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1、国培计划国培计划陕西农村骨干教师培训陕西农村骨干教师培训初中物理实验教学策略与案初中物理实验教学策略与案例分析例分析 洪 正 平山东师范大学物电学院物理与电子科学学院Tel: 13645419992Email: hzp-QQ: 965298237 2012.9于西安于西安内容概述内容概述 教学策略是指对教学内容和教学目标的选择、教学教学策略是指对教学内容和教学目标的选择、教学活动的筹划。它侧重于对教学的设计、决策、控制和调整。活动的筹划。它侧重于对教学的设计、决策、控制和调整。 教学方法是指教学手段和程序，也包括教学的组教学方法是指教学手段和程序，也包括教学的组织形式。它侧重于实际操作织形式。
2、它侧重于实际操作。 我们将对二者不做细致的区分。统称为我们将对二者不做细致的区分。统称为“教学方教学方法策略法策略”。教学方法策略是指在特定的教学情境中，为了完。教学方法策略是指在特定的教学情境中，为了完成教学任务、适应教学的需要而制定的教学方案及其实施措成教学任务、适应教学的需要而制定的教学方案及其实施措施。施。 在物理规律教学中，通常以认识论作为物理规律教学的在物理规律教学中，通常以认识论作为物理规律教学的重要理论依据，并认为物理规律教学必须符合学生的认识规重要理论依据，并认为物理规律教学必须符合学生的认识规律，采用适合的教学方法及策略，以达到课程标准提出的教律，采用适合的教学方法及策略，
3、以达到课程标准提出的教学要求。随着社会的发展和物理课程改革的推进，物理规律学要求。随着社会的发展和物理课程改革的推进，物理规律教学的研究和实践都遇到了许多新问题，在解决这些问题时教学的研究和实践都遇到了许多新问题，在解决这些问题时产生的一些新观点和新方法，需要理论的指导和实践的检验。产生的一些新观点和新方法，需要理论的指导和实践的检验。 本专题集中了部分物理教学研究和教学实践的新成果，本专题集中了部分物理教学研究和教学实践的新成果，以教学案例的形式为各位同行们展现一些物理规律教学的教学以教学案例的形式为各位同行们展现一些物理规律教学的教学方法策略，扩展教师对物理规律教学的认识，提高物理教师对方
4、法策略，扩展教师对物理规律教学的认识，提高物理教师对教学方法策略的理解和运用能力，期望对物理课程改革的推进教学方法策略的理解和运用能力，期望对物理课程改革的推进有所帮助。中学物理课程内容是以物理现象、物理概念和物理有所帮助。中学物理课程内容是以物理现象、物理概念和物理规律为主线，并辅以理论解释和实践应用。物理课程标准指明规律为主线，并辅以理论解释和实践应用。物理课程标准指明了物理规律教学的基本模式和要求，这就是运用实验、探究和了物理规律教学的基本模式和要求，这就是运用实验、探究和理解物理规律，应用物理规律解决典型的实际问题。并要求使理解物理规律，应用物理规律解决典型的实际问题。并要求使学生既理
5、解物理规律本身的意义，又能领悟科学方法及蕴含的学生既理解物理规律本身的意义，又能领悟科学方法及蕴含的物理思想。物理思想。 从教学实践的视角，客观地描述和分析在物理规律教从教学实践的视角，客观地描述和分析在物理规律教学中实际发生的事情，研究教师和学生是如何在探究物理规律学中实际发生的事情，研究教师和学生是如何在探究物理规律的内容、本质和应用中理解和掌握物理规律的。这是一个先于的内容、本质和应用中理解和掌握物理规律的。这是一个先于教学方法策略的问题。基于上述观点，我们运用教学案例来讨教学方法策略的问题。基于上述观点，我们运用教学案例来讨论教学方法策略。论教学方法策略。 在在教学方法策略中包括：教学
