談“液體壓強”創新設計與反思

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的科學，學生對物理知識的理解和掌握離不開實驗。在進行實驗時，創新自制多種實驗器材，直觀展示液體內部的壓強，解決學生對抽象物理概念的理解，激發學生學習興趣。在探究“影響液體內部壓強大小的因素”教學時，分析實驗中可能遇到的問題及處理方法。

關鍵詞：初中物理；液體壓強；創新設計；高效探究；教學反思

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2012）01-0061-02

一、分析教材

“液體的壓強”是初中學習的重要內容，在上一節學生已經知道了固體有壓強，且掌握了計算壓強的一般公式。這時，學生會想，既然固體有壓強，那么，液體有壓強嗎？如果有，那它的大小又與哪些因素有關呢？因此，本節課我準備安排兩個活動：一是通過實驗讓學生觀察或感知液體內部有壓強，二是探究影響液體內部壓強大小的因素。對于大多數八年級學生而言，液體壓強知識比較抽象，學習時要有較高的想象力和抽象的思維能力。因此，很多學生自從接觸壓強這個物理量后，感覺物理難學，心里頓生畏懼。也是從這時起，許多學生的物理成績開始直線下滑。因此，我把消除學生害怕學液體壓強的心理、培養他們的學習興趣、滲透物理學的研究思想和研究方法定位成這一堂課的重點。如何才能讓所有學生都參與到課堂，走進“液體壓強”的世界？下面，是我的一些思考和總結。

二、研究教法

（一）自制教具，創新設計

活動一：體驗液體內部壓強的存在。教材上用一兩端開口的玻璃管，蒙上橡皮膜，分別加水和浸入水中，通過觀察橡皮膜發生了形變，證明液體有向上和向下的壓強。此實驗在實際操作中存在兩個缺陷：1.兩端開口的玻璃管在實驗室極少。據調查，每所學校只有僅供教師演示用的一個，有的學校甚至沒有這種儀器，這就給學生的分組實驗帶來了困難；2.此方法不能證明液體對容器側壁也存在壓強，換言之，不能讓學生體驗液體向各個方向都有壓強。為此，我決定自制教具，創新設計。

1.為了克服器材數量少的困難，我用日常生活中常見的飲料瓶去底，蒙上橡皮膜，代替兩端開口的玻璃管。此外，將瓶開口處切開，（要連同瓶口下面的漏斗部分一起切），用烙鐵在瓶側壁上燙一與瓶口相當的圓孔，將瓶口塞進圓孔，并打上玻璃膠（以防漏水），在切口處蒙上橡皮膜（如圖1）。再加水，這樣就能驗證液體對側壁存在壓強。

2.利用水管及彎頭制成向上、向下、向側壁開口的器件，并蒙上橡皮膜（如圖2）。往水管內加水，橡皮膜分別向上、向下、向左（或右）凸起，很好的解決了液體內部向底部和側壁存在壓強的問題。

3.用鐵絲焊接成正方體， 正方體一條邊較長，方便手握，在正方體外蒙上橡皮膜（如圖3），將此器材放入水中，則正方體六個面均受到液體對它的壓強，并向內凹陷。證明液體向上、向下、向左、向右、向前、向后均有壓強。另外，我們還可以根據正方體上下表面的凹陷程度不同，得到液體內部壓強與深度的關系。

4.將銅線穿過塑料管，做成球形（如圖4）放入保鮮袋內，保鮮袋呈球形，且球面平整，再將它放入水中，可見保鮮袋緊貼球框，且各面保鮮袋均有下凹，則證明了球面上每一點都存在液體的壓強。

5.演示“帕斯卡圓桶實驗”（如圖5），在一只一次性手套里裝入少量的水，用一根又細又長的橡膠管將手套和一漏斗緊密連接，向漏斗內加水，使管中充滿水，用撐桿將漏斗舉高，塑料手套則自行破裂，是什么力量讓塑料手套破裂？學生自然聯想到液體內部有壓強。

6.選擇日常生活中常見的物品—乳膠手套（如圖6）。學生分組將戴有乳膠手套的手放入水中，讓學生說出自己的真實感受，則學生能直接感知到液體對手的壓強。與上述實驗不同的是，前面的實驗著重觀察實驗現象，而此實驗則為真實感知，使學生對知識的理解發生了由表及里的變化。此外，將手放入水中不同深度，則學生就能得出液體內部壓強隨深度的增加而增加的結論，為后面探究液體內部壓強與哪些因素有關的實驗奠定了基礎。對于方向的處理則可將手放在某位置，讓手在這一平面四處運動，可謂一舉多得。

