阿基米德的原理教學設計

　　阿基米德原理是初中物理知識中的一個重要物理規律，是初中物理課程的重要教學內容。傳統物理教學中對這一內容的教學多采用傳授式教學方法，即教師通常是在引入問題之後，直接用演示實驗得出結論，缺乏學生猜想、設計實驗驗證的環節，使學生對這一結論的得出感到很突然。這樣急於追求知識學習的做法很難使學生對阿基米德原理的內容有深刻的印象，往往是停留在死記原理內容、生搬硬套公式的水平，不利於對學生進行科學方法的教育。因此，該課題教學應採用探究教學方法，使學生明白阿基米德原理這一知識的生成過程，更深刻的理解這一原理的內涵，同時有利於學生對科學本質的認識。

　　一、教學內容及教學資源分析

　　1．教學內容分析

　　課程改革後編寫的各種版本的初中物理教材在對阿基米德原理這一部分教學內容的編排基本上突出探究過程，體現了讓學生探究性學習的教學思想，與《物理課程標準》的要求也是一致的。人教版初中物理教材對這一內容的教學安排是：首先讓學生動手實驗活動去體驗浮力的存在及其變化，在此基礎上讓學生猜測浮力的大小可能跟什麼有關，進而自然過渡到實驗設計的環節，再透過學生實驗得出結論（即阿基米德原理）。

　　2．教學資源分析

　　本課題的探究需要用到較多的實驗器材，需要學生動手實驗，學校有專用物理實驗室和本實驗需要用到的實驗器材，學生用的實驗器材包括：彈簧測力計、木塊、石塊、細線、橡皮泥、溢水杯、量筒、大燒杯、小桶、塑膠瓶、水、酒精等。教師演示用器材：鐵架臺（1個）、大彈簧測力計（1個）、石塊（1個）、細線、大小燒杯（各1個）、溢水杯（1個）。學生實驗器材有16套，實驗桌16張，而班級人數是51人，分16個實驗小組，其中13個組是每組3人，3個組是每組4人。

　　二、教學目標的制定

　　知識與技能目標：透過探究學習，知道浮力的大小等於什麼（阿基米德原理），會正確使用彈簧測力計或量筒等測量儀器。

　　過程與方法目標：經歷探究浮力大小與什麼因素有關的過程，學生能嘗試根據經驗和已有知識對影響浮力大小的因素提出猜想，知道使用控制變數法來研究問題。

　　情感、態度、價值觀目標：在動手動腦過程中，表現出對物理和生活的興趣以及對科學的探索精神；學生在探究中有交流與合作的願望、熱情。

　　三、學習者分析

　　學生在學習本課題內容之前已經學習了二力平衡的知識，在教學中教師要喚起學生對這部分知識的回憶，以便利用該知識對浸入液體物體的受力情況進行分析。

　　學生頭腦中存在著關於浮力的學前經驗，有些經驗是片面的、不科學的，如看到木頭浮在水面上而鐵塊沉入水底的現象而形成浮力的大小與物體的密度有關的錯誤認識。但有些經驗會促進新知識的學習，例如，許多學生有過游泳經驗以及在河裡、海里或游泳池裡從淺水區走向深水區的經驗，知道“曹衝稱象”的故事，這些經驗知識會有利於學生提出浮力大小跟物體排開液體體積有關的猜想。教師應給學生提出問題或猜想的機會，暴露學生自己原來的觀念，並給予學生驗證猜想的機會。

　　四、教學策略設計

　　首先創設問題情境，用實驗手段讓學生認識下沉的物體也受浮力。然後在學生動手實驗的基礎上，引導學生根據生活經驗對浮力的大小與哪些因素有關提出有根據的猜想。教師安排學生透過討論並在動手實驗的基礎上去驗證猜想，然後引導學生透過分析、歸納的方法提出物體所受的浮力跟它所排開液體的重力相等的假設。最後讓學生分組進行實驗設計和實驗操作去檢驗這一假設。在教學的各個環節中，教師要促進學生主動地思考並給學生討論、交流的機會。在整個教學過程中，教師還要注意利用學習性評價方法對學生的探究活動進行評價。

　　五、教學過程設計

　　1．創設情境、認識浮力

　　教師展示“死海上的人在悠閒地看書”的投影，引導學生提問：為什麼人可以浮在水面上？下沉的物體是否受浮力？

　　教師演示實驗：用彈簧測力計稱小石塊的重力，並稍稍用力向上託石塊，讓學生觀察這時測力計的示數變化，然後將小石塊浸入水中，觀察測力計示數的變化。引導學生根據二力平衡等知識判斷浮力的存在及大小，最後得出結論：水中下沉的物體會受到一種向上託的一種力也即是浮力。

　　2．提出問題及猜想

　　由教師提出問題：利用“稱重法”可以測量浮力的大小，浮力大小可能和什麼因素有關呢？

　　學生動手實驗：①把空的礦泉水瓶慢慢浸入水中，感受浮力的大小變化；②裝有清水的燒杯中放入雞蛋，再加入足夠多的鹽，雞蛋會上浮。在動手及觀察體驗的基礎上並結合已有的生活經驗，要求學生對影響浮力大小的因素提出猜想，同時讓學生說出猜想的根據，歸納出有待驗證的3個猜想即：物體浸沒在液體中的深度；液體的密度；物體排開的液體的體積；物體的形狀。

　　3．驗證猜想

　　小組討論驗證猜想的辦法，並把驗證猜想的任務分攤到不同的小組，每小組只驗證其中的一個猜想。實驗過程中教師要提示學生如何控制變數。驗證猜想的方法有：

　　a．利用“稱重法”測量浸沒於水中不同深度的石塊所受浮力大小，驗證浮力的大小與浸沒時所處的深度是否有關。

　　b．利用“稱重法”測量石塊浸入水中的體積不同時所受浮力的大小，驗證浮力的大小是否與排開水的體積大小有關。

　　c．利用“稱重法”分別測量同一個石塊浸沒水中和浸沒酒精中所受浮力大小，驗證浮力大小與物體所排開液體的密度是否有關。

　　d．將同一橡皮泥做成兩個不同的形狀，然後用“稱重法”分別測量它們浸沒到水中的浮力大小，從而看出浮力的'大小和物體的形狀是否有關。

　　總結各小組的驗證結論得出：物體所受浮力的大小與排開液體的體積和排開液體的密度有關，跟物體浸沒時所處的深度、物體的形狀無關。

　　e．建立假設

　　引入“曹衝稱象”的故事，並讓學生思考“浮力的大小與排開液體的體積和排開液體的密度”這一結論說明浮力的大小與什麼力有關呢？注意引導學生與舊的知識相互結合，利用“推導法”解決這一問題。

　　利用已有知識進行推導，∵ρV=m，mg=G，∴ρ液V排=m排，m排g=G排

　　∴F浮=G排

　　最後確立假設：浮力的大小等於排開液體的重力。