在“玩中学” “学中玩”的教学中 尚需注意什么
——谈谈初中“物体的浮沉条件及应用”的教学

杨雄生 杜玉萍 申海英

(北京教育学院朝阳分院 北京 100026)(北京中医学院附属中学 北京 100013)(北京市第十六中学 北京 100018)

《新课程标准》要求尽量多开展“探究性教学”，“探究性教学”重在培养学生“探究能力”和“创新精神”．

实验是物理科学的基础，也是物理教学的基础．为体现物理教学的实验性，也为了激发学生学习兴趣，物理教学应该让学生多动手实验,实现“玩中学”、“学中玩”．

学生们都喜欢这种“玩中学”、“学中玩”的教学！但，这里的“玩”，不是“瞎玩”、“胡玩”，这里的“玩”是为物理教学服务的！

物理课上的“玩中学”、“学中玩”，首先，要为渗透“探究思想”服务的，即为培养学生的“探究能力”和“创新精神”打基础、做准备的；其次，在完成相应的教学目标的过程中要渗透物理思想和物理方法的．

这种教学，课堂上师生着重完成3件事：

第一，鼓励、启发学生质疑或提出反对意见，如果学生不质疑，则教师帮助学生设疑；

第二，师生共同证明“质疑”、“设疑”和“反对意见”是否正确；

第三，培养说服别人的本领．在说服别人的过程中，学会倾听．“倾听”既是尊重别人的表现，也是学习的好机会，更是学习“合作和交流”的场所．

不论是让学生“玩中学”、“学中玩”，还是完成教学目标的过程中渗透物理思想和物理方法，都要采用“启发式—少而精”的教学方法．

下面以初中“物体的浮沉条件及应用”这堂课为例，谈谈物理课堂教学如何既让学生“玩中学”、“学中玩”，又能渗透“探究思想”；还能在完成规定的教学目标中渗透物理思想和物理方法．

1 引入新课

教师用手将乒乓球置于水槽的水中，问：我放开手，会发生什么现象？

生：乒乓球上浮．

教师放开乒乓球—球下沉！—学生惊奇！

教师将第二个乒乓球置于水中，问：我放开手，会发生什么现象？

生：乒乓球上浮．

教师放开乒乓球—球悬浮！—学生再次惊奇！

教师将第三个乒乓球置于水中，问：我放开手，会发生什么现象？

生：乒乓球上浮．

教师放开乒乓球—球上浮．

乒乓球3个状态如图1所示．

图1 水槽中3个乒乓球的3种状态

2 实验 讨论 作图

2.1 讨论引入新课的实验

师：3个外形相同的乒乓球，浸没在水中，他们所受的浮力相同，可是，一个下沉、一个悬浮、一个上浮，这是为什么？

生：他们的重力不同．

师：请同学将乒乓球这3个状态的受力示意图画出来，注意画图时要表现它们之间什么相同，什么不同．——用实物投影仪展示、评析学生的受力示意图(略)．

师：上浮的乒乓球，最后漂浮在水上．请同学画出外形相同的乒乓球上浮和漂浮两种状态的受力示意图，注意画图时要表现它们之间什么相同，什么不同．——用实物投影仪展示、评析学生的受力示意图(略)．

