影響浮力大小的因素.doc

.“影響浮力大小的因素”（第一課時(shí)）樂清市樂成鎮(zhèn)第一中學(xué)石曉煦背景介紹情況描述 由于近幾年教學(xué)觀念的改革，在各科教學(xué)中越來越注重以學(xué)生自主研究、合作學(xué)習(xí)為主的探究式教學(xué)，因而，我在平時(shí)教學(xué)中非常重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的指導(dǎo)。經(jīng)過近三年時(shí)間的培養(yǎng)，初三（12）班的同學(xué)已基本形成合作交流，敢于探究與實(shí)踐的良好學(xué)風(fēng)，學(xué)生之間相互評(píng)價(jià)，相互提問的互動(dòng)氣氛較濃。鑒于平時(shí)教學(xué)中所進(jìn)行的探究主要是側(cè)重于實(shí)驗(yàn)探究，因此我打算對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次課內(nèi)理論探究的嘗試?？紤]到初三學(xué)生已有了一定的力學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，而且浮力問題較為常見，學(xué)生會(huì)有較多的感性認(rèn)識(shí)，但由于對(duì)表面現(xiàn)象缺乏深入分析，學(xué)生對(duì)“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”這個(gè)問題有許多錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，比較適合開展探究性學(xué)習(xí)。于是決定嘗試著把第六冊(cè)中浮力這一節(jié)內(nèi)容分為兩課時(shí)進(jìn)行探究教學(xué)，第一課時(shí)側(cè)重于學(xué)生思維上的探究，第二課時(shí)側(cè)重于學(xué)生定量實(shí)驗(yàn)探究。課題描述（一 ）教學(xué)目標(biāo)1、 認(rèn)知目標(biāo)（1） 感受不同物體在液體中受浮力的情況（2） 知道影響浮力大小的具體因素2、 能力目標(biāo)（1） 指導(dǎo)學(xué)生通過協(xié)商、討論、實(shí)驗(yàn)等探究活動(dòng)獲得“影響浮力大小的因素”的相關(guān)知識(shí)（2） 培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力和實(shí)驗(yàn)探究能力（3） 發(fā)展學(xué)生批評(píng)性思維，培養(yǎng)思維的嚴(yán)密性3、 情感目標(biāo)（1） 通過對(duì)實(shí)例的討論、歸納，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及探究的自信心學(xué)會(huì)與人合作，朋友善于觀察、敢于發(fā)現(xiàn)、大膽質(zhì)疑的品質(zhì)（二）教學(xué)儀器準(zhǔn)備（學(xué)生儀器）彈簧秤（一把）、燒杯（二小一大）、石塊（一大一?。?、水、酒精、圓柱體兩只（體積相同而密度不同）、刻度尺（一把）等。（教師儀器）除學(xué)生儀器外，還有裝面粉的氣球（一只）、一角硬幣（兩枚）、玩具小船（一只）、不銹鋼碟（一只）等等。教學(xué)過程（一）設(shè)置情景、提出問題一開始上課我就從生活實(shí)例著手，提出一個(gè)簡(jiǎn)單而親切的問題：小明是小學(xué)三年級(jí)的學(xué)生，有一天早餐店吃早餐的時(shí)候，看見店主正在炸油條，他驚奇地發(fā)現(xiàn)：剛放入油鍋的面條兒是沉在鍋底的，而炸好了的油條能卻浮在油面上。他感到疑惑不解：為什么油條能浮在油面上而不下沉呢？簡(jiǎn)單的問題啟動(dòng)了學(xué)生的思維，接著我啟發(fā)學(xué)生利用生活實(shí)里例討論、歸納出不同的物體在不同的液體里也同樣受到浮力。針對(duì)學(xué)生舉例中只對(duì)浮在液面上的物體受到浮力有較多的感性認(rèn)識(shí)，我又指導(dǎo)學(xué)生利用彈簧秤自己動(dòng)手通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證沉在液體中的物體同樣也受到了浮力，并從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出測(cè)量浮力大小的一種方法稱量法，為下面的驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。