《浮力》教学设计与反思

高慎波

(山东省新泰市刘杜镇中心学校,山东　泰安　271216)



《浮力》教学设计与反思

高慎波

(山东省新泰市刘杜镇中心学校,山东泰安271216)

摘要：本文介绍了笔者的《浮力》教学设计，运用视频引入新课，让学生对浮力产生感性认识；通过列举生活中的浮力现象,使学生充分认识到物理就在我们身边；运用自制教具进行实验改进，引导学生自主探究影响浮力大小的因素.

关键词：初中物理；浮力；教学设计

“浮力”是初中物理教学中的重点和难点,也是学业考试的重要内容之一.本节的重点是利用控制变量法探究浮力的大小与哪些因素有关.在教学中突出重点、突破难点,需要从探究浮力的大小与哪些因素有关入手,让学生经历提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等科学探究环节,得到浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体的体积、物体的密度、液体的深度等无关的结论,可以为引入和学习《阿基米德原理》打下坚实基础,这样由浅入深、由感性到理性的教学符合学生的认知规律.

学生对日常生活中的浮力现象并不陌生,但是仅仅根据生活现象的认识得出的一些结论往往是片面的,甚至是错误的,引导学生认识到只有通过科学的探究才能得出正确的结论.当然,8年级学生自主探索、得出正确结论的能力总体来说比较差,需要在教师引导下完成实验探究活动,运用课堂反馈适时调控教学过程.

1教学目标设计

(1) 知识与技能:① 认识浸在液体中的物体受到浮力,浮力的方向总是竖直向上的;② 认识浮力产生的原因;③ 会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力大小;④知道影响浮力大小的因素.

(2) 过程与方法:① 经历探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程;② 从日常生活现象入手,培养学生分析概括能力、解决问题能力与动手操作能力;③ 学习物理探究常用的科学方法—控制变量法.

(3) 情感态度与价值观:① 培养学生探索生活中物理现象的兴趣;② 培养学生实事求是的科学态度和创新精神.

2教学策略及教法设计

(1) 从学生观看《地理中国》栏目中《会漂浮的石头》视频片段为切入点,激发学生的好奇心与求知欲,然后引出学生生活中能感受到的浮力现象,让学生在课堂上重现浮力的存在,在老师指导下进行一系列有关浮力存在、方向和大小的实验,为随后学习阿基米德原理做必要的知识铺垫.

(2) 进行科学探究:每2—4人一组,用物理实验器材和自制教具等进行实验.经历提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等科学探究环节,得出相应结论.

(3) 采用学生分组合作探究式教学.

3教学器材

乒乓球、剪掉底的矿泉水瓶、弹簧测力计、细线、石块、自制浮力方向演示器、空矿泉水瓶、铁块、铝块、铜块、烧杯、水、酒精、浓盐水、橡皮泥、铁架台.

4教学过程设计

4.1设置情景,引入新课

(1) 观看《地理中国》栏目中《会漂浮的石头》视频片段.说一说,是什么让石头漂浮起来呢？(受到水向上的力.)

通过观看视频，可引发学生认知冲突,感受到大自然的鬼斧神工,引出学习内容,更好地激发学生的好奇心与求知欲.

(2) 请列举日常生活中常见的漂浮在水面上的物体.这些物体为什么不下沉？

在教师引导下,从生活中观察到的大量浮力现象并提出与浮力有关的问题,引起学生探究的兴趣.

4.2实验探究过程

演示:把石块、木块投入盛水的水槽中,视频中漂浮的木块受不受浮力？那么下沉的石块受到浮力吗？如何验证？

通过与视频中漂浮的石头对照,引导学生进行思考,认识到下沉的石块可能也会受到浮力,进而激发学生的探究欲望.

探究一:浸入水中的石块是否受到浮力？利用实验进行验证.

在弹簧测力计的下面悬挂一个石块,把石块浸入水中,比较前后两次测力计的读数.这说明什么问题？

学生进行实验，实验记录在表1中.

表1

图1

让学生通过实验验证浸在液体中的物体要受到浮力的作用,并利用该方法测量物体所受到浮力的大小.学生在学习过程中,学会解决物理问题的方法.

演示:利用自制浮力方向演示器进行演示(如图1),观察细线的方向,判断浮力方向，实验表明：浮力方向与重力相反,总是竖直向上.

