基于解決學(xué)生問題的物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐
——蘇科版物理“氣體的壓強(qiáng)”教學(xué)設(shè)計(jì)案例

王 澤

（常州市清潭中學(xué)，江蘇 常州）

一、設(shè)計(jì)習(xí)題，復(fù)習(xí)舊知，埋下伏筆

上課伊始，教師通過固體壓強(qiáng)計(jì)算習(xí)題和液體壓強(qiáng)計(jì)算習(xí)題的呈現(xiàn)作為課堂設(shè)計(jì)的開場白。

題目：

1.某圓柱體，體積為2.5 cm3，高4 cm，現(xiàn)受到F=6 N的壓力，求它受到的壓強(qiáng)為多少？（計(jì)算過程保留一位小數(shù)）

2.水管高 10 米，裝滿水，密度 ρ=1×103kg/m3

求：水對(duì)水管底部的壓強(qiáng)是多少？（P=ρ液gh）

設(shè)計(jì)意圖：（1）學(xué)習(xí)了固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)，那么氣體是不是也存在壓強(qiáng)呢？方便下一環(huán)節(jié)順利過渡到本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容；（2）習(xí)題的計(jì)算設(shè)計(jì)不僅起到復(fù)習(xí)壓強(qiáng)公式的目的，習(xí)題中的數(shù)值也為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作計(jì)算及解釋生活中氣體壓強(qiáng)起到計(jì)算的鋪墊工作。

二、問題引入，震撼實(shí)驗(yàn)，激發(fā)興趣

師：之前我們學(xué)習(xí)過固體因?yàn)榛ハ鄶D壓而產(chǎn)生壓力形成壓強(qiáng)，液體由于重力又具有流動(dòng)性而有壓強(qiáng)，所以當(dāng)有固體擠壓你時(shí)，或者當(dāng)你在潛泳時(shí)都能感受到固體或者液體對(duì)你的壓強(qiáng)，那么大氣呢？你能感受到大氣壓嗎？

物理知識(shí)來源于生活，學(xué)生通過思考教師提出的問題，回憶自己的生活經(jīng)驗(yàn)。似乎并沒有什么例子能證明大氣壓的存在。必定會(huì)思考，那么大氣壓是不是真實(shí)存在呢？引發(fā)學(xué)生思考。

師：那大氣壓真實(shí)存在嗎？

請(qǐng)看：演示一個(gè)視頻（壓扁油桶）；兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：吸盤、試管上爬（適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生說明大氣壓的存在）

師：說明了什么？

此時(shí)教師通過問題及一系列的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)，讓學(xué)生總結(jié)出大氣壓是存在的。

油桶被壓扁的視頻給學(xué)生以震撼，必定給學(xué)生留下深刻印象，教師此時(shí)提示性提問：是什么力量在油桶的外面把油桶壓扁的呢？接著演示“吸盤”（使用裝修吸地磚用的大吸盤）“小試管上爬”實(shí)驗(yàn)，提問：是什么力量將吸盤牢牢壓在玻璃上的呢？又是什么力量將小試管推高呢？通過實(shí)驗(yàn)+問題形式讓學(xué)生真正置身其中感受大氣壓的存在，最后再讓學(xué)生總結(jié)出“大氣壓是真實(shí)存在的”。

三、提供素材，引發(fā)思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

物理課堂教學(xué)中大氣壓的測量實(shí)驗(yàn)是利用注射器完成的，為了讓學(xué)生知道大氣壓測量的歷史淵源，了解古人測量大氣壓的方法，本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)利用馬德堡半球?qū)嶒?yàn)和托里拆利實(shí)驗(yàn)的視頻給予介紹后，教師結(jié)合之前的教學(xué)總結(jié)，托里拆利實(shí)驗(yàn)用到水銀，有劇毒，不合適在教室讓學(xué)生測量。結(jié)合之前的學(xué)生思考、歸納要能體驗(yàn)到大氣壓存在需要研究物體一側(cè)排盡空氣，我們生活中有什么器材可以達(dá)到這樣的目的呢？學(xué)生結(jié)合之前的教學(xué)和桌子上提供的器材必定能想到，注射器、吸盤……

