阿基米德原理實(shí)驗(yàn)改進(jìn)課設(shè)計(jì)

摘要：在探究阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)中，存在“測量各個(gè)力需要按一定順序?qū)W生容易出錯(cuò)、用手直接拿彈簧測力計(jì)誤差大、多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣”等不足。用兩個(gè)彈簧測力計(jì)同時(shí)測量F浮和G排，避免學(xué)生未按一定的實(shí)驗(yàn)順序完成實(shí)驗(yàn)而出錯(cuò);用鐵架臺(tái)固定彈簧測力計(jì)，提高測量精度;利用升降臺(tái)測出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)避免繁瑣的實(shí)驗(yàn)步驟;將小桶掛在彈簧測力計(jì)再較零可以減少學(xué)生的計(jì)算步驟。

關(guān)鍵詞：阿基米德原理;實(shí)驗(yàn)探究;實(shí)驗(yàn)改進(jìn);

粵教滬科版八年級(jí)物理下冊(cè)《9.2阿基米德原理》中的“王冠之謎”是很多學(xué)生在小時(shí)候就看過的故事，它的答案與這節(jié)課的內(nèi)容密不可分?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》倡導(dǎo)學(xué)生“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)方式，本節(jié)課我以此要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)與研究的興趣，引導(dǎo)學(xué)生將本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到我的教學(xué)目標(biāo)。在課堂上我著力開發(fā)學(xué)生的三個(gè)空間1、學(xué)生的活動(dòng)空間。學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，全體學(xué)生參與，使每個(gè)學(xué)生都能體驗(yàn)探究過程，動(dòng)手能力得到發(fā)展。2、學(xué)生的思維空間。讓學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，引發(fā)學(xué)生思考、通過思維碰撞，培養(yǎng)思維能力。3、學(xué)生的表現(xiàn)空間。通過把自己的想法、結(jié)果展示給大家，學(xué)習(xí)交流與合作，體驗(yàn)成功的愉悅。本文以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為起點(diǎn)，共同完成阿基米德原理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)為主線的教學(xué)設(shè)計(jì)，以供同行探討、交流。

1、課程設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)導(dǎo)入新課

請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)演示將礦泉水瓶緩慢地壓入裝滿水的容器中，并請(qǐng)他說出在此過程中手的感受，同時(shí)要求臺(tái)下的同學(xué)通過觀察說出在此過程中水溢出的情況。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生初步感知浮力的大小可能與排開液體的多少有一定的關(guān)系，從而激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望。

1.2、探究F浮=G排的關(guān)系（重點(diǎn)）

1.2.1 學(xué)生自主學(xué)習(xí)課本90頁的活動(dòng)“探究浮力的大小”，小組根據(jù)課本提示，討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并請(qǐng)同學(xué)將他們的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分享。

雖然教材沒有給出具體的實(shí)驗(yàn)步驟，但它用簡潔明了的圖示提示實(shí)驗(yàn)方法，因此學(xué)生很容易明白這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程和目的。

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生們明確知道要用“稱重法”測出物體浸在液體中受到的浮力和如何測物體排開液體的重力，為下一環(huán)節(jié)——實(shí)驗(yàn)改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案（難點(diǎn)）

（1）課本實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：易懂。

（2）課本實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)：①此實(shí)驗(yàn)彈簧測力計(jì)測力時(shí)涉及實(shí)驗(yàn)順序，學(xué)生在實(shí)際操作中容易出錯(cuò)。②用手直接拿彈簧測力計(jì)做實(shí)驗(yàn)容易因?yàn)槭只蝿?dòng)造成讀數(shù)誤差大。③探究實(shí)驗(yàn)至少需要三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能得到普遍規(guī)律，如果采用此實(shí)驗(yàn)方法，重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)，步驟太過繁瑣。

