在“玩中學” “學中玩”的教學中 尚需注意什么
——談談初中“物體的浮沉條件及應用”的教學

楊雄生 杜玉萍 申海英

(北京教育學院朝陽分院 北京 100026)(北京中醫(yī)學院附屬中學 北京 100013)(北京市第十六中學 北京 100018)

《新課程標準》要求盡量多開展“探究性教學”，“探究性教學”重在培養(yǎng)學生“探究能力”和“創(chuàng)新精神”．

實驗是物理科學的基礎，也是物理教學的基礎．為體現(xiàn)物理教學的實驗性，也為了激發(fā)學生學習興趣，物理教學應該讓學生多動手實驗,實現(xiàn)“玩中學”、“學中玩”．

學生們都喜歡這種“玩中學”、“學中玩”的教學！但，這里的“玩”，不是“瞎玩”、“胡玩”，這里的“玩”是為物理教學服務的！

物理課上的“玩中學”、“學中玩”，首先，要為滲透“探究思想”服務的，即為培養(yǎng)學生的“探究能力”和“創(chuàng)新精神”打基礎、做準備的；其次，在完成相應的教學目標的過程中要滲透物理思想和物理方法的．

這種教學，課堂上師生著重完成3件事：

第一，鼓勵、啟發(fā)學生質(zhì)疑或提出反對意見，如果學生不質(zhì)疑，則教師幫助學生設疑；

第二，師生共同證明“質(zhì)疑”、“設疑”和“反對意見”是否正確；

第三，培養(yǎng)說服別人的本領．在說服別人的過程中，學會傾聽．“傾聽”既是尊重別人的表現(xiàn)，也是學習的好機會，更是學習“合作和交流”的場所．

不論是讓學生“玩中學”、“學中玩”，還是完成教學目標的過程中滲透物理思想和物理方法，都要采用“啟發(fā)式—少而精”的教學方法．

下面以初中“物體的浮沉條件及應用”這堂課為例，談談物理課堂教學如何既讓學生“玩中學”、“學中玩”，又能滲透“探究思想”；還能在完成規(guī)定的教學目標中滲透物理思想和物理方法．

1 引入新課

教師用手將乒乓球置于水槽的水中，問：我放開手，會發(fā)生什么現(xiàn)象？

生：乒乓球上浮．

教師放開乒乓球—球下沉！—學生驚奇！

教師將第二個乒乓球置于水中，問：我放開手，會發(fā)生什么現(xiàn)象？

生：乒乓球上浮．

教師放開乒乓球—球懸浮！—學生再次驚奇！

教師將第三個乒乓球置于水中，問：我放開手，會發(fā)生什么現(xiàn)象？

生：乒乓球上浮．

教師放開乒乓球—球上浮．

乒乓球3個狀態(tài)如圖1所示．

圖1 水槽中3個乒乓球的3種狀態(tài)

2 實驗 討論 作圖

2.1 討論引入新課的實驗

師：3個外形相同的乒乓球，浸沒在水中，他們所受的浮力相同，可是，一個下沉、一個懸浮、一個上浮，這是為什么？

生：他們的重力不同．

師：請同學將乒乓球這3個狀態(tài)的受力示意圖畫出來，注意畫圖時要表現(xiàn)它們之間什么相同，什么不同．——用實物投影儀展示、評析學生的受力示意圖(略)．

師：上浮的乒乓球，最后漂浮在水上．請同學畫出外形相同的乒乓球上浮和漂浮兩種狀態(tài)的受力示意圖，注意畫圖時要表現(xiàn)它們之間什么相同，什么不同．——用實物投影儀展示、評析學生的受力示意圖(略)．

