淺談物理實(shí)驗探究教學(xué)論文
初中年齡段的學(xué)生精力充沛、活潑好動(dòng)、勇于探索、求知欲和好奇心強，具有很強的創(chuàng )新潛能；物理又是一門(mén)以觀(guān)察和實(shí)驗為基礎的自然科學(xué)，因此物理實(shí)驗教學(xué)應成為培養學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng )新精神的重要方法，同時(shí)對于抽象概念要讓學(xué)生在獲得感性認識的基礎上來(lái)加以理解，并注意與相似物理量進(jìn)行區別與聯(lián)系。下面就壓強這一概念的教學(xué)來(lái)說(shuō)明我在教學(xué)中是如何加強概念教學(xué)與實(shí)驗探究教學(xué)的。
固體、液體、氣體都可以產(chǎn)生壓強，壓強對于初中學(xué)生學(xué)習難度比較大，原因是，壓強的知識比較抽象，特別是液體壓力的知識需要較強的抽象思維能力；本單元知識又需要綜合運用力的概念、密度、二力平衡等知識；解釋有關(guān)現象、解答問(wèn)題需要一定的分析表達能力。而且固體、液體、氣體的壓強量度和測量方法等都各不相同，是中學(xué)物理教學(xué)中的重要概念，屬于物質(zhì)間的相互作用，具有很強的規律性，它與生活、生產(chǎn)有密切的關(guān)系，為了讓學(xué)生能深刻理解壓強的有關(guān)知識，我在教學(xué)中做到了以下幾點(diǎn)。
一、進(jìn)行比較與歸納，加強物理概念的教學(xué)
1．壓力與重力的區別與聯(lián)系。在講解壓力概念時(shí)，為了讓學(xué)生把壓力與重力區分開(kāi)來(lái)，我采用了對比教學(xué)法。讓學(xué)生認識到壓力與重力是兩種不同性質(zhì)的力，壓力不一定由物體的重力產(chǎn)生的，但將一個(gè)物體放在水平支撐面靜止時(shí)，物體對支撐面的壓力大小與物體重力的大小相等，講解時(shí)通過(guò)畫(huà)力的示意圖舉例說(shuō)明。如：手用力往墻上按圖釘，墻壁受圖釘尖的壓力，壓力方向與墻面垂直。施力者是圖釘，受力者是墻壁，與圖釘受重力大小無(wú)關(guān)。還可用列表說(shuō)明，如：以放置在斜面上的質(zhì)量為m的木塊對斜面產(chǎn)生的壓力為例，說(shuō)明這兩個(gè)力的區別。
施力物體
受力物體
力的作用點(diǎn)
力的方向
力的大小
力的性質(zhì)
重力
地球
木塊
重心
豎直向下
mg
引力
壓力
木塊
斜面
斜面
垂直于斜面向下
小于mg
彈力
因此，放在水平桌面上的物體，對桌面產(chǎn)生的壓力的大小，等于物體本身重量大小的事實(shí)，僅說(shuō)明壓力在數值上等于物體的重力，方向相同，不能把它們混為一談。
弄清楚了壓力與重力的區別后，在探究壓力作用效果與哪些因素有關(guān)時(shí)，學(xué)生就不會(huì )猜想壓力作用效果與重力有關(guān)，而會(huì )猜想與壓力有關(guān)了。這樣將物理量通過(guò)比較分析，講深講透，學(xué)生自然就可以突破難點(diǎn)了。
2．壓強公式P=gh與P=F/S的關(guān)系
學(xué)完了固體、液體、氣體的壓強之后，學(xué)生對于公式P=gh與P=F/S的應用經(jīng)常會(huì )混淆，不理解各自的適用范圍。所以跟學(xué)生分析它們之間的區別與聯(lián)系，有助于學(xué)生對于公式與原理的理解，以便能正確的解決實(shí)際問(wèn)題。
�。�1）公式P=gh中的壓強是液體由于自身重力產(chǎn)生的壓強，它不包括液體受到的外加壓強。因而此公式是液體壓強公式。由公式可知，液體的內部壓強只與液體的密度、液體的深度有關(guān)，而跟液體的體積、液體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。由于液體有流動(dòng)性，能夠傳遞壓強，因而液體壓強規律與固體壓強不同，分析問(wèn)題時(shí)必須考慮其各自的特殊入情入理。我們可采用列表對比、類(lèi)比分析問(wèn)題的研究方法，分析下面一下問(wèn)題。引導學(xué)生學(xué)習對前后知識的聯(lián)系、分析問(wèn)題的方法。
如將盛一定量液體的容器放置在水平桌面上，容器對桌面產(chǎn)生的壓力、壓強，與液體對容器底產(chǎn)生的壓力、壓強是否一定相等（容器重不計）。請看下表：
作用對象
產(chǎn)生原因
壓力的大小
壓強的大小
對水平桌面
容器和液體都受重力作用
等于容器和水所受的總重，與受力面積無(wú)關(guān)。
計算方法：F=G
與容器和水所受重力有關(guān)，與受力面積有關(guān)。
計算方法：p=F/S
對容器底
液體受重力，液體能傳遞壓強
不一定等于液體重，與液體的壓強、底面積有關(guān)。
