浮力大小的影响因素-兼谈浮力系列实验改进

《浮力大小的影响因素--兼谈浮力系列实验改进》说课稿卢科志大家好！我是来自师大附外的卢科志老师。我今天说课的题目是《浮力系列实验改进》，说课的主旨基于大单元整体，关注学习难点，激发学生兴趣，接下来我将从以下（教材与学情分析、实验教学目标、传统实验设计和改进展示、实验教学过程、评价与反思）几个方面进行说课。一、教材与学情分析教材分析：首先让我们进入教材，浮力全章内容是在学生学习力学基础知识，了解运动和力的关系以及理解压强的基础上，对以上内容在特定情景下的一个综合运用。既有对之前内容的回顾、深化，也有本章特有的知识体系和生活应用。学情分析：知识层面：浮力可以说是学生很熟悉的“陌生人”，他们在生活中经常感知浮力的存在，并进行思考，正因为这样，也容易形成不少错误的前概念。大多数学生知道浮力的存在，但是存在很多错误的前概念;对浮力有一定的感性认识，但是对认识不够全面深刻。我们要纠正一些错误的前概念，使对浮力的认识从单纯的感性认识上升到理性认识阶段。能力层面：八年级学生的思维正在由具象形象思维向抽象逻辑思维阶段过渡、转变，抽象逻辑思维能力逐渐走向成熟，但是还没有完全成型，需要教师设计情景或实物进一步引导。初中阶段是学生们的知识性兴趣形成和发展的重要阶段，相较于枯燥无味的纯理论知识，情景化和实物更容易让学生产生好奇心与求知欲。科学探究是贯彻整个单元的脉络，而今天主要突破“浮力大小的影响因素”这个实验，改进实验条件，优化测量手段，拓宽探究范围，进而拓展到浮力的其他实验，形成系列改进。由此拟定本器材改进的主要实验目标，可以囊括2022年新课标对于本章内容的所有实验。二、实验教学目标以下是实验教学目标和重难点突破物理观念：1、认识浮力产生的本质；2、了解浮力大小与哪些因素有关；3、知道阿基米德原理；4、了解潜水艇的浮沉原理；5、了解流体压强与流速的关系科学思维：1、建立覆膜立方体物理模型；2、建构浮力与排液重力关系；3、引用证据解释浮沉现象；4、对比分析流体压强科学探究：1、正确使用仪器测量浮力、G排；2、明确实验设计依据，掌握实验的操作步骤，能够进行现象对比和数据的分析；3、独立思考解决实验中遇到的问题，进行实验改进科学态度与责任：1、知道物理学是对自然现象的解释，需要观察、实验和推理；2、培养严谨认真、实事求是的科学态度；重点难点与教学法实验重点：1、传统实验存在的问题分析2、实验改进的理论依据、选材标准和操作步骤实验难点：实验现象的直观、有效呈现学法：采用对比法、建立模型法突破“浮力产生的条件”，利用自主探究法、归纳法落实“浮力影响因素”和“阿za基米德原理”，采取体验法、讨论法了解“潜艇浮沉原理”，使用观察法、对比法得到“流体压强与流速关系”规律。教法：为了使学生达到更好的学习效果，我采取对应的教法，例如“理实一体化”、“任务驱动法”、“行为导向法”、“情景教学法”、“启发式、发现式”等。三、传统实验设计与改进展示首先，在实验条件方面传统实验中浮力的受力物体一般是小石块或金属块，受到浮力只有零点几牛，这样一者误差影响很大，二来物体向下移动物体会导致指针晃动，不稳定，甚至得到错误数据。导致大多数学生只是体验实验，而没办法得到正确数据进行分析。那么我们可以怎么改进呢？将研究物体换成密封食品瓶子，浮力可达几牛，是原来的几十倍。为了确保读数的稳定性，一来可以采取固定测力计和物体，物不动液面动；二来，利用这个底部联通的特制容器的连通器原理，让水位在大面积容器中稳定上升。