注重物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用

文/吳征勇

摘 要：新課程背景下的物理教學(xué)注重對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的全面發(fā)展為目標(biāo)。為了提高學(xué)生對物理知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用。以《物體的浮沉條件及應(yīng)用》教學(xué)為例，說明物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生掌握、運(yùn)用物理知識(shí)的作用。

關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)；浮沉條件

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在三維目標(biāo)中的情感、態(tài)度、價(jià)值觀部分強(qiáng)調(diào)物理課程應(yīng)使學(xué)生具有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、生產(chǎn)的意識(shí)，重視科學(xué)技術(shù)對自然環(huán)境、社會(huì)發(fā)展的影響。針對《物體的浮沉條件及應(yīng)用》這一節(jié)內(nèi)容，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定教學(xué)要使學(xué)生具有運(yùn)用物體的浮沉條件解析生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象的能力。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，教學(xué)中要特別注重實(shí)驗(yàn)發(fā)揮的作用，讓學(xué)生充分理解物體的浮沉條件，為學(xué)生在生活實(shí)踐中應(yīng)用物體的浮沉條件打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)引入是教學(xué)的起始，成功的教學(xué)引入能立刻吸引學(xué)生的注意力，產(chǎn)生學(xué)習(xí)知識(shí)的動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生自然地進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)。豐富多彩的實(shí)驗(yàn)是物理區(qū)別與其他學(xué)科的一個(gè)重要的特征，由于物理實(shí)驗(yàn)比基礎(chǔ)理論知識(shí)更加直觀，能給學(xué)生帶來最深刻的體驗(yàn)，所以采用物理實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)引入比其他手段更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在《物體的浮沉條件及應(yīng)用》的教學(xué)過程中，筆者演示兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)引入。

1.將氣球灌滿水并浸沒在水中，松開手后氣球會(huì)上浮，最后漂浮在水面上。往水中逐漸滴入酒精，會(huì)看到氣球懸浮在混合液中。

2.在空氣中投出充有氫氣和二氧化碳?xì)怏w的兩個(gè)氣球，觀察它們在空中的運(yùn)動(dòng)方向。

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)器材簡單易得，學(xué)生十分熟悉，實(shí)驗(yàn)操作簡單，同時(shí)能給學(xué)生帶來新的體驗(yàn)。通過這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)荞R上調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使他們自然地進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)。

二、鞏固舊知識(shí)，引出新知識(shí)，檢驗(yàn)理論的準(zhǔn)確性

知識(shí)的學(xué)習(xí)過程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，新知識(shí)要在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析歸納得出。在物體浮沉條件的教學(xué)中，筆者在復(fù)習(xí)浮力大小和方向的基礎(chǔ)上，有意識(shí)地指引學(xué)生對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出物體受力的示意圖，再根據(jù)二力平衡條件及力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出浸沒在液體中的物體的浮沉條件。

這個(gè)部分教學(xué)設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生利用已學(xué)的知識(shí)，從理論上推導(dǎo)出物體浮沉的條件，讓學(xué)生對結(jié)論的得出有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)過程。但是學(xué)生內(nèi)心里往往會(huì)產(chǎn)生事實(shí)是否也是這樣的疑問。心理學(xué)家認(rèn)為動(dòng)手實(shí)驗(yàn)比傾聽、觀察更易于理解和掌握知識(shí)，所以光從理論上推導(dǎo)物體的浮沉條件還不夠，還需要讓學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證物體的浮沉條件，以達(dá)到加深對物體浮沉條件的理解。

為了能從實(shí)驗(yàn)中得出物體的浮沉條件，筆者利用彈簧測力計(jì)、天平、溢水杯、量筒、針筒、三個(gè)完全相同的小藥瓶、水槽等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1.往三個(gè)小藥瓶中注入適量的水，使三個(gè)小藥瓶分別能沉沒、懸浮、漂浮在水槽中。