柱體：F=G
上小下大：F＞G
上大下�。篎＜G
計算方法：
F=pS=ghS
與液體密度、深度有關(guān)，與容器形狀、底面積無(wú)關(guān)。
計算方法：p=gh
由上表可知，求固體壓力和壓強時(shí)一般先求壓力再求壓強，而求液體壓力和壓強時(shí)，一般先求壓強再求壓力。懂得了這個(gè)求解順序，再加上對公式意義的理解，以后碰到此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，出錯幾率大大降低了。
�。�2）公式P=gh的適用范圍
這個(gè)公式只適用于計算靜止液體的壓強，不適用于計算固體壓強。盡管有時(shí)固體產(chǎn)生的壓強恰好等于gh。例如，將一密度均勻的高為h的長(cháng)方體或圓柱體鐵塊放在水平桌面上，桌面受到的壓強為P=F/S=gV/S=ghS/S=gh，但這只是一種特殊情況，不能由此認為固體由于自身所受策略而產(chǎn)生的對支撐物的壓強都可以用p=gh來(lái)計算。
�。�3）公式P=gh與P=F/S的關(guān)系
公式P=F/S是壓強的定義式，也是壓強的決定式。無(wú)論是固體、液體或氣體，它都是適用，是普遍用的公式。而P=gh是結合液體具體情況，利用P=F/S推導出來(lái)的，它只適用于計算液體的壓強。能否用公式P=gh計算大氣壓強呢？由于液體很難被壓縮，液體的體積不易改變，因而容器內的液體自上而下，其密度都是相同的。由于氣體是可以被壓縮的，氣體的體積容易改變，一定質(zhì)量的氣體，當外加壓強增大時(shí)，它的體積將縮小，氣體密度要增大，所以，在大氣層內不同高度的地方，空氣的密度不一樣，靠近地面的空氣密度比較大，越高的地方空氣的密度越小。由于大氣層中空氣的密度不均勻，因此不能用p=gh計算大氣層中某一高度的大氣壓強。
通過(guò)以上的分析與比較，學(xué)生對于固體、液體、氣體的壓強就有了深刻的理解，分析問(wèn)題時(shí)就能依原理和公式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)也培養了學(xué)生學(xué)習物理知識的技能和方法。
二、加強實(shí)驗與探究，重視科學(xué)方法的教學(xué)
我在教學(xué)中盡量多安排探究性學(xué)習活動(dòng)，雖然學(xué)校的器材缺乏，分組實(shí)驗很難開(kāi)展，但我一定會(huì )盡量的多利用身邊的器材給學(xué)生做許多的演示實(shí)驗，同時(shí)將實(shí)驗進(jìn)行改進(jìn)，盡量讓學(xué)生自己動(dòng)手用身邊的器材進(jìn)行一些實(shí)驗探究。做演示實(shí)驗時(shí)，實(shí)驗的過(guò)程仍然遵循實(shí)驗探究的環(huán)節，多數程序要求學(xué)生來(lái)共同完成。在實(shí)驗教學(xué)中，我的教學(xué)程序是：提出問(wèn)題──進(jìn)行猜想──設計實(shí)驗──進(jìn)行實(shí)驗──歸納分析──得出結論──交流與評估──應用與延伸。
比如，在探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗中，首先通過(guò)觀(guān)察生活中各種跟壓強有關(guān)的現象，了解什么是壓力，知道壓力可以產(chǎn)生一定的作用效果，然后再讓學(xué)生進(jìn)行猜想�！安孪搿笔且环N科學(xué)研究方法，在科學(xué)探究的學(xué)習過(guò)程中，猜想有著(zhù)舉足輕重的地位，它是物理智慧中最活躍的成分，所以平時(shí)我很重視這一環(huán)節的教學(xué)。先讓學(xué)生的思維進(jìn)行擴大和發(fā)散，充分發(fā)展他們的創(chuàng )新思維，但是為了防止學(xué)生胡亂猜想，還要讓學(xué)生說(shuō)出猜想的理由，這樣能去偽存真，去粗取精，從而能讓探究活動(dòng)順利進(jìn)行。學(xué)生的猜想因素有許多，比如：壓力、重力、質(zhì)量、受力面積、體積等因素。然后我再引導學(xué)生進(jìn)行分析與篩選，合并與歸納，最后得出壓力的作用效果可能與壓力大小和受力面積大小有關(guān)。
猜想之后，再讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設計，在設計實(shí)驗前向學(xué)生強調“控制變量法”的科學(xué)方法，“控制變量法”是初中物理中常用的探究問(wèn)題的科學(xué)方法。也是我們教學(xué)中的重點(diǎn)。當一個(gè)物理量與幾個(gè)因素有關(guān)時(shí)，我們一般是分別研究這個(gè)物理量與各個(gè)因素之間的關(guān)系，再進(jìn)行綜合分析得出結論。這樣就必須在研究物理量同其中一個(gè)因素之間的關(guān)系時(shí)，將另外幾個(gè)因素人為地控制起來(lái)，使它們保持不變，以便觀(guān)察和研究該物理量與這個(gè)因素之間的關(guān)系，這就是“控制變量法”。有了這種科學(xué)的思想，學(xué)生的實(shí)驗設計是沒(méi)有太大的難度的。即先保持受力不變，改變壓力的大小，研究壓力的作用效果與壓力大小之間的關(guān)系，然后再保持壓力不變，改變受力面積大小，研究壓力作用效果與受力面積之間的關(guān)系。
