初中科學(xué)“疑難問題解決”初中科學(xué)物理

聚焦關(guān)鍵問題探討解決策略

——初中科學(xué)“物理、地理部分”物理部分如何幫助學(xué)生認(rèn)識常見的力及其特點如何幫助學(xué)生理解運動和力的關(guān)系如何幫助學(xué)生建構(gòu)功和功率的概念如何幫助學(xué)生認(rèn)識電與磁相互作用及其規(guī)律如何幫助學(xué)生理解能量的含義如何引導(dǎo)學(xué)生運用實驗的方法探索科學(xué)規(guī)律如何引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用模型的方法解釋現(xiàn)象和解決問題如何幫助學(xué)生利用類比法建構(gòu)科學(xué)概念如何幫助學(xué)生有效地開展科學(xué)探究活動如何在科學(xué)探究中培養(yǎng)學(xué)生的分析與論證能力一、聚焦關(guān)鍵問題提煉的問題：力的存在重力牛頓第一定律杠桿機(jī)械能能量轉(zhuǎn)化的量度功率光的折射平面鏡成像探究凸透鏡成像規(guī)律電壓的測量電流與電壓、電阻的關(guān)系電生磁磁生電研發(fā)的案例：理清知識結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè)合適情境把握概念本質(zhì)演繹形成過程走進(jìn)科學(xué)方法二、教學(xué)關(guān)鍵問題的解決策略1.理清知識結(jié)構(gòu)塑佛先搭骨，骨正了，神韻就有可能了。例1：力壓力浮力動力阻力重力摩擦力力的作用效果使物體發(fā)生形變改變物體的運動狀態(tài)壓強(qiáng)牛頓第一定律常見的力力的三要素力的概念力＊明確每一知識在結(jié)構(gòu)中的位置例2：運動和力的關(guān)系運動和力的關(guān)系觀察力是維持物體運動的原因觀察和實驗歸納和總結(jié)力不是維持物體運動的原因力是改變物體運動狀態(tài)的原因＊明確知識的形成發(fā)展過程談情說愛要講氛圍上課也像談戀愛……2.創(chuàng)設(shè)合適情境教材：①探究“重力大小的相關(guān)因素”②旁白思考：如何讓學(xué)生理解G與緯度和高度有關(guān)？嘗試：①創(chuàng)設(shè)情境：在倫敦、里約舉起等質(zhì)量的杠鈴②補充材料：例3：G=mg教材：例4：大氣壓的存在努力：思考：如何更生活化？如何更有聯(lián)系？嘗試改進(jìn)：某同學(xué)利用瓷盤、濕紙巾、玻璃杯等器材進(jìn)行了如下實驗：先將濕紙巾用水濕潤，平鋪在瓷盤上，再將一小張薄紙片點燃放入玻璃杯，當(dāng)紙片快要燃盡時，迅速將玻璃杯倒扣在瓷盤的濕紙巾上。一段時間后，杯內(nèi)出現(xiàn)了少量水，且慢慢增多；當(dāng)玻璃杯冷卻后，用手提杯子，盤子也被“吸”起，如圖所示。下列有關(guān)此實驗的敘述不正確的是（▲）A．在瓷盤上鋪濕紙巾是為了使玻璃杯內(nèi)與外界空氣隔絕B．讓小紙片在杯內(nèi)燃燒是為了除去玻璃杯內(nèi)空氣中的氧氣C．盤子不掉下來是因大氣對盤子向上的壓力大于盤子的重力D．若給人拔火罐類比為該實驗，則杯外大氣壓相當(dāng)于人的血壓根系發(fā)達(dá)了枝葉定會繁茂3.把握概念本質(zhì)例5：壓強(qiáng)與壓力作用效果是一回事嗎？壓力的作用點、方向、大小同學(xué)對沙坑、地面的壓強(qiáng)相同嗎？同學(xué)對沙坑、地面壓力的作用效果相同嗎？受力的面積受壓物的材料壓強(qiáng)（2005?鎮(zhèn)江）在探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”的實驗中，小明和小華利用所提供的器材（小桌、海棉、砝碼、木板）設(shè)計了圖（a）、（b）兩個實驗，通過觀察圖（a）、（b）后得出“壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯”的結(jié)論．此后小華把小桌挪放到一塊木板上，發(fā)現(xiàn)小桌對木板的壓力效果不夠明顯，如圖（c）所示．通過對圖（a）、（c）的比較又得出“壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越不明顯”的結(jié)論．

請你根據(jù)已學(xué)過的壓強(qiáng)知識分析：

（1）小明和小華是根據(jù)

