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初中物理物体浮沉条件分析

初中物理物体浮沉条件分析

摘要:初中物理教学中,学生既要掌握理论知识和公式定理,又要掌握学习技巧,能够应用物理知识解决生活实际问题。本文首先指出初中物理对学生能力培养的要求,然后以《物体的浮沉条件及应用》为例,介绍了问题教学法和实验教学法的应用,并对教学活动进行反思总结,以供同行参考。

关键词:初中物理;能力要求;问题教学法;实验教学法;教学反思

一、初中物理对学生能力培养的要求

初中物理教学中,要求学生具备以下能力:①认真观察能力。观察内容包括自然现象、身边事物、课堂实验,只要和物理相关的要素均是观察对象,学生认真观察后,才能善于思考,更好地学习掌握物理知识。②阅读分析能力。一方面是对教材进行阅读,真正吃透教材,不能存在一听就懂、一做就错的情况;另一方面是对题目进行分析,明确已知条件和未知条件,联想解题需要的知识点,避免形成思维定式。③语言表达能力。学生会做题,还要正确表达出解题过程,尽量使用物理语言,确保逻辑清晰、思路明确,这就要求学生具有良好的语言表达能力[1]。④实验操作能力。对物理现象进行解释、对公式定理进行理解时,物理实验是一个重要的方法。要求学生能规范实验操作,可自主设计实验方案,并完成数据计算过程,得到正确的结论。⑤科学探究能力。探究能力贯穿在知识学习、解题、实验等各个环节,要求学生树立质疑精神,能从表象看到本质,关注物理现象背后的原理,实现知识的融会贯通和合理运用。

二、《物体的浮沉条件及应用》教学目标

《物体的浮沉条件及应用》课程中,是浮力章节的重要组成部分,从整个初中物理知识框架上看,本课程是对力学知识的一次综合运用[2]。其教学目标如下:第一,通过教学活动,要求学生观察物体的浮沉现象,从受力分析的角度判断物体的浮沉情况;第二,掌握物体的浮沉条件,并科学解释浮沉现象,了解浮力对人们生产和生活的影响;第三,理论联系实际,通过学以致用,初步认识到科学技术对人类社会发展的作用。结合教学经验,《物体的浮沉条件及应用》课程的教学重点,是对上浮、下沉、悬浮、漂浮四种状态进行分析和判断;教学难点是物体处于不同浮沉状态时,对浮力、重力、密度等进行比较。

三、问题教学法的应用

问题教学法,是将教材知识点以问题的形式呈现出来,让学生带着问题思考,在解决问题的过程中掌握知识、培养技能[3]。教学时,要求教师有意创设问题情境,激发学生的探索欲望,推动课堂教学活动进行下去。以《物体的浮沉条件及应用》为例,教学过程如下:1.导入环节利用多媒体,播放漂浮的轮船、悬浮的潜水艇、沉底的石头、上浮的木头等图片,让学生观察这些图片的特点。然后提出问题:将一个铁块丢进水中,铁块肯定会下沉,为什么轮船是铁却不会下沉呢?类似的,潜水艇为什么能悬浮在水中?石头为什么会下沉到水底?木头为什么能上浮?根据这些问题,明确本节课的教学目标:物体的浮沉条件和什么有关?2.讲授环节通过两个演示实验,完成知识的讲授过程。演示1:教师准备3个乒乓球,第1个内部装满橡皮泥;第2个内部装一些橡皮泥;第3个内部是中空的。教师将3个乒乓球浸在水中,然后松手观察浮沉变化。学生会看到,乒乓球有的上浮,有的下沉,有的悬浮。教师提出问题:从受力的角度进行分析讨论,为什么乒乓球会有浮沉?此时可以小组合作讨论,学生表达自己的观点,并对乒乓球浮沉状态进行受力分析,可以得到:①浮力大于重力时(F浮>G),物体会上浮;②浮力小于重力时(F浮<G),物体会下沉;③浮力等于重力时(F浮=G),物体会悬浮。演示2:教师事先准备一枚鸡蛋,将其放在水杯底部,然后逐渐向杯子内加盐,可以看到鸡蛋逐渐上浮,最后露出水面。教师提问:鸡蛋本来沉在水底,为什么会上浮?学生在受力分析的基础上,联系到水的密度、物体的密度、水的体积等知识点,经过讨论后得出答案:浮力大小与排开液体的体积、密度有关,在水杯内加盐,盐水的密度变大,鸡蛋受到的浮力也变大,所以最终上浮至水面。教师进行汇总,实心物体的F浮=ρ液gV排,G=mg=ρ物gV物,物体浸入水中时,V排=V物,此时比较物体的浮沉,也就是比较ρ液和ρ物的大小,见下表1。3.巩固环节教师:物体的浮沉条件在生活中应用广泛,例如轮船、潜水艇、气球飞艇等。大家都知道他们是什么原理吗?第一,轮船。轮船是铁做的,为什么不会沉入水底呢?通过一个小实验进行理解,让学生用橡皮泥捏成任意形状,看谁能将橡皮泥漂浮在水面上,而且橡皮泥内部能装小豆子。学生在动手操作中会发现,要想满足漂浮和装小豆子两个条件,将橡皮泥做成内部空心就可以。在水中,橡皮泥排开液体的体积变大,大于重力就能漂浮起来;而且排开液体的体积越大,装豆子的数量也就越多。教师总结:轮船也是这个道理,制造时采用空心法,增大可以利用的浮力。空心轮船排开水的体积增大,从而浮力增大,使它能浮在水面上。因此,轮船大小常用排水量表示,也就是满载时排开水的质量。第二,潜水艇。教师:潜水艇是如何实现上浮和下潜的呢?此时可以播放潜水艇的影像资料,让学生看到潜水艇上浮或下沉时的操作方法。学生观看视频后回答:潜水艇上浮时,将内部液体排出来,减少自身重力;下潜时,吸水进入潜水艇内部,增加自身重力。教师总结:潜水艇通过改变自身重力,来实现上浮和下潜。第三,气球飞艇。气球飞艇并不在水中,它又是如何实现升高和降低的呢?对于这个问题,先让学生进行思考,然后播放气球飞艇的飞行影像,从而完善答案,即:空气也有浮力,和水的作用类似,气球飞艇利用空气的浮力升高和降低。教师总结:气球飞艇里充的气体,密度小于空气,例如氢气、氦气、热空气等。在一定范围内,充入这些气体,气球飞艇就能升高;排出这些气体,气球飞艇就能降低。4.作业环节要求学生理解并记忆物体的浮沉条件,利用浮沉条件解释密度计的原理。