同時(shí)結(jié)合各小組在實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的浮力大小有異這一事實(shí)提出問題：浮力的大小會(huì)跟哪些因素有關(guān)？（二）討論協(xié)商、提出猜想討論為了使學(xué)生能進(jìn)行有效的協(xié)商討論，首先我鼓勵(lì)學(xué)生們不妨利用已有的知識(shí)及生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響浮力大小的因素這個(gè)問題作出大膽而清晰的猜想，同時(shí)也提出要求：由于猜想不是瞎想，所以，當(dāng)你把自己的猜想展示給同組其他同學(xué)時(shí)，要說明你根據(jù)哪一個(gè)具體的事例得出這一猜想，而且在自己陳述的同時(shí)也要認(rèn)真傾聽組內(nèi)其他同學(xué)的設(shè)想及意見，若認(rèn)為別人的猜想不合理，可以提出修正的建議，但應(yīng)有更有力的事實(shí)支持自己的設(shè)想，最后請(qǐng)小組長(zhǎng)把自己這一組中認(rèn)為最有可能或最深研究猜想寫下來（寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告單上）展示給大家。在接下來的小組討論中，我發(fā)現(xiàn)討論非常激烈，每位同學(xué)都能參與其中，而且有的同學(xué)還動(dòng)手為自己的猜想進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我也忙于在各組之間巡視指導(dǎo)，主要是幫助他們組織討論或幫助他們對(duì)不合理猜想的批駁確定切入點(diǎn)，但對(duì)他們的猜想不進(jìn)行評(píng)價(jià)，大約經(jīng)過10分鐘的討論，各組都有了自己的成果。提出猜想首先我請(qǐng)得出猜想最多的第4小組來匯報(bào)猜想，他們的組長(zhǎng)是一位女生，她提出的第一個(gè)猜想是：浮力的大小和物體浸入液體的深度有關(guān)，因?yàn)榘岩粋€(gè)皮球按入水中，越往下越難按，說明物體浸入液體越深受到的浮力越大。同學(xué)們對(duì)她們這一猜想表示贊同。她提出的第二個(gè)猜想是：浮力的大小和物體的質(zhì)量有關(guān)，因?yàn)檩p的木塊（質(zhì)量小）在水中會(huì)浮起，而重的鐵塊（質(zhì)量大）則沉下去，說明木塊受到的浮力比鐵塊大，由于沒有合力的概念，學(xué)生把浮力的大小與合力相混淆。但這個(gè)問題會(huì)隨著下面學(xué)習(xí)的深入而迎刃而解，所以我也就暫時(shí)不指出她這種描述的錯(cuò)誤，可對(duì)于學(xué)生關(guān)于物體輕重的說法應(yīng)及時(shí)予以糾正，木塊不一定比鐵塊輕，指出日常用語中的輕重有時(shí)是指密度，并把這一猜想深化為浮力的大小的物體和密度有關(guān)，至于這個(gè)猜想是否正確，留待學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。這位學(xué)生提出的第三個(gè)猜想是：浮力的大小和液體的密度有關(guān)，但她本人和第4小組其他成員都說不出實(shí)例依據(jù)，只能求助于其他的同學(xué)，想不到其他同學(xué)竟提供了許多事實(shí)依據(jù)，有學(xué)生說可根據(jù)人掉在河中下沉，而在死海中會(huì)浮上來得知；有學(xué)生說可根據(jù)雞蛋在水中沉而在食鹽水中浮得知；還有一位學(xué)生說在自然課中他發(fā)現(xiàn)金屬鈉保存在煤油中是沉在底部的，而放在水中卻是浮在上面的，他的回答博得了全班同學(xué)熱烈的掌聲，我立刻授予他“生活有心人”的稱號(hào)。此時(shí)，全班同學(xué)的課堂討論已非常投入，這時(shí)第4小組的組長(zhǎng)說出了她們的第四個(gè)猜想：浮力的大小物體與液體的接觸面積有關(guān)，因?yàn)樵谏钪兴^察到有些樹葉橫放在水面上能浮，而側(cè)過來放入水中則沉，說明物體與液體接觸面積越大浮力也越大，但馬上第11小組有一位男生舉手表示有異議，因?yàn)樗鲞^這樣的實(shí)驗(yàn)，把一枚干燥的硬幣小心地橫放在水面上可以浮，而當(dāng)它的兩面都弄濕后無論怎樣放都會(huì)沉下去，我當(dāng)場(chǎng)利用水槽和兩枚一角硬幣演示了這一實(shí)驗(yàn)，由這一實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論與第4組的猜想相反，到底浮力的大小與物體與液體的接觸面積是否有關(guān)呢？