实验为主线的高效物理课堂教学实践<br/>——以“流体压强与流速关系”为例

实验为主线的高效物理课堂教学实践
——以“流体压强与流速关系”为例

2017-10-24江耀基

物理教师 2017年9期

关键词：针筒乒乓球流速

江耀基

(江西省安福中学,江西吉安 343200)

实验为主线的高效物理课堂教学实践
——以“流体压强与流速关系”为例

江耀基

(江西省安福中学,江西吉安 343200)

实验是物理教学的基础,也是提高初中物理课堂教学有效性和学生科学素养必不可少的重要手段．本文以“流体压强与流速关系”为例，分析说明了只有紧抓实验这根教学主线,才能真正实现物理课堂的高效．

实验教学;流体压强与流速;高效课堂

物理是以实验为基础的一门学科,实验能唤起学生的求知欲,同时也是建构物理概念和物理规律的基础;实验不仅能降低学生理解物理知识的思维门槛,有助于物理知识的理解,同时还能培养学生严谨的科学态度,提升了学生的科学素养．下面以“流体压强与流速关系”为例,进行分析与说明．

1 课标要求及学情分析

新课程标准对“流体压强与流速关系”的要求是:通过实验,能总结出流体压强与流速关系,能利用流体压强与流速关系解释升力产生的原因,能用流体压强与流速关系解释生活中有关的现象．从新课标要求来看,本节课体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的新理念．

初中生的生理和心理发育还不成熟,思维处在形象思维向抽象思维转化的过渡期．他们的思维主要以形象思维为主,喜欢动手动脑,对直观内容比较感兴趣，但欠缺对问题的深入思考及理性化的思维过程．

2 实验教学流程设计

基于上述分析,结合学生的认知特点,我们可紧抓实验这根主线,设计图1中实验流程来完成本节课的教学内容．

图1

3 实验教学过程的开展

依据上面的教学流程,我们可以设计出5个相关的实验教学片段,并有序地进行课堂实验教学活动．

3.1 课堂导入,唤起学生求知欲

片段1： “隔空点火”实验.

师：同学们,现在我手中有3根蜡烛,用火柴点燃两边的蜡烛,同学们想一下,中间的蜡烛我不用火柴能不能点燃呢(如图2甲)?

图2

生：能……

不能……

师：那么,请大家拭目以待,见证奇迹的时刻……(用吸管对准两火焰中间轻轻的吹) 看,蜡烛被点燃了(如图2乙所示)．

生：课堂中响起了雷鸣般的掌声……

师：这是为什么呢?

设计策略与意图：“隔空点火”小实验唤起了学生的求知欲,学生非常想知道这是为什么.

新课导入是课堂教学的一个重要环节,爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师”．课堂教学一开始,教师就应该想办法创造一个能激发学生兴趣和求知欲的氛围．物理小实验的导入就能很好地创造这种氛围[1]．因为小实验不仅可以将抽象的物理知识演变成生动、形象的物理现象,直观地展示在学生的面前,它还把学生对物理现象的兴趣和求知欲引导到对物理知识的学习上来．学生通过对小实验的观察获得了感性材料,为进一步理解和掌握教材内容做好了铺垫．这种将生动直观和抽象的思维相结合导入新课方法,对培养学生的思维能力和学生的科学素养有非常明显的作用．

3.2 进行新课,开启课堂探究之门

片段2： “吹纸”实验.

师：提出问题:气体压强与流速之间有什么关系呢?

生：猜想与假设: (1) 在气体中,流速越大的位置压强越小……

(2) 在气体中,流速越大的位置压强越大……

图3

师：下面就让我们一同来探究教材44页的“吹纸”实验．手握如图3所示的两张纸,让纸自由下垂．在两张纸的中间向下吹气,这两张纸应该怎样运动?做一做,检验你的猜想．

生：动手实验……

师：两张纸为什么向中间靠拢呢?

学生讨论回答:原来向两张纸中间吹气,中间空气的流速大,压强小,而两张纸两侧空气的流速慢,压强大,从而形成向内的压强差,所以两张纸向中间靠拢．

师生总结:在气体中,流速越大的位置,压强越小．

设计策略与意图：课堂上大多数教师大致都有个通病,那就是为了使得自己的课堂更加出彩、出亮点、与众不同,通常会想出很多新的实验方法,而把教材提供的一些简单实验方法给丢弃了,实在有点舍本逐末．我们不妨采用教材上的“吹纸”实验进行实验探究,因为“吹纸”实验不但器材简单易得、就地取材、方便操作,而且还能提高学生的动手能力,符合学生认知特点,学生非常容易从这个实验中得出气体压强与流速的关系,这就要求教师在课前的准备上,需要花大量时间精力钻研教材,研析实验,尤其要抓准教学的重点和难点,设计好相关的实验教学活动,才能突破该教学的重点和难点,做到心中有数[2]．

3.3 自制教具,填补实验探究空白

片段3：针筒喷泉实验.

师：气体压强与流速有这样的关系,液体和气体都是流体,那么液体压强与流速又有什么关系呢?

生：猜想与假设: (1) 在液体中,流速越大的位置压强越小……

(2) 在液体中,流速越大的位置压强越大……

师：为了探究这个问题,今天老师自己自制10个“针筒喷泉”教具(如图4),该教具用大小不同的A、B、C、D4个针筒,用胶粘起来,然后在B、C、D3个针筒上分别扎上小孔,让3个小孔在同一直线上．然后将针筒中装满水,注意装水时一定要让3个小孔没入水中,接着把针筒放水平,然后在相同推力作用下推动A针筒中的活塞,注意观察实验中出现的现象．下面我把针筒喷泉教具分别发到各个小组,大家开始实验．

图4

生：各个小组开始实验……

师：通过实验,大家注意观察到从B、C、D3个小孔中喷出水柱的高度是否相同呢?

