浮力大小的影響因素-兼談浮力系列實驗改進(jìn)

《浮力大小的影響因素--兼談浮力系列實驗改進(jìn)》說課稿盧科志大家好！我是來自師大附外的盧科志老師。我今天說課的題目是《浮力系列實驗改進(jìn)》，說課的主旨基于大單元整體，關(guān)注學(xué)習(xí)難點，激發(fā)學(xué)生興趣，接下來我將從以下（教材與學(xué)情分析、實驗教學(xué)目標(biāo)、傳統(tǒng)實驗設(shè)計和改進(jìn)展示、實驗教學(xué)過程、評價與反思）幾個方面進(jìn)行說課。一、教材與學(xué)情分析教材分析：首先讓我們進(jìn)入教材，浮力全章內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)基礎(chǔ)知識，了解運動和力的關(guān)系以及理解壓強的基礎(chǔ)上，對以上內(nèi)容在特定情景下的一個綜合運用。既有對之前內(nèi)容的回顧、深化，也有本章特有的知識體系和生活應(yīng)用。學(xué)情分析：知識層面：浮力可以說是學(xué)生很熟悉的“陌生人”，他們在生活中經(jīng)常感知浮力的存在，并進(jìn)行思考，正因為這樣，也容易形成不少錯誤的前概念。大多數(shù)學(xué)生知道浮力的存在，但是存在很多錯誤的前概念;對浮力有一定的感性認(rèn)識，但是對認(rèn)識不夠全面深刻。我們要糾正一些錯誤的前概念，使對浮力的認(rèn)識從單純的感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識階段。能力層面：八年級學(xué)生的思維正在由具象形象思維向抽象邏輯思維階段過渡、轉(zhuǎn)變，抽象邏輯思維能力逐漸走向成熟，但是還沒有完全成型，需要教師設(shè)計情景或?qū)嵨镞M(jìn)一步引導(dǎo)。初中階段是學(xué)生們的知識性興趣形成和發(fā)展的重要階段，相較于枯燥無味的純理論知識，情景化和實物更容易讓學(xué)生產(chǎn)生好奇心與求知欲?？茖W(xué)探究是貫徹整個單元的脈絡(luò)，而今天主要突破“浮力大小的影響因素”這個實驗，改進(jìn)實驗條件，優(yōu)化測量手段，拓寬探究范圍，進(jìn)而拓展到浮力的其他實驗，形成系列改進(jìn)。由此擬定本器材改進(jìn)的主要實驗?zāi)繕?biāo)，可以囊括2022年新課標(biāo)對于本章內(nèi)容的所有實驗。二、實驗教學(xué)目標(biāo)以下是實驗教學(xué)目標(biāo)和重難點突破物理觀念：1、認(rèn)識浮力產(chǎn)生的本質(zhì)；2、了解浮力大小與哪些因素有關(guān)；3、知道阿基米德原理；4、了解潛水艇的浮沉原理；5、了解流體壓強與流速的關(guān)系科學(xué)思維：1、建立覆膜立方體物理模型；2、建構(gòu)浮力與排液重力關(guān)系；3、引用證據(jù)解釋浮沉現(xiàn)象；4、對比分析流體壓強科學(xué)探究：1、正確使用儀器測量浮力、G排；2、明確實驗設(shè)計依據(jù)，掌握實驗的操作步驟，能夠進(jìn)行現(xiàn)象對比和數(shù)據(jù)的分析；3、獨立思考解決實驗中遇到的問題，進(jìn)行實驗改進(jìn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：1、知道物理學(xué)是對自然現(xiàn)象的解釋，需要觀察、實驗和推理；2、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度；重點難點與教學(xué)法實驗重點：1、傳統(tǒng)實驗存在的問題分析2、實驗改進(jìn)的理論依據(jù)、選材標(biāo)準(zhǔn)和操作步驟實驗難點：實驗現(xiàn)象的直觀、有效呈現(xiàn)學(xué)法：采用對比法、建立模型法突破“浮力產(chǎn)生的條件”，利用自主探究法、歸納法落實“浮力影響因素”和“阿za基米德原理”，采取體驗法、討論法了解“潛艇浮沉原理”，使用觀察法、對比法得到“流體壓強與流速關(guān)系”規(guī)律。教法：為了使學(xué)生達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，我采取對應(yīng)的教法，例如“理實一體化”、“任務(wù)驅(qū)動法”、“行為導(dǎo)向法”、“情景教學(xué)法”、“啟發(fā)式、發(fā)現(xiàn)式”等。三、傳統(tǒng)實驗設(shè)計與改進(jìn)展示首先，在實驗條件方面?zhèn)鹘y(tǒng)實驗中浮力的受力物體一般是小石塊或金屬塊，受到浮力只有零點幾牛，這樣一者誤差影響很大，二來物體向下移動物體會導(dǎo)致指針晃動，不穩(wěn)定，甚至得到錯誤數(shù)據(jù)。