我知道這一現(xiàn)象與水的表面張力的有關(guān)，但這是高中知識(shí)，一時(shí)無法向?qū)W生講清，我也不便解釋。正當(dāng)大家困惑時(shí)，第8小組一位男生舉手了，他說自己認(rèn)為浮力的大小與接觸面積有關(guān)。他的根據(jù)來自剛開始上課時(shí)所做的實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)掛在彈簧秤下物體全浸入水中時(shí)，隨著物體往下沒，物體與液體接觸面積越來越大，而彈簧秤的讀數(shù)越來越小，即浮力越來越大。所以他認(rèn)為物體與液體的接觸面積越大，受到的浮力越大。這時(shí)我利用一只不銹鋼碟子做了以下實(shí)驗(yàn)：不銹鋼碟子放在水面上能浮，而把它全部浸沉在水中時(shí)（碟子與水的接觸面積增加了），反而下沉。由這個(gè)實(shí)驗(yàn)又得出接觸面積越大浮力越小的結(jié)論，以此說明上面的這些事實(shí)不能用浮力的大小和物體與液體接觸面積有關(guān)這一說法來很好地解釋，在學(xué)生無可適從時(shí)，我引導(dǎo)學(xué)生從另一個(gè)角度來考慮這些實(shí)例，終于第8小組的那位男生率先提出浮力的大小可能和物體浸入液體的體積有關(guān)的猜想。第4小組匯報(bào)完他們的猜想，又有好多同學(xué)舉手，第1小組同學(xué)說出了第五個(gè)猜想：浮力的大小和液體的體積有關(guān)，理由是大船在淺河中行駛會(huì)擱淺，而在深河中卻能順利行駛?？吹綄W(xué)生未能提出批駁意見，我利用一杯水分別倒入兩橫截面積不同的水槽中而小船一沉一浮這一簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來啟發(fā)學(xué)生自己排除的這個(gè)錯(cuò)誤猜想。匯報(bào)繼續(xù)進(jìn)行，第5小組一位學(xué)生說他出第六個(gè)猜想：浮力的大小和液體的溫度有關(guān)，因?yàn)樗匆娭箫溩訒r(shí)，餃子放在冷水中是沉下去的，而煮熟后在沸水中卻能浮在液面上。我未對(duì)這個(gè)猜想作出直接評(píng)價(jià)，而是問學(xué)生有無注意煮熟的餃子與未煮熟的餃子有什么不同，學(xué)生齊聲回答：餃子體積變大了，而密度變小了。我再補(bǔ)充：由于水的溫度也變了，沒等我說完，學(xué)生接著：水的密度也變了，所以學(xué)生們很快地把這個(gè)猜想修正為浮力與物體或液體的密度有關(guān)。通過充分的討論，學(xué)生們共同確定了值得研究的猜想：、浮力大小可能和物體浸入液體的深度有關(guān)。、浮力大小可能和物體密度大小有關(guān)。、浮力大小可能和液體密度大小有關(guān)。、浮力大小可能和物體浸入液體的體積有關(guān)。（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施探究在得出明確的猜想后，我要求學(xué)生能驗(yàn)證這些猜想是否正確，學(xué)生們提出可用實(shí)驗(yàn)的方法來檢驗(yàn)猜想。雖然進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不是這節(jié)課的難點(diǎn)，但實(shí)驗(yàn)的成功與否對(duì)影響浮力大小的因素的確定卻是致關(guān)重要的，所以我對(duì)學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的簡(jiǎn)單指導(dǎo)：由于浮力大小可能和上述因素中的一個(gè)、多個(gè)、甚至全部都有關(guān)系，當(dāng)我們研究浮力大小和其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，必須控制其它因素，使其保持不變，以排除其它因素的影響和干擾。這種實(shí)驗(yàn)的方法叫控制變量法。如我們要研究浮力大小與物體的密度是否有關(guān)，必須保持其它因素不變，只改變物體的密度。在交待了這些后，我要求學(xué)生選擇自己認(rèn)為最值得探究的1至2個(gè)猜想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在學(xué)生選擇猜想、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，我和4位大組長(zhǎng)到各組巡視指導(dǎo)。