巧用物理學(xué)史開展探究式教學(xué)

摘 要：物理學(xué)在自然科學(xué)的學(xué)習(xí)中處于核心地位。在物理教學(xué)中，學(xué)生不僅要學(xué)會物理知識，還要了解物理學(xué)史。通過物理學(xué)史，學(xué)會對知識點(diǎn)進(jìn)行研究探索，在掌握知識的同時(shí)，把握物理學(xué)的發(fā)展趨勢，學(xué)會探究式自主學(xué)習(xí)，推動物理學(xué)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；探究式教學(xué)；阿基米德原理

在物理教學(xué)中，教師經(jīng)常直接講解物理概念，要求學(xué)生死記硬背，學(xué)會“套公式”。新課改強(qiáng)調(diào)物理課程不僅應(yīng)注重科學(xué)知識的傳授，將物理科學(xué)成就對人類文明的影響等內(nèi)容納入課程，還要重視對學(xué)生科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)精神的培養(yǎng)。在初中物理教學(xué)中，如何巧用物理學(xué)史進(jìn)行探究式教學(xué)？下面以物理中相對較難的知識點(diǎn)——浮力為例進(jìn)行闡述。

一、設(shè)計(jì)思路

本案例利用阿基米德鑒別金皇冠、發(fā)現(xiàn)浮力定律的歷史，帶領(lǐng)學(xué)生從實(shí)際問題出發(fā)，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題，加以思考分析，利用所學(xué)知識解決問題，提高實(shí)踐能力，掌握新知識。

二、教學(xué)過程

1.教學(xué)引入

不會游泳的人掉到河里會怎樣？你有辦法使這個(gè)人脫離生命危險(xiǎn)嗎？為什么船、木塊會浮在水面上？其實(shí)這些現(xiàn)象都與浮力有關(guān)。那么，什么是浮力？這節(jié)課我們學(xué)習(xí)浮力的知識。

2.新課教學(xué)

（1）密度的復(fù)習(xí)

師：阿基米德是古希臘偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、力學(xué)家，并且享有“力學(xué)之父”的美譽(yù)。在當(dāng)時(shí)他是公認(rèn)的最聰明的人，就連國王也對他非常敬重。然而他之所以如此出名，是因?yàn)樗屏艘粯洞蟀浮?/p>

師：國王給金匠一塊金子，讓他制作一頂純金的皇冠。新王冠做得十分精巧，重量也與國王給的金子完全相同。國王高興，下令重賞這名工匠。然而，有人偷偷告訴國王，他看見工匠暗地里私吞了不少金子，在王冠里摻了銀。國王很生氣，卻找不到證據(jù)。有人說，把王冠砸碎了看看。可是，國王又不舍得。萬一那人是誣告，這么好的王冠不就毀了嗎。這個(gè)問題不僅難倒了國王，也難倒了他的大臣。于是，國王想到了阿基米德。作為最聰明的人，他接受了這個(gè)任務(wù)。如果是你，你會怎么辦呢？

生：我們可以測量皇冠密度。如果密度和黃金不一樣就是假的。

師：對。這里有一個(gè)不規(guī)則的鐵塊，可它到底是不是純鐵呢？我們現(xiàn)場測量，看看它是不是假鐵塊？

學(xué)生甲開始測量物體的質(zhì)量。然而當(dāng)他準(zhǔn)備測量物體體積的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)不規(guī)則物體的體積無法進(jìn)行測量。

（2）不規(guī)則物體體積的測量

師：那我們看看阿基米德是怎么做吧。阿基米德也遇到了難題，不規(guī)則的王冠不能砸碎鑄成金塊，無法算出體積，因而無法驗(yàn)證王冠的真假。為此，他寢食不安。這天他去浴室洗澡，澡盆里的水很滿，一踏進(jìn)澡盆，水就沿著澡盆的邊沿往外溢。當(dāng)他坐進(jìn)澡盆里，看到外溢的水更多。他從浴盆中站起來，浴盆四周的水位下降；再坐下去時(shí)，浴盆中的水位又上升了。阿基米德由澡盆溢水聯(lián)想到，如果王冠泡在水里，它也會讓澡盆里的水溢出來，而且溢出來的水的體積應(yīng)該等于王冠的體積。

生：那我們也可以利用排水法測量鐵塊體積。

（3）阿基米德原理的發(fā)現(xiàn)與證明

教師提供了一個(gè)大燒杯用來裝滿水，一個(gè)小燒杯用來接排出的水，另外還有一個(gè)彈簧測力計(jì)和細(xì)繩，指導(dǎo)學(xué)生使用書中裝置，用排水法測量物體的體積。然而在測量過程中，有學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體放入水中時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)發(fā)生了明顯的變化。那么，發(fā)生了什么樣的變化呢？這樣的變化有什么規(guī)律嗎？學(xué)生各抒己見，教師根據(jù)大家的猜測，做成實(shí)驗(yàn)表格。學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：排開液體的重量等于物體所受到的浮力。

師：其實(shí)阿基米德就是這樣發(fā)現(xiàn)原理的，體積測量出來后，金王冠疑案迎刃而解，阿基米德受到了世人的追捧。可他并沒有停下探索的腳步，他以此為契機(jī)，進(jìn)一步深入探索。阿基米德跟你們一樣，他把石頭放在水里，用秤在水里稱石頭，發(fā)現(xiàn)石頭比在空氣中輕了許多，這個(gè)輕重之差正好等于石頭排出來的水的重量。他又做了一系列的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都證明了這一結(jié)論。

三、教學(xué)分析

在本次教學(xué)中，教師介紹阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力的歷史全過程，把理論知識變成了學(xué)生的研究成果，使學(xué)生成了小物理學(xué)家。這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的自信心，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力，提高了對科學(xué)探究方法的認(rèn)識，這正是新課程改革大力倡導(dǎo)的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李艷平，申先甲.物理學(xué)史教程[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[2]陳文鑫.物理學(xué)史在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用——以初中牛頓第一定律為例[J].物理教學(xué)探討，2015，33（6）.

作者簡介：胡瑩瑩（1993— ），安徽六安人，教育學(xué)碩士在讀，研究方向：學(xué)科教學(xué)（物理）。