生：不相同,B针筒中喷出的水柱最高,D针筒中喷出的水柱最低．

师：这又是为什么呢?大家可以分组讨论讨论……

学生讨论回答:B针筒粗,水流速度慢,压强大,喷出的水柱高度最高;D针筒最细,水流速度快,压强小,所以喷出的水柱最低．

师生总结:在液体中,流速越大的位置,压强越小．

设计策略与意图：物理课程标准指出，教师应大力提倡用身边的物品做实验,利用身边随手可得的物品材料进行物理实验,不仅能激发学生的学习兴趣,还能拉近物理与生活的距离,让学生深切体会科学的真实性．由于教材中没有列举液体压强与流速关系相应的实验,既然问题提出来了,学生一定充满好奇,非常想知道液体压强与流速之间的关系．作为授课教师,为了满足学生的好奇心,自制了针筒喷泉实验．选择塑料针筒自制实验教具是因为塑料针筒价格便宜,选材方便,用热熔胶沾上就可以完成,演示起来视觉效果良好,新颖、简单直观[3]．这个教具虽然不是其他教师们想象的那么“高、大、上”,但却非常实用,且说明问题．更难得的是教师采用“低成本”实验教具,不仅能让学生经历知识被发现的过程,学会通过观察与实验,从简单的物理现象中归纳物理规律这个过程,还填补了教材上的探究实验空白,本身就是一个亮点．

3.4 情景再现,降低物理思维门槛

片段4： “飞机升力再现”实验.

师：刚才我们只是理论方面分析飞机升力产生的原因,下面让我们用实验的方式来验证飞机升力产生的原因,大家想不想看看．

生：想!

图5

师：好,大家先看看机翼的形状,接着我们进行实验(如图5),改变吹风机中的风速,观察飞机机翼的升降情况．

生：哦,原来是这样(发出赞叹声)．

通过抛砖引玉解释了飞机升力产生的原因,瞬间点燃学生的表达欲望,学生纷纷说出如气流偏导器、站台安全线、汽车过后树叶飞向、舰船航行等等生活中的实例中运用的物理知识.

设计策略与意图：飞机升力产生的原因是本节课的一个教学难点,学生难以理解,是因为他们的思维没有达到应用的高度．在讲授该知识点时,相信很多教师采用的“讲解”式或“讲解+视频播放”方式进行的．可是大家忽略一个问题,那就是讲解得再好,若没有实验做支撑,那也是空中楼阁,部分学生始终不懂,效果永远比不上实验在学生脑海中留下的烙印．教师利用身边的物品进行实验,不仅相当于给学生铺台阶,提高思维的高度,还会让学生感到亲切,学生能敏锐地洞悉其中发生的物理过程,使学生对知识的理解更加透彻．所以教师在讲解该知识点之后,再次采用图5所示的实验方式再现飞机升力产生的原因,降低学生理解疑难物理知识的思维门槛[4],从而能轻松理解该知识点．

3.5 创新实验,提升学生科学素养

片段5：小组创新实验.

师：通过前面的实验探究,我们已经得出流体压强与流速的关系,并能用其解释生活中的一些现象．但是同学们,你们利用我提供的一些实验器材,自己动手设计实验,并把设计的实验成果在全班同学面前展示,看看哪组同学设计最好,做的最棒？

师：我提供的实验器材如玻璃杯，乒乓球，吸管(若干根)，漏斗，水槽，注射器，塑料小船，试管，一杯带蓝色颜色的水.大家选择其中一个或几个实验器材设计一个流体压强与流速关系的实验,并展示说明．

生：每组选择一些实验器材进行实验……

师：下面有请几个小组学生展示活动成果．

小组1:把乒乓球放入烧杯中,嘴水平对着烧杯口,用力吹气,乒乓球跳出烧杯(如图6甲),是因为乒乓球上方空气的流速快,压强小．

小组2:我们是用漏斗吹乒乓球,把乒乓球放入漏斗的下方,从漏斗的上方往下吹气时,松手后发现乒乓球不会掉下来(如图6乙),是因为乒乓球上方空气的流速快,压强小．

图6

小组3:我们组是用大号吸管往两个分开的乒乓球中间吹气,发现俩乒乓球向中间靠拢(如图6丙),是因为往乒乓球中间吹气时,中间的流速快,压强小．

小组4:我们组是把两小船放在水槽的水面上,然后用注射器往两小船中间快速注水,发现两小船向中间靠拢(如图6丁),是因为两小船中间水流速度快,压强小．

生： ……

师：刚才所有展示成果的小组中,你们认为哪组实验设计得最好、做得最棒、解释得最合理呢?

生：讨论交流……

师：下面我们对做得最棒的组进行颁奖．

生：掌声……

设计策略与意图：学习物理知识的目的是会运用物理知识解决生活中的实际问题,该环节不仅能检验学生对前面学过的流体压强与流速关系的知识掌握得怎么样,还能让学生体会物理与生活的密切关系．更重要的是在教师提供实验器材的前提下,学生自主设计创新实验并进行展示活动,不仅培养学生的动脑思考、动手操作,语言组织与口头表达等能力,还能培养学生乐于实验,善于合作,勇于创新的科学品质,提升了学生的科学素养,体现了教育的本质．更重要的是通过创新实验,让学生自主探究,通过主动发现来纠正学生根据生活经验和潜意识得到的原来错误“前概念”．通过学生自主创新实验,可以有效地开发学生的智力,挖掘学生的潜力,丰富学生的智慧,培养学生的创新精神和创新能力,促进教学相长．