在巡視過程中我還發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)學(xué)生選擇驗(yàn)證、兩個(gè)猜想較多，而選擇的較少，而第3小組的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，得出兩種不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一位學(xué)生認(rèn)為浮力的大小與深度無關(guān)，因?yàn)槲矬w浸沒于水中里，繼續(xù)下沉，彈簧秤讀數(shù)不變；另一位學(xué)生則認(rèn)為物體浸入的深度越深，浮力也越大，因?yàn)閯偨霑r(shí)隨著浸入深度增加而彈簧秤讀數(shù)逐漸變小。對(duì)于他們的爭(zhēng)論我不參與其中，只是提示他們只有在排除了其他因素的影響才能得出正確的結(jié)論。至于會(huì)有什么結(jié)論則由他們自己去實(shí)驗(yàn)。當(dāng)我巡視完14小組的實(shí)驗(yàn)情況，我發(fā)現(xiàn)沒有一個(gè)小組是選擇猜想的，只是第6小組學(xué)生在報(bào)告單上寫上物體浸入液體的體積然后又劃去了，我就問他們?yōu)槭裁床蝗z驗(yàn)浮力大小與物體浸入液體的體積的關(guān)系，他們回答是因?yàn)樗麄冊(cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)無法控制深度不變而只讓物體的體積變化（即無法排除浸入的深度對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾）。我想如果讓他們先進(jìn)行深度的驗(yàn)證，利用浮力與深度關(guān)系的結(jié)論，可能會(huì)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行有所幫助，而且他們研究的問題還可能對(duì)第3小組的學(xué)生有所啟示，于是我鼓勵(lì)他們與第3小組的同學(xué)合作，一起討論設(shè)計(jì)并實(shí)施這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。在安頓好第3、第6小組的后，我發(fā)現(xiàn)其他組的學(xué)生都至少有了一個(gè)結(jié)論，而且大部分的結(jié)論都是正確的，只有第13小組的學(xué)生得出來浮力的大小與物體密度有關(guān)的錯(cuò)誤結(jié)論。我不打算馬上指導(dǎo)他們改正這一錯(cuò)誤，而希望在匯報(bào)時(shí)他們能把錯(cuò)誤暴露出來，讓全班同學(xué)幫助糾錯(cuò)，對(duì)學(xué)生們實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性及批判思想的培養(yǎng)很有好處，但我得了解一下他們可能是在哪個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)了，于是，我查看了他們實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)步驟都沒錯(cuò)，然后向這一大組的組長(zhǎng)了解，發(fā)現(xiàn)他們?cè)趶椈沙幼x數(shù)時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤：讀數(shù)時(shí)視線沒有與刻度線相平，而且最小刻度后一位估計(jì)值省略不讀，這樣引起兩次的浮力大小有較小的差異，再加上他們事先在大腦中已有浮力的大小隨物體的密度而變化的錯(cuò)誤觀點(diǎn)的影響，因而得到了錯(cuò)誤的結(jié)論。（四）、匯報(bào)總結(jié)、知識(shí)應(yīng)用當(dāng)各組基本上已完成了實(shí)驗(yàn)，我邀請(qǐng)了在本堂課中不太發(fā)言的第7小組匯報(bào)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這小組同學(xué)檢驗(yàn)浮力大小與物體密度和液體密度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很完美，結(jié)論也很正確，得出了“浮力的大小與液體的密度有關(guān)，而與物體密度無關(guān)”的結(jié)論，我也讓第13小組的同學(xué)把自己的浮力與物體密度有關(guān)的結(jié)論暴露出來，并把他們的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單投影給大家，然后由第四大組的組長(zhǎng)匯報(bào)他們的實(shí)驗(yàn)操作過程，引導(dǎo)全班同學(xué)分析他們出錯(cuò)的原因并予以糾正。