在物理實驗中激發學生思維

劉婧

編者按：

為貫徹落實《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，2022年5月，江蘇教育報刊總社和江蘇省教育學會初中教育專業委員會聯合舉辦了第五屆江蘇省“五四杯”初中青年教師課堂教學展示及研討活動。本次活動由初中生世界編輯部承辦，通過直播平臺在線舉行。來自語文、數學、英語、物理4門學科的“五四杯”微課征集活動一等獎獲得者的優秀代表，呈現了20節精彩的展示課。本刊特開辟專欄，刊登優秀教學設計和專家點評文章，以饗讀者。

物理思維的培養是一個長期的、循序漸進的過程，它在學生的物理學習中起著重要的作用。良好的物理思維不但能幫助學生更好地理解生活中的物理現象，更快地掌握物理公式，而且能培養更準確的推理能力。在初中階段，學生通過物理實驗，能夠觀察到生活中的物理現象并提出自己的疑問，利用小組合作和實驗探究的方式解決所遇到的問題，激發自己的思維能力。下面，筆者以蘇科版物理八（下）“浮力”教學設計為例，淺談如何在實驗中激發思維能力。

一、由生活現象引入新課

筆者向水中放入乒乓球、小番茄、蘋果、圓柱體，并提問學生：觀察到什么現象？學生會發現乒乓球和蘋果浮在水面上，小番茄和圓柱體沉在水底。筆者進一步引導學生思考：蘋果和乒乓球為什么會浮在水面上？因為在第八章已經學過力的概念，所以學生會想到蘋果和乒乓球浮在水面上是因為受到托力的作用。同時，筆者再準備一個常見的氦氣球，剪斷氦氣球的細線，并提問學生又觀察到什么現象？學生會發現氦氣球向上浮起。這一現象又說明了什么？此時，筆者引出本節課要學習的這種力，也就是浮力。

二、引導學生為浮力下定義

筆者嘗試讓學生通過觀察實驗現象，總結什么是浮力。由于器材分別浸在氣體和液體中，學生會想到浮力是物體浸在液體或氣體里受到的托力。接著，筆者引導學生回憶實驗現象，并給予足夠的時間讓學生思考：浮力的方向是怎樣的？依據是什么？這樣，浮力的概念就由學生得出并完善了。當學生知道了什么是浮力后，筆者讓學生找到生活中存在的浮力現象，使新知識及時運用到實際生活中。

三、探究下沉的物體是否受到浮力

通過實驗現象，學生直接觀察到乒乓球、蘋果和氦氣球受到浮力的作用。在學生以往的思維中，認為小番茄、圓柱體沉下去是因為沒有受到浮力。為了糾正這一誤區，筆者提問學生：下沉的小番茄、圓柱體是否受到浮力？你有什么經驗支持你的猜想？小組之間可以進行討論。學生以生活中的經驗作為論據，思考討論下沉的物體究竟受不受到浮力。學生與學生之間的思維進行發散和碰撞。這時，學生之間有兩種不同的觀點：一種猜想是沒有受到浮力，因為把石頭扔進水中，不會像乒乓球一樣浮上來；另一種猜想是受到浮力，因為在泳池里抱妹妹更輕松了。學生有不同意見和合理猜想是一件好事，合理質疑精神是學好物理的要素之一。因此，筆者對有不同的合理猜想的學生提出了表揚。

那么下沉的物體究竟受不受到浮力呢？實踐是檢驗真理的唯一標準。因此，筆者引導學生動手實踐驗證猜想。筆者提供水、彈簧測力計、圓柱體等器材，讓學生類比剛才的實驗操作去檢驗他們的猜想。筆者提問：測量力的工具是什么？進而引導學生用彈簧測力計去測量，讓學生把下沉的圓柱體掛在秤鉤上，托住圓柱體，并提問學生觀察到什么現象？學生依據彈簧測力計示數變小，得到下沉的物體也受到浮力。為了讓學生在合作探究中激發思維，筆者進一步追問：還有補充的嗎？部分學生根據受力情況分析，得到了浮力的大小是F浮=G-F，但另一部分學生無法得出這一結論，因此，筆者讓得出此結論的學生到講臺前對圓柱體進行受力分析。

四、合作探究影響浮力大小的因素

在學生對浮力有了初步的認識后，接下來，筆者讓學生去感受一下浮力。筆者準備了水和塑料瓶，讓學生將塑料瓶壓入水中感受浮力的作用。學生在體驗過程中發現，在一定范圍內越向下壓，浸入液體體積越多，手受到的阻力越大，也就是塑料瓶所受的浮力越大。筆者為了讓學生知道浸入液體的體積與排開液體的體積的關系，在這里用裝滿水的水杯讓學生觀察現象，并讓學生針對他們發現的現象提出可探究的問題，進而引出本節課的重點：合作探究浮力的大小可能與哪些因素有關？生活中有很多浮力現象，因此，學生可以通過小組合作，根據生活經驗，猜想出影響浮力大小的因素。各小組將自己的想法匯總后，班級就整合出多個影響浮力大小的因素。

筆者讓學生選擇自己提出的猜想或者感興趣的影響因素，以小組合作的方式制定實驗計劃，并提問學生：針對你的猜想，你會如何展開探究？在學生討論結束后，讓一名學生分享他的實驗探究方案，筆者對方案中需要注意的問題或者被忽視的步驟進行補充，并強調實驗過程中注意控制變量法的運用。

當探究影響浮力大小的因素時，學生以小組為單位到講臺前展示并分享實驗結論。當有學生得到錯誤結論或者其他學生有不同看法時，通過學生之間的討論和筆者的引導，最終得出正確結論。

五、引導學生用物理思維驗證猜想

當學生得到浮力與排開液體的體積及液體的密度有關后，筆者提問學生：根據這兩個影響因素，你有哪些聯想？這時，筆者引導學生得出浮力大小可能和排開液體所受的重力相等，并介紹阿基米德也是這樣想的，他在洗澡時得到了靈感，通過實驗和理論得出了阿基米德原理，即浮力等于排開液體所受的重力。通過這樣的方式，筆者在鍛煉學生物理思維的同時又增強了學生的自信心，使學生更愿意學習物理。

六、教學反思

物理學科是一門在生活中發現問題并把結論應用于生活的學科。因此，教師和學生都要有一雙善于在生活中發現問題和發現可應用于實驗的器材的眼睛，并樂于將器材應用于實驗探究中，而在這個合作探究與交流的過程中，不但能使學生對物理知識的記憶更牢固，還能讓學生的物理思維得到培養，成為一個才思敏捷的人。

（作者單位：江蘇省南通市海門區中南中學）