導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生只是體驗實驗，而沒辦法得到正確數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。那么我們可以怎么改進(jìn)呢？將研究物體換成密封食品瓶子，浮力可達(dá)幾牛，是原來的幾十倍。為了確保讀數(shù)的穩(wěn)定性，一來可以采取固定測力計和物體，物不動液面動；二來，利用這個底部聯(lián)通的特制容器的連通器原理，讓水位在大面積容器中穩(wěn)定上升。此外，我改成雙泵裝置實現(xiàn)進(jìn)水、抽水兩個功能，并且采用電子遙控的方式，可以根據(jù)需要適時通斷電，還可以通過增減電壓的方式調(diào)節(jié)進(jìn)水速度，滿足各種個性化需求。其次，在測量手段方面?zhèn)鹘y(tǒng)的浮力測量，采用“稱重法”，需要測量多個力，還需要厘清三個力的關(guān)系，把搞了學(xué)生進(jìn)入實驗的門檻，如果可以直接顯示浮力的大小就好了。這款電子推拉計可以實現(xiàn)這個需求，它具有“置零”功能。當(dāng)我們把物體掛在下方，摁下置零鍵，示數(shù)顯示為0。如果水給物體一個向上的浮力，會改變拉力的大小，這個變化的力會在推拉計上直接顯示出來。這樣浮力就可以實時記錄，并且還能通過傳感器，直接在電腦上收集數(shù)據(jù)，顯示力隨時間變化圖像，便于進(jìn)一步分析。最后，在探究范圍方面從物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)出發(fā)，鼓勵學(xué)生大膽猜想，小心求證。在進(jìn)行浮力大小的影響因素時，學(xué)生會認(rèn)為跟物體本身的一些參數(shù)有關(guān)，比如物體形狀、質(zhì)量等，這是因為他們認(rèn)為質(zhì)量大密度大的物體，因為會下沉，是由于受到浮力小，而另一方面，又認(rèn)為進(jìn)入液體更多、更深，所以受到浮力大。準(zhǔn)備不充分的老師往往選擇逃避、忽視。其實，我們只需要改變配重就可以改變物體質(zhì)量和平均密度來進(jìn)行對比實驗。至于探究浮力與物體形狀的關(guān)系，可以利用這個可自行拆裝的磁力魔方來突破，學(xué)生可以在V排一定前提自行組裝成不同形狀，由于塑料魔方浮于水，可以加入強磁鐵和鐵粉來增加重力進(jìn)行輔助。其實，由于這是一款推拉計，除了可以測量變化拉力的大小，也能測量變化的向上的推力。當(dāng)我們把魔方放在下方，置零，放入水中，就能顯示浮力的大小。四、實驗教學(xué)過程下面我們按照探究實驗的七環(huán)節(jié)共同經(jīng)歷“探究浮力大小的影響因素”首先提出問題，鼓勵學(xué)生大膽猜想，通過預(yù)習(xí)，通?？梢蕴岢雠c物體浸入液體的體積、物體浸沒液體的深度以及液體密度這三個猜想，適時鼓勵引導(dǎo)與“物體的質(zhì)量、物體的平均密度、物體的形狀”有關(guān)。進(jìn)而利用控制變量法，一起制定計劃與設(shè)計實驗：固定測力計和物體，利用水泵注水、連通器原理，使物體緩慢浸入水中，觀察示數(shù)變化；物體浸沒后，繼續(xù)注水，改變物體深度，觀察示數(shù)變化；改變物體的配重，重復(fù)實驗，得到浮力變化圖像。分析與論證：分析圖像前半段和后半段可以得到：浸在液體中的物體受到的浮力大小與浸入液體的體積有關(guān)；浸入液體的體積越大，浮力越大；分析中間一段可以得到：浸在液體中的物體受到的浮力大小與浸沒液體的深度無關(guān)；對比下面兩段圖像可以得到：浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體的質(zhì)量、重量、平均密度無關(guān)。評估：學(xué)生在探究過程中往往會有兩個疑問：1、部分浸入時浸入的體積和深度都變化2、部分浸入時不能控制V浸一定？包括教材上也都只強調(diào)浸沒時探究浮力與深度的關(guān)系，難道部分浸入液體就不能突破嗎？這主要是物體往往只用一種方式浸入液體，所以深度和V排同時發(fā)生改變，而不同浸入方式又較難控制V排一定。我們可以利用磁力魔方就可以輕松解決，這是因為魔方分割線明顯，可以豎放、橫放一般浸入液體，就達(dá)成V排一定，深度不同，通過數(shù)據(jù)對比就可以完成探究。此外磁力魔方還可以探究浮力與物體形狀的關(guān)系。五、評價與反思本系列實驗改進(jìn)存在以下優(yōu)點：1、利用數(shù)字化技術(shù)直觀展示物理規(guī)律，增加可視性；顯示力與時間變化圖像2、改進(jìn)測量方法，突出主要矛盾，弱化非必要因素影響；引入電子推拉計3、鼓勵學(xué)生積極參與，豐富實驗素材資源；例如磁力魔方、電子遙控雙泵注水抽水4、突破不少經(jīng)典疑難問題，更好服務(wù)教與學(xué)；可以還原連桿拉力、壓力、注水等模型本套實驗器材還可以輻射其他浮力實驗，加入覆膜立方體，可以探究“浮