在物理实验中激发学生思维

刘婧

编者按：

为贯彻落实《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》，2022年5月，江苏教育报刊总社和江苏省教育学会初中教育专业委员会联合举办了第五届江苏省“五四杯”初中青年教师课堂教学展示及研讨活动。本次活动由初中生世界编辑部承办，通过直播平台在线举行。来自语文、数学、英语、物理4门学科的“五四杯”微课征集活动一等奖获得者的优秀代表，呈现了20节精彩的展示课。本刊特开辟专栏，刊登优秀教学设计和专家点评文章，以飨读者。

物理思维的培养是一个长期的、循序渐进的过程，它在学生的物理学习中起着重要的作用。良好的物理思维不但能帮助学生更好地理解生活中的物理现象，更快地掌握物理公式，而且能培养更准确的推理能力。在初中阶段，学生通过物理实验，能够观察到生活中的物理现象并提出自己的疑问，利用小组合作和实验探究的方式解决所遇到的问题，激发自己的思维能力。下面，笔者以苏科版物理八（下）“浮力”教学设计为例，浅谈如何在实验中激发思维能力。

一、由生活现象引入新课

笔者向水中放入乒乓球、小番茄、苹果、圆柱体，并提问学生：观察到什么现象？学生会发现乒乓球和苹果浮在水面上，小番茄和圆柱体沉在水底。笔者进一步引导学生思考：苹果和乒乓球为什么会浮在水面上？因为在第八章已经学过力的概念，所以学生会想到苹果和乒乓球浮在水面上是因为受到托力的作用。同时，笔者再准备一个常见的氦气球，剪断氦气球的细线，并提问学生又观察到什么现象？学生会发现氦气球向上浮起。这一现象又说明了什么？此时，笔者引出本节课要学习的这种力，也就是浮力。

二、引导学生为浮力下定义

筆者尝试让学生通过观察实验现象，总结什么是浮力。由于器材分别浸在气体和液体中，学生会想到浮力是物体浸在液体或气体里受到的托力。接着，笔者引导学生回忆实验现象，并给予足够的时间让学生思考：浮力的方向是怎样的？依据是什么？这样，浮力的概念就由学生得出并完善了。当学生知道了什么是浮力后，笔者让学生找到生活中存在的浮力现象，使新知识及时运用到实际生活中。

三、探究下沉的物体是否受到浮力

通过实验现象，学生直接观察到乒乓球、苹果和氦气球受到浮力的作用。在学生以往的思维中，认为小番茄、圆柱体沉下去是因为没有受到浮力。为了纠正这一误区，笔者提问学生：下沉的小番茄、圆柱体是否受到浮力？你有什么经验支持你的猜想？小组之间可以进行讨论。学生以生活中的经验作为论据，思考讨论下沉的物体究竟受不受到浮力。学生与学生之间的思维进行发散和碰撞。这时，学生之间有两种不同的观点：一种猜想是没有受到浮力，因为把石头扔进水中，不会像乒乓球一样浮上来；另一种猜想是受到浮力，因为在泳池里抱妹妹更轻松了。学生有不同意见和合理猜想是一件好事，合理质疑精神是学好物理的要素之一。因此，笔者对有不同的合理猜想的学生提出了表扬。

那么下沉的物体究竟受不受到浮力呢？实践是检验真理的唯一标准。因此，笔者引导学生动手实践验证猜想。笔者提供水、弹簧测力计、圆柱体等器材，让学生类比刚才的实验操作去检验他们的猜想。笔者提问：测量力的工具是什么？进而引导学生用弹簧测力计去测量，让学生把下沉的圆柱体挂在秤钩上，托住圆柱体，并提问学生观察到什么现象？学生依据弹簧测力计示数变小，得到下沉的物体也受到浮力。为了让学生在合作探究中激发思维，笔者进一步追问：还有补充的吗？部分学生根据受力情况分析，得到了浮力的大小是F浮=G-F，但另一部分学生无法得出这一结论，因此，笔者让得出此结论的学生到讲台前对圆柱体进行受力分析。

四、合作探究影响浮力大小的因素

在学生对浮力有了初步的认识后，接下来，笔者让学生去感受一下浮力。笔者准备了水和塑料瓶，让学生将塑料瓶压入水中感受浮力的作用。学生在体验过程中发现，在一定范围内越向下压，浸入液体体积越多，手受到的阻力越大，也就是塑料瓶所受的浮力越大。笔者为了让学生知道浸入液体的体积与排开液体的体积的关系，在这里用装满水的水杯让学生观察现象，并让学生针对他们发现的现象提出可探究的问题，进而引出本节课的重点：合作探究浮力的大小可能与哪些因素有关？生活中有很多浮力现象，因此，学生可以通过小组合作，根据生活经验，猜想出影响浮力大小的因素。各小组将自己的想法汇总后，班级就整合出多个影响浮力大小的因素。

笔者让学生选择自己提出的猜想或者感兴趣的影响因素，以小组合作的方式制定实验计划，并提问学生：针对你的猜想，你会如何展开探究？在学生讨论结束后，让一名学生分享他的实验探究方案，笔者对方案中需要注意的问题或者被忽视的步骤进行补充，并强调实验过程中注意控制变量法的运用。

当探究影响浮力大小的因素时，学生以小组为单位到讲台前展示并分享实验结论。当有学生得到错误结论或者其他学生有不同看法时，通过学生之间的讨论和笔者的引导，最终得出正确结论。

五、引导学生用物理思维验证猜想

当学生得到浮力与排开液体的体积及液体的密度有关后，笔者提问学生：根据这两个影响因素，你有哪些联想？这时，笔者引导学生得出浮力大小可能和排开液体所受的重力相等，并介绍阿基米德也是这样想的，他在洗澡时得到了灵感，通过实验和理论得出了阿基米德原理，即浮力等于排开液体所受的重力。通过这样的方式，笔者在锻炼学生物理思维的同时又增强了学生的自信心，使学生更愿意学习物理。

六、教学反思

物理学科是一门在生活中发现问题并把结论应用于生活的学科。因此，教师和学生都要有一双善于在生活中发现问题和发现可应用于实验的器材的眼睛，并乐于将器材应用于实验探究中，而在这个合作探究与交流的过程中，不但能使学生对物理知识的记忆更牢固，还能让学生的物理思维得到培养，成为一个才思敏捷的人。

（作者单位：江苏省南通市海门区中南中学）