初中科学“疑难问题解决”初中科学物理

聚焦关键问题探讨解决策略

——初中科学“物理、地理部分”物理部分如何帮助学生认识常见的力及其特点如何帮助学生理解运动和力的关系如何帮助学生建构功和功率的概念如何帮助学生认识电与磁相互作用及其规律如何帮助学生理解能量的含义如何引导学生运用实验的方法探索科学规律如何引导学生应用模型的方法解释现象和解决问题如何帮助学生利用类比法建构科学概念如何帮助学生有效地开展科学探究活动如何在科学探究中培养学生的分析与论证能力一、聚焦关键问题提炼的问题：力的存在重力牛顿第一定律杠杆机械能能量转化的量度功率光的折射平面镜成像探究凸透镜成像规律电压的测量电流与电压、电阻的关系电生磁磁生电研发的案例：理清知识结构创设合适情境把握概念本质演绎形成过程走进科学方法二、教学关键问题的解决策略1.理清知识结构塑佛先搭骨，骨正了，神韵就有可能了。例1：力压力浮力动力阻力重力摩擦力力的作用效果使物体发生形变改变物体的运动状态压强牛顿第一定律常见的力力的三要素力的概念力＊明确每一知识在结构中的位置例2：运动和力的关系运动和力的关系观察力是维持物体运动的原因观察和实验归纳和总结力不是维持物体运动的原因力是改变物体运动状态的原因＊明确知识的形成发展过程谈情说爱要讲氛围上课也像谈恋爱……2.创设合适情境教材：①探究“重力大小的相关因素”②旁白思考：如何让学生理解G与纬度和高度有关？尝试：①创设情境：在伦敦、里约举起等质量的杠铃②补充材料：例3：G=mg教材：例4：大气压的存在努力：思考：如何更生活化？如何更有联系？尝试改进：某同学利用瓷盘、湿纸巾、玻璃杯等器材进行了如下实验：先将湿纸巾用水湿润，平铺在瓷盘上，再将一小张薄纸片点燃放入玻璃杯，当纸片快要燃尽时，迅速将玻璃杯倒扣在瓷盘的湿纸巾上。一段时间后，杯内出现了少量水，且慢慢增多；当玻璃杯冷却后，用手提杯子，盘子也被“吸”起，如图所示。下列有关此实验的叙述不正确的是（▲）A．在瓷盘上铺湿纸巾是为了使玻璃杯内与外界空气隔绝B．让小纸片在杯内燃烧是为了除去玻璃杯内空气中的氧气C．盘子不掉下来是因大气对盘子向上的压力大于盘子的重力D．若给人拔火罐类比为该实验，则杯外大气压相当于人的血压根系发达了枝叶定会繁茂3.把握概念本质例5：压强与压力作用效果是一回事吗？压力的作用点、方向、大小同学对沙坑、地面的压强相同吗？同学对沙坑、地面压力的作用效果相同吗？受力的面积受压物的材料压强（2005•镇江）在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小华利用所提供的器材（小桌、海棉、砝码、木板）设计了图（a）、（b）两个实验，通过观察图（a）、（b）后得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显”的结论．此后小华把小桌挪放到一块木板上，发现小桌对木板的压力效果不够明显，如图（c）所示．通过对图（a）、（c）的比较又得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越不明显”的结论．

请你根据已学过的压强知识分析：

（1）小明和小华是根据

来比较压力的作用效果的．

（2）造成前后两个结论不一致的原因是

．

（3）设图（b）中小桌对海棉的压强是Pb，图（c）中小桌对木板的压强是Pc，则Pb

Pc（小于/等于/大于）．

（4）比较图（b）和图（c）可知，根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是：

．受力面的形变程度前后两次受力面的材料不同等于必须在相同的物体表面（或相同的材料）的情况下进行比较定义：在力的作用下能够绕着固定点转动的硬棒。思考1：一定是点吗？点是不变的吗？例6：杠杆思考2：一定是棒吗？定义：在力的作用下能够绕着固定点转动的硬棒。思考3：一定是硬的吗？例6：杠杆OL2L1自问：如何帮助学生建立杠杆的定义？尝试：……思考4：如何得出“力臂”概念？尝试：从力的作用效果角度，通过实验抽象出力臂。例6：杠杆序号力的大小（牛）作用点（系线处）方向（与杆夹角）力的作用线所处的位置1110刻度45°与第4个圆相切2115刻度25°与第4个圆相切30.7815刻度38°与第5个圆相切支点到力的作用线的距离相等教材：现象→比较共同点→功遗憾：没能体现能量转化的多少思考1：为什么要引入“功”？1829年，法国数学家、工程学家、科学家古斯塔夫·科里奥利发表《机器功效的计算》，提出了功的概念，将力在一段距离内对物体的效果称为“功”。尝试：功概念的起源→W=FS①图片展示，归纳目的。纽卡门蒸汽机提水;瓦特双动式蒸汽机从矿井中提煤;富尔敦制造的第一艘汽船;史蒂芬孙父子制造的蒸汽机车；竖直提物、水平推物。②问题1：怎样比较蒸汽机工作时“干活”多少？③问题2：衡量蒸汽机干活多少的因素？④问题3：能否使用简明词汇来表达机器干活的多少？⑤问题4：W=FS，早期科学家为什么用乘积，而不用其他方法？⑥问题5：功的单位是什么？还在什么地方见过？……例7：功思考2：人对提包做功了吗？解释：（1）以电梯为参照物，电梯里的人对包不做功。（2）以地面为参照物，电梯里的人对包是做功的。电梯对人做功为W=(G人+G包)h=G人h+G包h人的重力势能的增加量为△E人=G人h提包重力势能的增加量为△E包=G包h∴W=△E人+△E包在这个过程中，人并没有消耗能量。例7：功让知识形成也经历十月怀胎吧！谨防概念、技术“早产”。4.演绎形成过程教材假设：浮力的大小跟物体排开液体的多少有关讨论验证：F浮=G排液=ρ液