當(dāng)我詢問是否有同學(xué)研究浮力與物體浸入的深度的關(guān)系時(shí)，第3小組的組長(zhǎng)舉手匯報(bào)了自己這一組的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)論，結(jié)論分兩種情況：（1）當(dāng)物體沒有完全浸沉于液體中時(shí)，浮力與深度有關(guān)。（2）當(dāng)物體完全浸沉于液體中時(shí)，浮力與深度無關(guān)?？赡苡捎诹艚o他們的思考討論的時(shí)間過短，看來第3小組未能得出正確的結(jié)論，這時(shí)我要求全班同學(xué)思考他們的這兩個(gè)結(jié)論的正確性和出錯(cuò)的原因，很快他們自己這組同學(xué)率先發(fā)現(xiàn)了未完全浸沉?xí)r，物體浸在液體中的體積變化在干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，因此只有在完全浸沒時(shí)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論才是正確的，最后確定物體受到的浮力與物體浸入液體的深度無關(guān)的結(jié)論。在處理好浮力與深度關(guān)系后，我詢問第6小組的同學(xué)是否已完成浮力與物體浸入液體體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。他們的小組長(zhǎng)回答沒有，但組中的一位女學(xué)生說她已經(jīng)知道了浮力與物體浸入液體體積的正確關(guān)系，面對(duì)同學(xué)和老師詫異的眼光，她頗為得意地說出了自己的想法：既然浮力的大小和物體的深度無關(guān)，實(shí)驗(yàn)中就不必考慮浸入的深度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，所以她根據(jù)第3小組的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)物體沒有完全浸沒在液體里，隨著浸入深度的增加（即物體浸入液體中的體積增大），彈簧秤讀數(shù)減小（即浮力增大），可以得到浮力的大小與物體浸入液體的體積有關(guān)的結(jié)論且浮力隨物體浸入液體的體積增大而增大，她的發(fā)言贏得了全場(chǎng)熱烈的掌聲。至此，我們通過實(shí)驗(yàn)排除了物體的密度及物體浸入到液體中的深度對(duì)浮力大小的影響，確定了影響浮力大小的兩個(gè)因素：液體的密度和物體浸入液體的體積，然后我利用第一冊(cè)已學(xué)過的用量筒測(cè)不規(guī)則物體體積的方法，得出物體浸在液體的體積等于物體排開液體的體積。由此得出結(jié)論：浸在液體里的物體受到的浮力大小，跟液體的密度有關(guān)，跟物體排開液體的體積有關(guān)。看到這節(jié)課所有的問題都已順利解決，從學(xué)生自信的眼光中我看到了他們?cè)谶@節(jié)課中得到了收獲。于是我又不失時(shí)機(jī)地布置了這樣一個(gè)課外思考題：浮力的大小既然與物體排開液體的體積有關(guān)，又跟液體的密度有關(guān)，綜合起來考慮，你能得出關(guān)于浮力大小的什么樣的結(jié)論？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單而巧妙的實(shí)驗(yàn)加以研究。希望通過這個(gè)課外思考題，能把課內(nèi)的探究延伸到課外，同時(shí)也為下一節(jié)課的阿基米德定律的教學(xué)做好準(zhǔn)備。反 思一堂探究式教學(xué)的公開課結(jié)束了，看著學(xué)生們帶著意猶末盡的表情離開教室，我突然發(fā)現(xiàn)，其實(shí)不管學(xué)生們以往的成績(jī)?nèi)绾?，都能積極地參與討論，關(guān)鍵是要有一個(gè)他們感興趣或能激發(fā)他們思考的主題。作為教師，要把教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化成幾個(gè)層層深入的問題，圍繞著這些問題組織一些情境，擦亮學(xué)生思維的火花。在這堂課中，我要求學(xué)生提出各種猜