6、内容、教学目标、教学教学方法策略中包括：教学内容、教学目标、教学方法、教学手段、教学程序、教学组织形式以及背景和环境等方法、教学手段、教学程序、教学组织形式以及背景和环境等多种因素。这些教学因素之间存在着相互作用、相互依存和相多种因素。这些教学因素之间存在着相互作用、相互依存和相互转化的密切关联。在教学中必须从整体上把握，全面地理解互转化的密切关联。在教学中必须从整体上把握，全面地理解和灵活地运用教学方法策略。和灵活地运用教学方法策略。第一部分第一部分 创设情境的教学方创设情境的教学方 法策略与案例法策略与案例一、一、课题引入课题引入及其案例及其案例二、展示典型物理现象及其案例二、展示典型物理
7、现象及其案例三、分离相关变量及其案例三、分离相关变量及其案例 在物理规律教学中在物理规律教学中“创设情境创设情境”的根本含义，在于为的根本含义，在于为教学提供了一个理解和应用规律的教学环境，是物理情境与教教学提供了一个理解和应用规律的教学环境，是物理情境与教学情境的统一。学情境的统一。 在物理规律教学中创设的物理情境可分为自在物理规律教学中创设的物理情境可分为自然情境和实验情境。然情境和实验情境。 1 1、自然情境、自然情境 自然情境是指来自于自然世界或生活世界的实在情境。自然情境是指来自于自然世界或生活世界的实在情境。自然情境往往不是单一的事件，它混杂着一些无关因素。从这自然情境往往不是单一
8、的事件，它混杂着一些无关因素。从这类情境中提炼出与某个物理规律直接相关的物理量，并进行测类情境中提炼出与某个物理规律直接相关的物理量，并进行测量和控制，是一件不容易做到的事情。这就要教师在进行教学量和控制，是一件不容易做到的事情。这就要教师在进行教学设计时考虑如何在教学实践中将自然情境转换为典型情境，即设计时考虑如何在教学实践中将自然情境转换为典型情境，即把事实或情境纯净化、典型化。考虑到学生学习的心理状态及把事实或情境纯净化、典型化。考虑到学生学习的心理状态及取向，在教学中，新奇的自然情境主要是用于课题引入环节，取向，在教学中，新奇的自然情境主要是用于课题引入环节，以激发学生的兴趣，或者在应
9、用阶段把它作为一个问题情境引以激发学生的兴趣，或者在应用阶段把它作为一个问题情境引发深入探究。发深入探究。 2 2、实验情境、实验情境 实验情境是指由教师或学生进行物理实验展现出来的实验情境是指由教师或学生进行物理实验展现出来的典型物理现象或过程。这些现象或过程是可观察、可测量、典型物理现象或过程。这些现象或过程是可观察、可测量、可控制和可重复的。实验情境与期待的结论连接在一起。可控制和可重复的。实验情境与期待的结论连接在一起。情境是为物理规律的得出而创设的，因此情境只有与所要情境是为物理规律的得出而创设的，因此情境只有与所要探究的物理规律相联系才有作用和价值，因此我们不应该探究的物理规律相联
10、系才有作用和价值，因此我们不应该把情境与结论隔离开来。实际上，典型物理实验是依据物把情境与结论隔离开来。实际上，典型物理实验是依据物理规律的内容和教学的需要而设计的；实验仪器所能测量理规律的内容和教学的需要而设计的；实验仪器所能测量的物理量是由规律中的有关变量所决定的；实验的条件和的物理量是由规律中的有关变量所决定的；实验的条件和规范也与规律的使用条件有关。学生刚开始进入情境时，规范也与规律的使用条件有关。学生刚开始进入情境时，对这些并不十分明了，这就需要教师对探究物理规律进行对这些并不十分明了，这就需要教师对探究物理规律进行指导。指导。 物理规律教学可以采用多种不同的组织形式，如教师的演物理
11、规律教学可以采用多种不同的组织形式，如教师的演示和讲解、学生边学边实验、师生之间或学生之间的交流与示和讲解、学生边学边实验、师生之间或学生之间的交流与讨论等，并把多媒体信息技术手段与多种组织形式整合。不讨论等，并把多媒体信息技术手段与多种组织形式整合。不论何种教学组织形式，都需要把学生引入到课题内容所设定论何种教学组织形式，都需要把学生引入到课题内容所设定的主题中，引导学生进入问题情境及其相关的事项之中。学的主题中，引导学生进入问题情境及其相关的事项之中。学生还要从情境中捕获问题的情境脉络，对当前情境中的信息生还要从情境中捕获问题的情境脉络，对当前情境中的信息作出反应，依据个人对信息的理解和采
