涂振接

在農(nóng)村地區(qū)，初中物理一直是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于教育資源的限制，傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往難以滿足所有學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在新課標(biāo)背景下，走班制分層教學(xué)作為一種創(chuàng)新的教學(xué)方式，為農(nóng)村初中物理教學(xué)帶來(lái)了新的可能性。

【教材分析】

“阿基米德原理”是滬科版八年級(jí)全一冊(cè)物理的重要內(nèi)容之一，是浮力知識(shí)的核心部分。通過學(xué)習(xí)阿基米德原理，學(xué)生可以深入理解浮力的本質(zhì)和規(guī)律，為后續(xù)學(xué)習(xí)物體的浮沉條件及應(yīng)用打下基礎(chǔ)。同時(shí)，本節(jié)課還涉及實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理等科學(xué)方法，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力具有重要意義。

【走班分層】

（一）分層一：基礎(chǔ)層

學(xué)生特點(diǎn)：這一層的學(xué)生物理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，對(duì)阿基米德原理的理解存在一定困難，需要更多的基礎(chǔ)知識(shí)和技能的訓(xùn)練。

教學(xué)目標(biāo)：重點(diǎn)掌握阿基米德原理的基本內(nèi)容，理解浮力產(chǎn)生的原因和大小與哪些因素有關(guān)，能夠解決簡(jiǎn)單的計(jì)算問題。

教學(xué)方法：以教師講解和學(xué)生練習(xí)為主，適當(dāng)引入實(shí)驗(yàn)探究，注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握。

（二）分層二：提高層

學(xué)生特點(diǎn)：這一層的學(xué)生物理基礎(chǔ)較好，對(duì)阿基米德原理理解較快，渴望深入探究和應(yīng)用該原理。

教學(xué)目標(biāo)：在掌握阿基米德原理的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍，解決較復(fù)雜的計(jì)算問題和實(shí)踐問題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理能力。

教學(xué)方法：采用探究式學(xué)習(xí)、小組討論等方式，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和合作交流，注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和創(chuàng)新。

【教學(xué)過程】

（一）基礎(chǔ)層教學(xué)

1.課程導(dǎo)入

教師在課前準(zhǔn)備一個(gè)大的透明燒杯、幾塊相同體積的塑料塊和小石塊與適量的水。在教學(xué)開始后，教師首先將大燒杯放在桌子上，并倒入適量的水，使水面高度適中。然后，教師拿起塑料塊，輕輕放入燒杯中，讓學(xué)生觀察小木塊在水中的浮沉現(xiàn)象。緊接著，教師重復(fù)上述步驟，使用不同的小物體逐個(gè)放入水中，讓學(xué)生觀察它們?cè)谒械母〕连F(xiàn)象。

當(dāng)小物體放入水中時(shí)，學(xué)生可以觀察到以下現(xiàn)象：有的小物體浮在水面上，有的小物體沉入水底。這時(shí)，教師提出問題：“為什么相同體積的小物體會(huì)有不同的浮沉現(xiàn)象？它們的浮力是相同的嗎？”引發(fā)學(xué)生思考。

教師引導(dǎo)：通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道這個(gè)能讓物體浮在水中的力叫作浮力。在這個(gè)燒杯中，我們看到有些物體能浮出水面、有些物體卻沉入水底。這是因?yàn)楦〕鏊嫖锲返母×Υ笥谧陨碇亓?，而沉入水底物品的浮力小于自身重力造成的。那么它們產(chǎn)生的浮力是相同的嗎？浮力的大小又與哪些因素有關(guān)呢？這兩個(gè)問題的答案則需要同學(xué)們?cè)诒竟?jié)課進(jìn)行學(xué)習(xí)探索。

2.阿基米德原理的探究過程

（1）活動(dòng)一：探究浮力大小與哪些因素有關(guān)

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生開始思考浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)。他們會(huì)提出一些假設(shè)，如浮力的大小與物體的大小、形狀、密度，以及液體的密度等有關(guān)。為了驗(yàn)證這些假設(shè)，教師準(zhǔn)備了不同大小但重量相同的球形、立方體小塑料塊，相同大小但重量不同的小塑料塊和小鐵塊及不同密度的水和鹽水。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①教師將一個(gè)重量為50 g的小立方體塑料塊懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，記錄下小物體的重力。

②教師將塑料塊的一半放入水中，引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變化，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)有輕微變小。

