《浮力》教學設計與反思

高慎波

(山東省新泰市劉杜鎮中心學校,山東　泰安　271216)

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《浮力》教學設計與反思

高慎波

(山東省新泰市劉杜鎮中心學校,山東泰安271216)

摘要：本文介紹了筆者的《浮力》教學設計，運用視頻引入新課，讓學生對浮力產生感性認識；通過列舉生活中的浮力現象,使學生充分認識到物理就在我們身邊；運用自制教具進行實驗改進，引導學生自主探究影響浮力大小的因素.

關鍵詞：初中物理；浮力；教學設計

“浮力”是初中物理教學中的重點和難點,也是學業考試的重要內容之一.本節的重點是利用控制變量法探究浮力的大小與哪些因素有關.在教學中突出重點、突破難點,需要從探究浮力的大小與哪些因素有關入手,讓學生經歷提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等科學探究環節,得到浮力的大小只與液體的密度和物體排開液體的體積有關,與物體的體積、物體的密度、液體的深度等無關的結論,可以為引入和學習《阿基米德原理》打下堅實基礎,這樣由淺入深、由感性到理性的教學符合學生的認知規律.

學生對日常生活中的浮力現象并不陌生,但是僅僅根據生活現象的認識得出的一些結論往往是片面的,甚至是錯誤的,引導學生認識到只有通過科學的探究才能得出正確的結論.當然,8年級學生自主探索、得出正確結論的能力總體來說比較差,需要在教師引導下完成實驗探究活動,運用課堂反饋適時調控教學過程.

1教學目標設計

(1) 知識與技能:① 認識浸在液體中的物體受到浮力,浮力的方向總是豎直向上的;② 認識浮力產生的原因;③ 會用彈簧測力計測量物體在液體中所受浮力大小;④知道影響浮力大小的因素.

(2) 過程與方法:① 經歷探究浮力大小與哪些因素有關的實驗過程;② 從日常生活現象入手,培養學生分析概括能力、解決問題能力與動手操作能力;③ 學習物理探究常用的科學方法—控制變量法.

(3) 情感態度與價值觀:① 培養學生探索生活中物理現象的興趣;② 培養學生實事求是的科學態度和創新精神.

2教學策略及教法設計

(1) 從學生觀看《地理中國》欄目中《會漂浮的石頭》視頻片段為切入點,激發學生的好奇心與求知欲,然后引出學生生活中能感受到的浮力現象,讓學生在課堂上重現浮力的存在,在老師指導下進行一系列有關浮力存在、方向和大小的實驗,為隨后學習阿基米德原理做必要的知識鋪墊.

(2) 進行科學探究:每2—4人一組,用物理實驗器材和自制教具等進行實驗.經歷提出問題、猜想與假設、設計實驗與制訂計劃、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等科學探究環節,得出相應結論.

(3) 采用學生分組合作探究式教學.

3教學器材

乒乓球、剪掉底的礦泉水瓶、彈簧測力計、細線、石塊、自制浮力方向演示器、空礦泉水瓶、鐵塊、鋁塊、銅塊、燒杯、水、酒精、濃鹽水、橡皮泥、鐵架臺.

4教學過程設計

4.1設置情景,引入新課

(1) 觀看《地理中國》欄目中《會漂浮的石頭》視頻片段.說一說,是什么讓石頭漂浮起來呢？(受到水向上的力.)

通過觀看視頻，可引發學生認知沖突,感受到大自然的鬼斧神工,引出學習內容,更好地激發學生的好奇心與求知欲.

(2) 請列舉日常生活中常見的漂浮在水面上的物體.這些物體為什么不下沉？

在教師引導下,從生活中觀察到的大量浮力現象并提出與浮力有關的問題,引起學生探究的興趣.

4.2實驗探究過程

演示:把石塊、木塊投入盛水的水槽中,視頻中漂浮的木塊受不受浮力？那么下沉的石塊受到浮力嗎？如何驗證？

通過與視頻中漂浮的石頭對照,引導學生進行思考,認識到下沉的石塊可能也會受到浮力,進而激發學生的探究欲望.

探究一:浸入水中的石塊是否受到浮力？利用實驗進行驗證.

在彈簧測力計的下面懸掛一個石塊,把石塊浸入水中,比較前后兩次測力計的讀數.這說明什么問題？

學生進行實驗，實驗記錄在表1中.

表1

圖1

讓學生通過實驗驗證浸在液體中的物體要受到浮力的作用,并利用該方法測量物體所受到浮力的大小.學生在學習過程中,學會解決物理問題的方法.

演示:利用自制浮力方向演示器進行演示(如圖1),觀察細線的方向,判斷浮力方向，實驗表明：浮力方向與重力相反,總是豎直向上.