师：外形相同的乒乓球，在悬浮和漂浮两种状态，都是浮力等于重力，它们又有什么不同？如何判别悬浮和漂浮？

生：悬浮物体全部浸没水中，漂浮物体只有部分浸入水中．外形相同的乒乓球，悬浮时，重力和浮力都比漂浮大.——教师结合受力示意图解释(略)．

2.2 让小西红柿浮起来---盐水选种原理

师：请同学们把桌上的小西红柿，放入小烧杯水中，发现有什么现象

生：下沉．

师：谁能用最简单的方法，让小西红柿上浮？

生：往水中加盐．

师：桌上有盐，大家试试．

学生往水中加盐，搅拌前，有的小西红柿能悬浮，搅拌，小西红柿上浮．

师：小西红柿从下沉变为上浮，什么发生变化了？

生：浮力变大了．

师：为什么浮力会变大？

生：液体的密度变大了．

师：请同学用两个受力的示意题图，将小西红柿从下沉变为上浮表示出来．画图时要表现它们之间什么相同，什么不同．

用实物投影仪展示、评析学生的受力示意图(略)．

师：古代科学技术不发达时，聪明的劳动人民，就采用盐水选种法，挑选饱满的种子．

同时演示，将一把黄豆投入盐水中，结果饱满的下沉，空瘪的上浮，完成种子的挑选，如图2所示．

图2 将一把黄豆投入盐水中观察黄豆的浮沉情况

2.3 漂浮的牙膏皮——轮船吃水线原理

师：请将桌上的牙膏皮放入水槽中，发现什么现象？

生：直立在水面上．(图3)

图3 将牙膏皮直立放在水槽中，观察漂浮情况

师：往牙膏皮中加一粒玻璃球，发生什么现象？

生：牙膏皮下沉一些，还漂浮．

师：大家再加一粒玻璃球……

师：再加一粒玻璃球……

师：这4种状态，什么相同，什么不同？

生：都是漂浮状态，浮力都等于重力，吃水越来越深，浮力和重力越来越大．

师：请同学将牙膏皮这4种状态的受力示意图画出来，注意其中什么是相同的，什么是不同的．

用实物投影仪展示、评析学生的受力示意图(略)．

师：图4表示什么？

生：工人往船上装货．

图4 工人往船上装货

师：工人往船上装货，船会发生……

生：船吃水越来越深．

展示大轮船的吃水线图(图略).

师：大轮船也有吃水线，从大轮船的吃水情况，可以判断轮船载货的多少(略)．

2.4 密度计原理

师：将“一端带陶泥的吸管”，放入A，B，C3个量筒中(A为酒精，B为水，C为盐水，同一陶泥吸管在3个量筒中，露出水面外的部分有明显的不同)，发现有什么相同，有什么不同？(图5为水中的情况)

生：都是漂浮，同一根“吸管”，重力相同，浮力也相同．

图5 陶泥吸管在B中的情况

师：请同学们将3种状态，带陶泥的吸管受力示意图画出来，注意要展示它们的相同点和不同点．——用实物投影仪展示、评析学生的受力示意图(略)．

师：如果A，B，C3个量筒里的液体，分别是酒精、水和盐水．你能判断出那个是酒精，哪个是盐水？

生：A是酒精，B是水，C是盐水．

师：根据什么作这样的判断？

生：3种状态都是漂浮，重力等于浮力，同一根“吸管”，所以，3个状态下的浮力相等，再根据F浮=ρ液gV排，V排大者，ρ液则小；V排小者，ρ液则大．

师：如果在“吸管”上标上刻度，就可以用来测定液体的密度．从刚才的讨论可知，刻度越接近“陶泥”端，其密度值越大；越远离“陶泥”端，其密度值越小．

展示实际的密度计，并介绍它的构造和刻度(略)．

2.5 常压下的浮沉子——潜水艇原理．

演示常压下的浮沉子的下沉、悬浮或上浮，如图6所示，图7是供学生实验用的该浮沉子的一种构造．

图6 常压下的浮沉子演示实验

图7 供学生实验演示的浮沉子的构造

师：同学桌上也有一套常压下的浮沉子，你们也可以控制它上浮、悬浮或下沉．请同学仔细观察，在这3种状态，什么不变，什么改变？

学生实验、观察后，答：在这3种状态下，瓶子所受的浮力不变，而瓶中的水重却在改变．当瓶重和其中水重大于它的浮力，瓶子下沉；当瓶重和其中水重等于它的浮力，瓶子悬浮；当瓶重和其中水重小于它的浮力，瓶子上浮．

