“浮力阿基米德原理”的归纳法教学。
这里所说的“归纳法”教学,是指“讲一种现象,然后再给出其理论解释”的教学方法。比如讲“闪电”,先是给出“闪电”这一现象,然后引导学生根据自己的理解给出解释。与“归纳法”相反的教学方法是“演绎法”,即先学习某些电学理论,然后再用这些理论来解释闪电等诸多有关电现象。
在两种教学方法的对比中,我们可以看出“归纳法”在实施新课标理念方面的优势:因为是先给现象,后给解释。学生在教学中互动性强,兴趣高涨,思维活跃。
所以“归纳法”教学可以改变学生单纯地接受知识传输的学习方式,帮助学生形成一种对知识的主动探求,并重视解决实际问题的积极的学习方式。从而有效地开展源于课本而又高于课本的自主性学习。
下面笔者就以“浮力阿基米德原理”教学课为例,谈谈对“归纳教学法”的一些尝试:【教学过程】
一、情境导入,问题驱动。
1.教师出示两个等大的小球:一个为白色乒乓球,一个为黑色铁球。设问1.1把两个小球浸没在水中,会看到什么现象?(学生回答)实验一实验演示,验证学生的回答。
设问1.2为什么乒乓球会浮上来,铁球会沉下去?学生猜想1.1乒乓球更轻,铁球更重。
学生猜想1.2轻的物体都会浮上来,重的物体都会沉下去!教师将学生的猜想稍作整理后写在黑板上。
教师:刚才有的同学说了乒乓球会上浮的原因是乒乓球更轻,铁球更重则下沉;有的同学交流讨论后还总结出了“轻的物体都会浮上来,重的物体都会沉下去”这一“规律”。设问1.
3是不是“重的物体一定会沉下去,轻的物体一定会浮上来?”2.学生实验。
教师:下面注意你们桌上的小铁块和木块,你们用弹簧秤分别称一下它们的重量后都浸在水中,可以得出什么结论?
实验二学生实验后笑着否定了猜想1.1和猜想1.2。
教师:同学们通过实验否定了上述自己的猜想。物体“浮起来”还是“沉下去”与物体的重量无关。
实际上,一个完全不会游泳的人跳到深水里会怎样(学生笑着回答)?但根据你们语文课本上的“死海不死”知识,他跳到“死海”里却是另一番情景了。(后记:
学生对语文这一不同学科的知识迁移很有兴趣)。
出示课件“死海不死”,引导学生**课本插图。
教师:为什么人在“死海”中“不死”及“为什么乒乓球会浮上来,铁球会沉下去?”这就是我们本章所要讨论的话题──“浮力阿基米德原理”。二、引导学生定性研究浮力。
指导学生做“称重法测浮力”实验。
实验三学生做“称重法测浮力”实验,教师指导。
设问2.1刚才同学们实验时有两种不同的测试步骤:先在空气中测铁球重量和先在水中测铁球重量。这两种做法有什么不同,有什么后果?引导学生思考,解决学生实验中存在的错误。
设问2.2铁球在空气中和水中时,弹簧秤的示数变化说明了什么?你能试着得出什么结论?
学生猜想2.1在水中的铁球受到了一个向上的力。学生猜想2.2在水中的铁球变轻了。
引导学生由g=mg=ρ**证明猜想2.2的不正确性;请出支持猜想2.1的同学来说明理由。
用受力分析来引导归纳浮力的定义,再由此引导出f浮=g-f′。用平衡力的知识,明确浮力的作用点和方向。教师由f浮=g-f′引出的实验是用弹簧秤两次称重量法求浮力,给出“称重法”求浮力的定义。
三、对影响浮力大小因素的**。
教师:我们现在来研究浮力的另一因素:浮力的大小,看看浮力的大小与哪些因素有关?
实验四(溢水杯盛满水,水面上有一空金属盆,溢水口处下方置一烧杯,如图1所示)往空盆中逐渐加入小石块,可看到溢出的水越来越多。
学生(看到石块越多,物体越重却未下沉,则说明浮力越大)交流、讨论。猜想3.1物体的重量(质量)越大,浮力越大;猜想3.2浮力的大小与浸没的体积有关;
猜想3.3浮力的大小与物体排开的水的体积有关。
教师:这个实验是历史上“曹冲称象”的简单模型(讲述“曹冲称象的启示”)。刚才同学们的猜想3.
1的浮力的大小与物重有关,是不是这样呢?不同猜想的支持者相互讨论一下,然后自己动手做一下实验。实验五(学生实验)
1)逐渐用手向下按木块,观察溢水量,同时体会这只手的感觉(如图2所示)。
2)两个一样大小的小球(一个为铁球,一个为橡皮泥球),“称重法”比较两者浸在水中所受的浮力的大小。
引导学生归纳(否定学生猜想3.1)浮力的大小与物体的质量无关,而与排开的水的多少有关。
四、浮力大小定量分析。
教师:我们已经知道,浮力的大小与排开的水的多少有关,到底是什么关系呢?下一个实验要研究这一问题的,有两个小问题:
(1)浮力的大小;(2)排开水的多少(如何衡量多少?)。设问4.
