1、浮力教學設計湖北省 葉貴強本節通過實驗探究得出的阿基米德原理是初中物理知識中的一個重要物理規律，是初中物理課程的重要教學內容。傳統物理教學中對這一內容的教學多采用傳授式教學方法，即教師通常是在引入問題之后，直接用演示實驗得出結論，缺乏學生猜想、設計實驗驗證的環節，使學生對這一結論的得出感到很突然。這樣急于追求知識學習的做法很難使學生對阿基米德原理的內容有深刻的印象，往往是停留在死記原理內容、生搬硬套公式的水平，不利于對學生進行科學方法的教育。因此，該課題教學應采用探究教學方法，使學生明白阿基米德原理這一知識的生成過程，更深刻的理解這一原理的內涵，同時有利于學生對科學本質的認識。（1）教學內容及

2、教學資源分析教學內容分析課程改革后編寫的各種版本的初中物理教材在對阿基米德原理這一部分教學內容的編排基本上突出探究過程，體現了讓學生探究性學習的教學思想，與物理課程標準的要求也是一致的。人教版初中物理教材對這一內容的教學安排是：首先讓學生動手實驗活動去體驗浮力的存在及其變化，在此基礎上讓學生猜測浮力的大小可能跟什么有關，進而自然過渡到實驗設計的環節，再通過學生實驗得出結論（即阿基米德原理）。教學資源分析本課題的探究需要用到較多的實驗器材，需要學生動手實驗，學校有專用物理實驗室和本實驗需要用到的實驗器材，學生用的實驗器材包括：彈簧測力計、木塊、石塊、細線、橡皮泥、溢水杯、量筒、大燒杯、小桶、塑料

3、瓶、水、酒精等。教師演示用器材：鐵架臺（1個）、大彈簧測力計（1個）、石塊（1個）、細線、大小燒杯（各1個）、溢水杯（1個）。（2）教學目標的制定知識與技能目標：通過探究學習，知道浮力的大小等于什么（阿基米德原理），會正確使用彈簧測力計或量筒等測量儀器。過程與方法目標：經歷探究浮力大小與什么因素有關的過程，學生能嘗試根據經驗和已有知識對影響浮力大小的因素提出猜想，知道使用控制變量法來研究問題。情感、態度、價值觀目標：在動手動腦過程中，表現出對物理和生活的興趣以及對科學的探索精神；學生在探究中有交流與合作的愿望、熱情。（3）學習者分析學生在學習本課題內容之前已經學習了二力平衡的知識，在教學中教師

4、要喚起學生對這部分知識的回憶，以便利用該知識對浸入液體物體的受力情況進分析。學生頭腦中存在著關于浮力的學前經驗，有些經驗是片面的、不科學的，如看到木頭浮在水面上而鐵塊沉入水底的現象而形成浮力的大小與物體的密度有關的錯誤認識。但有些經驗會促進新知識的學習，例如，許多學生有過游泳經驗以及在河里、海里或游泳池里從淺水區走向深水區的經驗，知道曹沖稱象的故事，這些經驗知識會有利于學生提出浮力大小跟物體排開液體體積有關的猜想。教師應給于學生提出問題或猜想的機會，暴露學生自己原來的觀念，并給于學生驗證猜想的機會。（4）教學策略設計首先創設問題情境，用實驗手段讓學生認識下沉的物體也受浮力。然后在學生動手實驗的

5、基礎上，引導學生根據生活經驗對浮力的大小與哪些因素有關提出有根據的猜想。教師安排學生通過討論并在動手實驗的基礎上去驗證猜想，然后引導學生通過分析、歸納的方法提出物體所受的浮力跟它所排開液體的重力相等的假設。最后讓學生分組進行實驗設計和實驗操作去檢驗這一假設。在教學的各個環節中，教師要促進學生主動地思考并給學生討論、交流的機會。在整個教學過程中，教師還要注意利用學習性評價方法對學生的探究活動進行評價。（5）教學過程設計創設情境、認識浮力教師展示“死海上的人在悠閑地看書”的投影，引導學生提問：為什么人可以浮在水面上？下沉的物體是否受浮力？教師演示實驗：用彈簧測力計稱小石塊的重力，并稍稍用力向上托石

6、塊，讓學生觀察這時測力計的示數變化，然后將小石塊浸入水中，觀察測力計示數的變化。引導學生根據二力平衡等知識判斷浮力的存在及大小，最后得出結論：水中下沉的物體會受到一種向上托的一種力也即是浮力。提出問題及猜想由教師提出問題：利用“稱重法”可以測量浮力的大小，浮力大小可能和什么因素有關呢？學生動手實驗： 把空的礦泉水瓶慢慢浸入水中，感受浮力的大小變化； 裝有清水的燒杯中放入雞蛋，再加入足夠多的鹽，雞蛋會上浮。在動手及觀察體驗的基礎上并結合已有的生活經驗，要求學生對影響浮力大小的因素提出猜想，同時讓學生說出猜想的根據，歸納出有待驗證的3個猜想即：物體浸沒在液體中的深度；液體的密度；物體排開的液體的體