在浮力的方向問題上教師通常都是一帶而過,學生沒有直觀感受,知識的掌握情況往往不是很理想,通過演示,利用自制浮力方向演示器讓學生直觀感受浮力的方向是豎直向上,使學生很容易掌握浮力方向的問題.

問題:是不是所有浸在液體中的物體都受到浮力作用？

圖2

演示:如圖2所示，將乒乓球放入剪掉底并倒放的空礦泉水瓶中,將空礦泉水瓶的蓋子打開,向瓶中注水,會有什么現象？蓋上蓋子后會出現什么情況？

引導學生分析浮力產生的原因:浸在液體中的物體其上、下表面所在液體中的深度不同,從而使上、下表面受到液體的壓力不同,上、下表面所受的壓力差,就是浮力,即：F浮=F向上-F向下.

通過問題讓學生先交流自己的認識,再通過觀察實驗現象發現問題,培養學生良好的猜想習慣,并通過實驗得出正確結論.通過簡單易得的礦泉水瓶和乒乓球就能完成實驗,從而能較好地激發學生利用生活物品進行物理實驗的興趣.

探究二：探究影響浮力大小的因素

學生體驗:將空礦泉水瓶慢慢壓入水桶,體會浮力的變化,觀察水位變化情況、物體浸入液體中的體積變化情況.并思考:浮力的大小可能跟什么因素有關？

通過實驗感受到浮力的變化,這樣加強了知識的直觀體驗性,學生結合實驗感受進行思考并合理地提出自己的猜想,使學生能更好地參與到學習中.

學生猜想:浮力與液體的密度、排開液體的體積、物體所受重力、物體的體積、物體的質量、物體的形狀、深度等因素有關系.

針對學生的猜測,各小組根據探究的課題,設計實驗,針對實驗進行修正完善,完成實驗探究.

學生分組探究:

(1) 探究浮力與物體的密度的關系，完成表2所示實驗內容，得出結論:浮力與物體的密度無關.

表2

(2) 探究浮力與深度的關系，完成表3所示實驗內容，在燒杯上用橡皮筋標出三個深度,便于測量不同深度處的浮力.由于降低或提升彈簧測力計時手的抖動可能會讓學生得出錯誤結論,筆者對此進行了改進，將彈簧測力計固定懸掛在鐵架臺上,用手使盛有水的燒杯上升或下降,從而便于觀察，得出結論:浮力與深度無關.

表3

(3) 探究浮力與液體密度的關系，完成表4所示實驗內容，得出結論:浮力與液體密度有關,液體密度越大,所受浮力越大.

表4

(4) 探究浮力與物體排開液體體積的關系，完成表5所示實驗內容，得出結論:浮力與物體排開液體的體積有關,排開液體的體積越大,浮力越大.

表5

(5) 探究浮力與物體形狀的關系，完成表6所示實驗內容，得出結論:浮力與物體的形狀無關.

表6

4.3分析實驗數據得出結論

學生匯報實驗過程,得出結論:浸入液體中的物體所受的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關,與物體浸沒在液體中的深度、物體的密度、質量、體積、物體的形狀等無關.

讓學生從已有的知識水平出發,通過體驗并思考,提出可能影響浮力大小的因素,進行影響因素歸類,根據歸類將問題探究分解到小組.要求各小組設計方案,引導學生利用控制變量法,對設計的方案進行交流討論、質疑和完善,引導學生進行小組合作,完成探究過程,得出正確結論.

4.4提出新的探究問題

引導學生總結所學知識,交流自己的收獲，提出新的探究問題:物體所受浮力大小與液體密度、物體浸入液體中的體積有關,如何確定其定量關系？

對整節課進行小結和評價,順理成章地為下節課定量分析浮力埋下伏筆,以進一步激發學生的求知欲.

5教學反思

本節課通過視頻，讓學生對浮力有了直接的感性認識,然后通過生活中的浮力現象,使學生充分認識到物理就在我們身邊,拉近了物理與生活的距離.在探究浮力方向時,利用自制教具讓學生直觀觀察浮力方向并與重力方向對照,加深對“浮力方向豎直向上”的認識.在“探究浮力與深度的關系”時,通過改進實驗,使學生更容易得到正確結論,避免了不必要的干擾.在整個學習過程中實驗探究貫穿始終,使學生更好地理解浮力的定義、方向、產生原因以及影響浮力的大小的因素.在“決定浮力大小的因素”的猜想中學生有很多觀點,采用合并歸類的方法使大部分學生的猜想都有所體現,保證其積極參與探究,合理的實驗設計可確保探究順利完成,通過對數據進行分析總結,得出正確結論.學生對科學探究有了切身體驗,學習興趣得到較好激發,學生參與熱情和程度較高,順利達成了本節課的教學目標.