12、取行动的能力去寻求作出反应，依据个人对信息的理解和采取行动的能力去寻求解决问题的途径。因为在探究物理规律的过程中，问题往往解决问题的途径。因为在探究物理规律的过程中，问题往往来源于规律本身，而不是来源于日常生活或猜想，问题的答来源于规律本身，而不是来源于日常生活或猜想，问题的答案指向物理规律的意义以及现象与规律之间的联系，所以有案指向物理规律的意义以及现象与规律之间的联系，所以有时候教师应该适时向学生提出相关问题，以引导问题探究的时候教师应该适时向学生提出相关问题，以引导问题探究的进行。在这个过程中，应该给学生创设进行反思和交流的机进行。在这个过程中，应该给学生创设进行反思和交流的机会，以使他
13、们思考所做的事情，纠正错误，获取经验。当师会，以使他们思考所做的事情，纠正错误，获取经验。当师生之间达成某种共识，学生就能依据自己新的认识，自主地生之间达成某种共识，学生就能依据自己新的认识，自主地参与探究活动，达到预期的目标。因此，教师的指导应该是参与探究活动，达到预期的目标。因此，教师的指导应该是参与性的而不仅仅是指导性的。参与性的而不仅仅是指导性的。一、一、课题引入课题引入及其案例及其案例 在课题引入环节所采用的方法是多种多样的，可以借在课题引入环节所采用的方法是多种多样的，可以借助于实验或多媒体技术，展示一个新颖的、奇特的、引人助于实验或多媒体技术，展示一个新颖的、奇特的、引人入胜的物
14、理情境，引起学生的求知欲和学习兴趣。学生从入胜的物理情境，引起学生的求知欲和学习兴趣。学生从对情境的解读中可以发现问题，明确研究方向和教学目标；对情境的解读中可以发现问题，明确研究方向和教学目标；也可以从已有的知识出发或利用物理学史的相关资料引入也可以从已有的知识出发或利用物理学史的相关资料引入课题。课题。 课题引入主要起到引起注意、激发动机、导入新课题引入主要起到引起注意、激发动机、导入新课的作用，不能占用过多的教学时间。因此教师应该做到课的作用，不能占用过多的教学时间。因此教师应该做到选材合理，讲究实效，适可而止。课题引入环节提出的问选材合理，讲究实效，适可而止。课题引入环节提出的问题往往
15、是比较笼统的。现代多媒体及实验技术为课题引入题往往是比较笼统的。现代多媒体及实验技术为课题引入提供了良好的技术保证。提供了良好的技术保证。案例案例物体沉浮条件物体沉浮条件【案例说明案例说明】“物体沉浮条件物体沉浮条件”是在学习了是在学习了“浮力浮力”的内容后的一节课。教的内容后的一节课。教师演示不同质量，不同密度，不同体积的物体，在液体上浮或师演示不同质量，不同密度，不同体积的物体，在液体上浮或下沉的现象。通过不同沉浮情况的比较，形成认知冲突，激起下沉的现象。通过不同沉浮情况的比较，形成认知冲突，激起学生的求知欲，引入新课。通过对一些物理现象的比较来达到学生的求知欲，引入新课。通过对一些物理现
16、象的比较来达到异中求同或同中求异的效果。异中求同或同中求异的效果。【教学案例教学案例】教师课前准备方形玻璃水槽一个，相同体积的木块和铜块各教师课前准备方形玻璃水槽一个，相同体积的木块和铜块各1块，相同面积的锡箔纸块，相同面积的锡箔纸2张。张。一、相同体积的物体浸没在液体中，观察沉浮现象。一、相同体积的物体浸没在液体中，观察沉浮现象。（教师拿起木块和铜块。）（教师拿起木块和铜块。）教师：教师：我这儿有两块体积相同的木块和铜块，我把它们浸没在我这儿有两块体积相同的木块和铜块，我把它们浸没在水中后，大家看有什么现象发生。水中后，大家看有什么现象发生。（教师先拿起木块把它浸没在水中，松开手，再拿起铜块
