阿基米德原理實驗改進課設計

摘要：在探究阿基米德原理的實驗中，存在“測量各個力需要按一定順序學生容易出錯、用手直接拿彈簧測力計誤差大、多次重復實驗步驟繁瑣”等不足。用兩個彈簧測力計同時測量F浮和G排，避免學生未按一定的實驗順序完成實驗而出錯;用鐵架臺固定彈簧測力計，提高測量精度;利用升降臺測出多組實驗數據避免繁瑣的實驗步驟;將小桶掛在彈簧測力計再較零可以減少學生的計算步驟。

關鍵詞：阿基米德原理;實驗探究;實驗改進;

粵教滬科版八年級物理下冊《9.2阿基米德原理》中的“王冠之謎”是很多學生在小時候就看過的故事，它的答案與這節課的內容密不可分。《義務教育物理課程標準（2011年版）》倡導學生“自主、合作、探究”的學習方式，本節課我以此要求進行設計，并為了進一步激發學生參與學習與研究的興趣，引導學生將本實驗進行改進，從而達到我的教學目標。在課堂上我著力開發學生的三個空間1、學生的活動空間。學生的分組實驗，全體學生參與，使每個學生都能體驗探究過程，動手能力得到發展。2、學生的思維空間。讓學生改進實驗，引發學生思考、通過思維碰撞，培養思維能力。3、學生的表現空間。通過把自己的想法、結果展示給大家，學習交流與合作，體驗成功的愉悅。本文以學生自主學習為起點，共同完成阿基米德原理實驗的改進為主線的教學設計，以供同行探討、交流。

1、課程設計

1.1實驗體驗導入新課

請一位同學上臺演示將礦泉水瓶緩慢地壓入裝滿水的容器中，并請他說出在此過程中手的感受，同時要求臺下的同學通過觀察說出在此過程中水溢出的情況。

【設計意圖】讓學生初步感知浮力的大小可能與排開液體的多少有一定的關系，從而激發學生進一步探究的欲望。

1.2、探究F浮=G排的關系（重點）

1.2.1 學生自主學習課本90頁的活動“探究浮力的大小”，小組根據課本提示，討論設計實驗方案，并請同學將他們的設計方案進行分享。

雖然教材沒有給出具體的實驗步驟，但它用簡潔明了的圖示提示實驗方法，因此學生很容易明白這個實驗的過程和目的。

【設計意圖】讓學生們明確知道要用“稱重法”測出物體浸在液體中受到的浮力和如何測物體排開液體的重力，為下一環節——實驗改進奠定基礎。

1.2.2 實驗改進設計方案（難點）

（1）課本實驗優點：易懂。

（2）課本實驗缺點：①此實驗彈簧測力計測力時涉及實驗順序，學生在實際操作中容易出錯。②用手直接拿彈簧測力計做實驗容易因為手晃動造成讀數誤差大。③探究實驗至少需要三組實驗數據才能得到普遍規律，如果采用此實驗方法，重復三次實驗，步驟太過繁瑣。

（3）實驗改進優點：

①利用兩個彈簧測力計可以同時測出F浮和G排

②利用鐵架臺固定彈簧測力計比直接用手拿讀數更加精確

③利用升降臺可以將同一物體浸入水中不同位置測出多組數據。

（4）為了突破難點，我設計了以下三個環節：

①主要引導學生根據桌上的實驗器材討論下列幾個問題：

a、由于實驗數據至少需要三組才具有普遍性，利用書本介紹的實驗方法步驟繁瑣，能否根據桌上的實驗器材同時測出物體受到的浮力和它排開的液體重力？

b、如何利用同一物體實驗得出多組數據？

在這個環節當中，要允許學生擺弄桌面上的器材，得到可行性的操作方案。

②在學生有了初步的改進方案后，由我選擇幾組方案利用“希沃授課軟件”進行評價。

【設計意圖】學生動腦設計了自己的實驗方案后，可以將自己的方案和被展示的方案進行比較，產生思維碰撞，并進行自評或互評，從而更好的完成自己的實驗改進。

③在學生進行實驗前，還必須讓學生分組討論本實驗應該注意的事項，從而避免學生實驗時走彎路。

（5）明確實驗方案之后，進行分組實驗，并及時記錄數據，教師巡視指導;

（6）分析數據，得出結論：

（7）分享實驗數據、結論

【設計意圖】培養學生的觀察能力和發展學生收集、處理、交流信息的能力;培養學生認真、嚴謹的科學態度.

1.3課堂小結

學生說說本節課的收獲

生：我們還可以不斷地實驗，找到更好的實驗方案。

2、實驗教學效果與評價

正如課堂上學生所說：”我們可以在不斷地實驗中得出更好的實驗方案。在這節實驗課后，學生們和我再次將實驗裝置進行了改進。

第一次改進的實驗裝置

第二次改進的實驗裝置

與第一次改進的實驗裝置相比，實驗改進的原理是相同的，只是在三個細節上進行了改進：①我們減少了一個鐵架臺使器材簡化。②由于學生在實驗時發現隨著升降臺的升高，溢出的水容易流到小桶的側壁，因此我們給溢水杯的溢水口加長了一點（材料是吸管的一部分）③2號彈簧測力計是掛上小桶后再校零。隨著升降臺緩慢地上升，物體逐漸浸入水中，1號彈簧測力計的示數減小，2號彈簧測力計的示數增大，我們會發現1號彈簧測力的示數減少量正好等于2彈簧測力計的示數增加量，即F浮=G排。

3、結語：《義務教育物理課程標準（2011年版）》提出：保持探索科學的興趣與熱情，在認識自然的過程中獲得成就感，能獨立思考、敢于質疑、尊重事實、勇于創新。學生再次改進實驗說明了他們敢于質疑，勇于創新，初中物理就應該讓學生經歷實驗探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題和解決問題的能力。本節實驗課預設目標已達到，教學效果好，并且極大地激發了學生學習物理的興趣，同時體現了學生的思維能力和創新能力是我們老師所不可預計的，我們有必要給學生創造這樣的機會，發揮他們的主觀能動性，讓我們的物理教學可以從真正的意義上達到《義務教育物理課程標準（2011年版）》的要求。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]李進，湯金波，肖永琴.再論學生自主創新實驗是物理教學的最優途徑[J].實驗教學與儀器，2019，36（01）;3-7.

廣東省連州市北山中學 郭慧娟