提出問題壓強(qiáng)的大小與哪些誘因有關(guān)?
提出問題是科學(xué)探究的第一步.怎么引出問題,是本實(shí)驗(yàn)成功的前提.為此,在這一環(huán)節(jié),我們可以設(shè)計(jì)一些小實(shí)驗(yàn),讓中學(xué)生人人動(dòng)手,從中發(fā)覺問題、提出問題.如:給每組中學(xué)生打算一大杯水、一個(gè)空的礦泉射手,讓中學(xué)生把空杯子漸漸壓入水底,師問:“你覺得杯子遭到的壓強(qiáng)是否變化?”,生回答:“感覺杯子遭到的壓強(qiáng)在減小.”學(xué)生此時(shí)自然而然形成疑惑:“浮力為何會(huì)減小?壓強(qiáng)的大小與哪些誘因有關(guān)?”這樣的引入,中學(xué)生對問題的體驗(yàn)是實(shí)在的、深刻的,而且略顯孱弱.此時(shí)班主任可以因勢利眼導(dǎo),投影貨輪、潛水艇、熱氣球等圖片,告訴中學(xué)生那些物體在設(shè)計(jì)和制造的過程中,都須要對其遭到的壓強(qiáng)進(jìn)行估算,因而將壓強(qiáng)的大小問題與社會(huì)聯(lián)系上去阿基米德原理測物體密度,讓中學(xué)生認(rèn)識(shí)到這一問題的價(jià)值和重要性.
猜測與假定師:“請你對壓強(qiáng)的大小與什么誘因有關(guān)提出猜測,并說出推測的根據(jù).”
科學(xué)假定不是陡然推測阿基米德原理測物體密度,要以一定的事實(shí)為根據(jù),這種根據(jù)可以來自于已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等.班主任可以讓中學(xué)生分組討論提出猜測和假定,并說出推測和假定的根據(jù).說出推測根據(jù)是為了保證推測的科學(xué)性,防止出現(xiàn)胡猜亂想的現(xiàn)象.
中學(xué)生通常會(huì)從壓強(qiáng)的受力物體與施力物體入手進(jìn)行推測,壓強(qiáng)大小可能與物體有關(guān),也可能與液體有關(guān).中學(xué)生可能推測出與物體有關(guān)的誘因:物體的容積、物體的密度、物體的質(zhì)量、物體的重力、物體的形狀、物體在液體中的深度等;與液體有關(guān)的誘因:液體的密度、液體的多少、被物體排開的液體容積、被物體排開液體的質(zhì)量、被物體排開液體的重力等.
然而面對這么多的猜測,怎么引導(dǎo)中學(xué)生把探究的目標(biāo)鎖定在壓強(qiáng)的大小與物體排開液體的重力的關(guān)系上,因而得出阿基米德原理,這是班主任普遍倍感難受的教學(xué)困局.為了突破這一教學(xué)難點(diǎn),班主任要引導(dǎo)中學(xué)生對提出的那些推測進(jìn)行剖析、歸類,去偽存真.班主任可以參與并引導(dǎo)中學(xué)生的討論.如班主任可以問:“m排與ρ液和V排有關(guān)系嗎?G排與m排有關(guān)系嗎?F浮與G排的單位是相同的,所以,我們可以直接探究壓強(qiáng)與哪些誘因有關(guān)系.”通過以上討論,中學(xué)生大都能作出科學(xué)的假定:壓強(qiáng)的大小可能跟物體排開液體的重力有關(guān),物體排開的液體重力越大,遭到的壓強(qiáng)越大.
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案班主任要迸發(fā)中學(xué)生借助已學(xué)過的知識(shí),引導(dǎo)中學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.教學(xué)中要引導(dǎo)中學(xué)生充分討論,發(fā)揮她們的想像力,適時(shí)地加以引導(dǎo)和點(diǎn)撥,并且切勿班主任包辦替代.班主任要注意培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)思維能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力!通常來說,中學(xué)生設(shè)計(jì)的方案可能有多種多樣,也不盡健全,這時(shí)班主任要引導(dǎo)中學(xué)生對這種方案進(jìn)行討論、比較,不斷地建立,最后選擇一至二套方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.
