初中物理浮力概念教學(xué)設(shè)計(jì)探究

劉玉蘭

摘要：浮力是流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，也是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)。大多數(shù)學(xué)生對(duì)這部分感興趣，但很難學(xué)。作為初中物理學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，教師應(yīng)采用探究式教學(xué)模式，提高課堂教學(xué)效率，加深學(xué)生對(duì)物理概念知識(shí)和規(guī)律的理解。本文基于探究式教學(xué)模式，以初中物理浮力單元知識(shí)為例，對(duì)于如何進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)和不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的應(yīng)用做簡(jiǎn)要分析。創(chuàng)新點(diǎn)在于思想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：初中物理;浮力概念知識(shí);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、阿基米德原理教學(xué)設(shè)計(jì)

在教學(xué)引入階段，教師可以通過(guò)介紹古希臘學(xué)者阿基米德鑒定皇冠的故事引入課題，也可以通過(guò)簡(jiǎn)短的視頻動(dòng)畫(huà)吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

在進(jìn)入到正式教學(xué)過(guò)程當(dāng)中時(shí)，教師通過(guò)第一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)。首先將一個(gè)雞蛋放入水中，雞蛋下沉，然后向水中加入食鹽并攪拌均勻，觀察雞蛋的變化。該步驟旨在說(shuō)明物體所受到的浮力與液體的密度大小有關(guān);接著教師讓一個(gè)學(xué)生將一個(gè)空瓶向下慢慢壓入水中，問(wèn)一問(wèn)他的手有什么感覺(jué)，此時(shí)的瓶子所受浮力是否變化？在第一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行第二個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。通過(guò)前一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們?cè)趯⒖掌孔酉蛩邢聣簳r(shí)，手可以感覺(jué)到一個(gè)明顯的向上力，而且手越往下壓，這個(gè)力越大。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了浮力的大小與排開(kāi)液體的體積有關(guān)，進(jìn)而提出問(wèn)題引出下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：對(duì)于物體所受浮力大小與排開(kāi)液體的多少，這兩者之間是否會(huì)存在一個(gè)定量關(guān)系？浮力大小與排開(kāi)液體重力之間又是否存在一定關(guān)系？眾所周知，體積與密度相乘，所得是物體的質(zhì)量，據(jù)此是否可以做一個(gè)大膽猜想，假設(shè)浮力大小與物體排開(kāi)液體重力大小是相等的。順勢(shì)進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，采用示重法來(lái)測(cè)量物體所受浮力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到物體所受浮力與物體排開(kāi)水的重力，總結(jié)結(jié)論：浸泡在液體中的物體受到向上浮力的大小與被它所拍開(kāi)液體受到的重力相等，這便是阿基米德原理。

二、物體的浮沉條件及應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

同上述內(nèi)容一樣，演示實(shí)驗(yàn)可以很順利地引出即將要講解的知識(shí)內(nèi)容，并且順勢(shì)地過(guò)渡到引導(dǎo)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也能夠獲得很好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

在探究物體的浮沉條件及應(yīng)用中，教師可以準(zhǔn)備兩個(gè)體積相同的鐵塊與蠟塊，將其同時(shí)浸入水中，松手后讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，并對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題：浸沒(méi)在水中的兩個(gè)物體分別受什么力？所受的力是否相等？既然相等，為什么鐵塊下沉，蠟塊上?。坑纱艘霰菊n課題——物體的浮沉條件。

在進(jìn)行相關(guān)演示實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生觀察水中的物體沉浮情況，從而畫(huà)出物體的受力示意圖，再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)、討論與交流的過(guò)程，得出物體的浮沉條件，并歸納：當(dāng)F浮G時(shí)，物體所受合力為零，物體便會(huì)懸浮于液體中，或漂浮于水面上。

除此之外，教師還可以運(yùn)用阿基米德原理來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物體的沉浮條件進(jìn)行分析。比如當(dāng)ρ液<ρ物時(shí)，F(xiàn)浮ρ物時(shí)，F(xiàn)浮>G物，物體可以在液體中上浮，最終達(dá)到漂浮狀態(tài)。

最后，物體浮沉條件的應(yīng)用，教師可以讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)物體浮沉條件，來(lái)自然地過(guò)渡到生活當(dāng)中，比如自制潛水艇模型，引導(dǎo)學(xué)生分析物體浮沉條件?；蛘咭龑?dǎo)學(xué)生用橡皮泥來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，感受輪船的制造原理。

三、運(yùn)用思想實(shí)驗(yàn)分析浮力教學(xué)中的疑難

思想實(shí)驗(yàn)指的是在特定條件下，受客觀條件所限，只能依靠科學(xué)原理在思想中借助邏輯推論來(lái)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在此以“浮冰”問(wèn)題為例，做簡(jiǎn)要分析。

浮冰問(wèn)題對(duì)于初中生來(lái)講，比較抽象，所以通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)來(lái)讓學(xué)生對(duì)浮冰的液面變化形成深刻理解。所謂“浮冰”問(wèn)題，即水面上漂浮一塊冰，在冰塊融化之后，液面會(huì)如何變化的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)是真正搞懂一個(gè)物理規(guī)律最直接有效的方式，教師可以采用啟發(fā)→引導(dǎo)→探究的教學(xué)模式，通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合圖示，來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行思想實(shí)驗(yàn)，最終借助邏輯推理發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從中得出問(wèn)題答案。

教師創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境，控制容器中的水保持靜態(tài)不動(dòng)，待等到取出浮冰的瞬間，容器的水面會(huì)形成一個(gè)凹面。根據(jù)物體排開(kāi)液體體積定義，該凹面的容積即等于浮冰排開(kāi)水的體積，可以根據(jù)二力平衡條件來(lái)求此體積。接著，將取出后的浮冰融化成水，根據(jù)冰融化過(guò)程當(dāng)中質(zhì)量不變?cè)?，算出它的體積。最后，將浮冰所化成的水導(dǎo)入容器，比較V水與V排大小，判斷凹面是否被填滿，最后推斷出答案。

與常規(guī)的教學(xué)過(guò)程相比，思想實(shí)驗(yàn)方法可以讓學(xué)生經(jīng)歷浮冰問(wèn)題中冰塊變化的具體過(guò)程，從而理解V排的物理意義，這對(duì)于提高學(xué)生的空間想象和邏輯思維能力有著促進(jìn)意義。學(xué)生在掌握思想實(shí)驗(yàn)方法后，再遇到此類問(wèn)題便會(huì)自主地加以運(yùn)用，摒棄套用公式的舊方法。

綜上所述，教師想要讓學(xué)生更加深入地了解和把握物理知識(shí)，就應(yīng)該注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真正功能。從制作教具、演示實(shí)驗(yàn)和分組探究實(shí)驗(yàn)著手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探究興趣，充分調(diào)動(dòng)其課堂參與積極性，在自主探究、操作、觀察、思考、交流、分析等過(guò)程中解決疑難，發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)。

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