視覺思維下《浮力》教學(xué)案例研究

萬志成

【摘? 要】浮力知識是初中物理教學(xué)中的難點，教師在教學(xué)中應(yīng)該注重實驗和教學(xué)方法，讓學(xué)生帶著濃厚的學(xué)習(xí)興趣，主動積極地動手參與實驗的探究過程，并能利用知識解決生活中的相關(guān)現(xiàn)象，實現(xiàn)物理核心素養(yǎng)的提升，從物理走向社會。文章從教學(xué)設(shè)計思路、教學(xué)目標(biāo)、重點難點、教具準(zhǔn)備、教學(xué)過程、課堂小結(jié)、作業(yè)布置、板書設(shè)計和課后練習(xí)等方面，針對視覺思維下《浮力》教學(xué)案例進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】視覺思維;初中物理;教學(xué)案例

一、教學(xué)設(shè)計思路

本節(jié)課以一個小活動作為切入點（將一個乒乓球放到一個較深的杯子中，要求不移動杯子將球拿出來），在課堂教學(xué)活動中，通過精心的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)互動等讓各種觀點交流碰撞，讓學(xué)生通過交流討論、動手實驗，知道下沉的物體受到的浮力，并學(xué)會一種求浮力的方法——稱重法。在組織學(xué)生探究“浮力的大小跟什么因素有關(guān)”的過程中，通過用彈簧測力計測浮力實驗，讓學(xué)生充分認(rèn)識到浮力的大小與物體排開液體的體積、液體的密度有關(guān)。在探究活動中，由于本部分內(nèi)容較為抽象，可以借助實驗輔助學(xué)生理解，同時利用典型例題，讓學(xué)生突破本節(jié)課的重難點。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）能表述常見的浮力現(xiàn)象，能初步描述浮力;能對物體進(jìn)行受力分析，知道浮力的方向是豎直向上的;用彈簧測力計測浮力實驗，掌握“稱重法”測量浮力大小的方法;了解浮力大小與哪些因素相關(guān)。（2）激發(fā)興趣，引導(dǎo)自主探究，通過實驗探究提升概括、分析能力;利用控制變量的思維方法分析解決問題。（3）通過師生互動的探究性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)、探究精神和小組協(xié)作意識。

三、重點難點

教學(xué)重點：（1）通過探究性實驗活動，讓學(xué)生深刻理解浮力、浮力的作用。（2）經(jīng)歷探究浮力大小的過程，知道阿基米德原理。

教學(xué)難點：（1）讓學(xué)生自主探究，分析浮力大小都與哪些因素有關(guān)。（2）在探究性實驗中，讓學(xué)生了解阿基米德原理。

四、教具準(zhǔn)備

空礦泉水瓶，乒乓球，燒杯，水槽，電子秤，鋁金屬塊（可用裝有重物的小瓶代替），彈簧測力計，水，鹽，多媒體素材。

五、教學(xué)過程

活動一：認(rèn)識浮力

師：將一個乒乓球放入一個較深的空杯中，在不碰到杯子的情況下，如何把乒乓球從杯中取出來呢？

生：灌水，使乒乓球浮起來。（學(xué)生上臺演示）

師：我們知道物體都受重力的作用，現(xiàn)在怎么乒乓球沒有掉下去呢？

生：因為乒乓球受到浮力的作用。

師：那浮力到底是怎樣的一種力呢？

現(xiàn)在，大家來一同觀看多媒體上的四幅圖片，并注意思考：

1.僅有液體對物體有浮力嗎？

2.仔細(xì)觀察四幅圖，說出浮力的施力物體和受力物體各是什么？

3.浮力感覺上是一個什么樣的力？

4.浮力的方向是指向哪兒的？

小組討論，交流。

師：僅僅是液體對物體有浮力嗎？浮力的施力物體和受力物體分別是什么？

學(xué)生舉手回答問題。

師：浮力感覺上是一個什么樣的力？它的方向是指向哪兒的？

教師點明浮力的方向，在黑板上作圖的同時，讓學(xué)生嘗試自己畫出受力示意圖。

設(shè)計意圖：通過對平衡力、受力示意圖的分析，加深學(xué)生對浮力方向的印象。

師：請大家一起來想一想、說一說，生活中還有哪些例子說明物體受到了浮力？

學(xué)生舉出生活中的常見例子，如果出現(xiàn)錯誤，比如直升機懸停在空中，教師要注意引導(dǎo)并及時糾正。

活動二：探究下沉的物體是否受到浮力

教師演示（將乒乓球和金屬塊分別放入水中），乒乓球漂浮而金屬塊沉下去了。

師：金屬塊在下沉的過程中受浮力作用嗎？

學(xué)生交流并給出討論結(jié)果。

生1：不受浮力，它沉下去了。

生2：受浮力。

師：借助彈簧測力計，你能通過實驗來判斷下沉的物體受到浮力作用嗎？

小組內(nèi)利用水、鋁金屬塊（或裝有重物的小瓶）進(jìn)行實驗。

教師提醒注意測力計示數(shù)變化。

學(xué)生回答書本問題（示數(shù)變小，說明受浮力作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，減小的示數(shù)值就是物體所受浮力的大小）。

