有關(guān)浮力實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。有關(guān)”浮力”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究浮力這一章是初中物理力學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容,也是學(xué)生最難學(xué)的內(nèi)容之一,有研究表明:由于浮力的內(nèi)容學(xué)得不好,引起了初中學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興趣的分化。其原因主要有以下兩個(gè)方面:(１)是浮力的內(nèi)容比較抽象,而學(xué)生的思維水平較低,學(xué)習(xí)起來困難較大。(２)浮力這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)受到學(xué)生經(jīng)驗(yàn)中形成的前概念的影響較大。筆者有幸上了一節(jié)《認(rèn)識(shí)浮力》的研究課,借著上課的感受和自己平時(shí)的教學(xué)點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)有著這樣一種強(qiáng)烈的感覺:經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來架設(shè)思維的臺(tái)階、促進(jìn)學(xué)生觀念的轉(zhuǎn)變非常必要。下面就淺談一些自己粗劣的感受:一、”感受浮力”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.學(xué)生實(shí)驗(yàn):觀察礦泉水瓶浮在水面的情況,用手指將礦泉水瓶緩慢壓入水中。學(xué)生任務(wù):(1)體會(huì)手的感覺?(2)觀察水位的變化情況。(3)完成實(shí)驗(yàn)表格。２．學(xué)生匯報(bào)自己的感受:學(xué)生匯報(bào):在壓礦泉水瓶時(shí),越向下壓手受到的向上頂?shù)牧υ酱?同時(shí)水位上升得越多。板書:輕壓礦泉水瓶重壓礦泉水瓶浮力小大排開的水少多二、阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在上述實(shí)驗(yàn)的前提下,我們這樣引導(dǎo):你發(fā)現(xiàn)浮力大時(shí),排開的液體多,浮力小時(shí),排開的液體少,那么,浮力的大小與排開液體的多少有關(guān)系嗎?1．學(xué)生討論:(1)怎樣測量浮力的大小?(2)怎樣測量排開液體的多少?2．學(xué)生匯報(bào)學(xué)生匯報(bào)一:利用稱重法測出物體的浮力學(xué)生匯報(bào)二:(1)排開液體多少的描述方式:用體積來描述;用質(zhì)量來描述;用重力來描述。(2)測排開液體的重力:問題一:如何將排開的這部分液體分離出來:使用溢水杯。問題二:如何使用溢水杯才能使溢出的液體恰好等于物體所排開的液體,做到不多也不少:向溢水杯加水至水從溢水口處流出,用小燒杯接住流出的水,直到水恰好不向外流為止。三、浮力計(jì)的設(shè)計(jì)為了使測量浮力的實(shí)驗(yàn)步驟簡單化,而且能夠測出浮于水面的物體的浮力和原來浮于水面的物體完全沒入水中時(shí)受到的浮力,我們設(shè)計(jì)了如圖１所示的浮力計(jì)。它由彈簧、活動(dòng)標(biāo)尺、壓桿和掛鉤組成。１．當(dāng)用它測量浸沉于水中的物體受到的浮力時(shí),先將物體掛在浮力計(jì)的掛鉤上,移動(dòng)左邊的活動(dòng)標(biāo)尺,使指針對準(zhǔn)”０”刻度,如圖２所示,然后讓物體浸入水中,這時(shí)指針?biāo)傅淖筮叺幕顒?dòng)標(biāo)尺的數(shù)值就是物體的浮力。在物體逐漸浸入水中時(shí)指針?biāo)傅臄?shù)值也逐漸增大,說明物體的浮力逐漸增大。當(dāng)物體完全浸入水中時(shí)雖然物體繼續(xù)下沉,但浮力保持不變。２．