7、積；物體的形狀。驗證猜想小組討論驗證猜想的辦法，并把驗證猜想的任務分攤到不同的小組，每小組只驗證其中的一個猜想。實驗過程中教師要提示學生如何控制變量。驗證猜想的方法有：a. 利用“稱重法”測量浸沒于水中不同深度的石塊所受浮力大小，驗證浮力的大小與浸沒時所處的深度是否有關。b.利用“稱重法”測量石塊浸入水中的體積不同時所受浮力的大小，驗證浮力的大小是否與排開水的體積大小有關。c.利用“稱重法”分別測量同一個石塊浸沒水中和浸沒酒精中所受浮力大小，驗證浮力大小與物體所排開液體的密度是否有關。d.將同一橡皮泥做成兩個不同的形狀，然后用“稱重法”分別測量它們浸沒到水中的浮力大小，從而看出浮力的大小和物體

8、的形狀是否有關。總結各小組的驗證結論得出：物體所受浮力的大小與排開液體的體積和排開液體的密度有關，跟物體浸沒時所處的深度、物體的形狀無關。e.建立假設引入曹沖稱象的故事，并讓學生思考“浮力的大小與排開液體的體積和排開液體的密度”這一結論說明浮力的大小與什么力有關呢？注意引導學生與舊的知識相互結合，利用“推導法”解決這一問題。利用已有知識進行推導，V=m，mg=G，液V排=m排，m排g=G排F浮=G排最后確立假設：浮力的大小等于排開液體的重力。實驗設計引導學生圍繞“如何測浮力、如何測排開液體的重力”來討論實驗方案的設計。利用“稱重法”可以測量出物體所受浮力的大小；收集排開液體的方法可能有：a.先

9、用彈簧測力計測量小空桶重，然后用彈簧測力計測出桶和溢出水的總重，再相減即得G排。b.將排開的液體放入量筒中，利用公式m=V求解排開液體的質量。c.直接用塑料袋接取溢出的液體，用測力計測出塑料袋和溢出水的總重即相于G排。實驗操作指導學生進行實驗。要求學生按照儀器的使用方法來使用彈簧測力計和量筒，石塊不能碰溢水杯的底或壁，并在實驗操作時要保證物體排開的水沒要全部進入小桶中。指導學生并根據自己的實驗方案，進行實驗，記錄實驗數據。分析論證學生對實驗數據進行分析，得出實驗結論，也就是二千年前阿基米德所發現的規律，同時證明了前面的假設是正確的。評估與交流引導學生小組交流、討論實驗過程中存在的問題和收獲，分

10、析實驗操作上的錯誤和實驗結果的誤差來源。（6）教學評價對學生探究學習的學習性評價方法采用口頭任務法，給學生表達對諸如“影響浮力大小的因素是什么”等問題的看法的機會，對學生自己提出的設計實驗方案鼓勵性評價；還可以提供評價表（表1）讓學生進行自我評價和小組評價。表1 探究性實驗評價表內容自我評價小組評價情感態度與價值觀對這個實驗課題始終有濃厚的興趣符合不符合符合不符合記錄的實驗數據是真實的符合不符合符合不符合積極地與小組同學合作符合不符合符合不符合知識與技能通過探究知道浮力大小等于物體排開液體的重力符合不符合會正確使用測力計或量筒符合不符合過程與方法提出了至少一個合理的猜想符合不符合設計的實驗方案

11、是合理的符合不符合能采用控制變量的方法符合不符合教師的自我反思本節課以探究浮力的大小與什么因素有關這一主題為線索，合理安排教學內容，無論是教學環節的安排還是問題的設計、教學策略的選擇，都將學生主體作用的發揮放在首要考慮的位置，教師充分體現出了作為學習活動的組織者、引導者和參與者的作用，基本完成了預定的教學目標。在用實驗驗證浮力跟物體排開液體的重力是否相等的過程中，學生展現了一些個性化的做法：有些同學在往溢水杯中放物體的同時，測出了物體所受浮力和物體排開液體所受重力；有些同學是先在大燒杯中測定物體全部浸入水中所受浮力，然后再利用溢水杯測定物體沒入水中時排開水所受重力。教師對這些做法都給予了贊同。其中一個小組同學還提出了如圖1所示的實驗設計方案，該方案用聚苯乙烯泡沫塑料塊做器材，由于它很輕，其重力可以忽略不計，然后通過定滑輪，用彈