浮力教學(xué)設(shè)計(jì)(1)

1、浮力教學(xué)設(shè)計(jì)湖北省 葉貴強(qiáng)本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探究得出的阿基米德原理是初中物理知識中的一個(gè)重要物理規(guī)律，是初中物理課程的重要教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)物理教學(xué)中對這一內(nèi)容的教學(xué)多采用傳授式教學(xué)方法，即教師通常是在引入問題之后，直接用演示實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，缺乏學(xué)生猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的環(huán)節(jié)，使學(xué)生對這一結(jié)論的得出感到很突然。這樣急于追求知識學(xué)習(xí)的做法很難使學(xué)生對阿基米德原理的內(nèi)容有深刻的印象，往往是停留在死記原理內(nèi)容、生搬硬套公式的水平，不利于對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。因此，該課題教學(xué)應(yīng)采用探究教學(xué)方法，使學(xué)生明白阿基米德原理這一知識的生成過程，更深刻的理解這一原理的內(nèi)涵，同時(shí)有利于學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。（1）教學(xué)內(nèi)容及

2、教學(xué)資源分析教學(xué)內(nèi)容分析課程改革后編寫的各種版本的初中物理教材在對阿基米德原理這一部分教學(xué)內(nèi)容的編排基本上突出探究過程，體現(xiàn)了讓學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)思想，與物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求也是一致的。人教版初中物理教材對這一內(nèi)容的教學(xué)安排是：首先讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)活動(dòng)去體驗(yàn)浮力的存在及其變化，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生猜測浮力的大小可能跟什么有關(guān)，進(jìn)而自然過渡到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，再通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論（即阿基米德原理）。教學(xué)資源分析本課題的探究需要用到較多的實(shí)驗(yàn)器材，需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)校有專用物理實(shí)驗(yàn)室和本實(shí)驗(yàn)需要用到的實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生用的實(shí)驗(yàn)器材包括：彈簧測力計(jì)、木塊、石塊、細(xì)線、橡皮泥、溢水杯、量筒、大燒杯、小桶、塑料

3、瓶、水、酒精等。教師演示用器材：鐵架臺(tái)（1個(gè)）、大彈簧測力計(jì)（1個(gè)）、石塊（1個(gè)）、細(xì)線、大小燒杯（各1個(gè)）、溢水杯（1個(gè)）。（2）教學(xué)目標(biāo)的制定知識與技能目標(biāo)：通過探究學(xué)習(xí)，知道浮力的大小等于什么（阿基米德原理），會(huì)正確使用彈簧測力計(jì)或量筒等測量儀器。過程與方法目標(biāo)：經(jīng)歷探究浮力大小與什么因素有關(guān)的過程，學(xué)生能嘗試根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識對影響浮力大小的因素提出猜想，知道使用控制變量法來研究問題。情感、態(tài)度、價(jià)值觀目標(biāo)：在動(dòng)手動(dòng)腦過程中，表現(xiàn)出對物理和生活的興趣以及對科學(xué)的探索精神；學(xué)生在探究中有交流與合作的愿望、熱情。（3）學(xué)習(xí)者分析學(xué)生在學(xué)習(xí)本課題內(nèi)容之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了二力平衡的知識，在教學(xué)中教師

4、要喚起學(xué)生對這部分知識的回憶，以便利用該知識對浸入液體物體的受力情況進(jìn)分析。學(xué)生頭腦中存在著關(guān)于浮力的學(xué)前經(jīng)驗(yàn)，有些經(jīng)驗(yàn)是片面的、不科學(xué)的，如看到木頭浮在水面上而鐵塊沉入水底的現(xiàn)象而形成浮力的大小與物體的密度有關(guān)的錯(cuò)誤認(rèn)識。但有些經(jīng)驗(yàn)會(huì)促進(jìn)新知識的學(xué)習(xí)，例如，許多學(xué)生有過游泳經(jīng)驗(yàn)以及在河里、海里或游泳池里從淺水區(qū)走向深水區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，知道曹沖稱象的故事，這些經(jīng)驗(yàn)知識會(huì)有利于學(xué)生提出浮力大小跟物體排開液體體積有關(guān)的猜想。教師應(yīng)給于學(xué)生提出問題或猜想的機(jī)會(huì)，暴露學(xué)生自己原來的觀念，并給于學(xué)生驗(yàn)證猜想的機(jī)會(huì)。（4）教學(xué)策略設(shè)計(jì)首先創(chuàng)設(shè)問題情境，用實(shí)驗(yàn)手段讓學(xué)生認(rèn)識下沉的物體也受浮力。然后在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的