师：很好！请同学用受力示意图，将3种状态表示出来，同时注意要表示出它们的相同点和不同点．

用实物投影仪展示学生的受力示意图(略)．

师：这个实验有何应用？

生：潜水艇．

教师结合潜水艇的构造解剖图，讲授其原理(略)．

2.6 孔明灯——热气球

师：不仅液体有浮力，气体也有浮力．利用气体的浮力，可以制作气球、气艇．现在，我们就来制作一个热气球．

教师演示图8所示的热气球——孔明灯．由于教室高度不够高，影响演示效果，在孔明灯的十字叉丝先系一根细铁丝，铁丝下面再系根细绳，当孔明灯上升到房顶时，利用细绳把它拉到低处，再放手让它升到房顶；再拉，再放，重复两、三次，以增强实验效果．

图8 热气球演示

师：为什么孔明灯会上升？

生：浮力大于重力．

师：孔明灯受到的浮力如何计算？

生：根据F浮=ρ空gV排，其中V排为孔明灯外壳的体积，ρ空为空气的密度．

师：这里的重力如何计算？

生：这里的重力有两个：一个为孔明灯外壳的重力；另一个为孔明灯内热空气的重力．

师：请同学将上升的孔明灯受力的示意图画出来．用实物投影仪展示、评析学生的受力示意图(略)．

3 本课小解(略)

4 几点说明

本堂课主要是让学生在“玩中学”、“学中玩”，物理课中的“玩”不是“瞎玩”，而是在教师的主导下，渗透“探究思想”，在完成教学目标中渗透物理思想和物理方法．

本堂课“启发式—少而精”的教学，体现在：几个实验都是由教师设疑—引导实验—教师提出问题—师、生共同讨论—最后学生作图落实．

本堂课的“少而精”，还体现在：对每个实验重点是启发找什么(物理量)相同，什么(物理量)不同，画物体的受力示意图．对于每个实验的应用仅仅点到为止，不做深入讨论！因为，本堂课实验多时间紧，各自的应用留待相应的习题课再作深入讨论．

本堂课实验说明如下：

引入新课(图1)的实验，先在圆柱形的水槽内注入一定量的清水，再配制等体积的浓盐水，用高脚漏斗将浓盐水注入圆柱水槽清水的下方，使得圆柱水槽内形成随高度变化的盐水的浓度梯度．只要适当调整3个乒乓球的重力(打眼、注沙再蜡封)，就能实现图1的3种状态．在演示悬浮实验时，应将乒乓球置于清水和浓盐水的交界处，一松手，乒乓球就静止不动了，免得引起学生“歧议”

有教师认为图1的实验有问题，是在两种液体的分界面处的悬浮，不能随意各处悬浮．

我们认为，乒乓球悬浮时，第一全浸，第二浮力和重力相等，第三水槽中全部都是盐水，清水可以认为浓度为零的盐水．它是利用盐水的浓度梯度来实现悬浮而已，好处是容易当着学生的面演示悬浮．

要让牙膏皮最初就能直立在图3的水面上，必须事先在牙膏皮的封闭端加适当的沙子和凝固剂即可．

图5中“一端带陶泥的吸管”，其中，吸管为普通吸冷饮的空心长吸管；陶泥为劳技课中使用的器物．本实验陶土的体积大约5 cm3，实验效果很好！

由于水质陶泥会溶于酒精，所以，要用薄膜塑料将陶土包上．

假如有学生对孔明灯有研究，让该学生为全班同学表演孔明灯，教学效果将会更精彩！

【附注】

2013年4月17日，本文作者之一杜玉萍老师，将本课题为北京市部分老师做了一堂研究课，课后的评议会上，得到北京物理学会初中专题研究组的许多老教师的好评.

本课题的教学，本文另一作者申海英老师的以教学录像形式，收入北京高教电子音像出版社的《百节名师风采课》中.

本文仅为我们的一家之言，大胆提出来和同行讨论，盼望斧正.