2.用彈簧測力計(jì)分別測出上述三種情景下小藥瓶的重力G。

3.用天平分別測出三個(gè)小藥瓶的質(zhì)量m。

4.把最重的小藥瓶放入裝滿水的溢水杯中，用量筒量出溢出水的體積V排。（即小藥瓶的體積V物）。

5.利用密度公式測出各種情景下小藥品的密度ρ物，再利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排算出三個(gè)小藥瓶浸沒在水中時(shí)浮力的大小，通過比較F浮與G物，ρ物與ρ水的大小關(guān)系。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程雖然會(huì)花費(fèi)較多的時(shí)間，但學(xué)生可以進(jìn)一步鞏固測量物體的密度和阿基米德原理等舊知識(shí)，還可以從實(shí)驗(yàn)得出物體的浮沉條件，使學(xué)生徹底消除對理論推導(dǎo)出物體浮沉條件準(zhǔn)確性的懷疑，有利于學(xué)生全面地理解、掌握知識(shí)。

三、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和運(yùn)用知識(shí)的能力

我們學(xué)習(xí)知識(shí)的目的是要為生產(chǎn)、生活服務(wù)，而物體浮沉條件的應(yīng)用是將物理知識(shí)運(yùn)用于生產(chǎn)、生活的一個(gè)重要領(lǐng)域。因此，物體浮沉條件應(yīng)用教學(xué)的核心在于引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物體的浮沉條件，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力和運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。教學(xué)中可利用以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的能力。

1.利用事先收集用完的小藥膏（鋁質(zhì)），把小藥膏殼擠癟，蓋上蓋子投入水中，觀察到小藥膏殼沉在水底。把小藥膏殼撈出，弄成空心狀，再次蓋上蓋子并浸沒在水中，觀察到小藥膏殼會(huì)上浮，最終漂浮在水面上。

2.把密度比水大的橡皮泥放入水中，它會(huì)下沉。再把它捏成一艘小船，發(fā)現(xiàn)它會(huì)漂浮在水面上，而且上面還可以承載一些重物。

以1、2兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)為依托，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，也呈現(xiàn)出密度比水大的物體只要把它做成空心且空心的程度足夠大，我們就能使它漂浮在水面上。將這個(gè)知識(shí)遷移到輪船，學(xué)生就能認(rèn)識(shí)到用鋼鐵等密度大于水的材料制造的船，由于把它做成空心的，它排開水（或海水）的體積增大，受到的浮力也隨之增大，所以它能夠漂浮在水面（或海面）上。

3.組織學(xué)生用大試管、橡皮管、橡皮塞、針筒制作潛水艇模型，用針筒往外抽氣或往里壓氣來改變試管內(nèi)空氣的體積，從而改變試管內(nèi)的水量，實(shí)現(xiàn)控制自制潛水艇的下沉和上浮。

4.組織學(xué)生利用大塑料袋、鐵絲、固體蠟、膠帶等物品制作一個(gè)孔明燈，在教室內(nèi)放飛一個(gè)孔明燈（注意安全）。固體蠟點(diǎn)燃后塑料袋內(nèi)的空氣被加熱，使其內(nèi)部的一部分空氣被排出，則G物＜F浮，孔明燈上升。

通過模擬潛水艇的下沉和上浮和自制孔明燈這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)既讓學(xué)生明白潛水艇和熱氣球的工作原理，又培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力和運(yùn)用知識(shí)的能力。同時(shí)通過這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在實(shí)踐中有成功的體驗(yàn)，讓他們變得更加自信，能更加積極主動(dòng)地參與到教學(xué)中來。

總之，在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)牢牢抓住教學(xué)的重難點(diǎn)，合理、廣泛地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)。充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，提高學(xué)生對知識(shí)的理解和運(yùn)用能力，這既是當(dāng)前素質(zhì)教育的要求，也是實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展目標(biāo)的途徑之一。

編輯 謝尾合