17、把它（教师先拿起木块把它浸没在水中，松开手，再拿起铜块把它浸没在水中，松开手。）浸没在水中，松开手。）（学生认真观察）（学生认真观察）学生：学生：木块在水中浮了上来，铜块沉了下去。木块在水中浮了上来，铜块沉了下去。教师：教师：我们看到木块浸没在水中，松开手后，在水中上浮，最我们看到木块浸没在水中，松开手后，在水中上浮，最后漂浮在水面上。铜块松开手后在水中下沉，最后停在了水槽后漂浮在水面上。铜块松开手后在水中下沉，最后停在了水槽底部。底部。二、同种材料的物体，不同形状的物体，放在液体表面上，观二、同种材料的物体，不同形状的物体，放在液体表面上，观察沉浮现象。察沉浮现象。教师：教师：我这儿有一张锡
18、箔纸，我把它做成船的形状，放在水面我这儿有一张锡箔纸，我把它做成船的形状，放在水面上，大家看有什么现象发生。上，大家看有什么现象发生。（教师把锡箔纸做成船的形状，把它放在水面上）（教师把锡箔纸做成船的形状，把它放在水面上）学生：学生：锡箔纸做的小船漂浮在水面上。锡箔纸做的小船漂浮在水面上。教师：教师：好，同学们都看到了它漂浮在水面上，下面我们看看把好，同学们都看到了它漂浮在水面上，下面我们看看把它捏成一个球形，再放到水面上，会有什么现象发生。它捏成一个球形，再放到水面上，会有什么现象发生。（教师拿出另一张相同大小的锡箔纸，把它捏成球形，放在水（教师拿出另一张相同大小的锡箔纸，把它捏成球形，放在
19、水面上）面上）学生：学生：它沉到了水槽底部。它沉到了水槽底部。教师：教师：我们看到它在水中下沉，最后停在水槽底部。我们看到它在水中下沉，最后停在水槽底部。教师：教师：从以上两个实验我们可以看到，相同体积不同材料的物从以上两个实验我们可以看到，相同体积不同材料的物体浸没在水中有的上浮，有的下沉，同样材料的物体做成不同体浸没在水中有的上浮，有的下沉，同样材料的物体做成不同的形状，放在水面上有的漂浮，有的下沉。可见物体在水中究的形状，放在水面上有的漂浮，有的下沉。可见物体在水中究竟上浮还是下沉是有条件的，我们这节课就来研究物体的沉浮竟上浮还是下沉是有条件的，我们这节课就来研究物体的沉浮条件。条件。【
20、各抒己见各抒己见】甲：甲：在这节课的导入过程中，教师运用了对比的方法进行实验，在这节课的导入过程中，教师运用了对比的方法进行实验，使学生形成认知冲突。学生原有的认知结构中诸如使学生形成认知冲突。学生原有的认知结构中诸如“轻者浮，轻者浮，重者沉重者沉”，“体积小，易下沉体积小，易下沉”等观念被打破。这样做可以更等观念被打破。这样做可以更好地调动学生的情绪和积极性，使学生积极地动脑思考。这样好地调动学生的情绪和积极性，使学生积极地动脑思考。这样的设计，还能使学生在看待问题和得出结论时要慎重和严谨，的设计，还能使学生在看待问题和得出结论时要慎重和严谨，不能仅凭表面现象得出定论。教师这种教学方法，与物
21、理课程不能仅凭表面现象得出定论。教师这种教学方法，与物理课程标准标准“注重过程和方法，培养学生情感态度与价值观注重过程和方法，培养学生情感态度与价值观”的要求的要求是完全相符的。是完全相符的。乙：乙：本节课的巧妙之处就是教师设计的冲突情境极大激发了本节课的巧妙之处就是教师设计的冲突情境极大激发了学生的学习兴趣。教师在教学设计中恰如其分地利用学生在学生的学习兴趣。教师在教学设计中恰如其分地利用学生在这些司空见惯的问题上的似是而非之处，出其不意地在他们这些司空见惯的问题上的似是而非之处，出其不意地在他们面前展现出新的画面，使学生认识到各种与浮力相关的现象面前展现出新的画面，使学生认识到各种与浮力相
22、关的现象中，隐藏着某种规律，从而很好地激发起学生研究的积极性，中，隐藏着某种规律，从而很好地激发起学生研究的积极性，为讲授新课，指导学生重新发现奠定了基础。为讲授新课，指导学生重新发现奠定了基础。丙：丙：在本节教学过程中，教师以演示实验为新课导入。教师在本节教学过程中，教师以演示实验为新课导入。教师利用了我们生活中常见的木块、铜块、锡箔纸等物品作为实利用了我们生活中常见的木块、铜块、锡箔纸等物品作为实验器材。学生对这些实验器具并不陌生，容易引起他们情感验器材。学生对这些实验器具并不陌生，容易引起他们情感和意识的共鸣。有利于他们尽快地进入到现象的思考中去，和意识的共鸣。有利于他们尽快地进入到现象
