基于創(chuàng)新小實驗突破教學(xué)重難點

趙宗敏 秦仕海

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新小實驗：多媒體技術(shù)：習(xí)題教學(xué)

小實驗是指利用生活中常見的物品制成簡單、方便、可見度高的微實驗教具所進(jìn)行的實驗。巧妙利用小實驗微教具組織物理課堂教學(xué)不僅可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)師生的動手能力和創(chuàng)造力，還可以將學(xué)生難以理解的知識點定性地展示在學(xué)生面前，再融合多媒體技術(shù)的直觀性引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論分析，從而突破初中物理課程中的某些難點。本文以“固液壓強(qiáng)的綜合計算”為例，闡述創(chuàng)新小實驗如何與多媒體技術(shù)融合，高效地突破初中物理教學(xué)中的重難點。

1教學(xué)重難點的確定

義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中對“壓強(qiáng)”的內(nèi)容要求有：通過實驗，理解壓強(qiáng)，了解液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)。這部分知識是初中物理的重點，也是初中物理教學(xué)的難點之一。在全國各地中考物理題中“壓強(qiáng)”都是必考考點，考查方式多樣，其中多數(shù)以計算題的形式出現(xiàn)，分值較大，也時常有區(qū)分度較大的難題出現(xiàn)。初中生年齡多在13-15歲之間，思維特點以形象思維為主，抽象思維能力相對低下。而液體壓強(qiáng)計算主要涉及物理中的質(zhì)量、密度、壓力、重力、深度、面積等較多知識點，該部分計算題情境對初中生的抽象思維分析能力有極高的要求。大部分中等學(xué)生對于壓強(qiáng)計算的物理情境轉(zhuǎn)化存在障礙，受力分析時不能建構(gòu)出物理模型。例如，學(xué)生在計算液體對容器底部壓強(qiáng)和壓力大小時，總是混淆壓力大小和液體白重大小的關(guān)系，因而導(dǎo)致理解與計算錯誤。所以，要讓學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的壓強(qiáng)知識，還需要教師基于學(xué)情采用適宜的教學(xué)手段。

2教學(xué)流程設(shè)計

基于上述對知識點和學(xué)生學(xué)情的認(rèn)知分析，可設(shè)計如圖1所示的教學(xué)流程來突破“壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)”這部分教學(xué)的重難點。

3創(chuàng)新小實驗與多媒體技術(shù)融合突破教學(xué)重難點

3.1液體壓強(qiáng)的計算

例題：如圖2所示，某薄壁透明塑料瓶瓶底面積為25cm2，瓶蓋面積為4 cm2，瓶身高為20cm，空瓶白重為1N，設(shè)計容量為350mL，現(xiàn)將該塑料瓶放在面積為2m2的水平桌面上。（g=10 N/kg）求：

（1）當(dāng)裝入10cm深的水時，水對瓶底的壓強(qiáng)為多大？

（2）當(dāng)裝入10cm深的水時，水對瓶底的壓力為多大？

分析：（1）將裝有適量紅顏色水的塑料瓶放置在水平桌面上，幫助學(xué)生將題干轉(zhuǎn)化為真實的物理情境。再利用PPT展示圖3，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建出物理模型進(jìn)行解析。根據(jù)液體壓強(qiáng)公式可計算出水對瓶底的壓強(qiáng)：

（2）由于題設(shè)問題的順序是先計算壓強(qiáng)再計算壓力，學(xué)生在計算水對瓶底的壓力時很容易想到由壓強(qiáng)公式變形式得：

點評：若題設(shè)問題的順序是先計算壓力再計算壓強(qiáng)時，學(xué)生看到題干中“水平”等字樣會想到水對瓶底的壓力是由水的重力引起的，故受力分析得到水對容器底的壓力大小等于水的重力大小。本題是規(guī)則柱型容器放置在水平桌面上的物理情境，這種思路可作為一題多解的另一種思路。但對于非規(guī)則直柱型容器中液體對容器底的壓力計算，學(xué)生容易混淆壓力大小與重力大小的關(guān)系，采用這種思路進(jìn)行計算而出錯。

