初中物理關鍵概念教學設計探究

鄧紹杰

摘 要：本文基于探究式教學模式，以初中物理浮力單元知識為例，對于如何進行系統的教學設計和不同實驗教學方法的應用做簡要分析。創新點在于思想實驗在物理教學中的運用。

關鍵詞：初中物理;浮力概念知識;實驗教學

浮力是流體靜力學當中應用性較強的基礎性知識，也是初中階段物理教學中的重點。絕大多數學生都表示對這部分很感興趣，但卻很難學。作為初中物理學習的轉折性知識點，教師應采用探究教學模式來提高課堂教學效率，深化學生對于物理概念知識和規律的理解掌握。

一、阿基米德原理

在教學引入階段，教師可以通過介紹古希臘學者阿基米德鑒定皇冠的故事引入課題，也可以通過簡短的視頻動畫吸引學生的注意力，激發學習興趣。

在進入到正式教學過程當中時，教師通過第一個演示實驗來引導學生進入狀態。首先將一個雞蛋放入水中，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。該步驟旨在說明物體所受到的浮力與液體的密度大小有關;接著教師讓一個學生將一個空瓶向下慢慢壓入水中，問一問他的手有什么感覺，此時的瓶子所受浮力是否變化？在第一個演示實驗結束后，進行第二個演示實驗。通過前一個實驗可以發現，當我們在將空瓶子向水中下壓時，手可以感覺到一個明顯的向上力，而且手越往下壓，這個力越大。這個實驗說明了浮力的大小與排開液體的體積有關，進而提出問題引出下一個教學環節：對于物體所受浮力大小與排開液體的多少，這兩者之間是否會存在一個定量關系？浮力大小與排開液體重力之間又是否存在一定關系？眾所周知，體積與密度相乘，所得是物體的質量，據此是否可以做一個大膽猜想，假設浮力大小與物體排開液體重力大小是相等的。順勢進入到實驗環節，采用示重法來測量物體所受浮力，通過實驗得到物體所受浮力與物體排開水的重力，總結結論：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用

同上述內容一樣，演示實驗可以很順利地引出即將要講解的知識內容，并且順勢地過渡到引導教學環節，學生在觀察實驗的過程中也能夠獲得很好的學習體驗。

在探究物體的浮沉條件及應用中，教師可以準備兩個體積相同的鐵塊與蠟塊，將其同時浸入水中，松手后讓學生觀察現象，并對學生提出問題：浸沒在水中的兩個物體分別受什么力？所受的力是否相等？既然相等，為什么鐵塊下沉，蠟塊上浮？由此引出本課課題——物體的浮沉條件。

在進行相關演示實驗后，引導學生觀察水中的物體沉浮情況，從而畫出物體的受力示意圖，再經過實驗、討論與交流的過程，得出物體的浮沉條件，并歸納：當F浮G時，物體所受合力為零，物體便會懸浮于液體中，或漂浮于水面上。

除此之外，教師還可以運用阿基米德原理來引導學生對物體的沉浮條件進行分析。比如當ρ液<ρ物時，F浮ρ物時，F浮>G物，物體可以在液體中上浮，最終達到漂浮狀態。

最后，物體浮沉條件的應用，教師可以讓學生通過學習物體浮沉條件，來自然地過渡到生活當中，比如自制潛水艇模型，引導學生分析物體浮沉條件。或者引導學生用橡皮泥來進行實驗，感受輪船的制造原理。

三、運用思想實驗分析浮力教學中的重難點

思想實驗指的是在特定條件下，受客觀條件所限，只能依靠科學原理在思想中借助邏輯推論來進行的實驗活動。在此以“浮冰”問題為例，做簡要分析。

浮冰問題對于初中生來講，比較抽象，所以通過思想實驗來讓學生對浮冰的液面變化形成深刻理解。所謂“浮冰”問題，即水面上漂浮一塊冰，在冰塊融化之后，液面會如何變化的問題。實驗是真正搞懂一個物理規律最直接有效的方式，教師可以采用啟發→引導→探究的教學模式，通過任務驅動結合圖示，來讓學生進行思想實驗，最終借助邏輯推理發現實驗現象，從中得出問題答案。

教師創設一個情境，控制容器中的水保持靜態不動，待等到取出浮冰的瞬間，容器的水面會形成一個凹面。根據物體排開液體體積定義，該凹面的容積即等于浮冰排開水的體積，可以根據二力平衡條件來求此體積。接著，將取出后的浮冰融化成水，根據冰融化過程當中質量不變原理，算出它的體積。最后，將浮冰所化成的水導入容器，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。

與常規的教學過程相比，思想實驗方法可以讓學生經歷浮冰問題中冰塊變化的具體過程，從而理解V排的物理意義，這對于提高學生的空間想象和邏輯思維能力有著促進意義。學生在掌握思想實驗方法后，再遇到此類問題便會自主地加以運用，摒棄套用公式的舊方法。

綜上所述，教師想要讓學生更加深入地了解和把握物理知識，就應該注重實驗教學，發揮實驗教學的真正功能。從制作教具、演示實驗和分組探究實驗著手，激發學生的學習探究興趣，充分調動其課堂參與積極性，在自主探究、操作、觀察、思考、交流、分析等過程中解決疑難，發現物理知識。

參考文獻：

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