初中物理物体浮沉条件分析

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摘要:初中物理教学中，学生既要掌握理论知识和公式定理，又要掌握学习技巧，能够应用物理知识解决生活实际问题。本文首先指出初中物理对学生能力培养的要求，然后以《物体的浮沉条件及应用》为例，介绍了问题教学法和实验教学法的应用，并对教学活动进行反思总结，以供同行参考。

关键词:初中物理;能力要求;问题教学法;实验教学法;教学反思

一、初中物理对学生能力培养的要求

初中物理教学中，要求学生具备以下能力:①认真观察能力。观察内容包括自然现象、身边事物、课堂实验，只要和物理相关的要素均是观察对象，学生认真观察后，才能善于思考，更好地学习掌握物理知识。②阅读分析能力。一方面是对教材进行阅读，真正吃透教材，不能存在一听就懂、一做就错的情况;另一方面是对题目进行分析，明确已知条件和未知条件，联想解题需要的知识点，避免形成思维定式。③语言表达能力。学生会做题，还要正确表达出解题过程，尽量使用物理语言，确保逻辑清晰、思路明确，这就要求学生具有良好的语言表达能力［1］。④实验操作能力。对物理现象进行解释、对公式定理进行理解时，物理实验是一个重要的方法。要求学生能规范实验操作，可自主设计实验方案，并完成数据计算过程，得到正确的结论。⑤科学探究能力。探究能力贯穿在知识学习、解题、实验等各个环节，要求学生树立质疑精神，能从表象看到本质，关注物理现象背后的原理，实现知识的融会贯通和合理运用。

二、《物体的浮沉条件及应用》教学目标

《物体的浮沉条件及应用》课程中，是浮力章节的重要组成部分，从整个初中物理知识框架上看，本课程是对力学知识的一次综合运用［2］。其教学目标如下:第一，通过教学活动，要求学生观察物体的浮沉现象，从受力分析的角度判断物体的浮沉情况;第二，掌握物体的浮沉条件，并科学解释浮沉现象，了解浮力对人们生产和生活的影响;第三，理论联系实际，通过学以致用，初步认识到科学技术对人类社会发展的作用。结合教学经验，《物体的浮沉条件及应用》课程的教学重点，是对上浮、下沉、悬浮、漂浮四种状态进行分析和判断;教学难点是物体处于不同浮沉状态时，对浮力、重力、密度等进行比较。

三、问题教学法的应用

问题教学法，是将教材知识点以问题的形式呈现出来，让学生带着问题思考，在解决问题的过程中掌握知识、培养技能［3］。教学时，要求教师有意创设问题情境，激发学生的探索欲望，推动课堂教学活动进行下去。以《物体的浮沉条件及应用》为例，教学过程如下:1．导入环节利用多媒体，播放漂浮的轮船、悬浮的潜水艇、沉底的石头、上浮的木头等图片，让学生观察这些图片的特点。然后提出问题:将一个铁块丢进水中，铁块肯定会下沉，为什么轮船是铁却不会下沉呢?类似的，潜水艇为什么能悬浮在水中?石头为什么会下沉到水底?木头为什么能上浮?根据这些问题，明确本节课的教学目标:物体的浮沉条件和什么有关?2．讲授环节通过两个演示实验，完成知识的讲授过程。演示1:教师准备3个乒乓球，第1个内部装满橡皮泥;第2个内部装一些橡皮泥;第3个内部是中空的。教师将3个乒乓球浸在水中，然后松手观察浮沉变化。学生会看到，乒乓球有的上浮，有的下沉，有的悬浮。教师提出问题:从受力的角度进行分析讨论，为什么乒乓球会有浮沉?此时可以小组合作讨论，学生表达自己的观点，并对乒乓球浮沉状态进行受力分析，可以得到:①浮力大于重力时(F浮＞G)，物体会上浮;②浮力小于重力时(F浮＜G)，物体会下沉;③浮力等于重力时(F浮=G)，物体会悬浮。演示2:教师事先准备一枚鸡蛋，将其放在水杯底部，然后逐渐向杯子内加盐，可以看到鸡蛋逐渐上浮，最后露出水面。教师提问:鸡蛋本来沉在水底，为什么会上浮?学生在受力分析的基础上，联系到水的密度、物体的密度、水的体积等知识点，经过讨论后得出答案:浮力大小与排开液体的体积、密度有关，在水杯内加盐，盐水的密度变大，鸡蛋受到的浮力也变大，所以最终上浮至水面。教师进行汇总，实心物体的F浮=ρ液gV排，G=mg=ρ物gV物，物体浸入水中时，V排=V物，此时比较物体的浮沉，也就是比较ρ液和ρ物的大小，见下表1。3．巩固环节教师:物体的浮沉条件在生活中应用广泛，例如轮船、潜水艇、气球飞艇等。大家都知道他们是什么原理吗?第一，轮船。轮船是铁做的，为什么不会沉入水底呢?通过一个小实验进行理解，让学生用橡皮泥捏成任意形状，看谁能将橡皮泥漂浮在水面上，而且橡皮泥内部能装小豆子。学生在动手操作中会发现，要想满足漂浮和装小豆子两个条件，将橡皮泥做成内部空心就可以。在水中，橡皮泥排开液体的体积变大，大于重力就能漂浮起来;而且排开液体的体积越大，装豆子的数量也就越多。教师总结:轮船也是这个道理，制造时采用空心法，增大可以利用的浮力。空心轮船排开水的体积增大，从而浮力增大，使它能浮在水面上。因此，轮船大小常用排水量表示，也就是满载时排开水的质量。第二，潜水艇。教师:潜水艇是如何实现上浮和下潜的呢?此时可以播放潜水艇的影像资料，让学生看到潜水艇上浮或下沉时的操作方法。学生观看视频后回答:潜水艇上浮时，将内部液体排出来，减少自身重力;下潜时，吸水进入潜水艇内部，增加自身重力。教师总结:潜水艇通过改变自身重力，来实现上浮和下潜。第三，气球飞艇。气球飞艇并不在水中，它又是如何实现升高和降低的呢?对于这个问题，先让学生进行思考，然后播放气球飞艇的飞行影像，从而完善答案，即:空气也有浮力，和水的作用类似，气球飞艇利用空气的浮力升高和降低。教师总结:气球飞艇里充的气体，密度小于空气，例如氢气、氦气、热空气等。在一定范围内，充入这些气体，气球飞艇就能升高;排出这些气体，气球飞艇就能降低。4．作业环节要求学生理解并记忆物体的浮沉条件，利用浮沉条件解释密度计的原理。

