初中物理浮力关键概念教学设计探究
2019-09-10王清贵
王清贵
摘 要：本文基于探究式教学模式，以初中物理浮力單元知识为例，对于如何进行系统的教学设计和不同实验教学方法的应用做简要分析。创新点在于思想实验在物理教学中的运用。
关键词：初中物理;浮力概念知识;实验教学
浮力是流体静力学当中应用性较强的基础性知识，也是初中阶段物理教学中的重点。绝大多数学生都表示对这部分很感兴趣，但却很难学。作为初中物理学习的转折性知识点，教师应采用探究教学模式来提高课堂教学效率，深化学生对于物理概念知识和规律的理解掌握。
一、阿基米德原理教学设计
在教学引入阶段，教师可以通过介绍古希腊学者阿基米德鉴定皇冠的故事引入课题，也可以通过简短的视频动画吸引学生的注意力，激发学习兴趣。
在进入到正式教学过程当中时，教师通过第一个演示实验来引导学生进入状态。首先将一个鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉，然后向水中加入食盐并搅拌均匀，观察鸡蛋的变化。该步骤旨在说明物体所受到的浮力与液体的密度大小有关;接着教师让一个学生将一个空瓶向下慢慢压入水中，问一问他的手有什么感觉，此时的瓶子所受浮力是否变化？在第一个演示实验结束后，进行第二个演示实验。通过前一个实验可以发现，当我们在将空瓶子向水中下压时，手可以感觉到一个明显的向上力，而且手越往下压，这个力越大。这个实验说明了浮力的大小与排开液体的体积有关，进而提出问题引出下一个教学环节：对于物体所受浮力大小与排开液体的多少，这两者之间是否会存在一个定量关系？浮力大小与排开液体重力之间又是否存在一定关系？众所周知，体积与密度相乘，所得是物体的质量，据此是否可以做一个大胆猜想，假设浮力大小与物体排开液体重力大小是相等的。顺势进入到实验环节，采用示重法来测量物体所受浮力，通过实验得到物体所受浮力与物体排开水的重力，总结结论：浸泡在液体中的物体受到向上浮力的大小与被它所拍开液体受到的重力相等，这便是阿基米德原理。
二、物体的浮沉条件及应用教学设计
同上述内容一样，演示实验可以很顺利地引出即将要讲解的知识内容，并且顺势地过渡到引导教学环节，学生在观察实验的过程中也能够获得很好的学习体验。
在探究物体的浮沉条件及应用中，教师可以准备两个体积相同的铁块与蜡块，将其同时浸入水中，松手后让学生观察现象，并对学生提出问题：浸没在水中的两个物体分别受什么力？所受的力是否相等？既然相等，为什么铁块下沉，蜡块上浮？由此引出本课课题——物体的浮沉条件。
在进行相关演示实验后，引导学生观察水中的物体沉浮情况，从而画出物体的受力示意图，再经过实验、讨论与交流的过程，得出物体的浮沉条件，并归纳：当F浮
除此之外，教师还可以运用阿基米德原理来引导学生对物体的沉浮条件进行分析。比如当ρ液<ρ物时，F浮
最后，物体浮沉条件的应用，教师可以让学生通过学习物体浮沉条件，来自然地过渡到生活当中，比如自制潜水艇模型，引导学生分析物体浮沉条件。或者引导学生用橡皮泥来进行实验，感受轮船的制造原理。
三、运用思想实验分析浮力教学中的疑难
思想实验指的是在特定条件下，受客观条件所限，只能依靠科学原理在思想中借助逻辑推论来进行的实验活动。在此以“浮冰”问题为例，做简要分析。
浮冰问题对于初中生来讲，比较抽象，所以通过思想实验来让学生对浮冰的液面变化形成深刻理解。所谓“浮冰”问题，即水面上漂浮一块冰，在冰块融化之后，液面会如何变化的问题。实验是真正搞懂一个物理规律最直接有效的方式，教师可以采用启发→引导→探究的教学模式，通过任务驱动结合图示，来让学生进行思想实验，最终借助逻辑推理发现实验现象，从中得出问题答案。
教师创设一个情境，控制容器中的水保持静态不动，待等到取出浮冰的瞬间，容器的水面会形成一个凹面。根据物体排开液体体积定义，该凹面的容积即等于浮冰排开水的体积，可以根据二力平衡条件来求此体积。接着，将取出后的浮冰融化成水，根据冰融化过程当中质量不变原理，算出它的体积。最后，将浮冰所化成的水导入容器，比较V水与V排大小，判断凹面是否被填满，最后推断出答案。
与常规的教学过程相比，思想实验方法可以让学生经历浮冰问题中冰块变化的具体过程，从而理解V排的物理意义，这对于提高学生的空间想象和逻辑思维能力有着促进意义。学生在掌握思想实验方法后，再遇到此类问题便会自主地加以运用，摒弃套用公式的旧方法。
综上所述，教师想要让学生更加深入地了解和把握物理知识，就应该注重实验教学，发挥实验教学的真正功能。从制作教具、演示实验和分组探究实验着手，激发学生的学习探究兴趣，充分调动其课堂参与积极性，在自主探究、操作、观察、思考、交流、分析等过程中解决疑难，发现物理知识。
参考文献
[1] 吴永情.初中物理“浮力”单元教学策略思考[J].华夏教师，2019（15）：30.
[2] 胡欣. 浮力与阿基米德原理整合式探究教学设计[D].广西师范大学，2017.
