注重物理实验在教学中的作用

文/吴征勇

摘 要：新课程背景下的物理教学注重对学生科学素养的培养，强调以学生的全面发展为目标。为了提高学生对物理知识的理解，培养学生的科学素养，教师在教学过程中应该充分发挥实验在教学中的作用。以《物体的浮沉条件及应用》教学为例，说明物理实验在教学中激发学生学习兴趣，引导学生掌握、运用物理知识的作用。

关键词：物理实验；教学；浮沉条件

《义务教育物理课程标准》在三维目标中的情感、态度、价值观部分强调物理课程应使学生具有将科学技术应用于日常生活、生产的意识，重视科学技术对自然环境、社会发展的影响。针对《物体的浮沉条件及应用》这一节内容，《义务教育物理课程标准》明确规定教学要使学生具有运用物体的浮沉条件解析生产、生活中的一些现象的能力。为了实现这个目标，教学中要特别注重实验发挥的作用，让学生充分理解物体的浮沉条件，为学生在生活实践中应用物体的浮沉条件打下坚实的基础。

一、激发学生的学习兴趣

教学引入是教学的起始，成功的教学引入能立刻吸引学生的注意力，产生学习知识的动机，让学生自然地进入新课的学习。丰富多彩的实验是物理区别与其他学科的一个重要的特征，由于物理实验比基础理论知识更加直观，能给学生带来最深刻的体验，所以采用物理实验作为教学引入比其他手段更能激发学生的学习兴趣。在《物体的浮沉条件及应用》的教学过程中，笔者演示两个小实验作为教学引入。

1.将气球灌满水并浸没在水中，松开手后气球会上浮，最后漂浮在水面上。往水中逐渐滴入酒精，会看到气球悬浮在混合液中。

2.在空气中投出充有氢气和二氧化碳气体的两个气球，观察它们在空中的运动方向。

这两个实验器材简单易得，学生十分熟悉，实验操作简单，同时能给学生带来新的体验。通过这两个实验能马上调动学生学习的积极性，使他们自然地进入新课的学习。

二、巩固旧知识，引出新知识，检验理论的准确性

知识的学习过程是一个循序渐进的过程，新知识要在已有认知的基础上进一步分析归纳得出。在物体浮沉条件的教学中，笔者在复习浮力大小和方向的基础上，有意识地指引学生对研究对象进行受力分析，画出物体受力的示意图，再根据二力平衡条件及力与运动的关系，判断出浸没在液体中的物体的浮沉条件。

这个部分教学设计的目的是让学生利用已学的知识，从理论上推导出物体浮沉的条件，让学生对结论的得出有一个清晰的认识过程。但是学生内心里往往会产生事实是否也是这样的疑问。心理学家认为动手实验比倾听、观察更易于理解和掌握知识，所以光从理论上推导物体的浮沉条件还不够，还需要让学生动手操作实验，从实验中验证物体的浮沉条件，以达到加深对物体浮沉条件的理解。

为了能从实验中得出物体的浮沉条件，笔者利用弹簧测力计、天平、溢水杯、量筒、针筒、三个完全相同的小药瓶、水槽等器材进行实验，实验步骤如下：

1.往三个小药瓶中注入适量的水，使三个小药瓶分别能沉没、悬浮、漂浮在水槽中。

2.用弹簧测力计分别测出上述三种情景下小药瓶的重力G。

3.用天平分别测出三个小药瓶的质量m。

4.把最重的小药瓶放入装满水的溢水杯中，用量筒量出溢出水的体积V排。（即小药瓶的体积V物）。

5.利用密度公式测出各种情景下小药品的密度ρ物，再利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排算出三个小药瓶浸没在水中时浮力的大小，通过比较F浮与G物，ρ物与ρ水的大小关系。

这个实验探究过程虽然会花费较多的时间，但学生可以进一步巩固测量物体的密度和阿基米德原理等旧知识，还可以从实验得出物体的浮沉条件，使学生彻底消除对理论推导出物体浮沉条件准确性的怀疑，有利于学生全面地理解、掌握知识。

三、培养学生的动手能力和运用知识的能力

我们学习知识的目的是要为生产、生活服务，而物体浮沉条件的应用是将物理知识运用于生产、生活的一个重要领域。因此，物体浮沉条件应用教学的核心在于引导学生运用物体的浮沉条件，培养学生的实际动手操作能力和运用知识解决问题的能力。教学中可利用以下几个实验来培养学生的能力。

1.利用事先收集用完的小药膏（铝质），把小药膏壳挤瘪，盖上盖子投入水中，观察到小药膏壳沉在水底。把小药膏壳捞出，弄成空心状，再次盖上盖子并浸没在水中，观察到小药膏壳会上浮，最终漂浮在水面上。

2.把密度比水大的橡皮泥放入水中，它会下沉。再把它捏成一艘小船，发现它会漂浮在水面上，而且上面还可以承载一些重物。

以1、2两个小实验为依托，培养学生的动手能力，也呈现出密度比水大的物体只要把它做成空心且空心的程度足够大，我们就能使它漂浮在水面上。将这个知识迁移到轮船，学生就能认识到用钢铁等密度大于水的材料制造的船，由于把它做成空心的，它排开水（或海水）的体积增大，受到的浮力也随之增大，所以它能够漂浮在水面（或海面）上。

3.组织学生用大试管、橡皮管、橡皮塞、针筒制作潜水艇模型，用针筒往外抽气或往里压气来改变试管内空气的体积，从而改变试管内的水量，实现控制自制潜水艇的下沉和上浮。

4.组织学生利用大塑料袋、铁丝、固体蜡、胶带等物品制作一个孔明灯，在教室内放飞一个孔明灯（注意安全）。固体蜡点燃后塑料袋内的空气被加热，使其内部的一部分空气被排出，则G物＜F浮，孔明灯上升。

通过模拟潜水艇的下沉和上浮和自制孔明灯这两个实验活动既让学生明白潜水艇和热气球的工作原理，又培养了学生动手实践的能力和运用知识的能力。同时通过这两个实验让学生在实践中有成功的体验，让他们变得更加自信，能更加积极主动地参与到教学中来。

总之，在课堂教学中，教师应牢牢抓住教学的重难点，合理、广泛地设计实验，让学生主动参与实验。充分发挥实验在教学中的作用，提高学生对知识的理解和运用能力，这既是当前素质教育的要求，也是实现学生全面发展目标的途径之一。

编辑 谢尾合