浮力大小”的探究式教学_教法学法-查字典物理网

探究式教学法又称“发现法”，是60年代初布鲁纳首先倡导的，经过后人的不断研究、发展完善，逐渐构成一套理科教学的新模式。这种教学法的特点是：在教师的启发诱导下，通过学生的亲自参与，经过探究活动，由学生主动去发现概念、规律。在这种形式的学习过程中，学生不仅学到了知识，更重要的是学到了获得知识的过程和方法（知道知识是通过怎样的过程得来的），这种教学方法有利于培养学生的能力和丰富的创造力。这正是现代社会高速发展所需要的。

探究式教学模式现在已越来越多地被广大理科教师所接受和应用。其实，在这以前不少教师实际上已在部分地或初步地应用这种教学模式了。例如课堂上的设疑、点拨思维、变演示实验为学生实验、启发式教学……，这些都是带有探究色彩的。

下文是“浮力大小”一课探究式教学的尝试和探究过程。

在学习“浮力大小”这节课的内容以前，学生已经知道了“浸在液体里的物体所受浮力的大小等于用弹簧秤在空气里称物体和浸在液体里称物体两次读数的差”，并学会了用弹簧秤测量浮力的方法，这为“浮力大小”一课的探究式教学奠定了实验基础。

这部分内容的教学要求分两步来达到。第一步要求学生知道浮力大小跟液体的密度和排开液体体积之间的定性关系，第二步要求学生理解和掌握浮力的大小和液体的密度和排开的液体体积之间的定量关系（即阿基米德定律）。

一、设置情景

一艘满载货物的海轮正在大海中航行。（彩画）

蔚蓝的天空，湛蓝的海水，雄伟的万吨巨轮，刺激着学生们的感官，引起了兴奋，学生们进入了学习知识的情境。

二、设疑

这艘满载货物的轮船受到海水对它的浮力有多大呢？很显然，这个问题已经无法用前面学过的用弹簧秤测量浮力的方法来解决，面对这个庞然大物，弹簧秤已经无能为力，问题的提出在学生心中引起了困惑，激起了求知的新的“浪花”

三、点拨

为了解决轮船在海中航行时所受浮力大小的问题，必须先研究和浮力大小有关的因素？将学生对解决轮船所受浮力大小的直接兴趣，引导到研究和浮力大小有关因素的间接兴趣上去。

四、猜想

浮力大小究竟和哪些因素有关，大家可以猜想，发表自己的见解，并说出自己的理由。这时课堂气氛顿时活跃起来，同学们根据以往学过的知识、生活经验、所见所闻进行猜测，议论纷纷，有人开始举手了。

1．有的学生认为浮力大小和物体的轻重有关，理由是轻的木块在水中会浮起来，而重的金属块则沉下去，说明木块所受浮力比金属块大。老师应及时纠正学生关于物体轻重的说法，轻重必须用同体积的物体来作比较，所以这个学生关于木块的说法应改成浮力大小和物体密度有关。至于木块浮上来就说它所受浮力大的错误想法，在下一步实验探究时，由学生自己来纠正。

2．有的学生认为浮力大小和物体体积有关，理由是：“你看！轮船体积大，在海上能载这么多货物，说明它所受的浮力大。”

3．有的学生认为浮力大小和物体浸入液体的深度有关，理由是在游泳池里游泳，在浅水区感到浮力小，在深水区就感到浮力大，游起来轻松。其实这也是一个错误的想法，即使在浅水中，只要身体全部浸没，受到的浮力和在深水中是同样大的，但是既然是猜想，就允许猜错，让学生在下一步探究中自己去“去伪存真”。

4．有的学生认为浮力大小和液体密度有关。理由是海水密度大，在海水里游泳要比在游泳池里游泳感到浮力大。老师应事先估计到学生可能提出的各种猜想，并进行充分的准备，学生没有提到的因素，老师应及时进行启发，同时要准备好各种实验器材，如同体积的木块和金属块、不同体积的铁块、水、酒精…。

老师归纳：

浮力大小可能和物体密度大小有关。
浮力大小可能和物体体积大小有关。
浮力大小可能和浸入液体深度有关。
浮力大小可能和液体密度大小有关。

五、探究实验方法

既然浮力大小可能和上述因素有关，那么是和其中的一个因素有关呢，还是和其中几个因素有关，或是和它们都有关系？怎样来验证这些猜想是否正确呢？

学生们经过紧张的思考后提出，可以用实验的方法来检验。我请学生自己设计实验，包括选用器材。在传统教学中实验都是事先由老师设计好的，这也是探究式教学与传统教学的区别之一。

