注重物理實驗在教學中的作用

文/吳征勇

摘 要：新課程背景下的物理教學注重對學生科學素養的培養，強調以學生的全面發展為目標。為了提高學生對物理知識的理解，培養學生的科學素養，教師在教學過程中應該充分發揮實驗在教學中的作用。以《物體的浮沉條件及應用》教學為例，說明物理實驗在教學中激發學生學習興趣，引導學生掌握、運用物理知識的作用。

關鍵詞：物理實驗；教學；浮沉條件

《義務教育物理課程標準》在三維目標中的情感、態度、價值觀部分強調物理課程應使學生具有將科學技術應用于日常生活、生產的意識，重視科學技術對自然環境、社會發展的影響。針對《物體的浮沉條件及應用》這一節內容，《義務教育物理課程標準》明確規定教學要使學生具有運用物體的浮沉條件解析生產、生活中的一些現象的能力。為了實現這個目標，教學中要特別注重實驗發揮的作用，讓學生充分理解物體的浮沉條件，為學生在生活實踐中應用物體的浮沉條件打下堅實的基礎。

一、激發學生的學習興趣

教學引入是教學的起始，成功的教學引入能立刻吸引學生的注意力，產生學習知識的動機，讓學生自然地進入新課的學習。豐富多彩的實驗是物理區別與其他學科的一個重要的特征，由于物理實驗比基礎理論知識更加直觀，能給學生帶來最深刻的體驗，所以采用物理實驗作為教學引入比其他手段更能激發學生的學習興趣。在《物體的浮沉條件及應用》的教學過程中，筆者演示兩個小實驗作為教學引入。

1.將氣球灌滿水并浸沒在水中，松開手后氣球會上浮，最后漂浮在水面上。往水中逐漸滴入酒精，會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氣體的兩個氣球，觀察它們在空中的運動方向。

這兩個實驗器材簡單易得，學生十分熟悉，實驗操作簡單，同時能給學生帶來新的體驗。通過這兩個實驗能馬上調動學生學習的積極性，使他們自然地進入新課的學習。

二、鞏固舊知識，引出新知識，檢驗理論的準確性

知識的學習過程是一個循序漸進的過程，新知識要在已有認知的基礎上進一步分析歸納得出。在物體浮沉條件的教學中，筆者在復習浮力大小和方向的基礎上，有意識地指引學生對研究對象進行受力分析，畫出物體受力的示意圖，再根據二力平衡條件及力與運動的關系，判斷出浸沒在液體中的物體的浮沉條件。

這個部分教學設計的目的是讓學生利用已學的知識，從理論上推導出物體浮沉的條件，讓學生對結論的得出有一個清晰的認識過程。但是學生內心里往往會產生事實是否也是這樣的疑問。心理學家認為動手實驗比傾聽、觀察更易于理解和掌握知識，所以光從理論上推導物體的浮沉條件還不夠，還需要讓學生動手操作實驗，從實驗中驗證物體的浮沉條件，以達到加深對物體浮沉條件的理解。

為了能從實驗中得出物體的浮沉條件，筆者利用彈簧測力計、天平、溢水杯、量筒、針筒、三個完全相同的小藥瓶、水槽等器材進行實驗，實驗步驟如下：

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

2.用彈簧測力計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小藥瓶的質量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排算出三個小藥瓶浸沒在水中時浮力的大小，通過比較F浮與G物，ρ物與ρ水的大小關系。

這個實驗探究過程雖然會花費較多的時間，但學生可以進一步鞏固測量物體的密度和阿基米德原理等舊知識，還可以從實驗得出物體的浮沉條件，使學生徹底消除對理論推導出物體浮沉條件準確性的懷疑，有利于學生全面地理解、掌握知識。

三、培養學生的動手能力和運用知識的能力

我們學習知識的目的是要為生產、生活服務，而物體浮沉條件的應用是將物理知識運用于生產、生活的一個重要領域。因此，物體浮沉條件應用教學的核心在于引導學生運用物體的浮沉條件，培養學生的實際動手操作能力和運用知識解決問題的能力。教學中可利用以下幾個實驗來培養學生的能力。

1.利用事先收集用完的小藥膏（鋁質），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，它會下沉。再把它捏成一艘小船，發現它會漂浮在水面上，而且上面還可以承載一些重物。

以1、2兩個小實驗為依托，培養學生的動手能力，也呈現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。將這個知識遷移到輪船，學生就能認識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空氣的體積，從而改變試管內的水量，實現控制自制潛水艇的下沉和上浮。

4.組織學生利用大塑料袋、鐵絲、固體蠟、膠帶等物品制作一個孔明燈，在教室內放飛一個孔明燈（注意安全）。固體蠟點燃后塑料袋內的空氣被加熱，使其內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實驗活動既讓學生明白潛水艇和熱氣球的工作原理，又培養了學生動手實踐的能力和運用知識的能力。同時通過這兩個實驗讓學生在實踐中有成功的體驗，讓他們變得更加自信，能更加積極主動地參與到教學中來。

總之，在課堂教學中，教師應牢牢抓住教學的重難點，合理、廣泛地設計實驗，讓學生主動參與實驗。充分發揮實驗在教學中的作用，提高學生對知識的理解和運用能力，這既是當前素質教育的要求，也是實現學生全面發展目標的途徑之一。

編輯 謝尾合