此外，我改成双泵装置实现进水、抽水两个功能，并且采用电子遥控的方式，可以根据需要适时通断电，还可以通过增减电压的方式调节进水速度，满足各种个性化需求。其次，在测量手段方面传统的浮力测量，采用“称重法”，需要测量多个力，还需要厘清三个力的关系，把搞了学生进入实验的门槛，如果可以直接显示浮力的大小就好了。这款电子推拉计可以实现这个需求，它具有“置零”功能。当我们把物体挂在下方，摁下置零键，示数显示为0。如果水给物体一个向上的浮力，会改变拉力的大小，这个变化的力会在推拉计上直接显示出来。这样浮力就可以实时记录，并且还能通过传感器，直接在电脑上收集数据，显示力随时间变化图像，便于进一步分析。最后，在探究范围方面从物理核心素养的培养出发，鼓励学生大胆猜想，小心求证。在进行浮力大小的影响因素时，学生会认为跟物体本身的一些参数有关，比如物体形状、质量等，这是因为他们认为质量大密度大的物体，因为会下沉，是由于受到浮力小，而另一方面，又认为进入液体更多、更深，所以受到浮力大。准备不充分的老师往往选择逃避、忽视。其实，我们只需要改变配重就可以改变物体质量和平均密度来进行对比实验。至于探究浮力与物体形状的关系，可以利用这个可自行拆装的磁力魔方来突破，学生可以在V排一定前提自行组装成不同形状，由于塑料魔方浮于水，可以加入强磁铁和铁粉来增加重力进行辅助。其实，由于这是一款推拉计，除了可以测量变化拉力的大小，也能测量变化的向上的推力。当我们把魔方放在下方，置零，放入水中，就能显示浮力的大小。四、实验教学过程下面我们按照探究实验的七环节共同经历“探究浮力大小的影响因素”首先提出问题，鼓励学生大胆猜想，通过预习，通常可以提出与物体浸入液体的体积、物体浸没液体的深度以及液体密度这三个猜想，适时鼓励引导与“物体的质量、物体的平均密度、物体的形状”有关。进而利用控制变量法，一起制定计划与设计实验：固定测力计和物体，利用水泵注水、连通器原理，使物体缓慢浸入水中，观察示数变化；物体浸没后，继续注水，改变物体深度，观察示数变化；改变物体的配重，重复实验，得到浮力变化图像。分析与论证：分析图像前半段和后半段可以得到：浸在液体中的物体受到的浮力大小与浸入液体的体积有关；浸入液体的体积越大，浮力越大；分析中间一段可以得到：浸在液体中的物体受到的浮力大小与浸没液体的深度无关；对比下面两段图像可以得到：浸在液体中的物体受到的浮力大小与物体的质量、重量、平均密度无关。评估：学生在探究过程中往往会有两个疑问：1、部分浸入时浸入的体积和深度都变化2、部分浸入时不能控制V浸一定？包括教材上也都只强调浸没时探究浮力与深度的关系，难道部分浸入液体就不能突破吗？这主要是物体往往只用一种方式浸入液体，所以深度和V排同时发生改变，而不同浸入方式又较难控制V排一定。我们可以利用磁力魔方就可以轻松解决，这是因为魔方分割线明显，可以竖放、横放一般浸入液体，就达成V排一定，深度不同，通过数据对比就可以完成探究。此外磁力魔方还可以探究浮力与物体形状的关系。五、评价与反思本系列实验改进存在以下优点：1、利用数字化技术直观展示物理规律，增加可视性；显示力与时间变化图像2、改进测量方法，突出主要矛盾，弱化非必要因素影响；引入电子推拉计3、鼓励学生积极参与，丰富实验素材资源；例如磁力魔方、电子遥控双泵注水抽水4、突破不少经典疑难问题，更好服务教与学；可以还原连杆拉力、压力、注水等模型本套实验器材还可以辐射其他浮力实验，加入覆膜立方体，可以探究“浮