③教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生深入探究，將同一塊50 g的小立方體塑料塊完全浸沒水中，觀察彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)有較大變化。

接下來(lái)，教師引導(dǎo)學(xué)生模仿剛才的實(shí)驗(yàn)步驟探索猜想中剩下的條件。有的學(xué)生將同一物體記錄重量后，連續(xù)放在水中和鹽水中，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不同。有的學(xué)生將相同大小但重量不同的小塑料塊和小鐵塊放在同一杯水中，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變化。通過實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)記錄，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：

①物體所受浮力的大小與物體浸入液體的體積有關(guān)。浸入體積越大，浮力越大。

②物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)。液體密度越大，浮力越大。

（2）活動(dòng)二：探究阿基米德原理

在學(xué)生探究了浮力與哪些因素有關(guān)之后，教師通過故事導(dǎo)入開始了阿基米德原理的講解。

公元前245年，赫農(nóng)王命令阿基米德鑒定一個(gè)皇冠是否為純金制成。起初，阿基米德面臨的問題似乎無(wú)法解決：他不能破壞皇冠來(lái)驗(yàn)證其是否為純金，因?yàn)檫@違反了赫農(nóng)王的命令。他嘗試了各種方法，都無(wú)法得出滿意的答案。有一天，他在洗澡時(shí)突然得到了靈感。當(dāng)他進(jìn)入浴盆，身體浸入水中時(shí)，他注意到水從他的身體表面升起。這個(gè)簡(jiǎn)單的觀察啟發(fā)了他的思考，他意識(shí)到浮力與物體排開水的重量有關(guān)。

他做了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證他的發(fā)現(xiàn)。首先，他選擇了一個(gè)和皇冠重量相同的純金物體，然后將其放入裝滿水的容器中。接著，他又將皇冠放入同一個(gè)容器中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，純金物體排開的水量比皇冠排開的水量要少。這就證明皇冠并非純金制成。

教師引導(dǎo)：阿基米德通過洗澡這一日常生活場(chǎng)景，領(lǐng)悟到浮力的原理，并將其應(yīng)用于實(shí)際問題中。這也正是我們本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，稍后我們將通過實(shí)驗(yàn)的方式一起深入研究阿基米德原理。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①教師先用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出金屬塊和空燒杯的重力。

②教師把金屬塊浸沒在水面恰好與溢口相平的溢杯中，用空杯接住從溢杯里被金屬塊排開的水，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。

③教師用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出接了水后杯子和水的總重量。

④學(xué)生通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：被金屬塊排開的水的重量等于金屬塊的重力減去彈簧測(cè)力計(jì)在金屬塊浸入水中時(shí)的示數(shù)。

在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教師開始講解阿基米德原理的基本內(nèi)容。阿基米德原理是流體靜力學(xué)的基本原理之一，它表明物體在液體中所受的浮力，等于它所排開的液體所受的重力。這個(gè)原理適用于任何形態(tài)的流體，并且是流體靜力學(xué)的基石之一。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠更加直觀地理解這一原理，并認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)的實(shí)用性和可靠性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程也培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、思考能力和實(shí)踐能力。

3.作業(yè)布置

為了鞏固基礎(chǔ)層學(xué)生對(duì)阿基米德原理的理解和掌握，教師布置了多項(xiàng)與阿基米德原理相關(guān)的概念理解題作業(yè)，以促使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用和反思。

作業(yè)：概念理解題

（1）解釋阿基米德原理的基本內(nèi)容，并舉例說(shuō)明其在生活中的應(yīng)用。

（2）描述物體在液體中所受浮力的原因，并畫出此時(shí)物體所受的力。

（二）提高層教學(xué)

基于提高層學(xué)生物理基礎(chǔ)較好，教師可以靈活調(diào)整本節(jié)課的教學(xué)時(shí)間，并穿插進(jìn)全新的教學(xué)環(huán)節(jié)，深入探討阿基米德原理在不同情境中的應(yīng)用。

1.課程導(dǎo)入

與基礎(chǔ)層相同，省略。

2.阿基米德原理的探究過程

與基礎(chǔ)層相同，省略。

3.練習(xí)與鞏固

與基礎(chǔ)層相同，省略。

4.阿基米德原理的應(yīng)用探究

在掌握了阿基米德原理的基本概念和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)更復(fù)雜情境中的浮力計(jì)算產(chǎn)生了濃厚的興趣。

