基于解決學生問題的物理課堂教學設計與實踐

王澤

摘 要：初中物理“氣體的壓強”教學在大氣壓的驗證和測算中，實驗教學是非常重要的，教師有效的教育教學策略要盡可能調動學生原有的知識、激發學生學習的興趣及提高學生的實驗能力。該課例通過復習—引入—實驗—應用環節的一系列問題串將本節內容貫穿。

關鍵詞：問題串；大氣壓強；馬德保半球實驗；托里拆利實驗

一、設計習題，復習舊知，埋下伏筆

上課伊始，教師通過固體壓強計算習題和液體壓強計算習題的呈現作為課堂設計的開場白。

題目：

1.某圓柱體，體積為2.5 cm3，高4 cm，現受到F=6 N的壓力，求它受到的壓強為多少？（計算過程保留一位小數）

2.水管高10米，裝滿水，密度ρ=1×103 kg/m3

求：水對水管底部的壓強是多少？（P=ρ液gh）

設計意圖：（1）學習了固體壓強、液體壓強，那么氣體是不是也存在壓強呢？方便下一環節順利過渡到本節學習內容；（2）習題的計算設計不僅起到復習壓強公式的目的，習題中的數值也為后續的實驗操作計算及解釋生活中氣體壓強起到計算的鋪墊工作。

二、問題引入，震撼實驗，激發興趣

師：之前我們學習過固體因為互相擠壓而產生壓力形成壓強，液體由于重力又具有流動性而有壓強，所以當有固體擠壓你時，或者當你在潛泳時都能感受到固體或者液體對你的壓強，那么大氣呢？你能感受到大氣壓嗎？

物理知識來源于生活，學生通過思考教師提出的問題，回憶自己的生活經驗。似乎并沒有什么例子能證明大氣壓的存在。必定會思考，那么大氣壓是不是真實存在呢？引發學生思考。

師：那大氣壓真實存在嗎？

請看：演示一個視頻（壓扁油桶）；兩個實驗：吸盤、試管上爬（適當地引導學生說明大氣壓的存在）

師：說明了什么？

此時教師通過問題及一系列的實驗呈現，讓學生總結出大氣壓是存在的。

油桶被壓扁的視頻給學生以震撼，必定給學生留下深刻印象，教師此時提示性提問：是什么力量在油桶的外面把油桶壓扁的呢？接著演示“吸盤”（使用裝修吸地磚用的大吸盤）“小試管上爬”實驗，提問：是什么力量將吸盤牢牢壓在玻璃上的呢？又是什么力量將小試管推高呢？通過實驗+問題形式讓學生真正置身其中感受大氣壓的存在，最后再讓學生總結出“大氣壓是真實存在的”。

三、提供素材，引發思考，設計實驗

物理課堂教學中大氣壓的測量實驗是利用注射器完成的，為了讓學生知道大氣壓測量的歷史淵源，了解古人測量大氣壓的方法，本環節設計利用馬德堡半球實驗和托里拆利實驗的視頻給予介紹后，教師結合之前的教學總結，托里拆利實驗用到水銀，有劇毒，不合適在教室讓學生測量。結合之前的學生思考、歸納要能體驗到大氣壓存在需要研究物體一側排盡空氣，我們生活中有什么器材可以達到這樣的目的呢？學生結合之前的教學和桌子上提供的器材必定能想到，注射器、吸盤……

師：那利用注射器來測大氣壓的值，注射器如何能感受到大氣壓呢？

師：請大家思考，我們應該測哪些量來求大氣壓的值呢？

師：測量用哪個公式？需要測量哪些物理量？

師：應該如何操作，操作過程中應該注意些什么？

一系列問題串引導學生思考和討論，最終確定利用注射器測量大氣壓值的方法后學生設計記錄表格、完成實驗并記錄、計算。

測量完成后學生的結果與準確值之間必定有很大的差距，主要還是偏小。

師：為何大家測量出來的同一個大氣壓，卻有如此大的偏差，實驗過程中，哪些地方會導致我們的測量值出現誤差。

問題出現了，學生必定迫切想知道這么大的誤差出現的原因，問題引起學生深層次的思考。

設計目的：（1）實驗誤差分析；（2）培養學生發現問題、解決問題能力。

這個問題需要引導學生回答，注射器頂端小管中空氣沒有排盡。教師繼續提問：

師：有什么辦法可以排盡這部分空氣嗎？大家討論并試試。

設計目的：培養學生發現問題后解決問題的能力。

教師指導學生用水填充那部分小管并再次完成實驗，這時候部分學生小組發現實驗結果又偏大了，教師繼續提問：

師：為什么又偏大呢？什么原因呢？

教師適當介紹由于摩擦等因素，并布置學生課后思考有什么辦法盡可能減小由于摩擦產生的誤差……

四、衍生拓展，提出問題，解釋現象

師：此時想必同學們能解釋為什么開始實驗的時候的吸盤拉不動了吧？

題目：吸盤有效直徑d=12 cm，大氣壓p=1×105 Pa，求需要多大的力可以拉開吸盤？（π≈3）

設計目的：學習物理知識之后用物理知識解決生活中的問題。

師：為什么托里拆利實驗設計用水銀，而不用生活中到處能見到的水呢？

設計目的：復習計算的同時感受經典物理實驗的精妙之處。（原來用水來完成實驗至少需要10米長的水管……）

初中物理教學中，大氣壓強是一個很重要的知識，學生對該部分的知識很可能只是停留在識記的層面，學生知道馬德堡半球實驗是證明大氣壓存在的實驗、知道托里拆利實驗是測量大氣壓的實驗，也能記住大氣壓的值是多少，對于物理課本中對大氣壓的測量實驗中的原理、器材及注意事項也都能識記，但是絕大多數學生可能并沒有真正理解，本課教學從源頭出發，通過視頻、實驗、生活現象等，通過問題串的形式將教學進行串聯，問題層層深入，激發學生興趣、引發學生思考，使知識的學習、掌握從本源開始，知其然，更知其所以然。

參考文獻：

[1]陳慧.基于演示實驗的初中物理課堂有效引課：以蘇科版初中物理《氣體的壓強》為例[J].數理化解題研究，2018（5）.

[2]王興軍.用身邊的物品進行物理實驗：《氣體的壓強》教學案例[J].中學物理，2010（24）：30-31.