師：外形相同的乒乓球，在懸浮和漂浮兩種狀態(tài)，都是浮力等于重力，它們又有什么不同？如何判別懸浮和漂浮？

生：懸浮物體全部浸沒水中，漂浮物體只有部分浸入水中．外形相同的乒乓球，懸浮時，重力和浮力都比漂浮大.——教師結合受力示意圖解釋(略)．

2.2 讓小西紅柿浮起來---鹽水選種原理

師：請同學們把桌上的小西紅柿，放入小燒杯水中，發(fā)現(xiàn)有什么現(xiàn)象

生：下沉．

師：誰能用最簡單的方法，讓小西紅柿上浮？

生：往水中加鹽．

師：桌上有鹽，大家試試．

學生往水中加鹽，攪拌前，有的小西紅柿能懸浮，攪拌，小西紅柿上浮．

師：小西紅柿從下沉變?yōu)樯细。裁窗l(fā)生變化了？

生：浮力變大了．

師：為什么浮力會變大？

生：液體的密度變大了．

師：請同學用兩個受力的示意題圖，將小西紅柿從下沉變?yōu)樯细”硎境鰜恚媹D時要表現(xiàn)它們之間什么相同，什么不同．

用實物投影儀展示、評析學生的受力示意圖(略)．

師：古代科學技術不發(fā)達時，聰明的勞動人民，就采用鹽水選種法，挑選飽滿的種子．

同時演示，將一把黃豆投入鹽水中，結果飽滿的下沉，空癟的上浮，完成種子的挑選，如圖2所示．

圖2 將一把黃豆投入鹽水中觀察黃豆的浮沉情況

2.3 漂浮的牙膏皮——輪船吃水線原理

師：請將桌上的牙膏皮放入水槽中，發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？

生：直立在水面上．(圖3)

圖3 將牙膏皮直立放在水槽中，觀察漂浮情況

師：往牙膏皮中加一粒玻璃球，發(fā)生什么現(xiàn)象？

生：牙膏皮下沉一些，還漂浮．

師：大家再加一粒玻璃球……

師：再加一粒玻璃球……

師：這4種狀態(tài)，什么相同，什么不同？

生：都是漂浮狀態(tài)，浮力都等于重力，吃水越來越深，浮力和重力越來越大．

師：請同學將牙膏皮這4種狀態(tài)的受力示意圖畫出來，注意其中什么是相同的，什么是不同的．

用實物投影儀展示、評析學生的受力示意圖(略)．

師：圖4表示什么？

生：工人往船上裝貨．

圖4 工人往船上裝貨

師：工人往船上裝貨，船會發(fā)生……

生：船吃水越來越深．

展示大輪船的吃水線圖(圖略).

師：大輪船也有吃水線，從大輪船的吃水情況，可以判斷輪船載貨的多少(略)．

2.4 密度計原理

師：將“一端帶陶泥的吸管”，放入A，B，C3個量筒中(A為酒精，B為水，C為鹽水，同一陶泥吸管在3個量筒中，露出水面外的部分有明顯的不同)，發(fā)現(xiàn)有什么相同，有什么不同？(圖5為水中的情況)

生：都是漂浮，同一根“吸管”，重力相同，浮力也相同．

圖5 陶泥吸管在B中的情況

師：請同學們將3種狀態(tài)，帶陶泥的吸管受力示意圖畫出來，注意要展示它們的相同點和不同點．——用實物投影儀展示、評析學生的受力示意圖(略)．

師：如果A，B，C3個量筒里的液體，分別是酒精、水和鹽水．你能判斷出那個是酒精，哪個是鹽水？

生：A是酒精，B是水，C是鹽水．

師：根據(jù)什么作這樣的判斷？

生：3種狀態(tài)都是漂浮，重力等于浮力，同一根“吸管”，所以，3個狀態(tài)下的浮力相等，再根據(jù)F浮=ρ液gV排，V排大者，ρ液則小；V排小者，ρ液則大．

師：如果在“吸管”上標上刻度，就可以用來測定液體的密度．從剛才的討論可知，刻度越接近“陶泥”端，其密度值越大；越遠離“陶泥”端，其密度值越小．

展示實際的密度計，并介紹它的構造和刻度(略)．

2.5 常壓下的浮沉子——潛水艇原理．

演示常壓下的浮沉子的下沉、懸浮或上浮，如圖6所示，圖7是供學生實驗用的該浮沉子的一種構造．

圖6 常壓下的浮沉子演示實驗

圖7 供學生實驗演示的浮沉子的構造

師：同學桌上也有一套常壓下的浮沉子，你們也可以控制它上浮、懸浮或下沉．請同學仔細觀察，在這3種狀態(tài)，什么不變，什么改變？

學生實驗、觀察后，答：在這3種狀態(tài)下，瓶子所受的浮力不變，而瓶中的水重卻在改變．當瓶重和其中水重大于它的浮力，瓶子下沉；當瓶重和其中水重等于它的浮力，瓶子懸浮；當瓶重和其中水重小于它的浮力，瓶子上浮．

