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一则旧帖,准确讲是去年整理的一个教学实录:
1:阿基米德原理
(阿基米德原理前面的浮力定义的教学此处略去。)
师:浮力的大小可能与哪些因素有关呢?同学们提出自己的猜想因素的时候,最好能说出自己猜想的依据。当然,直觉也行!
生甲:可能与液体的密度有关,因为我们在《死海不死》那篇课文中学过类似知识。(另有学生在下面说,鸡蛋放在水中加盐的实验也能证明这一猜想。)
生乙:可能与物体在液体中的深度有关,因为压强是与深度有关的。 生丙:与物体的密度有关,因为泡沫能够浮在水上,铁块会沉到水里……
生丁:可能与物体与液体的接触面积有关,因为当树叶漂浮在水面上时,它与水的接触面积小,它受到的浮力也小;轮船漂浮在水面上时,它与水的接触面积大,而它受到的浮力也大。(这个猜想带有一定的普遍性,笔者所教的三个班的学生均作出了此猜想。)
此时,还有一个真因素——“物体排开液体的体积”没有出现,但学生提出的第四个猜想因素是向该真因素过渡的契机,于是我继续追问。
师:你们认为第四个因素有道理的请举手。(很多学生举手)
师:那你们认为两者是什么关系呢?
生:接触面积越大,浮力越大。
师:好,那我问你们一个问题,同一艘船,漂浮在水面时与沉到水中时相比,哪种情况下接触面积大?
生(思考片刻):沉到水中时。 师:那按你们的逻辑,此时受到的浮力应该大一些,为什么受到的浮力大一些,但船却沉在下面不上来呢?
生笑,但又无法回答。
师(紧接着):应该承认,船漂浮与沉底时受到的浮力确实是不一样的,根据上面的分析,这种不同又不会是由于船与水接触面积不同引起的,那到底是什么因素在影响浮力的大小呢? 学生此时并不能轻易找到这点不同,师可作一些引导:分别作出船漂浮与沉底的示意图(图略),让学生观察、比较,寻找不同点。
师:它们除了与水的接触面积不同之外,还有什么不同?
生:它们所占水的体积不同。
学生的这一说法已经接近于通常说法,师作表扬并转换:对,这一说法我们可以改成‘它们排开水的体积不同’。(这时,师应利用鸡蛋放在清水中的例子,向学生详细解释‘物体排开液体的体积’是一个什么样的概念。) 此时,学生一共猜想出了四个因素,其中既有真因素,又有伪因素。下面的教学就是“制定计划与设计实验”,以“去伪存真”。值得一提的是,此时必须向学生强调,猜想的因素尽管有真伪,但我们并不能否认伪因素存在的意义,更不能对提出伪因素的学生有偏见,认为他们制造了麻烦。为了让学生明白这一点,师可引用一些物理史料进行说明。
师:这四个因素,我们先研究哪个呢?
生:深度。
师:好,那如何设计实验?
生:要控制另外三个因素相同。
师:具体怎么做?
生:可用弹簧测力计先测出铁块的重力,然后将它浸没在水中的某一深度,读出弹簧测力计的示数;然后改变铁块在水中的深度,再看示数。比较两次示数的大小,就可以判断出浮力是如何变化的了。
师:其它同学看行不行?
生(思考):行。
师:我注意到他的发言中有‘浸没’一词,为什么要浸没呢?不浸没行不行?
生:不行。
师:为什么?
生:因为那样不符合控制变量法。
师:说得对。下面我们来做一下这个实验。 (实验略。) 师:刚才的实验结果说明什么?
生:浮力的大小与深度无关,深度是个伪因素。 (另外三个因素的探究过程类似,此处略。)
师:通过刚才的系列探究,我们知道了液体的密度和物体排开液体的体积是影响浮力大小的两个真因素。而且我们还知道了它们之间的定性关系,我们能进一步发现它们之间的定量关系吗? 这是一个有些难度的问题,学生一下子难以想到。但这一问题有助于帮学生建立“从定性到定量”的意识,所以我还是选择了这一问法。
师引导:同学们请注意,液体的密度与物体排开液体的体积其实是同一对象的两个物理量,你们能看出是哪个对象吗?对照鸡蛋放在清水中的图看一看。
生(观察、讨论):是鸡蛋排开的那部分水。
师:聪明。对于这部分由于物体浸入而排开的液体,我们知道了它的密度和体积,可以求出什么呢?
生:质量。
师:如果我们将质量乘以g,就可得到什么?
生:重力。
师:对,讲全了应该是‘物体排开液体的重力’。我们刚才已经知道了浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而物体排开液体的重力又包含了这两个因素,那我们的问题就可以转换为‘浮力的大小与物体排开液体的策略有什么关系’,对吗?
生(思考片刻):对。
师:那两者是什么关系呢? 此时学生的答案有两种,很多学生凭直觉认为两者是相等的,也有一部分同学认为不等,而且在争论。
师:其实,我们口头争论等与不等是没有多大的意义的,关键应该是——
生:实验。
师:如何设计一个实验,能同时测出物体受到的浮力与物体排开液体的重力呢?
生思考一会儿。
师:其实,测浮力倒没有多大的问题,我们刚才测过多次了。问题是物体排开液体的重力怎么测。 留时间给学生思考,必要时组织讨论。
生甲:可以先测出柱形容器的直径,算出底面积;再测出物体放入后液面上升的高度,就可以求出物体排开液体的体积,然后就可以算出重力了。
生乙:我选用一个规则的物体,比如说正方体,而且让它浸没,那么它的体积就是排开液体的体积,这样经过计算也可求出物体排开液体的重力。
师此时应对这两种回答予以积极评价,并继续问:还有更好的办法吗?
生:我用一大一小两个容器,小的放在大的中间并装满水,当物体放入水中后,物体排开的水就会溢到外面的那个容器里。假如我先测一下大容器的重力,然后测一下总重力,就可以直接测出物体排开液体的重力了。
师:嗯——,其他同学觉得这个方法怎么样呢?
生(部分):很好。(还有一些基础比较好的学生在沉思。) 师:他这一方法最大的特点就是将物体排开的液体从原来的液体中隔离出来了,这就为直接测量带来了可能,非常不错!我们再想想,他的这一方法有没有值得改进的地方呢?
生:有,水从小容器中溢出时,由于残留会有误差。(基本就是刚才沉思的那些学生。)
师:分析得对,怎样改进呢? 生思考,但找不到办法。
此时,师出示溢杯(带溢嘴的柱形容器),学生哈哈大笑,说发明这个溢杯的人真聪明! 分析到这里,演示阿基米德原理的实验就非常自然了…… (演示实验及结果的得出略。)
[align=right][此贴子已经被作者于2006-10-27 9:41:15编辑过][/align]
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