23、的思考中去，实验的过程中呈现给学生的是一组对比的实验现象，有利于实验的过程中呈现给学生的是一组对比的实验现象，有利于激起学生探究的兴趣。激起学生探究的兴趣。【专家点评专家点评】教师在新课导入过程中通过演示实验操作，比较清楚地展示教师在新课导入过程中通过演示实验操作，比较清楚地展示了不同物体沉浮的现象。演示实验是新课导入的重要方法之一。了不同物体沉浮的现象。演示实验是新课导入的重要方法之一。生动、直观、新奇的实验，容易激发学生的直觉兴趣，如能充生动、直观、新奇的实验，容易激发学生的直觉兴趣，如能充分发挥实验的趣味性、奇异性、多变性，就能创设出生动的情分发挥实验的趣味性、奇异性、多变性，就能创设出
24、生动的情境，使学生思维活跃。演示实验是用来配合教学的，应根据不境，使学生思维活跃。演示实验是用来配合教学的，应根据不同教学内容和要求，选择实验仪器，合理地进行实验展示，以同教学内容和要求，选择实验仪器，合理地进行实验展示，以便让学生清楚地认清物理规律。在本案例中教师用木块、铜块、便让学生清楚地认清物理规律。在本案例中教师用木块、铜块、锡箔纸来设计实验，一方面可以增加实验的趣味性，另一方面锡箔纸来设计实验，一方面可以增加实验的趣味性，另一方面渗透了物理学研究方法渗透了物理学研究方法-比较。利用木块、铜块的比较，呈现比较。利用木块、铜块的比较，呈现了相同体积不同材料物体的浮沉，利用锡箔纸展示了同种
25、材料、了相同体积不同材料物体的浮沉，利用锡箔纸展示了同种材料、不同形状的物体的沉浮。这些同生活中常见的现象，如钢铁与不同形状的物体的沉浮。这些同生活中常见的现象，如钢铁与轮船的比较相一致。在日常情况下的物体浮沉原因比较复杂，轮船的比较相一致。在日常情况下的物体浮沉原因比较复杂，在学习本部分内容之前，学生原有的认识水平解释不了这些现在学习本部分内容之前，学生原有的认识水平解释不了这些现象，在教师展示了这些现象之后，就使学生对本课题产生了兴象，在教师展示了这些现象之后，就使学生对本课题产生了兴趣。趣。教师在教学过程中运用一系列的操作来展示不同的现象，教师在教学过程中运用一系列的操作来展示不同的现象
26、，学生的思维也随之展开。在后面的教学过程中教师可以进一步学生的思维也随之展开。在后面的教学过程中教师可以进一步引导学生分析木块与铜块的沉浮情况不同是与物体的密度有关引导学生分析木块与铜块的沉浮情况不同是与物体的密度有关的，锡箔纸沉浮情况不同是与物体形状有关的。的，锡箔纸沉浮情况不同是与物体形状有关的。另外，初步认识物体沉浮的实验也可以由学生分组进行操另外，初步认识物体沉浮的实验也可以由学生分组进行操作和展示，还可以提供更多的、不同的物体，把观察物体在液作和展示，还可以提供更多的、不同的物体，把观察物体在液体中的沉浮变成一种近似游戏的方式进行，在活跃的课堂气氛体中的沉浮变成一种近似游戏的方式进行
27、，在活跃的课堂气氛中将这部分知识学会。中将这部分知识学会。凸透镜成像规律凸透镜成像规律【案例说明案例说明】在学习本节课之前学生已经对凸透镜成像有了初步的了解，在学习本节课之前学生已经对凸透镜成像有了初步的了解，本案例主要是引导学生在探究过程中得出凸透镜成像时的基本本案例主要是引导学生在探究过程中得出凸透镜成像时的基本概念，分析出凸透镜成像的大小、倒正、实虚的可能跟哪些因概念，分析出凸透镜成像的大小、倒正、实虚的可能跟哪些因素有关。素有关。【教学案例教学案例】（在上课前，教师在每个学习小组的实验台上准备了各种形状（在上课前，教师在每个学习小组的实验台上准备了各种形状的透镜。上课伊始，教师请学生观