師：能否根據(jù)上述實驗找到一種測浮力的方法？

教師運用多媒體展示實驗過程，組織學(xué)生完成思考與練習(xí)，鞏固稱重法測浮力。

活動三：探究影響浮力的大小的因素

教師演示，將金屬瓶蓋以不同方法放入水中兩次，金屬瓶蓋一次漂浮在水面，一次下沉了。（注意放蓋子的方法就能實現(xiàn)。）

師：同一個物體浸在液體中受到的浮力與什么因素有關(guān)呢？在生活中你對這一現(xiàn)象有什么感知和猜想？（啟發(fā)學(xué)生基于生活經(jīng)驗進(jìn)行思考，表達(dá)自己的猜想，并盡可能說出猜想依據(jù)。）

學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗提出自己的猜想。教師對勇于表達(dá)自己猜想的學(xué)生進(jìn)行激勵，同時結(jié)合學(xué)生對于物體的密度、重力、形狀等因素的猜想，強調(diào)是同一物體在液體中所受的浮力，把探究的重點集中到“液體密度”和“排開液體的體積”上來。

為了更好地印證學(xué)生的猜想，教師組織開展實驗探究活動，展示投影。學(xué)生依據(jù)投影上的實驗示意圖，進(jìn)行實驗測量并記錄數(shù)據(jù)。

分組討論，分組實驗。

教師留心觀察學(xué)生的實驗過程，適時輔導(dǎo)有疑惑的實驗小組，并進(jìn)行點撥、提醒。

數(shù)據(jù)分析：

（1）比較①②，說明________。

（2）比較②③，說明________。

（3）比較③④，說明________。

（4）比較④⑤，說明________。

（本實驗要注意鹽水濃度盡量高一些，彈簧測力計使用的是0-2.5N的量程，這樣分度值為0.1N，實驗現(xiàn)象會較為清晰。同時學(xué)生可以親身經(jīng)歷實驗過程，提升物理實際操作能力。）

教師進(jìn)行多媒體展示，組織學(xué)生討論“水底下的辯論”，鞏固影響浮力大小的因素。

師：（語言過渡）你想知道浮力大小與液體密度、物體排開液體的體積的具體關(guān)系嗎？其實早在幾千年前，阿基米德提出了有關(guān)物體所受浮力大小的原理——阿基米德原理。下面我們一起來了解“阿基米德原理”的具體內(nèi)容，并嘗試親自動手驗證。

（投影展示阿基米德原理的具體內(nèi)容，解釋該原理中出現(xiàn)的新名詞幫助學(xué)生理解。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，驗證阿基米德原理。）

大家依據(jù)投影上實驗示意圖，進(jìn)行實驗測量并將數(shù)據(jù)記入表格。

分析表中的數(shù)據(jù)你可得出的結(jié)論是：浸在液體（或氣體）中的物體所受的浮力大小與（? ? ?）有關(guān)。（通過實驗分析，學(xué)生對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與歸納，得出結(jié)論。）

板書：

阿基米德原理：F浮=G排液

能力提升：

為驗證阿基米德原理，小明把裝滿水的溢水杯放到臺秤上，溢水杯口下方放置一空容器。用細(xì)線系住金屬塊緩慢浸入水中，且不與杯接觸，如圖。從金屬塊開始浸入直至浸沒一定深度的過程中臺秤的示數(shù)變化情況是____（選填“變大”“變小”或“保持不變”）。

（與物體放在地面上時的受力情況進(jìn)行類比，采用“整體法”進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗證阿基米德原理，加深學(xué)生對此原理的理解。）

六、課堂小結(jié)

這節(jié)課學(xué)到了什么？學(xué)生交流本節(jié)課有哪些收獲？教師最后根據(jù)板書內(nèi)容簡要概括。

七、作業(yè)布置

1.課后練習(xí)。

2.查閱資料了解阿基米德及其故事。

八、板書設(shè)計

§10-4浮力

（一）浮力

1.定義：浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上的托力。

2.方向：豎直向上。

3.稱重法測量浮力的大小：F浮=G-F示。

（二）影響浮力大小的因素

排開液體的體積及液體的密度。

（三）阿基米德原理：F浮=G排液

九、課后練習(xí)

1.將同一塊金屬塊分別浸入純水、酒精和濃鹽水中時，所受浮力（? ? ?）

A.水中所受浮力最大? B.酒精中所受浮力最大

C.濃鹽水中所受浮力最大? D.所受浮力一樣大

2.某同學(xué)在使用彈簧測力計測浸在液體中石塊受到的浮力的實驗中，把石塊掛在彈簧測力計下，將石塊慢慢浸入水中，并浸沒到一定深度，在此過程中，彈簧測力計的讀數(shù)（? ? ）

A.先逐漸減小，后保持不變

B.先逐漸減小，后逐漸增大

C.先逐漸增大，后保持不變

D.先逐漸增大，后逐漸減小

3.在探究“浮力的大小等于什么”的實驗中，下圖所示的四個步驟，操作順序應(yīng)是（?）

（基金項目：本文系淮安市“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃“圖形結(jié)合在初中物理教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用研究”課題。）