在探究阿基米德原理教學(xué)中,班主任可以提出問題:“如何檢測物體遭到的壓強(qiáng)?”“如何檢測物體排開液體的重力?”,之后引導(dǎo)中學(xué)生通過討論,歸納出所須要的實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和須要檢測的數(shù)學(xué)量,并設(shè)計(jì)出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格.
實(shí)驗(yàn)器材:彈簧測力計(jì)、重物、盛有液體的大燒瓶、溢杯子、空杯等.
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)用彈簧測力計(jì)在空氣中稱出重物的重力為G和空杯的重力為G杯.
(2)將溢杯子盛滿水(或其他液體),把重物浸入在水底,用空杯承接從溢杯子中被物體排出的水,記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F′.
(3)用彈簧測力計(jì)測出被物體排出的水和瓶子的總重為G總.
(4)用稱重法求出物體所受的壓強(qiáng)F浮
=G-F′和物體排沸水的重力G排=G總-G杯,并比較F浮和G排的大小,得出推論.
記錄數(shù)據(jù)的表格:
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,班主任巡回指導(dǎo).在探究過程中,中學(xué)生會(huì)發(fā)覺設(shè)計(jì)的方案中可能有不健全的地方,班主任要引導(dǎo)中學(xué)生及時(shí)地討論和更改.在實(shí)驗(yàn)過程中班主任既要培養(yǎng)中學(xué)生獨(dú)立操作的能力,又要讓中學(xué)生明白發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的重要性,同時(shí)要提醒中學(xué)生及時(shí)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在事先設(shè)計(jì)好的表格內(nèi).
剖析數(shù)據(jù)、得出推論在一組實(shí)驗(yàn)完成后,發(fā)覺F浮=G排.師問:“我們能夠就按照這一組數(shù)據(jù)就得出壓強(qiáng)等于被物體排開液體的重力?”生回答:“不能.”教師此時(shí)應(yīng)進(jìn)一步引起中學(xué)生思索,怎樣改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,避免實(shí)驗(yàn)推論的碰巧性?生可能回答“改變液體種類或?qū)⑽矬w部份溶入液體中”等.之后班主任要指導(dǎo)中學(xué)生修正、完善原先設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案,研究物體浸入在其他液體(如酒精、鹽水等)中或則將物體部份溶入液體中時(shí)物體所受的壓強(qiáng)和被物體排開液體重力之間的關(guān)系.中學(xué)生再度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),剖析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后,仍發(fā)覺F浮=G排.
這時(shí),班主任就可以引導(dǎo)中學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果,總結(jié)浸在液體中的物體所遭到的壓強(qiáng)與它排開液體的重力之間的關(guān)系為F浮=G排.班主任要告訴中學(xué)生,你們“發(fā)現(xiàn)”的規(guī)律就是知名的“阿基米德原理”.
評估與反省
2.提出問題:物體所受的壓強(qiáng)與物體的密度、物體的質(zhì)量(或重力)、物體的形狀以及物體步入液體中的深度是否有關(guān)?班主任啟發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,繼續(xù)探究上述問題.
實(shí)驗(yàn)1探究壓強(qiáng)的大小與物體的密度、物體的質(zhì)量(或重力)的關(guān)系:把等容積的石塊和鋁塊分別浸入在水底(保持ρ液和V排不變,兩者的密度、質(zhì)量、重力不同),用彈簧測力計(jì)測出兩者的壓強(qiáng),比較它們所受的壓強(qiáng)大小,得出推論.
最后,班主任引導(dǎo)中學(xué)生總結(jié)歸納得出:物體所受壓強(qiáng)的大小只與液體的密度ρ液和物體排開液體的容積V排有關(guān),而與物體的密度、物體的質(zhì)量、物體的重力、物體的形狀及物體浸入在液體中的深度等無關(guān).
3.班主任在實(shí)驗(yàn)探究以后要引導(dǎo)中學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行反省,例如實(shí)驗(yàn)探究過程中檢測的數(shù)據(jù)是否有偏差?這種偏差對探究的推論是否有影響?有什么舉措可以減少偏差?實(shí)驗(yàn)的過程是否太復(fù)雜?能夠簡化?等等.