浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程研究

1、浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程研究“面向過(guò)程的高中物理課程教學(xué)研究”案例之一南匯縣中學(xué) 周襄文一、教材設(shè)計(jì)課題： 浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程研究。研究目的： 鐵球 水 水 木球 通過(guò)對(duì)浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，容器底部所受壓力的研究，使學(xué)生掌握對(duì)液體中物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析方法，認(rèn)識(shí)物體在液體中運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律。物理情景： V1 V2 如右圖：放在桌面上的兩個(gè)同樣的燒杯均盛滿水。左邊燒杯中有一個(gè)用細(xì)線懸掛在杯蓋上的小鐵球，小鐵球位于水面附近，并全部浸沒(méi)在水中。右邊燒杯中有一個(gè)用細(xì)線懸掛在杯底的小木球，小木球位于杯底附近，也全部浸沒(méi)在水中。小鐵球、小木球的體積相同。現(xiàn)用激光束將懸掛小鐵球、小木球的細(xì)繩燒斷

2、，小鐵球、小木球?qū)⒎謩e在水中運(yùn)動(dòng)起來(lái)，如右圖所示。（討論小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)不考慮水對(duì)小球的阻力。）過(guò)程分析： 由學(xué)生自主完成。按照研究目的，先個(gè)人分析，再小組交流。 分析情況歸納： 由小組代表按下列提綱歸納本組分析情況，并向全班報(bào)告。 （一）、以小球?yàn)檠芯繉?duì)象：1、 小球的受力情況；2、 小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。（二）、以小球和水組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象：1、 小球運(yùn)動(dòng)對(duì)水的影響；2、 水對(duì)杯底的壓力分析。教師點(diǎn)評(píng)：由教師對(duì)學(xué)生分析的結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。并提出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的建議。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：由學(xué)生分組討論實(shí)驗(yàn)方案，分別向教師進(jìn)行可行性分析后完成實(shí)驗(yàn)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。研究結(jié)果：先由各學(xué)生小組代表報(bào)告本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師根據(jù)學(xué)

3、生實(shí)驗(yàn)情況總結(jié)研究結(jié)果。二、教學(xué)過(guò)程將上述教材設(shè)計(jì)的內(nèi)容印發(fā)給學(xué)生作為教材，并按照其中的安排分兩節(jié)課組織教學(xué)。第一節(jié)課：1、 學(xué)生閱讀教材，了解本課的學(xué)習(xí)內(nèi)容；2、 學(xué)生分組討論教材提出的課題、研究目的、物理情景，明確課題研究的內(nèi)容、對(duì)象、要求；3、 學(xué)生自主完成過(guò)程分析和小組交流；4、 組織過(guò)程分析報(bào)告；5、 教師點(diǎn)評(píng)并提出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證建議。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證作為課外作業(yè)完成。教師選擇一個(gè)有代表性的學(xué)生實(shí)驗(yàn)安排在第二節(jié)課上演示。第二節(jié)課：1、 學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告；2、 學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)；3、 研究結(jié)果討論；4、 研究結(jié)果總結(jié)；5、 研究結(jié)果的應(yīng)用與拓展。三、案例分析本案例選擇浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程作為研究主體

4、，讓學(xué)生從一個(gè)貌似簡(jiǎn)單的物理情景入手，對(duì)浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)容器底部所受壓力進(jìn)行分析研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)液體中物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析方法，掌握物體在液體中運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律，了解物體在液體中運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的液體運(yùn)動(dòng)及相關(guān)物理量的變化，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。整個(gè)教學(xué)過(guò)程以學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)為目標(biāo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)筆、動(dòng)手，極大地調(diào)動(dòng)了全體學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在教學(xué)過(guò)程活動(dòng)中，學(xué)生認(rèn)真分析、積極討論、精心實(shí)驗(yàn)，隨著對(duì)課題研究的深入，不少疑難問(wèn)題由學(xué)生自主解決，取得了很好的效果。例如，小球在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有一部分水會(huì)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，從而引起系統(tǒng)的視重發(fā)生變化。開(kāi)始，不少學(xué)生沒(méi)

5、有意識(shí)到這一點(diǎn)，只是簡(jiǎn)單地分析小球的運(yùn)動(dòng)，而不考慮水的運(yùn)動(dòng)。討論中，有學(xué)生提出疑問(wèn)：小球在水中運(yùn)動(dòng)和在空氣中運(yùn)動(dòng)情況相同嗎？經(jīng)過(guò)討論，大家發(fā)現(xiàn)小球的位置發(fā)生變化后，它原來(lái)位置處的空穴會(huì)立刻被水填充，這個(gè)填充過(guò)程意味著有一部分水會(huì)伴隨著小球的運(yùn)動(dòng)而同時(shí)運(yùn)動(dòng)，從而意識(shí)到這一部分水的運(yùn)動(dòng)是不可忽略的，為問(wèn)題的解決奠定了基礎(chǔ)。特別值得一提的是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，學(xué)生設(shè)計(jì)了很多有創(chuàng)新意識(shí)的解決方案。例如，水底附近木球的釋放問(wèn)題，由于中學(xué)實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有大功率激光設(shè)備，學(xué)生提出了電磁鐵控制、可溶性細(xì)繩、變形夾等幾種新的方法，并在實(shí)驗(yàn)中具體應(yīng)用，大部分方案獲得成功，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。本案例以浸沒(méi)在液體中的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程為主線，強(qiáng)化了學(xué)生在