壓力作用效果如何觀(guān)察呢？力是一個(gè)看不見(jiàn)摸不著(zhù)的物理量，如何把壓力的作用效果顯示出來(lái)呢？這里又涉及到一個(gè)“轉換法”的科學(xué)方法的教學(xué)。所謂“轉換法”，主要是指在保證效果相同的前提下，將不可見(jiàn)、不易見(jiàn)的現象轉換成可見(jiàn)、易見(jiàn)的現象；將陌生、復雜的問(wèn)題轉換成熟悉、簡(jiǎn)單的問(wèn)題；將難以測量或測準的物理量轉換為能夠測量或測準的物理量的方法。要把壓力的作用效果顯示出來(lái)，也就是要讓壓力的作用效果比較顯著(zhù)，那么在選擇被壓物體（支持物）的時(shí)候應該怎么選擇呢？學(xué)生一下子就會(huì )想到，要選擇比較松軟的表面來(lái)做支持面，比如沙子、海綿、軟泡沫、面粉甚至肌肉等。
實(shí)驗前期的工作都做好了之后，就可以選擇適當的器材進(jìn)行實(shí)驗了，在實(shí)驗觀(guān)察的基礎上，自然而然的就能順利的得出實(shí)驗結論。
三、重視拓展與應用，引導學(xué)生創(chuàng )新
實(shí)驗結論得出后，讓學(xué)生進(jìn)行討論與交流，分別指出實(shí)驗中存在的問(wèn)題，以及還可以進(jìn)行怎樣的改進(jìn)？比如做完以上實(shí)驗，有一個(gè)學(xué)生提出“課本上改變壓力是通過(guò)改變物體的重力來(lái)實(shí)現的，我覺(jué)得這里容易讓我們將壓力與重力混淆。我覺(jué)得在這個(gè)實(shí)驗里，只需要在木塊表面加壓力，然后觀(guān)察在壓力增大的情況下，海綿是不是凹陷得更深，即可得出結論�！睂W(xué)生的創(chuàng )造精神得到充分體現。然后我再問(wèn)學(xué)生，除了剛才的實(shí)驗，你還能通過(guò)身邊的器材設計一些小實(shí)驗來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題嗎？許多學(xué)生想到了這種方法：將鉛筆削尖的一頭壓在手指上，手會(huì )感到疼痛；然后增大壓力，疼痛感覺(jué)加強，手指凹陷得更深，從而說(shuō)明在“受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯”。然后我趁機問(wèn)學(xué)生，如何探究“壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯”呢？學(xué)生通過(guò)思考一般能想到方法：用兩只手的食指分別壓住鉛筆兩端，由于此時(shí)兩只手對鉛筆的壓力相等（二力平衡），而兩只手指的受力面積不同，通過(guò)兩個(gè)手指的不同感覺(jué)，即能得出實(shí)驗結果了。所以在遇到“如果在超市買(mǎi)了米的時(shí)候，你會(huì )想哪些辦法來(lái)減小方便袋對手的壓強？”的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生就能迎刃而解了，一是將米分裝兩袋來(lái)減小壓力；二是在袋與手之間墊上一塊布來(lái)增大受力面積。
除了在課堂上做實(shí)驗外，我還適當的補充一些課外活動(dòng)，如調查研究、實(shí)驗探究、小制作等等。例如：調查研究生活中跟增大或減小壓強有關(guān)的事例、調查研究大氣壓的變化與天氣的關(guān)系；實(shí)驗探究測算自己對地面的壓強；自制水氣壓計等。通過(guò)這些拓展，激發(fā)了學(xué)生探究新知識的興趣，培養了學(xué)生的思維能力，體現了學(xué)習物理知識的重要性。
以上幾點(diǎn)，只是我平時(shí)教學(xué)中的一隅，當然，在物理教學(xué)中以學(xué)生為主體以實(shí)驗為載體的教學(xué)改革模式正在不斷地在深入。如何在教學(xué)中充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，培養學(xué)生的創(chuàng )新思維，還有待于我們更進(jìn)一步的解放思想，大膽嘗試，積極探索，不斷的總結，以取得更多的成績(jì)。
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