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复习课,用深度教学促进深度学习

2018-01-09吴守元

湖北教育·教育教学 2017年12期
关键词:铁球测力计木块

吴守元

近年来,有一种观点:只有降低教学难度才能推行素质教育。结果,首先是浅显机械的课堂教学,然后是简单大量的重复练习,最后是没有任何批改和评讲价值的考查测试,教师不需要做任何深度的准备就可以直接走进课堂。

笔者认为这样的教学是不能提高学生素质的,反而会降低学生的素质,比如畏难、回避、放弃等。因此,我们应该认真研究和实践深度教学。当教学完一章或者一个单元后,必然会有复习课,很多复习课都是按节次顺序总结归纳,求全求细,找出大量与知识点一一对应的习题反复练习,以強化记忆和应付考试。那么,复习课的深度教学应该以怎样的内容和形式呈现呢?现以人教版八年级物理第十章《浮力》为例,谈一谈以复习课为契机,用深度教学促进学生深度学习。

一、打破节次顺序,重组和整合

分节次上完《浮力》三小节后,首先可以进行如下形式的全章复习。

(一)看事物的联系

1.利用物理量之间的联系进行有价值的猜想

因为m=ρv,m排可以把ρ液和V排联系起来,m排越大,F浮越大。同种物理量大小的比较更合理更有意义。而G=mg,G排=m排g,G排越大,F浮越大。所以决定把F浮与G排联系起来研究,探究F浮与G排的大小关系。

2.完全浸没条件下,利用V=V排把物体和液体联系起来

让物体完全浸没在液体中时,V=V排 ,而G=ρ物Vg,F浮=ρ液V排g,两式相比有G/F浮=ρ物/ρ液。利用弹簧测力计可以测出G和F浮,那么,已知ρ液可以测ρ物。反过来,已知ρ物可以测ρ液。

3.利用漂浮条件把物体和液体联系起来

漂浮条件下:F浮=G物,ρ液V排g=ρ物Vg,ρ物/ρ液=V排/V物。利用刻度尺,测出漂浮在水面的长方体的整体高度和露出水面的部分高度,即可测出这个物体的密度,反之,已知物体的密度又可以用这个规律测出待测液体的密度。

4.利用Δh=V排/S把液体压强和浮力联系起来

一个物体放入盛有液体的柱状容器中,物体会排开液体受到浮力,液面升高,容器底受到的压强增大。Δh=V排/S ,Δp=ρ液gΔh=ρ液gV排/S=F浮/S,其实,物体放入液体中后,液体要对物体施加一个浮力,由于力的作用是相互的,物体要对液体施加一个等大的反作用力,传到容器底,所以Δp=ΔF/S=F浮/S。

看事物的联系,有利于找出事物的规律。

(二)看事物的本质

1.浮力大小的本质

由阿基米德原理F浮=G排可知,浮力大小等于物体排开液体的重力,只与液体的密度和物体排开的液体体积有关,与物体的密度、体积、液体的体积等都无关。

2.物体沉浮的本质

[浮沉\&力比较\&密度比较\&上浮\&F浮> G\&ρ液>ρ物\&悬浮\&F浮= G\&ρ液=ρ物\&下沉\&F浮< G\&ρ液<ρ物\&]

物体的浮沉,不是决定于浮力的大小,也不是决定于重力的大小,而是浮力与重力对抗的结果;实质是物体密度和液体密度的大小比较的结果。

看事物的本质,不至于被表面现象迷惑。

(三)看事物的区别

1.漂浮和悬浮的区别

[漂浮\&悬浮\&部分进入V排=nV物(n<1)\&完全浸没V排=V物\&ρ物<ρ液 ρ物=nρ液(n<1)\&ρ物=ρ液 ρ物=ρ液\&]

2.溢出和排开的区别(下图中两次溢出的水都是G溢= 10N)

溢水杯开始装满水

G排=G溢=10N,F浮=10N

溢水杯开始未装满水

G排>G溢=10N,F浮>10N

例:将质量为120g的物体放入盛水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100cm3的水,则物体可能(g取10N/kg)(ABCD)

A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中

C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2N的浮力

看事物间的区别,更容易看清事物本身。

这样的全章复习,又称“整体深度复习”,不仅能够抓住本章的重难点、易错点,而且学生复习起来有一定的挑战性,不会感觉到重复、枯燥,更重要的是培养学生从联系、本质、区别等角度观察分析事物,并把这种习惯和能力由课内扩展到课外。

二、归类比较,构建知识体系

浮沉题是重点,也是难点,学生要做很多相关的练习,但是如果有了前面的重组和整合,教师将积累转化成如下表的九大问题,集中起来让学生讨论和解决,将大大提高课堂效率,培养学生清理同类问题、找出同与不同、构建知识体系的习惯和能力,称之为 “局部深度复习”。

