生的主體作用,讓學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)探究步驟和數(shù)據(jù)的收集是按照自己的思考而制定的,這樣使學(xué)生對探究活動(dòng)更感興趣、有很好的成就感,增強(qiáng)學(xué)生探究的欲望,提升學(xué)生的探究能力.除此之外學(xué)生還經(jīng)歷動(dòng)手操作、分析數(shù)據(jù)、評估交流的過程.這個(gè)探究過程本身比結(jié)果更重要,既培養(yǎng)了學(xué)生從物理的視角看問題、用物理知識解釋有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題的能力,凸顯物理學(xué)科的育人功能,又培養(yǎng)了學(xué)生提出創(chuàng)造性見解的能力,推動(dòng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展,成為國家需要的合格人才.