初中物理浮力概念教學(xué)設(shè)計探究

劉玉蘭

摘要：浮力是流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)知識，也是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)。大多數(shù)學(xué)生對這部分感興趣，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)生對物理概念知識和規(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為例，對于如何進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計和不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的應(yīng)用做簡要分析。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;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、阿基米德原理教學(xué)設(shè)計

在教學(xué)引入階段，教師可以通過介紹古希臘學(xué)者阿基米德鑒定皇冠的故事引入課題，也可以通過簡短的視頻動畫吸引學(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)過程當(dāng)中時，教師通過第一個演示實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)。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(guān);接著教師讓一個學(xué)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行第二個演示實(shí)驗(yàn)。通過前一個實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)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(shí)驗(yàn)說明了浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)，進(jìn)而提出問題引出下一個教學(xué)環(huán)節(jié)：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(guān)系？浮力大小與排開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)此是否可以做一個大膽猜想，假設(shè)浮力大小與物體排開液體重力大小是相等的。順勢進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，采用示重法來測量物體所受浮力，通過實(shí)驗(yàn)得到物體所受浮力與物體排開水的重力，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

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內(nèi)容，并且順勢地過渡到引導(dǎo)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)的過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)備兩個體積相同的鐵塊與蠟塊，將其同時浸入水中，松手后讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，并對學(xué)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(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，從而畫出物體的受力示意圖，再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、討論與交流的過程，得出物體的浮沉條件，并歸納：當(dāng)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(yùn)用阿基米德原理來引導(dǎo)學(xué)生對物體的沉浮條件進(jìn)行分析。比如當(dāng)ρ液<ρ物時，F(xiàn)浮ρ物時，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)生通過學(xué)習(xí)物體浮沉條件，來自然地過渡到生活當(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。或者引導(dǎo)學(xué)生用橡皮泥來進(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進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)來讓學(xué)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(shí)驗(yàn)是真正搞懂一個物理規(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，通過任務(wù)驅(qū)動結(jié)合圖示，來讓學(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，從中得出問題答案。

教師創(chuàng)設(shè)一個情境，控制容器中的水保持靜態(tài)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(jù)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(jù)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(jù)冰融化過程當(dāng)中質(zhì)量不變原理，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)過程相比，思想實(shí)驗(yàn)方法可以讓學(xué)生經(jīng)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(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，再遇到此類問題便會自主地加以運(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，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(fā)現(xiàn)物理知識。

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