來比較壓力的作用效果的．

（2）造成前后兩個結(jié)論不一致的原因是

．

（3）設(shè)圖（b）中小桌對海棉的壓強(qiáng)是Pb，圖（c）中小桌對木板的壓強(qiáng)是Pc，則Pb

Pc（小于/等于/大于）．

（4）比較圖（b）和圖（c）可知，根據(jù)壓力的作用效果比較壓強(qiáng)的大小需要滿足的條件是：

．受力面的形變程度前后兩次受力面的材料不同等于必須在相同的物體表面（或相同的材料）的情況下進(jìn)行比較定義：在力的作用下能夠繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。思考1：一定是點嗎？點是不變的嗎？例6：杠桿思考2：一定是棒嗎？定義：在力的作用下能夠繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。思考3：一定是硬的嗎？例6：杠桿OL2L1自問：如何幫助學(xué)生建立杠桿的定義？嘗試：……思考4：如何得出“力臂”概念？嘗試：從力的作用效果角度，通過實驗抽象出力臂。例6：杠桿序號力的大?。ㄅ＃┳饔命c（系線處）方向（與桿夾角）力的作用線所處的位置1110刻度45°與第4個圓相切2115刻度25°與第4個圓相切30.7815刻度38°與第5個圓相切支點到力的作用線的距離相等教材：現(xiàn)象→比較共同點→功遺憾：沒能體現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的多少思考1：為什么要引入“功”？1829年，法國數(shù)學(xué)家、工程學(xué)家、科學(xué)家古斯塔夫·科里奧利發(fā)表《機(jī)器功效的計算》，提出了功的概念，將力在一段距離內(nèi)對物體的效果稱為“功”。嘗試：功概念的起源→W=FS①圖片展示，歸納目的。紐卡門蒸汽機(jī)提水;瓦特雙動式蒸汽機(jī)從礦井中提煤;富爾敦制造的第一艘汽船;史蒂芬孫父子制造的蒸汽機(jī)車；豎直提物、水平推物。②問題1：怎樣比較蒸汽機(jī)工作時“干活”多少？③問題2：衡量蒸汽機(jī)干活多少的因素？④問題3：能否使用簡明詞匯來表達(dá)機(jī)器干活的多少？⑤問題4：W=FS，早期科學(xué)家為什么用乘積，而不用其他方法？⑥問題5：功的單位是什么？還在什么地方見過？……例7：功思考2：人對提包做功了嗎？解釋：（1）以電梯為參照物，電梯里的人對包不做功。（2）以地面為參照物，電梯里的人對包是做功的。電梯對人做功為W=(G人+G包)h=G人h+G包h人的重力勢能的增加量為△E人=G人h提包重力勢能的增加量為△E包=G包h∴W=△E人+△E包在這個過程中，人并沒有消耗能量。例7：功讓知識形成也經(jīng)歷十月懷胎吧！謹(jǐn)防概念、技術(shù)“早產(chǎn)”。4.演繹形成過程教材假設(shè)：浮力的大小跟物體排開液體的多少有關(guān)討論驗證：F浮=G排液=ρ液

gV排液問題：“多少”所指不清，F(xiàn)浮與G排液關(guān)聯(lián)度低嘗試：①猜測：F浮~ρ液

、

V物浸有關(guān)（驗證）②轉(zhuǎn)化：F浮~ρ液

、V排液有關(guān)③轉(zhuǎn)化：F浮~

m排液有關(guān)④轉(zhuǎn)化：F浮~

G排液有關(guān)④驗證：例8：阿基米德定律教材：游泳胸悶→壓強(qiáng)計→探究水內(nèi)部壓強(qiáng)的特點思考：能否變介紹壓強(qiáng)計為設(shè)計嘗試：①類推：液體內(nèi)部也存在壓強(qiáng)，隨深度的增加而增大②問題：如何呈現(xiàn)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)？③……例9：液體內(nèi)部壓強(qiáng)STEM理念是開啟科學(xué)教學(xué)的另一扇窗教材：探究活動→課后練習(xí)→刪除思考：如何讓學(xué)生理解其結(jié)構(gòu)？怎樣發(fā)揮價值？嘗試：①制作黑箱例10：節(jié)日小彩燈②發(fā)現(xiàn)問題資料查閱：（香港教材）有些節(jié)日小彩燈在燈絲位置裝上了定值電阻，如下圖所示。在這種情況下，即使燈絲斷了，其他在串聯(lián)電路上的燈泡依然亮著，為什么？定值電阻的阻值比燈絲的電阻值大很多。試解釋若其中一枚燈絲斷了，其他燈泡的亮度將會變暗。③實驗查閱例10：節(jié)日小彩燈④命題→教學(xué)實驗次數(shù)1234567891011121314電壓(伏)0.30.511.522.533.544.555.567.5電流（安）0.060.070.090.110.120.140.160.170.180.190.200.200.21