5、基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)對浮力的大小與哪些因素有關(guān)提出有根據(jù)的猜想。教師安排學(xué)生通過討論并在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上去驗(yàn)證猜想，然后引導(dǎo)學(xué)生通過分析、歸納的方法提出物體所受的浮力跟它所排開液體的重力相等的假設(shè)。最后讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作去檢驗(yàn)這一假設(shè)。在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，教師要促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)地思考并給學(xué)生討論、交流的機(jī)會(huì)。在整個(gè)教學(xué)過程中，教師還要注意利用學(xué)習(xí)性評價(jià)方法對學(xué)生的探究活動(dòng)進(jìn)行評價(jià)。（5）教學(xué)過程設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)情境、認(rèn)識浮力教師展示“死海上的人在悠閑地看書”的投影，引導(dǎo)學(xué)生提問：為什么人可以浮在水面上？下沉的物體是否受浮力？教師演示實(shí)驗(yàn)：用彈簧測力計(jì)稱小石塊的重力，并稍稍用力向上托石

6、塊，讓學(xué)生觀察這時(shí)測力計(jì)的示數(shù)變化，然后將小石塊浸入水中，觀察測力計(jì)示數(shù)的變化。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)二力平衡等知識判斷浮力的存在及大小，最后得出結(jié)論：水中下沉的物體會(huì)受到一種向上托的一種力也即是浮力。提出問題及猜想由教師提出問題：利用“稱重法”可以測量浮力的大小，浮力大小可能和什么因素有關(guān)呢？學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)： 把空的礦泉水瓶慢慢浸入水中，感受浮力的大小變化； 裝有清水的燒杯中放入雞蛋，再加入足夠多的鹽，雞蛋會(huì)上浮。在動(dòng)手及觀察體驗(yàn)的基礎(chǔ)上并結(jié)合已有的生活經(jīng)驗(yàn)，要求學(xué)生對影響浮力大小的因素提出猜想，同時(shí)讓學(xué)生說出猜想的根據(jù)，歸納出有待驗(yàn)證的3個(gè)猜想即：物體浸沒在液體中的深度；液體的密度；物體排開的液體的體

7、積；物體的形狀。驗(yàn)證猜想小組討論驗(yàn)證猜想的辦法，并把驗(yàn)證猜想的任務(wù)分?jǐn)偟讲煌男〗M，每小組只驗(yàn)證其中的一個(gè)猜想。實(shí)驗(yàn)過程中教師要提示學(xué)生如何控制變量。驗(yàn)證猜想的方法有：a. 利用“稱重法”測量浸沒于水中不同深度的石塊所受浮力大小，驗(yàn)證浮力的大小與浸沒時(shí)所處的深度是否有關(guān)。b.利用“稱重法”測量石塊浸入水中的體積不同時(shí)所受浮力的大小，驗(yàn)證浮力的大小是否與排開水的體積大小有關(guān)。c.利用“稱重法”分別測量同一個(gè)石塊浸沒水中和浸沒酒精中所受浮力大小，驗(yàn)證浮力大小與物體所排開液體的密度是否有關(guān)。d.將同一橡皮泥做成兩個(gè)不同的形狀，然后用“稱重法”分別測量它們浸沒到水中的浮力大小，從而看出浮力的大小和物體

