初中物理浮力實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

丁強(qiáng)

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式旨在通過直觀的物理現(xiàn)象呈現(xiàn)，提高學(xué)生對于物理規(guī)律的認(rèn)知理解能力，同時(shí)通過物理問題的探索，掌握物理知識，形成對于物理規(guī)律的全面認(rèn)知。浮力是初中物理教學(xué)中重難點(diǎn)，在教學(xué)中，教師需要從實(shí)驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)中問題設(shè)置和實(shí)驗(yàn)后的物理規(guī)律組織討論等多個(gè)環(huán)節(jié)，開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生更加全面直觀地認(rèn)識浮力現(xiàn)象，生成對于浮力物理規(guī)律和計(jì)算方式的理解和運(yùn)用能力。

關(guān)鍵詞：初中;物理;浮力;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

初中階段學(xué)生對于相對抽象的物理學(xué)原理理解較為困難，同時(shí)一些根深蒂固的觀念也會(huì)在一定程度上擾亂學(xué)生建構(gòu)物理概念，形成準(zhǔn)確的物理判斷。在浮力部分的物理教學(xué)中，學(xué)生通常憑借日常觀察，產(chǎn)生“重的物體下沉、輕的物體上浮”的片面前概念。對于物理教學(xué)工作來說，教師需要采用能夠清晰直觀呈現(xiàn)物理現(xiàn)象的物理實(shí)驗(yàn)，來幫助學(xué)生重新樹立概念，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自主歸納與浮力相關(guān)的密度等多種條件。

一、初中物理“浮力”課程基本情況

“浮沉條件”是初中物理課程中《浮力》單元的教學(xué)內(nèi)容，該單元教學(xué)目標(biāo)為學(xué)生通過知識學(xué)習(xí)，掌握物體上浮或下沉的動(dòng)力特征，能夠通過物體的物理量計(jì)算得到上浮或下沉的程度。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是浮力教學(xué)部分主要采用的教學(xué)方法，教師采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在幫助學(xué)生建立起直觀的浮力印象，能夠感受到物體上浮的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與其所受到的浮力有著緊密關(guān)聯(lián)，使學(xué)生更容易理解浮力作用下上浮規(guī)律和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為了提高教學(xué)質(zhì)量，浮力部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)在內(nèi)容設(shè)置環(huán)節(jié)和后續(xù)討論環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新，教師在教學(xué)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)采用激發(fā)矛盾沖突提出問題、通過經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證以及回顧以往生活中認(rèn)知等手段，幫助學(xué)生走出片面、錯(cuò)誤前概念的思維影響，從實(shí)驗(yàn)觀察出發(fā)，重新認(rèn)識物體在受到浮力時(shí)出現(xiàn)上浮運(yùn)動(dòng)的特征。

二、浮力實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與開展

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備主要選擇與學(xué)生日常生活相關(guān)的事物，在浮力實(shí)驗(yàn)中，可以采用模擬船舶運(yùn)行水面的浮力物理現(xiàn)象，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。選擇實(shí)驗(yàn)材料為一個(gè)透明水槽，一個(gè)擁有一定質(zhì)量的船舶金屬模型，一個(gè)與船舶模型同等質(zhì)量的鐵塊，一個(gè)能夠自主改編形狀的橡皮泥。此外，在開始課堂教學(xué)之前，還可以組織學(xué)生自行準(zhǔn)備一些不溶于水的物品，帶到課堂上來，參與到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。

教師需要明確本節(jié)課教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，幫助學(xué)生產(chǎn)生物理現(xiàn)象觀察和參與其中的興趣動(dòng)力，在浮力變化的觀察中，學(xué)生需要了解不同形狀物體在水中表現(xiàn)出不同浮沉狀態(tài)的基本特征，進(jìn)而形成物體密度變化所帶來的狀態(tài)變化基本觀念。同時(shí)，教師需要通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)計(jì)算的方式，幫助學(xué)生了解浮力產(chǎn)生的所需的條件，認(rèn)識到重量、密度、浮力大小和在水中排水量幾個(gè)物理量之間的關(guān)系。