四、实验教学法的应用

实验教学法是使用一些设备和材料，通过控制实验条件，观察实验对象的变化，从实验现象中获得知识或验证知识［4］。和口头讲解相比，实验教学法将理论和实践相结合，能培养学生的动手动脑能力，在物理教学中比较常用。以《物体的浮沉条件及应用》为例，教学过程如下:实验1:盐水选种准备一些小西红柿，将其放在盛水的烧杯内，会发现西红柿下沉，如何采用最简单的方法，让西红柿上浮呢?教师为学生提供实验器材和材料，让学生动手尝试，从而发现加盐可以让西红柿上浮。教师进行讲解:西红柿从下沉变上浮，实际上是浮力变大了，而浮力变大的原因，是液体的密度变大了。然后要求学生画出受力图，分别表示西红柿下沉和上浮时的受力情况，总结哪些条件没变，哪些条件变了。最终教师进行拓展:古代科学技术并不发达，人们学会了盐水选种，从中挑选出颗粒饱满的种子。配合实验演示:将一把花生米放进盐水中，会发现饱满的下沉，瘪的坏的上浮。实验2:轮船吃水将牙膏皮放在水槽内，会发现牙膏皮直立在水中;往牙膏皮内逐渐加一些沙粒，会发现牙膏皮缓慢沉入水底，先后出现悬浮、漂浮、下沉等情况。实验完成，让学生画出受力图，从而感受物体浮沉关系。最终教师进行拓展:轮船空载时，吃水线假设为A;工人向轮船上搬运货物，轮船就会逐渐下沉，满载时吃水线假设为B。通过计算吃水线A、B之间的高度差，就可以得到货物的装载量。

五、教学反思

教学过程中，不论是问题教学法，还是实验教学法，最终的目的都是达到预期教学目标。要想提高课堂效率和教学成果，应注意以下几点:1．激发学习兴趣任何学科，兴趣都是学好课程的基础，初中物理也不例外。教师在设计教学方案时，应该充分掌握学情，结合教学任务、能力培养目标，将学生的兴趣点融入教学活动中［5］。例如:教学引入环节提出高质量的问题，知识点讲解时利用影像资料，介绍物理现象时配合实验演示等。这些做法均能吸引学生的注意力，激发求知欲望，让学生带着兴趣学习。2．注重动手操作《中国学生发展核心素养》中，提出6大核心素养;具体到初中物理学科，包含了科学精神、学会学习、实践创新三个方面［6］。实验既是学习过程，也是学习方法，面对实验中出现的问题，能培养学生的思维能力，提高问题解决能力。“活物理”教学理念，主张的是活学、活教、活用，注重动手操作，学生在学习物理知识时，能从感性认识提升到理性认识。3．贴近实际生活物理和生活密切相关，是对生活现象的科学总结。初中物理教学中，教师应该贴近学生的实际生活，例如:使用生活中的物品设计实验，拿生活中常见的现象进行举例，让学生利用物理知识原理解决生活问题等。综上所述，初中物理教学中，要培养学生的认真观察、阅读分析、语言表达、实验操作和科学探究能力。文章以《物体的浮沉条件及应用》课程为例，介绍了问题教学法和实验教学法的应用。教学活动中，只有激发学习兴趣、注重动手操作、贴近实际生活，才能得到学生的认可和支持，提高教学效率和成果。

参考文献:

［1］陈丹．基于“目标－评价－教学”一致性的《物体浮沉条件及应用》教学设计［J］．文存阅刊，2020(26):76－77．

［2］吴立东．初中物理《物体的浮沉条件及应用》的教学探索［J］．中国现代教育装备，2020(8):35－39．

［3］吴征勇．注重物理实验在教学中的作用———以《物体的浮沉条件及应用》教学为例［J］．新课程·上旬，2014(5):74－75．

［4］杨雄生，杜玉萍，申海英．在“玩中学”“学中玩”的教学中尚需注意什么———谈谈初中“物体的浮沉条件及应用”的教学［J］．物理通报，2014(7):41－44．

［5］陈红．《物体的浮沉条件及其应用》教学设计及反思［J］．数理化解题研究，2018(5):54－55．

［6］王天恩．基于核心素养的初中物理课堂教学有效性研究［J］．科学咨询，2020(33):215．

作者：汪世鹏