教師引導(dǎo)：在現(xiàn)實(shí)生活中，我們所使用的或需要計(jì)算的浮力物品并不會(huì)像之前探究阿基米德原理的物品一樣是一個(gè)四四方方的金屬塊，它的形狀可能會(huì)千變?nèi)f化或有不同的性質(zhì)，那我們應(yīng)該怎樣計(jì)算它們的浮力呢？

教師取出幾塊河邊撿到的鵝卵石交給學(xué)生，讓學(xué)生設(shè)計(jì)方案，探求它們所能產(chǎn)生的浮力大小。有的學(xué)生試圖通過測(cè)量鵝卵石體積，但很快發(fā)現(xiàn)不規(guī)則的鵝卵石并不能通過這種方法計(jì)算浮力。另一部分學(xué)生通過彈簧測(cè)力計(jì)使用稱重法很輕易就能得到它們的浮力大小。

教師引導(dǎo)：同學(xué)們做得很好，你們很輕松就得到了它們的浮力大小。但你們有沒有想過，如果我們有一個(gè)特別大的物體，但并不能造出巨大的彈簧測(cè)力計(jì)用來(lái)測(cè)量，你們還有什么辦法嗎？

學(xué)生回答：我們可以使用之前學(xué)的阿基米德原理，使用排水法進(jìn)行測(cè)量。因?yàn)槲矬w的浮力等于排出液體的重力。

教師追問：那同學(xué)們可以再試試運(yùn)用你們的方法探索一下這個(gè)小木塊的浮力。

學(xué)生使用探索阿基米德原理時(shí)的方法進(jìn)行測(cè)量，驚奇地發(fā)現(xiàn)每一次測(cè)試出的浮力大小都不同。經(jīng)過一段時(shí)間的討論，學(xué)生認(rèn)為這是因?yàn)槟緣K具有吸水性，使用原來(lái)的方法并不能計(jì)算浮力。隨后學(xué)生經(jīng)過探討與設(shè)計(jì)并結(jié)合教師的引導(dǎo)，將裝有木塊的小燒杯放在溢杯中。通過稱重排出水的質(zhì)量，得到裝有木塊的小燒杯總體的浮力后，又測(cè)量了小燒杯單獨(dú)的浮力，將二者相減，便得到了木塊自身的浮力。

教師引導(dǎo)：剛才的實(shí)驗(yàn)提醒我們，在現(xiàn)實(shí)生活中物品的材質(zhì)、性質(zhì)都可能影響其浮力的大小。因此，在計(jì)算浮力時(shí)，我們需要充分考慮這些因素，選擇合適的方法進(jìn)行測(cè)量，并考慮到計(jì)算的步驟。

5.作業(yè)布置

對(duì)于“阿基米德原理”的提高層教學(xué)，作業(yè)布置應(yīng)注重知識(shí)實(shí)踐和創(chuàng)新能力的提升。以下是基礎(chǔ)層作業(yè)之外添加的作業(yè)：

（1）計(jì)算題

一個(gè)不規(guī)則石塊的質(zhì)量是1 kg，它完全浸沒在水中水的密度為1000 kg/m3。求這個(gè)木塊受到的浮力。

（2）思考題

結(jié)合生活中的實(shí)例，探討阿基米德原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用，如船舶設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)等，分析其如何利用浮力原理解決實(shí)際問題。

【分層教學(xué)總結(jié)】

針對(duì)基礎(chǔ)層和提高層學(xué)生，教師采用了不同的教學(xué)方法和策略，旨在滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。對(duì)于基礎(chǔ)層學(xué)生，教師的重點(diǎn)是確保學(xué)生掌握阿基米德原理的基本概念和原理。通過直觀的實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的例子，引導(dǎo)學(xué)生理解阿基米德原理，并通過適量的練習(xí)題幫助他們鞏固所學(xué)知識(shí)。

對(duì)于提高層學(xué)生，教師更加注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。通過深入的探究活動(dòng)和具有挑戰(zhàn)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究阿基米德原理在不同情境中的應(yīng)用，培養(yǎng)他們的問題解決能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

在本次教學(xué)中還存在一些可以改進(jìn)的地方，在為學(xué)生講解阿基米德原理時(shí)，我也可以引入更多現(xiàn)實(shí)生活中的例子，如船只浮力、潛水艇升降等。這樣既能幫助學(xué)生理解原理，也能讓他們明白物理原理在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用價(jià)值。

（作者單位：大田縣石牌初級(jí)中學(xué)）

編輯：溫雪蓮