0電阻（歐）5.07.111.113.616.717.918.820.622.223.725.027.528.6

亮度不發(fā)紅發(fā)紅弱光強(qiáng)光燈絲燒斷（2011臺州33）小明在欣賞圣誕樹上的小彩燈時發(fā)現(xiàn)，各小彩燈的連接方式為串聯(lián)，當(dāng)其中一只燈絲熔斷，其他彩燈卻仍能發(fā)光，如圖甲，這是為什么呢？他仔細(xì)觀察燈泡的構(gòu)造如圖乙，查閱得知細(xì)金屬絲表面涂有絕緣物質(zhì)；取一只完好的彩燈，按圖丙電路進(jìn)行實驗，電源電壓為7.5V，數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄如下表：燈絲燈絲支架細(xì)金屬絲玻璃珠第33題圖乙－第33題圖丙A－0.6

3V－31500.20.40.60123A第33題圖丁第33題圖甲220V例9：節(jié)日小彩燈實驗次數(shù)123456電壓（伏）0.312467.5電流（安）0.060.100.120.200彩燈亮度不發(fā)紅弱光較亮亮很亮燈絲燒斷請依據(jù)上述信息完成以下問題：（1）第4次實驗電流表示數(shù)如圖丁，其讀數(shù)為▲安；（2）從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，通過彩燈的電流與電壓不成正比，其原因是▲；（3）能證實燈絲支架與細(xì)金屬絲之間有絕緣物質(zhì)的實驗現(xiàn)象是▲；（4）請依據(jù)彩燈結(jié)構(gòu)及實驗現(xiàn)象，推測彩燈串中一只燈絲熔斷其他彩燈卻仍能發(fā)光的原因是▲。燈絲燈絲支架細(xì)金屬絲玻璃珠第33題圖乙－第33題圖丙A－0.6

3V－31500.20.40.60123A第33題圖丁第33題圖甲220V0.69/0.810.37/0.580.21/0.420.14/0.38條條大道通羅馬合適的，才是最好的5.走進(jìn)科學(xué)方法水平面的材料小車受到的阻力（大，較大，?。┬≤囘\動的距離（大，較大，?。┟斫z綢木板例11：牛頓第一定律運動速度變化（大，較大，小）自變量因變量一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。教材：線圈一側(cè)在磁場中運動：A、垂直于磁場方向B、平行于磁場方向C、斜向思考：按B操作容易嗎？解決：實驗+推理步驟：①垂直于磁場方向運動，觀察指針偏轉(zhuǎn)角度；②斜向運動，逐步減小角度，觀察指針；③推理：若運動方向與磁場方向夾角為0，

即平行于磁場方向（導(dǎo)體不切割磁感線），

指針將不會偏轉(zhuǎn)，即不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。例12：電磁感應(yīng)教材：電流類比為河道的水流，電壓類比為水壓。思考：不易理解上下游高度差給水提供的動力？

能否變粗略的生活經(jīng)驗為已有的知識？嘗試：方案一：實驗輔助

例13：電壓的概念LSF甲乙物塊被推動燈泡發(fā)光方案二：力是使物體運動狀態(tài)改變的原因。

電壓是使電荷定向移動形成電流的原因。地理部分1、如何幫助學(xué)生了解地球的基本特征及人類對地球的認(rèn)識過程

案例：地球的形狀2、如何幫助學(xué)生從日、地、月三者關(guān)系認(rèn)識天體運動及產(chǎn)生的現(xiàn)象

案例：地球的繞日運動、月相3、如何從科學(xué)知識形成和發(fā)展的過程中讓學(xué)生體悟科學(xué)本質(zhì)

案例：地球表面的板塊一、聚焦關(guān)鍵問題強(qiáng)化觀察推測建構(gòu)黑箱模型二、探討解決策略人類的夢想之一，就是在電波環(huán)境徹底破壞之前，真正看一眼初始宇宙，弄清宇宙結(jié)構(gòu)是如何形成和演化的。只有大射電望遠(yuǎn)鏡才能幫助人類實現(xiàn)這一夢想?！薄獓疑潆娡h(yuǎn)鏡項目首席科學(xué)家南仁東博士1.強(qiáng)化觀察推測貴州射電望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡口徑：500米能接收137億光年以外的電磁信號教材：……思考：如何突顯推測？嘗試：在“數(shù)據(jù)”中推測例14：地球的形狀緯度地心到峰頂/千米海拔/米欽博拉索峰1°S6384.16310珠穆朗瑪峰27°59′17″N6381.958844.43近年來梨形體北極凸出18.9米南極凹進(jìn)25.8米球形中國地震局地震預(yù)測研究所研究員郗欽文呼吁——莫將地球化“地梨”。