當(dāng)用它來測量漂浮于水面的物體(如浮在水面的木塊)受到的浮力時(shí),方法與測量鐵塊時(shí)一樣,只是當(dāng)放入水中時(shí)木塊漂浮于水面,此時(shí)彈簧秤的讀數(shù)就是物體受到的浮力。３．當(dāng)用來測量完全浸沒在水中的木塊或乒乓球的浮力時(shí),先將木塊掛在彈簧稱的掛鉤上,如圖４所示,記下此時(shí)右活動(dòng)標(biāo)尺的讀數(shù)為１牛(該數(shù)值等于木塊的重量),然后將木塊從彈簧秤的掛鉤上取下并放入水中,將浮力計(jì)倒過來,如圖５所示,將右邊的活動(dòng)標(biāo)尺往下移１格,指針指到右邊標(biāo)尺的１牛,使浮力計(jì)測量前已經(jīng)有了讀數(shù),這個(gè)讀數(shù)剛好等于木塊的重量。最后,用彈簧稱的壓桿將木塊完全壓入水中,此時(shí),彈簧秤右邊的活動(dòng)標(biāo)尺的讀數(shù)就是完全沒入水中的木塊所受的浮力。如圖６所示,圖中木塊的浮力為２牛。四、 浮力產(chǎn)生原因的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)浮力產(chǎn)生的原因一直是學(xué)生難理解的內(nèi)容,其原因是缺乏很好的實(shí)驗(yàn)。大家都清楚浮力產(chǎn)生的原因是因?yàn)槲矬w上下表面受到的壓力差引起的,可是如何經(jīng)過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解這一點(diǎn)確實(shí)很困難。很多老師采用如圖７所示的實(shí)驗(yàn)(２)來演示。圖ａ中小小的水流從瓶口流出,乒乓球并不上浮。當(dāng)用手掌堵住瓶口時(shí)乒乓球馬上浮起如ｂ圖。這個(gè)實(shí)驗(yàn)看起來很能說明浮力產(chǎn)生的原因?？墒亲屑?xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的問題。由于用手堵住時(shí)乒乓球底部并沒有碰到水,只是因?yàn)闅鈮簩⑵古仪蝽斊?瓶中的水迅速填滿瓶口,乒乓球底部受到水對它向上的壓力,這壓力遠(yuǎn)大于它頂部受到的向下的壓力,因此乒乓球浮起,顯然過于復(fù)雜。而且,該實(shí)驗(yàn)過程很短,不利于學(xué)生觀察,更不利于學(xué)生的理解。作為讓學(xué)生理解浮力產(chǎn)生的原因的實(shí)驗(yàn)應(yīng)能讓學(xué)生清楚地觀察到當(dāng)乒乓球底部沒有碰到水時(shí)它不浮起,當(dāng)乒乓球底部碰到水時(shí)它馬上浮起這樣的現(xiàn)象。為此,我們進(jìn)行了如下的改進(jìn)。如圖８所示,在瓶頸開個(gè)小孔用于排氣,在瓶口上加一段玻璃管(如圖８所示)。ａ中乒乓球剛開始并不上浮,當(dāng)用手堵住瓶口時(shí)乒乓球也還沒上浮,直到玻璃管里的水面碰到乒乓球時(shí)乒乓球才開始上浮(如圖ｂ)。這樣就很好的說明了浮力產(chǎn)生的原因。五、 沉底的物體也受浮力的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)關(guān)于浮力的大小學(xué)生存在著各種各樣的前概念,這些前概念嚴(yán)重影響著學(xué)生的浮力的學(xué)習(xí)。比如多數(shù)學(xué)生在沒有學(xué)浮力之前會(huì)認(rèn)為沉在水底的物體不受浮力的作用。由于當(dāng)前的教材沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn),因此很多老師在教學(xué)的過程中,只能無視學(xué)生的這一觀念的存在而直接給學(xué)生進(jìn)行正面的教學(xué),直接或間接的告訴學(xué)生:沉到水底的物體也受到水對它的浮力。那么怎樣才能促使學(xué)生相信沉到水底的物體也受浮力呢?那就需要設(shè)計(jì)一個(gè)認(rèn)知沖突的情景,讓學(xué)生的觀念同現(xiàn)實(shí)的情景產(chǎn)生不可調(diào)和的矛盾,讓學(xué)生意識(shí)到自己觀念存在問題,開始有意識(shí)地調(diào)整或改變自己的觀念。