探索问题解决法在初中物理教学中的应用

初中物理是培养学生科学素养和实践能力的重要学科，问题解决法作为一种注重学生主体地位、强调实践操作和探究精神的教学方法，具有很好的适用性和实效性。本文以苏科版八年级物理下册第六章第三节“物质的密度”教学为例，探讨如何将问题解决法有机地融入初中物理教学中，以期提高教学效果和学生学习质量。

问题解决法是一种以问题为导向的教学模式，其核心是通过学生自主思考和探究，在解决具体问题的过程中获得知识和技能。相比传统的教学法，问题解决法更注重培养学生的实际动手能力和创新思维，能激发学生的学习兴趣和求知欲，提高他们的自主学习能力和解决问题的能力。因此，在初中物理教学中引入问题解决法，可以更好地激发学生的学习热情，促进他们对物理知识的深入理解和应用。

一、教材分析

“物质的密度”一节创设的问题情境是“如何区分体积相同的铁块和木块”。教材这样安排是希望引导学生意识到物体的质量与体积之间存在一定的关系，从而产生探究物体质量与体积之间关系的欲望。在教学中，教师可以通过活动探究，使学生认识到：尽管物体的形状和体积不同，但只要组成物体的物质相同，它们的密度就相同，这说明密度是物质的特性，而不是物体的特性。

二、教学目标

1.理解密度的概念，知道密度是表示特质特征的物理量，每种物质都有一定的密度。

2.会用密度知识解决简单问题，解释生活中一些与密度有关的物理现象。

3.会用天平、量筒测量固体和液体的密度。

三、教学重难点

教学重点：

1.密度的概念、公式及单位。

2.用天平、量筒测量固体、液体的密度。

教学难点：

1.密度概念的建立。

2.对于密度的测量怎样确定科学的实验方法、安排合理的实验步骤和分析实验误差。

四、教学设计与过程

［情境导入］

师：同学们，老师问大家一个问题，棉花和铁相比，哪个重？

生：铁。

师：很多学生都说铁，在听到这个问题的瞬间，大家都会下意识地认为是铁重，是不是？

生：是。

师：那到底是铁重还是棉花重呢？

生：不一定。

师：你为什么说不一定呢？

生：一个铁钉和一大筐棉花相比较，就是棉花重。

师：这位同学说得非常正确，刚才的问题“铁重还是棉花重”本身就不严谨。那我们日常生活中为什么会有铁比棉花重的认识呢？带着这个问题，我们一起走进今天要学习的内容——物质的密度。

［合作探究］

探究：如何区分相同体积的铁块和木块。

师：这里有两块体积相同的铁块和木块，你们能用什么方法判断出哪个是铁块，哪个是木块呢？

生1：有金属光泽的是铁块。

生2：可以进行燃烧，能被点燃的是木块，不能被点燃的是铁块。

生3：可以给两个物体通电，并在电路中串联一盏小灯泡，能使灯泡发光的是铁块，不能使灯泡发光的木块。

生4：根据生活经验可知，质量重的是铁块，质量轻的是木块。

进行实验：

把两个体积相同的铁块和木块分别放到已经调好的天平上，可以看到天平向铁块倾斜。

师：通过刚才的实验我们可以看到相同体积的铁块和木块，铁块的质量要比木块重，如果是一小块铁和一大块木头又如何比较质量呢？我们思考一下物体的质量和体积之间有什么关系呢？

