基于解决学生问题的物理课堂教学设计与实践
——苏科版物理“气体的压强”教学设计案例
2018-02-25王泽
王 泽
（常州市清潭中学，江苏 常州）
一、设计习题，复习旧知，埋下伏笔
上课伊始，教师通过固体压强计算习题和液体压强计算习题的呈现作为课堂设计的开场白。
题目：
1.某圆柱体，体积为2.5 cm3，高4 cm，现受到F=6 N的压力，求它受到的压强为多少？（计算过程保留一位小数）
2.水管高 10 米，装满水，密度 ρ=1×103kg/m3
求：水对水管底部的压强是多少？（P=ρ液gh）
设计意图：（1）学习了固体压强、液体压强，那么气体是不是也存在压强呢？方便下一环节顺利过渡到本节学习内容；（2）习题的计算设计不仅起到复习压强公式的目的，习题中的数值也为后续的实验操作计算及解释生活中气体压强起到计算的铺垫工作。
二、问题引入，震撼实验，激发兴趣
师：之前我们学习过固体因为互相挤压而产生压力形成压强，液体由于重力又具有流动性而有压强，所以当有固体挤压你时，或者当你在潜泳时都能感受到固体或者液体对你的压强，那么大气呢？你能感受到大气压吗？
物理知识来源于生活，学生通过思考教师提出的问题，回忆自己的生活经验。似乎并没有什么例子能证明大气压的存在。必定会思考，那么大气压是不是真实存在呢？引发学生思考。
师：那大气压真实存在吗？
请看：演示一个视频（压扁油桶）；两个实验：吸盘、试管上爬（适当地引导学生说明大气压的存在）
师：说明了什么？
此时教师通过问题及一系列的实验呈现，让学生总结出大气压是存在的。
油桶被压扁的视频给学生以震撼，必定给学生留下深刻印象，教师此时提示性提问：是什么力量在油桶的外面把油桶压扁的呢？接着演示“吸盘”（使用装修吸地砖用的大吸盘）“小试管上爬”实验，提问：是什么力量将吸盘牢牢压在玻璃上的呢？又是什么力量将小试管推高呢？通过实验+问题形式让学生真正置身其中感受大气压的存在，最后再让学生总结出“大气压是真实存在的”。
三、提供素材，引发思考，设计实验
物理课堂教学中大气压的测量实验是利用注射器完成的，为了让学生知道大气压测量的历史渊源，了解古人测量大气压的方法，本环节设计利用马德堡半球实验和托里拆利实验的视频给予介绍后，教师结合之前的教学总结，托里拆利实验用到水银，有剧毒，不合适在教室让学生测量。结合之前的学生思考、归纳要能体验到大气压存在需要研究物体一侧排尽空气，我们生活中有什么器材可以达到这样的目的呢？学生结合之前的教学和桌子上提供的器材必定能想到，注射器、吸盘……
师：那利用注射器来测大气压的值，注射器如何能感受到大气压呢？
师：请大家思考，我们应该测哪些量来求大气压的值呢？
师：测量用哪个公式？需要测量哪些物理量？
师：应该如何操作，操作过程中应该注意些什么？
一系列问题串引导学生思考和讨论，最终确定利用注射器测量大气压值的方法后学生设计记录表格、完成实验并记录、计算。
测量完成后学生的结果与准确值之间必定有很大的差距，主要还是偏小。
师：为何大家测量出来的同一个大气压，却有如此大的偏差，实验过程中，哪些地方会导致我们的测量值出现误差。
问题出现了，学生必定迫切想知道这么大的误差出现的原因，问题引起学生深层次的思考。
设计目的：（1）实验误差分析；（2）培养学生发现问题、解决问题能力。
这个问题需要引导学生回答，注射器顶端小管中空气没有排尽。教师继续提问：
师：有什么办法可以排尽这部分空气吗？大家讨论并试试。
设计目的：培养学生发现问题后解决问题的能力。
教师指导学生用水填充那部分小管并再次完成实验，这时候部分学生小组发现实验结果又偏大了，教师继续提问：
师：为什么又偏大呢？什么原因呢？
教师适当介绍由于摩擦等因素，并布置学生课后思考有什么办法尽可能减小由于摩擦产生的误差……
四、衍生拓展，提出问题，解释现象
师：此时想必同学们能解释为什么开始实验的时候的吸盘拉不动了吧？
题目：吸盘有效直径d=12 cm，大气压p=1×105 Pa，求需要多大的力可以拉开吸盘？（π≈3）
设计目的：学习物理知识之后用物理知识解决生活中的问题。
师：为什么托里拆利实验设计用水银，而不用生活中到处能见到的水呢？
设计目的：复习计算的同时感受经典物理实验的精妙之处。（原来用水来完成实验至少需要10米长的水管……）
初中物理教学中，大气压强是一个很重要的知识，学生对该部分的知识很可能只是停留在识记的层面，学生知道马德堡半球实验是证明大气压存在的实验、知道托里拆利实验是测量大气压的实验，也能记住大气压的值是多少，对于物理课本中对大气压的测量实验中的原理、器材及注意事项也都能识记，但是绝大多数学生可能并没有真正理解，本课教学从源头出发，通过视频、实验、生活现象等，通过问题串的形式将教学进行串联，问题层层深入，激发学生兴趣、引发学生思考，使知识的学习、掌握从本源开始，知其然，更知其所以然。