比如,為了將學(xué)生的”沉底的物體不受浮力”觀念轉(zhuǎn)變?yōu)椤背恋椎奈矬w也受浮力”的觀念結(jié)構(gòu),必須設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生看得到沉到水底的物體確實(shí)受到水對它的浮力,以此來激發(fā)與原有觀念的沖突,再加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),學(xué)生的觀念就容易轉(zhuǎn)變。如圖９所示,先將金屬塊和托盤一起掛在掛鉤上,并使它們完全沒入水中如圖ａ,記下此時(shí)浮力計(jì)的讀數(shù)Ｆ１,先讓學(xué)生思考:如果將掛金屬塊的繩子解開,將金屬塊放在托盤上,浮力計(jì)的讀數(shù)將如何變化?然后再將掛金屬塊的繩子解開,將金屬塊放在托盤上,記下浮力計(jì)的讀數(shù)Ｆ2,比較Ｆ1和Ｆ2的大小,最后讓學(xué)生思考為什么Ｆ1＝Ｆ2?這樣學(xué)生經(jīng)過思考后就會(huì)悟出沉底的鐵塊也受到浮力。六、 物體沉浮條件的催生猜想實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)課程改革提倡探究性學(xué)習(xí),探究性學(xué)習(xí)的特征包括猜想、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、交流等。探究性學(xué)習(xí)的核心是猜想求證。其中善于催生學(xué)生的猜想很重要。對物理探究教學(xué)來說經(jīng)過物理實(shí)驗(yàn)來催生學(xué)生的猜想是最值得提倡的。那么如何才能設(shè)計(jì)出能催生學(xué)生猜想的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)?下面以物體沉浮條件的催生猜想實(shí)驗(yàn)為例來加以說明。由于學(xué)生從小觀察到很多沉浮的現(xiàn)象,對于沉浮有了自己的理解,比如有的認(rèn)為沉浮與物體的輕重有關(guān),有的認(rèn)為沉浮與物體的形狀有關(guān)等等,因此沉浮條件的規(guī)律的探究活動(dòng)就應(yīng)該從學(xué)生的這些經(jīng)驗(yàn)開始,讓學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)面臨挑戰(zhàn)和沖突。當(dāng)學(xué)生運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)來判斷又經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后,經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)發(fā)生激烈的沖突,一個(gè)有意義問題——物體的沉浮到底跟什么因素有關(guān)就會(huì)自然而然地提出來。由于學(xué)生思維水平較低,很難想到拿物體的重力和浮力的比較來決定它的沉浮。這時(shí),學(xué)生的自主探究碰到巨大的困難,活動(dòng)難于繼續(xù),就在學(xué)生不知所措時(shí)采用一個(gè)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),將能激發(fā)學(xué)生猜想的現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前,學(xué)生就很容易猜想到物體的沉浮可能與它所受的浮力和重力的比較有關(guān)。比如能夠采用如圖１０所示的實(shí)驗(yàn)來催生學(xué)生的猜想。如圖ｂ手拿固定圈放入水中(柱體的浮力大于它本身的重力,膠圈往上斜),問學(xué)生:”若放手后,整個(gè)儀器是沉還是浮?”讓學(xué)生思考后放開手,柱體往上浮。如圖ｂ手拿固定圈放入水中(柱體的浮力小于它本身的重力,膠圈往下斜),問學(xué)生:”若放手后,整個(gè)儀器是沉還是浮?”讓學(xué)生思考后放開手,柱體往下沉。這樣學(xué)生就很容易提出