巧用物理學史開展探究式教學

摘 要：物理學在自然科學的學習中處于核心地位。在物理教學中，學生不僅要學會物理知識，還要了解物理學史。通過物理學史，學會對知識點進行研究探索，在掌握知識的同時，把握物理學的發展趨勢，學會探究式自主學習，推動物理學發展。

關鍵詞：物理學史；探究式教學；阿基米德原理

在物理教學中，教師經常直接講解物理概念，要求學生死記硬背，學會“套公式”。新課改強調物理課程不僅應注重科學知識的傳授，將物理科學成就對人類文明的影響等內容納入課程，還要重視對學生科學探究能力、創新意識以及科學精神的培養。在初中物理教學中，如何巧用物理學史進行探究式教學？下面以物理中相對較難的知識點——浮力為例進行闡述。

一、設計思路

本案例利用阿基米德鑒別金皇冠、發現浮力定律的歷史，帶領學生從實際問題出發，學會發現問題，加以思考分析，利用所學知識解決問題，提高實踐能力，掌握新知識。

二、教學過程

1.教學引入

不會游泳的人掉到河里會怎樣？你有辦法使這個人脫離生命危險嗎？為什么船、木塊會浮在水面上？其實這些現象都與浮力有關。那么，什么是浮力？這節課我們學習浮力的知識。

2.新課教學

（1）密度的復習

師：阿基米德是古希臘偉大的哲學家、科學家、數學家、物理學家、力學家，并且享有“力學之父”的美譽。在當時他是公認的最聰明的人，就連國王也對他非常敬重。然而他之所以如此出名，是因為他破了一樁大案。

師：國王給金匠一塊金子，讓他制作一頂純金的皇冠。新王冠做得十分精巧，重量也與國王給的金子完全相同。國王高興，下令重賞這名工匠。然而，有人偷偷告訴國王，他看見工匠暗地里私吞了不少金子，在王冠里摻了銀。國王很生氣，卻找不到證據。有人說，把王冠砸碎了看看。可是，國王又不舍得。萬一那人是誣告，這么好的王冠不就毀了嗎。這個問題不僅難倒了國王，也難倒了他的大臣。于是，國王想到了阿基米德。作為最聰明的人，他接受了這個任務。如果是你，你會怎么辦呢？

生：我們可以測量皇冠密度。如果密度和黃金不一樣就是假的。

師：對。這里有一個不規則的鐵塊，可它到底是不是純鐵呢？我們現場測量，看看它是不是假鐵塊？

學生甲開始測量物體的質量。然而當他準備測量物體體積的時候，發現不規則物體的體積無法進行測量。

（2）不規則物體體積的測量

師：那我們看看阿基米德是怎么做吧。阿基米德也遇到了難題，不規則的王冠不能砸碎鑄成金塊，無法算出體積，因而無法驗證王冠的真假。為此，他寢食不安。這天他去浴室洗澡，澡盆里的水很滿，一踏進澡盆，水就沿著澡盆的邊沿往外溢。當他坐進澡盆里，看到外溢的水更多。他從浴盆中站起來，浴盆四周的水位下降；再坐下去時，浴盆中的水位又上升了。阿基米德由澡盆溢水聯想到，如果王冠泡在水里，它也會讓澡盆里的水溢出來，而且溢出來的水的體積應該等于王冠的體積。

生：那我們也可以利用排水法測量鐵塊體積。

（3）阿基米德原理的發現與證明

教師提供了一個大燒杯用來裝滿水，一個小燒杯用來接排出的水，另外還有一個彈簧測力計和細繩，指導學生使用書中裝置，用排水法測量物體的體積。然而在測量過程中，有學生發現物體放入水中時，彈簧測力計的示數發生了明顯的變化。那么，發生了什么樣的變化呢？這樣的變化有什么規律嗎？學生各抒己見，教師根據大家的猜測，做成實驗表格。學生自己進行實驗。實驗結果發現：排開液體的重量等于物體所受到的浮力。

師：其實阿基米德就是這樣發現原理的，體積測量出來后，金王冠疑案迎刃而解，阿基米德受到了世人的追捧。可他并沒有停下探索的腳步，他以此為契機，進一步深入探索。阿基米德跟你們一樣，他把石頭放在水里，用秤在水里稱石頭，發現石頭比在空氣中輕了許多，這個輕重之差正好等于石頭排出來的水的重量。他又做了一系列的實驗，結果都證明了這一結論。

三、教學分析

在本次教學中，教師介紹阿基米德發現浮力的歷史全過程，把理論知識變成了學生的研究成果，使學生成了小物理學家。這樣不僅激發了學生的學習興趣，也增強了學生學習物理的自信心，培養了學生的實踐能力，提高了對科學探究方法的認識，這正是新課程改革大力倡導的。

參考文獻：

[1]李艷平，申先甲.物理學史教程[M].北京：科學出版社，2003.

[2]陳文鑫.物理學史在中學物理教學中的應用——以初中牛頓第一定律為例[J].物理教學探討，2015，33（6）.

作者簡介：胡瑩瑩（1993— ），安徽六安人，教育學碩士在讀，研究方向：學科教學（物理）。