猜想与假设：

我们可以假设，物体的质量和体积可能成正比，也可能成反比，还可能不成比例。

［制订计划与设计实验］

1.取体积不同的铁块、铝块各3块，先估测哪块重一些。

2.用天平测出铁块、铝块各自的质量。

3.用量筒测出各自的体积。

4.计算各自质量与体积的比值，进行比较。

［实验器材］

1.体积不同的铁块、铝块各3块。

2.一架带砝码的天平。

3.一个量筒。

4.一杯水。

［实验过程］

1.先将天平放在水平实验台上，按要求调节好天平。

2.用天平分别测量出3块铁块和3块铝块的质量，记录下来。

3.用量筒分别测量出3块铁块和3块铝块的体积，记录下来。

4.计算各自质量与体积的比值，记录下来，进行比较（见表1）。

师：我们对表1中的实验数据进行分析与处理，可以发现哪些规律呢？

生1：铁块和铝块的密度不一样，说明不同物质组成的物体，质量与体积的比值一般不相等。

生2：不同体积的铁块密度是一样的，不同体积的铝块密度也是一样的，说明同种物质组成的不同物体，质量与体积的比值为定值。

师：对，这就是我们这节课要学习的内容“密度”，密度就是物质的一种特性。

1.同种物质的密度一般是相同的。

2.不同物质的密度一般是不同的。

定义：某种物质的物体其质量与体积的比叫作这种物质的密度。水的密度为1.0×103 kg/m3，其含义是1m3水的质量是1.0×103 kg。

师：现在同学们能解释刚才的“铁重还是棉花重”的问题了吗？

生：我们说的铁重实际上是在默认相同体积的情况下铁要比棉花重，也就是说我们是将铁和棉花的密度进行了比较，所以会有“铁比棉花”重的认识。

师：这位同学回答得非常正确。下面我们进行两个判断。

（1）大铝块的质量为4 kg，小铝块的质量为1 kg，则大铝块的密度大于小铝块的密度。

生：这种说法是错误的。因为都是铝块，不管质量大小，密度是不变的。

师：（2）一杯酒精用去一半后，剩下的酒精密度为原来的一半。

生：这种说法也是错误的。酒精不管它的体积是一杯、半杯还是一桶，同一种物质在同一状态下密度都是固定不变的。

师：回答正确，下面我们对物质密度的特性进行总结。

1.每种物质都有它固定的密度，对于同种物质来说，密度是不变的（不考虑温度的影响），由它组成的物体的质量与体积成正比。如对铝制品来说，不论它的体积多大、质量多大，单位体积铝的质量是不变的。

2.不同的物质，其密度一般不同，平时习惯上讲“水比油重”就是指水的密度大于油的密度。在相同体积的情况下，水的质量大于油的质量。

3.密度与该物质组成的物体的质量、体积、运动状态等无关。

4.物质的密度与物质所处的状态和温度有关。状态和温度发生变化，密度一般也发生变化，如水和冰的密度不同。

在这里需要注意的是第三点和第四点有两个相同的词：状态。第三点提到运动状态，什么是运动状态？一个物体是运动的还是静止的，这指的是运动状态。第四点的状态是指物质所处的状态，这里的状态是指物质的形态，如水和冰是这个物质不同的两个状态，一个是固态的，一个是液态的。

［密度的公式］

密度=，用字母表示为ρ=。

同学们在这里要注意：（1）密度不与质量成正比，也不与体积成反比，它与物质的种类有关。（2）计算密度时要一一对应。

［密度的单位］

1.由质量单位除以体积单位复合而成。

2.国际单位制中是千克/立方米（kg/m3）。

师：有哪位学生能解释1 g/cm3的物理意义？

生：体积为1 cm3的物体的质量是1 g。

［知识拓展］

师：我们一起学习了关于密度的概念、单位以及特性，那学习密度对我们的生活会有什么实际帮助呢？

多媒体展示：小明的妈妈将以前的一支金手镯送到首饰加工店，将其打造成了一条新款的项链，改款后的项链与当时交过去的手镯一样重，但她还是担心加工店掺了假，到底加工店有没有掺假呢？大家有没有办法帮小明妈妈解决这个疑问呢？

生：我们可以通过计算项链的密度来鉴别是否掺假。首先用天平称出项链加工后的质量，用量筒测出项链的体积，然后计算出加工后项链的密度，最后和黄金的密度相比较。如果计算出的密度和黄金的密度相同，说明没有掺假；如果密度不同，说明掺假了。

［知识总结］

物质的密度特点和相关影响因素。

1.物质密度随温度、状态、气压变化而变化。

（1）大部分物体受热体积变大，质量不变，密度变小。

（2）水在0～4℃升温情况下，体积变小，质量不变，密度变大。

（3）固体、液体受此影响小，气体影响大。

（4）同种物质，密度并非永恒不变。

2.有个别不同物质密度也是相同的。

3.在相同条件下，密度依然是鉴别绝大部分物质的重要依据，是物质的一种特性。

五、教学总结

教师通过提出开放性的问题或者展示具体的实际问题，引导学生发现问题，激发他们的求知欲和好奇心。本课教学中，教师通过生活中常见的问题“铁与棉花哪个重”激发学生的学习兴趣；通过实验设计、数据收集和分析来探究如何区别相同体积的铁块和木块；通过亲身体验，学生深入理解了“密度”这一比较抽象的概念；通过判断“项链是否掺假”对所学知识进行拓展迁移，培养学生解决问题的能力。

问题解决法在初中物理教学中的应用，既有利于激发学生的学习兴趣，又能提高他们的实际动手能力和创新思维，促进他们对物理知识的深入理解和应用。因此，我们应该充分重视问题解决法在初中物理教学中的应用，不断探索和实践，为学生创建更丰富多彩的学习环境，促进他们全面健康地成长。

（作者单位：南通市通州区金郊初级中学）

编辑：赵文静