[物体\&放入液体\&浮沉情况\&比较\&体积相等的实心

木块和铝块\&水\&\&浮力和排开的液体的体积\&体积相等的实心

木块和铝块\&水银\&\&浮力和排开的液体的体积\&质量相等的实心

木块和铝块\&水\&\&浮力和排开的液体的体积\&质量相等的实心

木块和铝块\&水银\&\&浮力、液体的密度和排开的液体的体积\&同一物体\&甲、乙、丙\&分别漂浮、悬浮、沉底\&浮力、液体的密度和排开的液体的体积\&体积相同的甲、乙、丙\&同一液体\&分别漂浮、悬浮、沉底\&浮力、物体的密度和排开的液体的体积\&质量相同的甲、乙、丙\&同一液体\&分别漂浮、悬浮、沉底\&浮力、物体的密度和排开的液体的体积\&质量相同的实心铁块和铜块\&铁块放入水中,

铜块放入煤油中\&\&浮力和排开的液体的体积\&质量相同的实心铁块和铜块\&铁块放入煤油中,铜块放入水中\&\&浮力和排开的液体的体积\&]

三、立足某个问题,纵深延展

通过对一个普通的例题:“一个边长为10cm的正方体均匀木块,漂浮在水面上,水下部分深6cm。已知ρ水为1.0×103 kg/m3,g取10N/kg,求木块的密度。”进行如下的变形和展开。

(一)液体不变,物体变

1.物体表面变,将木块露出部分切割,结果会怎样?漂浮在水中的蠟烛慢慢燃烧会是怎样的情形?

2.物体本质变,另一个边长为10cm的正方体均匀物体漂浮在水面,露出3cm高,求这个物体的密度,建立只用刻度尺测漂浮在水面的正方体的密度的方案。

(二)物体不变,液体变

1.将木块放入酒精中、盐水(给密度)中,求液面下的深度,比较三个深度得出什么结论?

2.密度计上面的刻度是上大下小还是上小下大?

3.轮船从河里开到海里,什么不变什么变?

(三)物体变,液体也变

1.体积相同的木块和铜块,分别漂浮在水中和水银中(给出四种物质的密度),比较它们受到的浮力和排开的液体的体积。

2.质量相同的木块和铜块,分别漂浮在水中和水银中(给出四种物质的密度),比较它们受到的浮力和排开的液体的体积。

无论条件和问题怎么变化,所有的漂浮问题几乎都可以归结为漂浮条件下的V排/V物=ρ物/ρ液,通过这种由浅入深、以点带面、向纵深延展的训练,培养学生寻找规律和运用规律的习惯和能力,称之为“延展深度复习”。

四、列举典型例题,培养分析和解决问题的能力

通过典型的例题,帮助和引导学生找出和建立事物变化过程中潜藏的关系,并及时挖掘这个例题隐含的其他问题和物理方案,从而举一反三,培养学生通过寻找和建立物理关系来分析和解决问题的习惯和能力,称之为“典例深度复习”。

例1:用弹簧测力计竖直挂一铁球,当铁球的三分之二露出水面时,弹簧测力计示数为4N;当铁球浸入水中一半体积时,弹簧测力计示数为1N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是( D )

A.18N B.14N C.8N D.10N

方法一:题述两种情况下的条件都有关竖直方向上的三力平衡,可以设定两个未知量,完全浸没时的浮力F浮(可以用来表示露出不同体积时的浮力)和重力G,列两个方程,求出F浮=18N,G=10N。首先要判断铁球静止时的状态,才能得出浮力为10N。

方法二:当物体从[13]V浸入到[12]V时,弹簧测力计的示数减小了3N,说明浮力增大了3N,即[12]V-[13]V=[16]V浸入时的浮力是3N,完全浸没的浮力是18N。

拓展:铁球的密度是多少?铁球漂浮时露出几分之几?把露出部分刚好按入水中静止需要多大的力?

根据该拓展建立一个方案,只有弹簧测力计这一种测量工具,测不能漂浮在水中的物体的密度;根据以下例2建立一个方案,只有刻度尺这一种测量工具,已知物体的密度,测某液体的密度。

例2:取边长为a的正方体木块放入装有适量密度为ρ0的液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有[25]高度露出液面(如图甲)。将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1(如图乙)。用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2(如图丙)。求B物体的密度ρB(用相关的物理量表示)。

分析:从甲到乙,增加的浮力即为增加的重力,也就是木块的重力GB=ρ0S([25]a-h1)g;从乙到丙总重力没有变,总浮力没有变,排开液体的总体积没有变。木块浸入液体体积的减少量就是B的体积VB=S(h2-h1),ρB=GB/VBg=ρ0S([25]a-h1)g/S(h2-h1)g=ρ0([25]a-h1)/(h2-h1)。

教学中要纠正“广播体操式的简单重复”,实施“瑜伽式的深度延展”。事实上,其他课型,如新授课、习题课、专题课、评讲课都可以而且应该进行深度教学,深度教学最忌讳贪多求全,深度教学需要深厚的积累和反复的准备。让我们在每一节课、每一次作业、每一次考试中都用心设置一些深度元素吧,这是一个有待系统研究和实践的课题。

(作者单位:应城市教研室)

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