3.2用創(chuàng)新小實驗幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)認(rèn)知

創(chuàng)新小實驗取材和制作及實驗過程簡述如下！

（1）先取550 mL的農(nóng)夫山泉礦泉水空瓶3只，3只都去掉包裝材料和瓶蓋，并標(biāo)號1、2、3。1號瓶去掉瓶口和瓶底，2號瓶去掉瓶底，在1號瓶瓶底上蒙上橡皮膜，在2號瓶瓶口處蒙上橡皮膜，3號瓶去掉瓶身后蒙上橡皮膜。注意在蒙橡皮模時最好選用較輕薄的橡皮膜（如氣球），同時蒙完橡皮膜后呈現(xiàn)松弛狀態(tài)。再將1號瓶正置固定在鐵圈上，將2號瓶倒置固定在鐵圈上，將3號瓶正置固定在試管夾上。最后，將鐵圈和試管夾固定在鐵架臺上，且讓1、2、3號瓶的橡皮膜能剛好接觸并平置于電子秤上，燒杯盛適量的紅色水備用。器材及裝置如圖4所示。

（2）首先，將1號瓶的橡皮膜剛好平置于電子秤上點擊清零，使電子秤示數(shù)為0，再將燒杯中的紅顏色水全部倒人1號瓶中讀取數(shù)據(jù)并記錄，如圖5所示。然后，將電子秤放置在2號瓶下，也是剛好使2號瓶中的橡皮膜置于電子秤上點擊清零，使電子秤示數(shù)為0，再將1號瓶中的紅顏色水全部倒入2號瓶中讀取數(shù)據(jù)并記錄，如圖6所示。最后，以同樣的方式將2號瓶中的紅顏色水全部倒人3號瓶中讀取數(shù)據(jù)并記錄，如圖7所示。PPT展示實驗數(shù)據(jù)如表1所示，引導(dǎo)學(xué)生分析相同質(zhì)量的水裝在不同形狀的容器中時，電子秤的示數(shù)為何不同？由此可以幫助學(xué)生建立液體對容器底的壓力與液柱形狀有關(guān)的感性認(rèn)識。

分析：該小實驗取材便捷，重復(fù)利用率高，學(xué)生能夠直觀地從實驗結(jié)果認(rèn)識到液體對容器底的壓力與容器形狀有關(guān)，初步建立“相同質(zhì)量的水裝在開口面積大于底面積的容器中對容器底的壓力最小，裝在開口面積小于底面積的容器中對容器底的壓力最大”的認(rèn)識。在引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行分析時，從相同質(zhì)量的水裝在不同形狀的容器中電子秤的示數(shù)卻不同，讓學(xué)生產(chǎn)生與前面所學(xué)物理知識的認(rèn)知沖突，因而思考電子秤測物體質(zhì)量的原理是由于地球附近的一切物體受重力作用，將物體放在電子秤上時由重力引起物體對電子秤的壓力從而測得物體質(zhì)量。實驗結(jié)果的示數(shù)不同，反映液體對容器底的壓力不同。這一引導(dǎo)過程有效地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

3.3理論分析比較液體壓力和重力

在PPT上展示放置在水平桌面上的三個底面積相等、高度相同、口徑不同的杯子，如果都盛人重力為G的液體（圖8），判斷液體對容器底部壓力與液體重力有何關(guān)系？

學(xué)生知道，在數(shù)學(xué)上計算立方體體積用公式：V=Sh，則可以用PPT演示壓力大小對應(yīng)重力大小的液體體積和液體實際體積的關(guān)系圖（圖9），學(xué)生直觀得出液體對柱形容器底的壓力大小等于液體重力大小，液體對底面積小于開口面積型容器底的壓力小于液體重力大笑，液體對底面積大于開口面積型容器底的壓力大于液體重力大小。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，由于液體具有流動性使得液體對容器壁的作用力通過液體反作用于容器底所致.

分析：用“液體體積”的方法推導(dǎo)液體對容器底的壓力與液體白重的關(guān)系，不僅幫助學(xué)生實現(xiàn)從感性認(rèn)識到理論分析的思維升華，還有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的物理思維和對壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)公式的熟練應(yīng)用。應(yīng)用多媒體技術(shù)中的PPT進(jìn)行教學(xué)，其直觀性有利于培養(yǎng)學(xué)生從物理情境中轉(zhuǎn)化抽象出物理模型，同時大大提高課堂教學(xué)的效率。

4結(jié)束語

中學(xué)物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，在突破某些教學(xué)重難點上，筆者認(rèn)為應(yīng)該從物理學(xué)科特點出發(fā)來尋找解決辦法。首先，應(yīng)該抓實驗這個突破口，為學(xué)生領(lǐng)悟相關(guān)物理認(rèn)知提供感性認(rèn)識，再通過多媒體技術(shù)來幫助學(xué)生從物理情境中抽象出物理模型來分析較復(fù)雜、較難理解的物理問題，有助于學(xué)生理解相關(guān)內(nèi)容，從而幫助學(xué)生形成物理觀念，提升科學(xué)素養(yǎng)。