師：那利用注射器來測大氣壓的值，注射器如何能感受到大氣壓呢？

師：請(qǐng)大家思考，我們應(yīng)該測哪些量來求大氣壓的值呢？

師：測量用哪個(gè)公式？需要測量哪些物理量？

師：應(yīng)該如何操作，操作過程中應(yīng)該注意些什么？

一系列問題串引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，最終確定利用注射器測量大氣壓值的方法后學(xué)生設(shè)計(jì)記錄表格、完成實(shí)驗(yàn)并記錄、計(jì)算。

測量完成后學(xué)生的結(jié)果與準(zhǔn)確值之間必定有很大的差距，主要還是偏小。

師：為何大家測量出來的同一個(gè)大氣壓，卻有如此大的偏差，實(shí)驗(yàn)過程中，哪些地方會(huì)導(dǎo)致我們的測量值出現(xiàn)誤差。

問題出現(xiàn)了，學(xué)生必定迫切想知道這么大的誤差出現(xiàn)的原因，問題引起學(xué)生深層次的思考。

設(shè)計(jì)目的：（1）實(shí)驗(yàn)誤差分析；（2）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力。

這個(gè)問題需要引導(dǎo)學(xué)生回答，注射器頂端小管中空氣沒有排盡。教師繼續(xù)提問：

師：有什么辦法可以排盡這部分空氣嗎？大家討論并試試。

設(shè)計(jì)目的：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后解決問題的能力。

教師指導(dǎo)學(xué)生用水填充那部分小管并再次完成實(shí)驗(yàn)，這時(shí)候部分學(xué)生小組發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果又偏大了，教師繼續(xù)提問：

師：為什么又偏大呢？什么原因呢？

教師適當(dāng)介紹由于摩擦等因素，并布置學(xué)生課后思考有什么辦法盡可能減小由于摩擦產(chǎn)生的誤差……

四、衍生拓展，提出問題，解釋現(xiàn)象

師：此時(shí)想必同學(xué)們能解釋為什么開始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候的吸盤拉不動(dòng)了吧？

題目：吸盤有效直徑d=12 cm，大氣壓p=1×105 Pa，求需要多大的力可以拉開吸盤？（π≈3）

設(shè)計(jì)目的：學(xué)習(xí)物理知識(shí)之后用物理知識(shí)解決生活中的問題。

師：為什么托里拆利實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用水銀，而不用生活中到處能見到的水呢？

設(shè)計(jì)目的：復(fù)習(xí)計(jì)算的同時(shí)感受經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)的精妙之處。（原來用水來完成實(shí)驗(yàn)至少需要10米長的水管……）

初中物理教學(xué)中，大氣壓強(qiáng)是一個(gè)很重要的知識(shí)，學(xué)生對(duì)該部分的知識(shí)很可能只是停留在識(shí)記的層面，學(xué)生知道馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是證明大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)、知道托里拆利實(shí)驗(yàn)是測量大氣壓的實(shí)驗(yàn)，也能記住大氣壓的值是多少，對(duì)于物理課本中對(duì)大氣壓的測量實(shí)驗(yàn)中的原理、器材及注意事項(xiàng)也都能識(shí)記，但是絕大多數(shù)學(xué)生可能并沒有真正理解，本課教學(xué)從源頭出發(fā)，通過視頻、實(shí)驗(yàn)、生活現(xiàn)象等，通過問題串的形式將教學(xué)進(jìn)行串聯(lián)，問題層層深入，激發(fā)學(xué)生興趣、引發(fā)學(xué)生思考，使知識(shí)的學(xué)習(xí)、掌握從本源開始，知其然，更知其所以然。