8、的形狀是否有關(guān)。總結(jié)各小組的驗(yàn)證結(jié)論得出：物體所受浮力的大小與排開液體的體積和排開液體的密度有關(guān)，跟物體浸沒時(shí)所處的深度、物體的形狀無關(guān)。e.建立假設(shè)引入曹沖稱象的故事，并讓學(xué)生思考“浮力的大小與排開液體的體積和排開液體的密度”這一結(jié)論說明浮力的大小與什么力有關(guān)呢？注意引導(dǎo)學(xué)生與舊的知識相互結(jié)合，利用“推導(dǎo)法”解決這一問題。利用已有知識進(jìn)行推導(dǎo)，V=m，mg=G，液V排=m排，m排g=G排F浮=G排最后確立假設(shè)：浮力的大小等于排開液體的重力。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生圍繞“如何測浮力、如何測排開液體的重力”來討論實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。利用“稱重法”可以測量出物體所受浮力的大??；收集排開液體的方法可能有：a.先

9、用彈簧測力計(jì)測量小空桶重，然后用彈簧測力計(jì)測出桶和溢出水的總重，再相減即得G排。b.將排開的液體放入量筒中，利用公式m=V求解排開液體的質(zhì)量。c.直接用塑料袋接取溢出的液體，用測力計(jì)測出塑料袋和溢出水的總重即相于G排。實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生按照儀器的使用方法來使用彈簧測力計(jì)和量筒，石塊不能碰溢水杯的底或壁，并在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要保證物體排開的水沒要全部進(jìn)入小桶中。指導(dǎo)學(xué)生并根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析論證學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，也就是二千年前阿基米德所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，同時(shí)證明了前面的假設(shè)是正確的。評估與交流引導(dǎo)學(xué)生小組交流、討論實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題和收獲，分

10、析實(shí)驗(yàn)操作上的錯(cuò)誤和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差來源。（6）教學(xué)評價(jià)對學(xué)生探究學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)性評價(jià)方法采用口頭任務(wù)法，給學(xué)生表達(dá)對諸如“影響浮力大小的因素是什么”等問題的看法的機(jī)會(huì)，對學(xué)生自己提出的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案鼓勵(lì)性評價(jià)；還可以提供評價(jià)表（表1）讓學(xué)生進(jìn)行自我評價(jià)和小組評價(jià)。表1 探究性實(shí)驗(yàn)評價(jià)表內(nèi)容自我評價(jià)小組評價(jià)情感態(tài)度與價(jià)值觀對這個(gè)實(shí)驗(yàn)課題始終有濃厚的興趣符合不符合符合不符合記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是真實(shí)的符合不符合符合不符合積極地與小組同學(xué)合作符合不符合符合不符合知識與技能通過探究知道浮力大小等于物體排開液體的重力符合不符合會(huì)正確使用測力計(jì)或量筒符合不符合過程與方法提出了至少一個(gè)合理的猜想符合不符合設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案

11、是合理的符合不符合能采用控制變量的方法符合不符合教師的自我反思本節(jié)課以探究浮力的大小與什么因素有關(guān)這一主題為線索，合理安排教學(xué)內(nèi)容，無論是教學(xué)環(huán)節(jié)的安排還是問題的設(shè)計(jì)、教學(xué)策略的選擇，都將學(xué)生主體作用的發(fā)揮放在首要考慮的位置，教師充分體現(xiàn)出了作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者和參與者的作用，基本完成了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。在用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證浮力跟物體排開液體的重力是否相等的過程中，學(xué)生展現(xiàn)了一些個(gè)性化的做法：有些同學(xué)在往溢水杯中放物體的同時(shí)，測出了物體所受浮力和物體排開液體所受重力；有些同學(xué)是先在大燒杯中測定物體全部浸入水中所受浮力，然后再利用溢水杯測定物體沒入水中時(shí)排開水所受重力。教師對這些做法都給予了贊同。其中一個(gè)小組同學(xué)還提出了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，該方案用聚苯乙烯泡沫塑料塊做器材，由于它很輕，其重力可以忽略不計(jì)，然后通過定滑輪，用彈