師：很好！請同學用受力示意圖，將3種狀態(tài)表示出來，同時注意要表示出它們的相同點和不同點．

用實物投影儀展示學生的受力示意圖(略)．

師：這個實驗有何應用？

生：潛水艇．

教師結合潛水艇的構造解剖圖，講授其原理(略)．

2.6 孔明燈——熱氣球

師：不僅液體有浮力，氣體也有浮力．利用氣體的浮力，可以制作氣球、氣艇．現(xiàn)在，我們就來制作一個熱氣球．

教師演示圖8所示的熱氣球——孔明燈．由于教室高度不夠高，影響演示效果，在孔明燈的十字叉絲先系一根細鐵絲，鐵絲下面再系根細繩，當孔明燈上升到房頂時，利用細繩把它拉到低處，再放手讓它升到房頂；再拉，再放，重復兩、三次，以增強實驗效果．

圖8 熱氣球演示

師：為什么孔明燈會上升？

生：浮力大于重力．

師：孔明燈受到的浮力如何計算？

生：根據(jù)F浮=ρ空gV排，其中V排為孔明燈外殼的體積，ρ空為空氣的密度．

師：這里的重力如何計算？

生：這里的重力有兩個：一個為孔明燈外殼的重力；另一個為孔明燈內(nèi)熱空氣的重力．

師：請同學將上升的孔明燈受力的示意圖畫出來．用實物投影儀展示、評析學生的受力示意圖(略)．

3 本課小解(略)

4 幾點說明

本堂課主要是讓學生在“玩中學”、“學中玩”，物理課中的“玩”不是“瞎玩”，而是在教師的主導下，滲透“探究思想”，在完成教學目標中滲透物理思想和物理方法．

本堂課“啟發(fā)式—少而精”的教學，體現(xiàn)在：幾個實驗都是由教師設疑—引導實驗—教師提出問題—師、生共同討論—最后學生作圖落實．

本堂課的“少而精”，還體現(xiàn)在：對每個實驗重點是啟發(fā)找什么(物理量)相同，什么(物理量)不同，畫物體的受力示意圖．對于每個實驗的應用僅僅點到為止，不做深入討論！因為，本堂課實驗多時間緊，各自的應用留待相應的習題課再作深入討論．

本堂課實驗說明如下：

引入新課(圖1)的實驗，先在圓柱形的水槽內(nèi)注入一定量的清水，再配制等體積的濃鹽水，用高腳漏斗將濃鹽水注入圓柱水槽清水的下方，使得圓柱水槽內(nèi)形成隨高度變化的鹽水的濃度梯度．只要適當調(diào)整3個乒乓球的重力(打眼、注沙再蠟封)，就能實現(xiàn)圖1的3種狀態(tài)．在演示懸浮實驗時，應將乒乓球置于清水和濃鹽水的交界處，一松手，乒乓球就靜止不動了，免得引起學生“歧議”

有教師認為圖1的實驗有問題，是在兩種液體的分界面處的懸浮，不能隨意各處懸浮．

我們認為，乒乓球懸浮時，第一全浸，第二浮力和重力相等，第三水槽中全部都是鹽水，清水可以認為濃度為零的鹽水．它是利用鹽水的濃度梯度來實現(xiàn)懸浮而已，好處是容易當著學生的面演示懸浮．

要讓牙膏皮最初就能直立在圖3的水面上，必須事先在牙膏皮的封閉端加適當?shù)纳匙雍湍虅┘纯桑?/p>

圖5中“一端帶陶泥的吸管”，其中，吸管為普通吸冷飲的空心長吸管；陶泥為勞技課中使用的器物．本實驗陶土的體積大約5 cm3，實驗效果很好！

由于水質(zhì)陶泥會溶于酒精，所以，要用薄膜塑料將陶土包上．

假如有學生對孔明燈有研究，讓該學生為全班同學表演孔明燈，教學效果將會更精彩！

【附注】

2013年4月17日，本文作者之一杜玉萍老師，將本課題為北京市部分老師做了一堂研究課，課后的評議會上，得到北京物理學會初中專題研究組的許多老教師的好評.

本課題的教學，本文另一作者申海英老師的以教學錄像形式，收入北京高教電子音像出版社的《百節(jié)名師風采課》中.

本文僅為我們的一家之言，大膽提出來和同行討論，盼望斧正.