28、察透镜的形状，并通过这些的透镜。上课伊始，教师请学生观察透镜的形状，并通过这些透镜去观看周围的世界，并询问观察到的结果。有同学说看到透镜去观看周围的世界，并询问观察到的结果。有同学说看到的物体放大了，有同学说看到的物体缩小了，有同学说看到的的物体放大了，有同学说看到的物体缩小了，有同学说看到的物体倒过来的，而有的同学说物体的倒正没变。）物体倒过来的，而有的同学说物体的倒正没变。）教师：教师：这些透镜可以分为两类，透镜中心较厚，边缘较薄的这这些透镜可以分为两类，透镜中心较厚，边缘较薄的这一类称为凸透镜；另一类中心薄、边缘厚的透镜称为凹透镜。一类称为凸透镜；另一类中心薄、边缘厚的透镜称为凹透镜。透
29、过凸透镜，我们可以看到与实际不同的世界。用凸透镜，我透过凸透镜，我们可以看到与实际不同的世界。用凸透镜，我们可以做出许多仪器或工具。首先来看看上课用的幻灯机以及们可以做出许多仪器或工具。首先来看看上课用的幻灯机以及家里常见的照相机。家里常见的照相机。一、认识像的概念一、认识像的概念（教师出示幻灯机模型和照相机模型。）（教师出示幻灯机模型和照相机模型。）教师：教师：图片在幻灯机上通过一个系统即镜头转换后在屏幕上能图片在幻灯机上通过一个系统即镜头转换后在屏幕上能出现放大后图片上的内容，照相机能把风景显示在照相机的观出现放大后图片上的内容，照相机能把风景显示在照相机的观察屏上，我们通常把屏幕上显示出
30、来的图像叫做胶片通过幻灯察屏上，我们通常把屏幕上显示出来的图像叫做胶片通过幻灯机形成的像，照相机观察屏上的图像叫做风景在照相机上成的机形成的像，照相机观察屏上的图像叫做风景在照相机上成的像。它们为什么都能成像？让我们拆开模型看一看它们的元件。像。它们为什么都能成像？让我们拆开模型看一看它们的元件。学生：学生：它们的镜头都有一个透镜。它们的镜头都有一个透镜。教师：教师：照相机与幻灯机都能成像，正是因为它们有这样一个共照相机与幻灯机都能成像，正是因为它们有这样一个共同的成像元件，那么这个透镜是凸透镜还是凹透镜呢？同的成像元件，那么这个透镜是凸透镜还是凹透镜呢？学生：学生：是凸透镜。是凸透镜。二、认
31、识幻灯机成像二、认识幻灯机成像（教师出示幻灯机，使用幻灯机放映图片。）（教师出示幻灯机，使用幻灯机放映图片。）教师：教师：我们正在用幻灯机放映图片，注意观察看我把图片正着放我们正在用幻灯机放映图片，注意观察看我把图片正着放入幻灯机时，在屏幕上的像是怎样的，胶片与透镜的距离、屏幕入幻灯机时，在屏幕上的像是怎样的，胶片与透镜的距离、屏幕和透镜的距离哪个大？和透镜的距离哪个大？学生：学生：屏幕上的像是倒立的，像比胶片大，屏幕到透镜的距离比屏幕上的像是倒立的，像比胶片大，屏幕到透镜的距离比胶片到透镜的距离大。胶片到透镜的距离大。三、认识照相机成像三、认识照相机成像（教师出示照相机模型）（教师出示照相机
32、模型）教师：教师：我们照相时，屏幕上的像是怎样的？和实际物体比哪个大我们照相时，屏幕上的像是怎样的？和实际物体比哪个大？学生：学生：屏幕上的像小，并且是倒立的。屏幕上的像小，并且是倒立的。教师：教师：你可能注意到，实际使用的照相机屏幕上的像是正立的，你可能注意到，实际使用的照相机屏幕上的像是正立的，而不是倒立的。这是在照相机中有另外的装置把像变成正立的。而不是倒立的。这是在照相机中有另外的装置把像变成正立的。请大家思考，实际物体离镜头的距离，和胶片到镜头的距离那个请大家思考，实际物体离镜头的距离，和胶片到镜头的距离那个大？大？学生：学生：实际物体到镜头的距离大，胶片到镜头的距离小。实际物体到镜
33、头的距离大，胶片到镜头的距离小。四、分辨出物和像四、分辨出物和像教师：教师：在幻灯机上，图片是物，屏幕上的是像，本节课的主题在幻灯机上，图片是物，屏幕上的是像，本节课的主题“凸透镜成像凸透镜成像”就是研究用透镜来成像的规律。就是研究用透镜来成像的规律。教师：通过比较照相机与幻灯机的成像我们可以看到透镜成的教师：通过比较照相机与幻灯机的成像我们可以看到透镜成的像是倒立的，幻灯机成的像是放大的，照相机成的像是缩小的，像是倒立的，幻灯机成的像是放大的，照相机成的像是缩小的，幻灯机成像时像到透镜的距离大于物到透镜的距离，照相机成幻灯机成像时像到透镜的距离大于物到透镜的距离，照相机成像时像到透镜的距离小