四、实验教学法的应用

实验教学法是使用一些设备和材料,通过控制实验条件,观察实验对象的变化,从实验现象中获得知识或验证知识[4]。和口头讲解相比,实验教学法将理论和实践相结合,能培养学生的动手动脑能力,在物理教学中比较常用。以《物体的浮沉条件及应用》为例,教学过程如下:实验1:盐水选种准备一些小西红柿,将其放在盛水的烧杯内,会发现西红柿下沉,如何采用最简单的方法,让西红柿上浮呢?教师为学生提供实验器材和材料,让学生动手尝试,从而发现加盐可以让西红柿上浮。教师进行讲解:西红柿从下沉变上浮,实际上是浮力变大了,而浮力变大的原因,是液体的密度变大了。然后要求学生画出受力图,分别表示西红柿下沉和上浮时的受力情况,总结哪些条件没变,哪些条件变了。最终教师进行拓展:古代科学技术并不发达,人们学会了盐水选种,从中挑选出颗粒饱满的种子。配合实验演示:将一把花生米放进盐水中,会发现饱满的下沉,瘪的坏的上浮。实验2:轮船吃水将牙膏皮放在水槽内,会发现牙膏皮直立在水中;往牙膏皮内逐渐加一些沙粒,会发现牙膏皮缓慢沉入水底,先后出现悬浮、漂浮、下沉等情况。实验完成,让学生画出受力图,从而感受物体浮沉关系。最终教师进行拓展:轮船空载时,吃水线假设为A;工人向轮船上搬运货物,轮船就会逐渐下沉,满载时吃水线假设为B。通过计算吃水线A、B之间的高度差,就可以得到货物的装载量。

五、教学反思

教学过程中,不论是问题教学法,还是实验教学法,最终的目的都是达到预期教学目标。要想提高课堂效率和教学成果,应注意以下几点:1.激发学习兴趣任何学科,兴趣都是学好课程的基础,初中物理也不例外。教师在设计教学方案时,应该充分掌握学情,结合教学任务、能力培养目标,将学生的兴趣点融入教学活动中[5]。例如:教学引入环节提出高质量的问题,知识点讲解时利用影像资料,介绍物理现象时配合实验演示等。这些做法均能吸引学生的注意力,激发求知欲望,让学生带着兴趣学习。2.注重动手操作《中国学生发展核心素养》中,提出6大核心素养;具体到初中物理学科,包含了科学精神、学会学习、实践创新三个方面[6]。实验既是学习过程,也是学习方法,面对实验中出现的问题,能培养学生的思维能力,提高问题解决能力。“活物理”教学理念,主张的是活学、活教、活用,注重动手操作,学生在学习物理知识时,能从感性认识提升到理性认识。3.贴近实际生活物理和生活密切相关,是对生活现象的科学总结。初中物理教学中,教师应该贴近学生的实际生活,例如:使用生活中的物品设计实验,拿生活中常见的现象进行举例,让学生利用物理知识原理解决生活问题等。综上所述,初中物理教学中,要培养学生的认真观察、阅读分析、语言表达、实验操作和科学探究能力。文章以《物体的浮沉条件及应用》课程为例,介绍了问题教学法和实验教学法的应用。教学活动中,只有激发学习兴趣、注重动手操作、贴近实际生活,才能得到学生的认可和支持,提高教学效率和成果。

参考文献:

[1]陈丹.基于“目标-评价-教学”一致性的《物体浮沉条件及应用》教学设计[J].文存阅刊,2020(26):76-77.

[2]吴立东.初中物理《物体的浮沉条件及应用》的教学探索[J].中国现代教育装备,2020(8):35-39.

[3]吴征勇.注重物理实验在教学中的作用———以《物体的浮沉条件及应用》教学为例[J].新课程·上旬,2014(5):74-75.

[4]杨雄生,杜玉萍,申海英.在“玩中学”“学中玩”的教学中尚需注意什么———谈谈初中“物体的浮沉条件及应用”的教学[J].物理通报,2014(7):41-44.

[5]陈红.《物体的浮沉条件及其应用》教学设计及反思[J].数理化解题研究,2018(5):54-55.

[6]王天恩.基于核心素养的初中物理课堂教学有效性研究[J].科学咨询,2020(33):215.

作者:汪世鹏