在浮力的方向问题上教师通常都是一带而过,学生没有直观感受,知识的掌握情况往往不是很理想,通过演示,利用自制浮力方向演示器让学生直观感受浮力的方向是竖直向上,使学生很容易掌握浮力方向的问题.

问题:是不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用？

图2

演示:如图2所示，将乒乓球放入剪掉底并倒放的空矿泉水瓶中,将空矿泉水瓶的盖子打开,向瓶中注水,会有什么现象？盖上盖子后会出现什么情况？

引导学生分析浮力产生的原因:浸在液体中的物体其上、下表面所在液体中的深度不同,从而使上、下表面受到液体的压力不同,上、下表面所受的压力差,就是浮力,即：F浮=F向上-F向下.

通过问题让学生先交流自己的认识,再通过观察实验现象发现问题,培养学生良好的猜想习惯,并通过实验得出正确结论.通过简单易得的矿泉水瓶和乒乓球就能完成实验,从而能较好地激发学生利用生活物品进行物理实验的兴趣.

探究二：探究影响浮力大小的因素

学生体验:将空矿泉水瓶慢慢压入水桶,体会浮力的变化,观察水位变化情况、物体浸入液体中的体积变化情况.并思考:浮力的大小可能跟什么因素有关？

通过实验感受到浮力的变化,这样加强了知识的直观体验性,学生结合实验感受进行思考并合理地提出自己的猜想,使学生能更好地参与到学习中.

学生猜想:浮力与液体的密度、排开液体的体积、物体所受重力、物体的体积、物体的质量、物体的形状、深度等因素有关系.

针对学生的猜测,各小组根据探究的课题,设计实验,针对实验进行修正完善,完成实验探究.

学生分组探究:

(1) 探究浮力与物体的密度的关系，完成表2所示实验内容，得出结论:浮力与物体的密度无关.

表2

(2) 探究浮力与深度的关系，完成表3所示实验内容，在烧杯上用橡皮筋标出三个深度,便于测量不同深度处的浮力.由于降低或提升弹簧测力计时手的抖动可能会让学生得出错误结论,笔者对此进行了改进，将弹簧测力计固定悬挂在铁架台上,用手使盛有水的烧杯上升或下降,从而便于观察，得出结论:浮力与深度无关.

表3

(3) 探究浮力与液体密度的关系，完成表4所示实验内容，得出结论:浮力与液体密度有关,液体密度越大,所受浮力越大.

表4

(4) 探究浮力与物体排开液体体积的关系，完成表5所示实验内容，得出结论:浮力与物体排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,浮力越大.

表5

(5) 探究浮力与物体形状的关系，完成表6所示实验内容，得出结论:浮力与物体的形状无关.

表6

4.3分析实验数据得出结论

学生汇报实验过程,得出结论:浸入液体中的物体所受的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体浸没在液体中的深度、物体的密度、质量、体积、物体的形状等无关.

让学生从已有的知识水平出发,通过体验并思考,提出可能影响浮力大小的因素,进行影响因素归类,根据归类将问题探究分解到小组.要求各小组设计方案,引导学生利用控制变量法,对设计的方案进行交流讨论、质疑和完善,引导学生进行小组合作,完成探究过程,得出正确结论.

4.4提出新的探究问题

引导学生总结所学知识,交流自己的收获，提出新的探究问题:物体所受浮力大小与液体密度、物体浸入液体中的体积有关,如何确定其定量关系？

对整节课进行小结和评价,顺理成章地为下节课定量分析浮力埋下伏笔,以进一步激发学生的求知欲.

5教学反思

本节课通过视频，让学生对浮力有了直接的感性认识,然后通过生活中的浮力现象,使学生充分认识到物理就在我们身边,拉近了物理与生活的距离.在探究浮力方向时,利用自制教具让学生直观观察浮力方向并与重力方向对照,加深对“浮力方向竖直向上”的认识.在“探究浮力与深度的关系”时,通过改进实验,使学生更容易得到正确结论,避免了不必要的干扰.在整个学习过程中实验探究贯穿始终,使学生更好地理解浮力的定义、方向、产生原因以及影响浮力的大小的因素.在“决定浮力大小的因素”的猜想中学生有很多观点,采用合并归类的方法使大部分学生的猜想都有所体现,保证其积极参与探究,合理的实验设计可确保探究顺利完成,通过对数据进行分析总结,得出正确结论.学生对科学探究有了切身体验,学习兴趣得到较好激发,学生参与热情和程度较高,顺利达成了本节课的教学目标.