34、于物到透镜的距离。由此可见透镜成像像时像到透镜的距离小于物到透镜的距离。由此可见透镜成像有一定的规律，这节课就来研究凸透镜成像的规律。有一定的规律，这节课就来研究凸透镜成像的规律。【各抒己见各抒己见】甲：甲：创设情境在物理教学中起着至关重要的作用。老师如果能创设情境在物理教学中起着至关重要的作用。老师如果能够成功的创设一个问题情境，就能有效地激发学生的认知冲突，够成功的创设一个问题情境，就能有效地激发学生的认知冲突，引起学生的学习兴趣，产生主动的学习行为。此前，学生对凸引起学生的学习兴趣，产生主动的学习行为。此前，学生对凸透镜成像没有感性认识，如果让他们直接探究凸透镜成像规律，透镜成像没有感性
35、认识，如果让他们直接探究凸透镜成像规律，学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始，该探究什么。而老学生往往觉得无所适从不知道从哪里开始，该探究什么。而老师首先利用幻灯机模型和照相机，让同学们观察到凸透镜可以师首先利用幻灯机模型和照相机，让同学们观察到凸透镜可以成不同的像，用学生自己的眼睛发现凸透镜成像的大体规律，成不同的像，用学生自己的眼睛发现凸透镜成像的大体规律，符合学生的认知特点。符合学生的认知特点。乙：乙：作为作为“凸透镜成像规律凸透镜成像规律”的课题引入，教学案例不是直接从的课题引入，教学案例不是直接从凸透镜的光学原理开始，而是以生活中常见的幻灯机和照相机的凸透镜的光学原理开始，而是以生活
36、中常见的幻灯机和照相机的成像为起点，通过对幻灯机和照相机模型焦距的功能和结构的观成像为起点，通过对幻灯机和照相机模型焦距的功能和结构的观察，揭示出它们共同的重要部件察，揭示出它们共同的重要部件镜头，也就是凸透镜。由此初镜头，也就是凸透镜。由此初步建立物和像的概念，进而引出步建立物和像的概念，进而引出“探究凸透镜成像规律探究凸透镜成像规律”这一课这一课题。教师大胆地突破了教科书的内容顺序，是一个很好的题。教师大胆地突破了教科书的内容顺序，是一个很好的“课题课题引入引入”的教学案例。的教学案例。丙：丙：老师能够大胆突破课本，设计了老师能够大胆突破课本，设计了“感受像的多样性感受像的多样性”的演示的
37、演示实验与实验与“利用身边的物体感知凸透镜成像利用身边的物体感知凸透镜成像”的分组实验进行引入的分组实验进行引入，符合学生的思维特点，激发了学生的学习兴趣，能够引导学生，符合学生的思维特点，激发了学生的学习兴趣，能够引导学生自发地进一步进行实验探究，既为学生提供了丰富的感性认识，自发地进一步进行实验探究，既为学生提供了丰富的感性认识，也锻炼了学生的动手能力和观察归纳总结的能力，达到了非常好也锻炼了学生的动手能力和观察归纳总结的能力，达到了非常好的教学效果。的教学效果。【专家点评专家点评】本节课的教学充分地考虑到了初二学生的心理和生理特点，本节课的教学充分地考虑到了初二学生的心理和生理特点，较好
38、地贯彻了较好地贯彻了初中物理课程标准初中物理课程标准提出的探究教学的基本理提出的探究教学的基本理念。本案例是探究教学的引入课题，提出问题环节。先由学生念。本案例是探究教学的引入课题，提出问题环节。先由学生在生活中对凸透镜的经验认识开始，在生活中对凸透镜的经验认识开始，“从生活走向物理从生活走向物理”，激，激发学生的学习兴趣，教师给出照相机模型和幻灯机模型，这两发学生的学习兴趣，教师给出照相机模型和幻灯机模型，这两个模型体现了凸透镜不仅能成放大的像，还能成缩小的像，从个模型体现了凸透镜不仅能成放大的像，还能成缩小的像，从而引发学生的认知冲突，学生的求知欲大增。在教学中探究教而引发学生的认知冲突，