gV排液问题：“多少”所指不清，F浮与G排液关联度低尝试：①猜测：F浮~ρ液

、

V物浸有关（验证）②转化：F浮~ρ液

、V排液有关③转化：F浮~

m排液有关④转化：F浮~

G排液有关④验证：例8：阿基米德定律教材：游泳胸闷→压强计→探究水内部压强的特点思考：能否变介绍压强计为设计尝试：①类推：液体内部也存在压强，随深度的增加而增大②问题：如何呈现液体内部的压强？③……例9：液体内部压强STEM理念是开启科学教学的另一扇窗教材：探究活动→课后练习→删除思考：如何让学生理解其结构？怎样发挥价值？尝试：①制作黑箱例10：节日小彩灯②发现问题资料查阅：（香港教材）有些节日小彩灯在灯丝位置装上了定值电阻，如下图所示。在这种情况下，即使灯丝断了，其他在串联电路上的灯泡依然亮着，为什么？定值电阻的阻值比灯丝的电阻值大很多。试解释若其中一枚灯丝断了，其他灯泡的亮度将会变暗。③实验查阅例10：节日小彩灯④命题→教学实验次数1234567891011121314电压(伏)0.30.511.522.533.544.555.567.5电流（安）0.060.070.090.110.120.140.160.170.180.190.200.200.21

0电阻（欧）5.07.111.113.616.717.918.820.622.223.725.027.528.6

亮度不发红发红弱光强光灯丝烧断（2011台州33）小明在欣赏圣诞树上的小彩灯时发现，各小彩灯的连接方式为串联，当其中一只灯丝熔断，其他彩灯却仍能发光，如图甲，这是为什么呢？他仔细观察灯泡的构造如图乙，查阅得知细金属丝表面涂有绝缘物质；取一只完好的彩灯，按图丙电路进行实验，电源电压为7.5V，数据及现象记录如下表：灯丝灯丝支架细金属丝玻璃珠第33题图乙－第33题图丙A－0.6

3V－31500.20.40.60123A第33题图丁第33题图甲220V例9：节日小彩灯实验次数123456电压（伏）0.312467.5电流（安）0.060.100.120.200彩灯亮度不发红弱光较亮亮很亮灯丝烧断请依据上述信息完成以下问题：（1）第4次实验电流表示数如图丁，其读数为▲安；（2）从数据中发现，通过彩灯的电流与电压不成正比，其原因是▲；（3）能证实灯丝支架与细金属丝之间有绝缘物质的实验现象是▲；（4）请依据彩灯结构及实验现象，推测彩灯串中一只灯丝熔断其他彩灯却仍能发光的原因是▲。灯丝灯丝支架细金属丝玻璃珠第33题图乙－第33题图丙A－0.6

3V－31500.20.40.60123A第33题图丁第33题图甲220V0.69/0.810.37/0.580.21/0.420.14/0.38条条大道通罗马合适的，才是最好的5.走进科学方法水平面的材料小车受到的阻力（大，较大，小）小车运动的距离（大，较大，小）毛巾丝绸木板例11：牛顿第一定律运动速度变化（大，较大，小）自变量因变量一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。教材：线圈一侧在磁场中运动：A、垂直于磁场方向B、平行于磁场方向C、斜向思考：按B操作容易吗？解决：实验+推理步骤：①垂直于磁场方向运动，观察指针偏转角度；②斜向运动，逐步减小角度，观察指针；③推理：若运动方向与磁场方向夹角为0，

即平行于磁场方向（导体不切割磁感线），

指针将不会偏转，即不会产生感应电流。例12：电磁感应教材：电流类比为河道的水流，电压类比为水压。思考：不易理解上下游高度差给水提供的动力？

能否变粗略的生活经验为已有的知识？尝试：方案一：实验辅助

例13：电压的概念LSF甲乙物块被推动灯泡发光方案二：力是使物体运动状态改变的原因。

电压是使电荷定向移动形成电流的原因。地理部分1、如何帮助学生了解地球的基本特征及人类对地球的认识过程

案例：地球的形状2、如何帮助学生从日、地、月三者关系认识天体运动及产生的现象

案例：地球的绕日运动、月相3、如何从科学知识形成和发展的过程中让学生体悟科学本质

案例：地球表面的板块一、聚焦关键问题强化观察推测建构黑箱模型二、探讨解决策略人类的梦想之一，就是在电波环境彻底破坏之前，真正看一眼初始宇宙，弄清宇宙结构是如何形成和演化的。只有大射电望远镜才能帮助人类实现这一梦想。”——国家射电望远镜项目首席科学家南仁东博士1.强化观察推测贵州射电望远镜望远镜口径：500米能接收137亿光年以外的电磁信号教材：……思考：如何突显推测？尝试：在“数据”中推测例14：地球的形状纬度地心到峰顶/千米海拔/米钦博拉索峰1°S6384.16310珠穆朗玛峰27°59′17″N6381.958844.43近年来梨形体北极凸出18.9米南极凹进25.8米球形中国地震局地震预测研究所研究员郗钦文呼吁——莫将地球化“地梨”。