事實證明，學生對自制的教具感覺很新鮮，課堂氣氛極其活躍，極大地提高了學生學習的興趣。

（二）聯系實際，高效探究

活動二：探究影響液體內部壓強大小的因素

1.關于學生猜想中偽因素的處理。此實驗為探究實驗，在教學過程中，絕大部分教師都會引導學生去經歷“提出問題”、“作出猜想”、“設計實驗”等一系列探究過程。在提出“液體內部的壓強可能與哪些因素有關”后，學生的猜想可能與液體的密度、深度、液體的體積、液體的重力、液體的質量、液體的溫度、方向等等有關。教師這時的處理方式可能有如下幾種：

（1）置之不理型。 由于事先準備不充分，教師在備課時，對學生可能提出的偽因素未加考慮，在課堂上則直接用粉筆圈出正確的猜想，而對其它的猜想則明確告知，這是錯誤的，或者用一句話“課后研究”敷衍了事。這樣的探究必定影響到學生猜想的積極性及對知識點的掌握。

（2）畫蛇添足型。教師有備而來，預設了學生可能提出的偽因素，且準備了實驗器材。但在課堂上學生未提出與之相關的猜想，教師為了使自己的努力沒有白費，竟啟發學生“液體內部的壓強是否與溫度有關呢？”學生未提出的疑惑，教師又何必多此一舉呢？

（3）尊重事實型。筆者認為當學生的猜想中存在偽因素時，可以先根據生活經驗或簡單的實驗把低級、無謂的猜想排除，考慮到時間上的問題，可先行探究真因素，而后再對需要實驗驗證的“偽因素”進行探究，若時間不允許，可以留待下一課繼續進行。

2.根據教學實際情況有選擇地進行探究。課堂教學中，對探究的內容要有所選擇，對探究的目標有所側重。實驗探究并不一定要組織一個完整的探究過程，而是根據教學內容靈活地選擇其中的幾步。這樣才能更好地貫徹課程標準的精神，更有效地進行探究教學，使學生獲得全面的科學探究能力。本節課中，通過對前一部分實驗的探究和體驗，學生已經感知到液體內部壓強與深度的關系，因此，筆者認為在實驗二中大可不必再重復實驗。探究過程要防止有活動形式，沒有實質內容，機械地、按部就班地實施探究過程的每一步，不能為了追求課堂教學的探究氣氛而機械地開展探究活動。

3.要加強實驗指導。

（1）本實驗中，學生需要接觸一個新的儀器——壓強計，絕大部分教師在實驗前都要對壓強計如何使用進行指導，但通過調查發現學生對壓強計的使用并無大礙，但對壓強計在使用過程中可能出現的故障卻無從下手，如：“實驗過程中，U型管左右液面存在高度差”學生不知道如何調節，有的甚至不知道壓強計在使用前應該使U型管左右液面相平；“橡皮管漏氣，當用手指按壓金屬盒的橡皮膜時，發現U形管兩邊液柱的高度幾乎不變化”學生不知道如何調節，仍在繼續實驗；“在測量過程中橡皮管處于彎折狀態”等等。

（2）實驗過程中需要強調實驗方法的指導——“控制變量法”及“轉換法”。特別是控制“深度”這個變量。在本實驗中什么是深度，還有很多學生誤以為由下而上是深度，這個在實驗前一定要糾正。

三、教學反思

實驗教學落實得怎樣，效果如何，往往直接決定或影響學生對物理教學學習的興趣和學習質量。實驗教學的成敗直接決定了整個教學工作是否有效。可見實驗教學在整個物理教學中具有十分重要的意義。本節課中我呈現給學生各種各樣的自制教具，放手讓學生自己去實驗，自己去體會，最后由小組展示實驗的方案，真正體現了“一切以學生為中心”，“從生活走向物理，從物理走向生活”的教學理念。值得一提的是：通過本節課的學習，學生對物理學中兩個重要的方法“控制變量法”、“轉化法”有了更深層次的認識。