（3）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：

①利用兩個(gè)彈簧測力計(jì)可以同時(shí)測出F浮和G排

②利用鐵架臺(tái)固定彈簧測力計(jì)比直接用手拿讀數(shù)更加精確

③利用升降臺(tái)可以將同一物體浸入水中不同位置測出多組數(shù)據(jù)。

（4）為了突破難點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了以下三個(gè)環(huán)節(jié)：

①主要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)桌上的實(shí)驗(yàn)器材討論下列幾個(gè)問題：

a、由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)至少需要三組才具有普遍性，利用書本介紹的實(shí)驗(yàn)方法步驟繁瑣，能否根據(jù)桌上的實(shí)驗(yàn)器材同時(shí)測出物體受到的浮力和它排開的液體重力？

b、如何利用同一物體實(shí)驗(yàn)得出多組數(shù)據(jù)？

在這個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，要允許學(xué)生擺弄桌面上的器材，得到可行性的操作方案。

②在學(xué)生有了初步的改進(jìn)方案后，由我選擇幾組方案利用“希沃授課軟件”進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生動(dòng)腦設(shè)計(jì)了自己的實(shí)驗(yàn)方案后，可以將自己的方案和被展示的方案進(jìn)行比較，產(chǎn)生思維碰撞，并進(jìn)行自評(píng)或互評(píng)，從而更好的完成自己的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。

③在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，還必須讓學(xué)生分組討論本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，從而避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)走彎路。

（5）明確實(shí)驗(yàn)方案之后，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并及時(shí)記錄數(shù)據(jù)，教師巡視指導(dǎo);

（6）分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：

（7）分享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)論

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和發(fā)展學(xué)生收集、處理、交流信息的能力;培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度.

1.3課堂小結(jié)

學(xué)生說說本節(jié)課的收獲

生：我們還可以不斷地實(shí)驗(yàn)，找到更好的實(shí)驗(yàn)方案。

2、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與評(píng)價(jià)

正如課堂上學(xué)生所說：”我們可以在不斷地實(shí)驗(yàn)中得出更好的實(shí)驗(yàn)方案。在這節(jié)實(shí)驗(yàn)課后，學(xué)生們和我再次將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。

第一次改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置

第二次改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置

與第一次改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置相比，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的原理是相同的，只是在三個(gè)細(xì)節(jié)上進(jìn)行了改進(jìn)：①我們減少了一個(gè)鐵架臺(tái)使器材簡化。②由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著升降臺(tái)的升高，溢出的水容易流到小桶的側(cè)壁，因此我們給溢水杯的溢水口加長了一點(diǎn)（材料是吸管的一部分）③2號(hào)彈簧測力計(jì)是掛上小桶后再校零。隨著升降臺(tái)緩慢地上升，物體逐漸浸入水中，1號(hào)彈簧測力計(jì)的示數(shù)減小，2號(hào)彈簧測力計(jì)的示數(shù)增大，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)1號(hào)彈簧測力的示數(shù)減少量正好等于2彈簧測力計(jì)的示數(shù)增加量，即F浮=G排。

3、結(jié)語：《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》提出：保持探索科學(xué)的興趣與熱情，在認(rèn)識(shí)自然的過程中獲得成就感，能獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑、尊重事實(shí)、勇于創(chuàng)新。學(xué)生再次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)說明了他們敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，初中物理就應(yīng)該讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和科學(xué)探究方法，提高分析問題和解決問題的能力。本節(jié)實(shí)驗(yàn)課預(yù)設(shè)目標(biāo)已達(dá)到，教學(xué)效果好，并且極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，同時(shí)體現(xiàn)了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力是我們老師所不可預(yù)計(jì)的，我們有必要給學(xué)生創(chuàng)造這樣的機(jī)會(huì)，發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，讓我們的物理教學(xué)可以從真正的意義上達(dá)到《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的要求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李進(jìn)，湯金波，肖永琴.再論學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的最優(yōu)途徑[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2019，36（01）;3-7.

廣東省連州市北山中學(xué) 郭慧娟