学生甲提出：只要将木块和铁块都浸在水中，分别用弹簧秤测出它们受到的浮力，若浮力大小不一样，则说明物体所受浮力大小和物体密度大小有关，反之，则无关。

学生乙提出：将一块大的和一块小的金属块都浸没在水中，用弹簧秤测出它们所受的浮力，若浮力大小一样，就说明物体所受浮力大小和物体体积大小无关，反之，则有关。

随后，又点拨学生用《控制变量法》进行实验。

浮力大小可能和上述因素都有关系，但当我们研究浮力大小和其中一个因素的关系时，必须控制其它因素，使其保持不变，以排除其它因素的影响和干扰。例如在研究浮力大小和液体密度的关系时，必须将相同体积的同种金属块，分别浸没在酒精和水中的同样深度处，即保持物体密度不变，物体体积不变，浸入液体深度不变，这样才能得出浮力大小和物体密度的正确关系。

“控制变量法”是一种重要的科学思维方法，也是一种重要的实验手段，强调和突出这种方法，有利于培养学生科学的思想方法。

六、探究物理概念

学生们用“控制变量法”进行实验后发现，当其它条件都一样，只有物体密度或浸入液体深度不一样时，测得浮力大小相等，说明浮力大小与它们有关；而当其它条件都一样，只有液体密度或物体浸入液体体积不一样时，测得浮力大小不等，说明浮力大小和它们有关。这样学生们经过自身的参与、对数据的分析比较，自己得出了结论，即“浸在液体里的物体所受浮力的大小和液体的密度和排开的液体体积有关”。（点拨V_排＝V_浸）

七、探究物理规律（阿基米德定律）

1．设疑

我们已经探究出浮力大小和液体密度、排开液体体积有关，那么，它们之间有没有确定的数量关系呢？这一问题，促使学生由定性到定量、由浅入深地进行探究。

2．动手实验引导学生用弹簧秤吊着体积不同的金属块，浸没在盛满水的溢杯里，用空杯盛接从溢杯里被金属块排出的水。

3．观察现象学生们将金属块逐渐浸入水中，直至浸没，发现弹簧秤读数逐渐变小，水渐渐从溢杯中流出。

4．分析比较学生们发现，体积小的金属块浸没在水中时，弹簧秤读数变化小（浮力小），排开水也少；体积大的金属块浸没在水中时，弹簧秤读数变化大（浮力大），排开的水也多。

5．点拨、引导思维浮力大──排开的水多浮力小──排开的水少

那么，浮力的大小和排开水的多少是否有着必然的联系呢？从而引导学生去称一称排开液体所受重力有多大？看它和浮力大小究竟是什么关系？

传统的阿基米德定律的教学是由老师进行演示：用弹簧吊着物体，将物体浸没在盛满水的溢杯中，这时弹簧因物体受到向上的浮力而缩短，再将溢出的水倒入吊在弹簧下的小桶中，弹簧又恢复原长，从而证明浮力大小等于物体排开的液体所受的重力。而探究式教学则要求每个学生亲自动手，通过对现象的观察、对数据的分析比较，自己总结出浮力的大小和排开液体所受重力的大小有着必然的联系的结论。

6．发现规律学生们用弹簧秤去测被物体排开的水所受的重力，惊奇的发现，浸在液体里的物体所受浮力，竟和排开的水所受重力正好相等，从而得出阿基米德定律：“浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。”这在阿基米德是灵感思维，对我们的学生则是在老师指导下，经过探究活动后发现的。

7．导出阿基米德定律的数学表达式老师板书，学生参与。

F_浮＝G_排＝M_液·g＝p_液·G·V_排
即F_浮＝p_液·G·V_排

8．解决轮船所受的浮力在船体设计时，它的吃水线以下的体积是重要的设计数据，根据V_排＝V_浸，海水密度p_液已知，即可用计算方法得出轮船满载时所受浮力。

以探究为特色的课堂教学模式，它的教学效果是比较明显的。

1．从情景设置──设疑──猜想──探究──点拨──归纳整理──应用，整个教学流程符合学生的认识规律，即从直觉思维到逻辑思维；从感性认识到理性认识，使同学由浅入深地掌握物理概念和规律。

2．通过情景设置、设疑、猜想、探究等教学手段，激发学生的求知欲望，提高了学生的学习兴趣，而当学生对某事物感兴趣时，他就能全神贯注、兴高采烈地去完成他们的学习任务。

3．通过学生的主动参与，充分体现了以老师为主导、学生为主体的教学思想，使学生情绪饱满、课堂气氛活跃，学生的积极性、主动性得以充分发挥。

4．通过“探究”，不仅使学生获得了知识，而且教会他们如何去获得知识。因为探究式实验模拟了科学家发现科学规律所经历的过程，从而培养了学生科学的思维能力、观察能力、实验能力、分析能力和发现能力。探究式教学也有它的缺点，就是大量的学生实验、课堂讨论、实验探究、理论探究，要花费很多时间，所以不可能对每一章节都进行全套流程，而只能选一些重点章节进行探究，即使对某一节的探究也不能面面俱到，例如本文对“浮力大小”的探究，重点放在“和浮力大小有关的因素”和“阿基米德定律”的实验探究上，而对公式的推导和应用等，则基本上采用传统的讲授法，这也是各取其长吧！

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