1请同学们看看,①需要哪些实验器材?②实验步骤如何设计?
学生交流讨论,教师提示:①称重法测浮力实验的步骤可不可以颠倒?②如何测水的多少?在教师的引导、启发下学生选定器材,制定实验方案。
学生的选用不同的器材方案:①选用了量筒;②选用了天平;③系好了绳子的小烧杯。两种略有不同的实验方案:一种为以m排水、g排水来衡量水的多少,另一种为v排水来衡量水的多少。
实验六浮力的大小与排开的水的多少的关系研究。
学生实验,教师在旁指导。(后记:大部分学生是用g排水来衡量水的多少,且他们是用量筒测体积,利用了公式g排水=ρ水**水)实验结果:
①浮力f的大小与v排水成正比;②浮力f的大小与m排水成正比;③浮力f=g排。
引导学生从浮力的方向、大小对前面的实验结果进行归纳、小结:a.浸在水(液体)中的物体受到竖直向上的浮力;
b.浮力的大小等于被物体排开的水(液体)受到的重力的大小。(即阿基米德原理)五、气体的浮力(略)
六、小结(逐一回顾学生的各猜想)
1.小结:在本节课,我们学到了什么?可以解释什么问题?
2.根据本节课**的内容,你对我们黑板上的哪些猜想能得到证实或明确排除?3.
本节课中老师的哪些问题用本节课的内容还无法解决?教师:对于“为什么乒乓球会浮上来,铁球会沉下去?
”。我们现在无法解答,这将是我们后。
面所要讨论的话题──物体的沉浮条件。请同学们课后自己去交流、讨论、预习一下。七、作业(课件、实物同时出示)一个两端开口的矿泉水瓶倒立,置一乒乓球(如图3)。
一手悬空拿住瓶子,一手往里面快速注入水,乒乓球会怎样?如果用手托住(堵住)瓶口,乒乓球又怎样?自己回去之后反复多做几次,把你的观察到的现象记录下来,同时再查资料试着用自己的语言去解释一下,写一篇小**。
结束语这次作业的内容将是我们下节课讨论的问题:“浮力产生的原因”。【教学设计说明】
长期以来,教师们对物理课都是采用“理论──现象──例子──练习”这一模式,很少有学生参与的空间。由于教师是先给出一个理论(这个理论常常是无可厚非的),再给出现象让学生解释。这样会窒息学生“提问题”的意识和“质疑”意识,不利开展研究性学习和学生自主探索学习。
本节课的教学设计注重培养学生的“质疑”意识、同学间的合作交流能力和自主探索学习能力。
1.本节课采用“边讲边实验”的教学形式。课堂上对于学生有条件做的实验都安排了学生实验,对于一些重要的实验现象还用课件来强调。
一方面注重学生的动手能力和观察能力的培养,另一方面让学生明白:“我为什么要做这个实验,做这个实验有什么用”。本节课安排了6~7个实验,每一个实验都有它明确的目的:
要么是用来判断“学生猜想”的正误,要么是用来探索规律的。尤其是在学生自主探索中,实验起到了举足轻重的作用,这不是多**课件和教师讲解所能取代的。
2.有效地营造了学生的合作、交流、讨论氛围。本节课的教师设问,都引发了学生猜想。
学生在合作、交流中支持某一观点达成共识,又与另一猜想的支持者发生争论。比如在讨论“浮力的大小与什么因素有关”时,支持“与物重有关”和支持“与排开的水的多少”、“物体浸没的体积”的两组就有激烈的争论,最后由实验五的a、b两实验验证后又归于讨论。同时,本节课鼓励学生猜想、学生实验,使每一个学生都有事可做,每一种声音都有反馈。
顾及了全体学生的参与性。
3.激发学生思考的火花。本节课在实验的设计,方案、器材的选取上都给了学生思考余地。
比如实验六,接收溢水杯排出的水有的同学想到用量筒(而不是书上的“用细绳系好的烧杯”),使实验大大简化;且在这个实验上,学生的设计方案多种多样(虽然有些不尽合理),包括实验的结论五花八门,很好的再现了科学家们艰难的真理探索之路。4.让学生带着问题走进课堂,又带着问题走出课堂。
本节课是以教师的设问1.2为问题驱动、引导学生进入课堂,但要到学了本章第三节“物体的沉浮条件”后才能解决。同时“作业”的布置又是下一节课“浮力产生的原因”的引导素材。
以“问题”驱动教学,虽有本节课未解决的问题,却未显拖沓而有“启后”之感。不过,本节课对于基础较差的班级来说,实施上有一定的难度,需要长期积累,在设问方面应给予足够的引导和较小的梯度。
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