（二）實(shí)驗(yàn)開展

本次浮力教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置的是對于真實(shí)船舶行駛在水面上的場景的模擬，在開始實(shí)驗(yàn)之前，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對此前生活當(dāng)中見過的輪船等常見場景進(jìn)行回憶，引導(dǎo)學(xué)生對輪船在水面上漂浮這一現(xiàn)象的討論。緊隨其后，教師利用學(xué)生在以往生活當(dāng)中所形成的前概念“重的下沉，輕的上浮”為契機(jī)，讓學(xué)生思考為什么重達(dá)數(shù)噸的船舶能夠漂浮在水面之上，而明顯質(zhì)量更輕的石塊卻會(huì)直接沉入水底。學(xué)生基于這個(gè)問題進(jìn)行反復(fù)思考，進(jìn)而對這個(gè)“反?！钡默F(xiàn)象產(chǎn)生疑問。

教師組織學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中來，實(shí)驗(yàn)選擇的是透明水箱模擬江海的水面，教師拿出船舶模型和同質(zhì)量鐵塊，由學(xué)生對兩個(gè)物體的質(zhì)量進(jìn)行測量。教師在剛剛的疑問基礎(chǔ)上進(jìn)行提問，“兩個(gè)物體放入到水上誰會(huì)浮起來誰會(huì)沉入水面”。引導(dǎo)學(xué)生對船舶模型浮起而鐵塊沉入這一現(xiàn)象進(jìn)行觀察。

緊隨其后，教師提出問題，“上浮和下沉與物體重量有關(guān)嗎？”學(xué)生通過剛剛的實(shí)驗(yàn)，能夠形成對于自己錯(cuò)誤的前概念的反思，進(jìn)而產(chǎn)生物體上浮或下沉并不會(huì)因重量變化而發(fā)生改變。此時(shí)，教師啟發(fā)下，學(xué)生將會(huì)面臨到一個(gè)新的問題，“物體上浮與什么要素相關(guān)”。在學(xué)生進(jìn)行思考的過程中，教師拿出準(zhǔn)備好橡皮泥，交給學(xué)生，要求學(xué)生嘗試將橡皮泥浮在水面。

學(xué)生通過積極參與實(shí)驗(yàn)的方式，不斷嘗試通過改變橡皮泥的形狀使橡皮泥浮在水面。最終學(xué)生通過觀摩船舶的形狀，將橡皮泥捏制成同樣的形狀，最終實(shí)現(xiàn)了橡皮泥浮于水面。緊接著，教師讓學(xué)生們拿出自己準(zhǔn)備的物品，其中有圓珠筆、橡皮、瓶蓋等，對他們在水面上的情況進(jìn)行觀察，判斷哪些物品能夠浮在水面上，哪些物品會(huì)直接沉入水底。

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，教師引入密度概念，提出不同密度物體在水中會(huì)呈現(xiàn)出不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)物體的密度小于水的密度時(shí)，物體便會(huì)受到水的浮力作用，浮在水面之上，而當(dāng)物體密度大于水時(shí)，物體所受到的重力將會(huì)超過水的浮力，導(dǎo)致物體會(huì)向下沉，最終沉入到水中。

（三）組織討論

在完成實(shí)驗(yàn)后，教師組織學(xué)生展開對于物體密度和浮力之間關(guān)系的討論，并針對同樣能夠浮在水面上的物體，所產(chǎn)生的浮力大小有怎樣不同的觀察，進(jìn)而明確密度對于浮力的影響規(guī)律。

與此同時(shí)，教師還可以組織學(xué)生對不同物體的密度進(jìn)行測定，完成測定后的物體通過標(biāo)號，依此放入到水箱當(dāng)中，觀察其浮沉情況是否與自己的計(jì)算結(jié)果保持一致，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對于浮力的理解。

三、總結(jié)

浮力課程教學(xué)所采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，要注重學(xué)生思維觀念的轉(zhuǎn)變過程，通過多次驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生能夠?qū)⒂^察到的規(guī)律與日常生活當(dāng)中形成的判斷進(jìn)行相互對照，從而完成對于前概念是否正確的驗(yàn)證。與此同時(shí)，浮力概念當(dāng)中的質(zhì)量、密度和運(yùn)動(dòng)變化之間的關(guān)聯(lián)，應(yīng)當(dāng)由學(xué)生在自主觀察和親身參與實(shí)驗(yàn)過程中一點(diǎn)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和總結(jié)，教師可以嘗試從旁引導(dǎo)等方式，幫助學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的困惑提供一些啟發(fā)。通過學(xué)生親身參與的浮力實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對于浮力知識的掌握更加直觀和具體，對于浮力物理特性的理解得到加深。

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