39、学生的求知欲大增。在教学中探究教学给了学生更加宽松的思维和活动空间，如何在教学过程开放学给了学生更加宽松的思维和活动空间，如何在教学过程开放的同时尽量减少探究活动的盲目和无序呢？老师在探究教学的的同时尽量减少探究活动的盲目和无序呢？老师在探究教学的过程中适时地给了一些方向性的提示和指引，这些提示和指引过程中适时地给了一些方向性的提示和指引，这些提示和指引应该有一定的逻辑性，在教学过程中起到指导和促进的作用。应该有一定的逻辑性，在教学过程中起到指导和促进的作用。二、展示典型物理现象及其案例二、展示典型物理现象及其案例 展示典型的物理现象是指教师或学生通过实验操作展示展示典型的物理现象是指教师或学
40、生通过实验操作展示与要学习的物理规律相关的物理现象或过程，包括演示实验、与要学习的物理规律相关的物理现象或过程，包括演示实验、学生分组实验或者多媒体技术等教学组织形式。展示现象阶段学生分组实验或者多媒体技术等教学组织形式。展示现象阶段的教学目标主要是学生初步认识有关的物理现象，辨别它的特的教学目标主要是学生初步认识有关的物理现象，辨别它的特征，使用特定术语、符号或图形描述物理现象的特征。这一阶征，使用特定术语、符号或图形描述物理现象的特征。这一阶段的教学活动主要是实验操作、观察现象和描述现象，强调师段的教学活动主要是实验操作、观察现象和描述现象，强调师生的共同参与，教师既是指导者，也是参与者。
41、生的共同参与，教师既是指导者，也是参与者。 辨别物理现象的特征，首先要通过操作来体验展现物理辨别物理现象的特征，首先要通过操作来体验展现物理现象的过程，然后通过有目的、有计划的观察和测量，认识现现象的过程，然后通过有目的、有计划的观察和测量，认识现象，辨别它们的特征。一种方式是通过收集有关的信息，从中象，辨别它们的特征。一种方式是通过收集有关的信息，从中分离出那些作为辨别依据的特征信息，并使用语言或符号表征分离出那些作为辨别依据的特征信息，并使用语言或符号表征它们；另一种方式是先以语言或其他方式告知学生这些特征信它们；另一种方式是先以语言或其他方式告知学生这些特征信息，再通过有一定目标指向的观
42、察去寻找这些特征，证实它们息，再通过有一定目标指向的观察去寻找这些特征，证实它们的存在。的存在。 在教学中，总是选择那些典型的，有代表性的例证，并采在教学中，总是选择那些典型的，有代表性的例证，并采取一些技术方法，使他们的特征更加明显，有利于识别。在取一些技术方法，使他们的特征更加明显，有利于识别。在物理教学中，则要求学生使用特定的物理术语来描述这些现物理教学中，则要求学生使用特定的物理术语来描述这些现象或其特征。在日常生活中，学生能够识别一些事物的特征，象或其特征。在日常生活中，学生能够识别一些事物的特征，却不能说出这些特征的意义。却不能说出这些特征的意义。案例案例 展示微小形变展示微小形变
43、【案例说明案例说明】 这部分教学片段是在学生学习了弹性形变以后，研这部分教学片段是在学生学习了弹性形变以后，研究物体微小形变时利用光杠杆原理进行演示桌面微小形变的究物体微小形变时利用光杠杆原理进行演示桌面微小形变的案例。案例。【教学案例教学案例】教师：教师：我们前面知道了物体在受到拉伸或挤压的时候，都会我们前面知道了物体在受到拉伸或挤压的时候，都会发生形变，如刚才我们看到的弹簧、钢片等。那么当我用手发生形变，如刚才我们看到的弹簧、钢片等。那么当我用手挤压课桌时，是否也能发生形变呢？挤压课桌时，是否也能发生形变呢？教师：教师：如果有形变，这也是一种不容易观察到的微小形变。如果有形变，这也是一种不
44、容易观察到的微小形变。我们面前的这套仪器或许能给我们找到答案。大家请看，在我们面前的这套仪器或许能给我们找到答案。大家请看，在课桌旁边有一个小凳子，凳子上放着铁架台，现将一个激光课桌旁边有一个小凳子，凳子上放着铁架台，现将一个激光器固定在铁架台上，在课桌上平放一面平面镜，调整激光器器固定在铁架台上，在课桌上平放一面平面镜，调整激光器的角度，使激光器发出的光经过平面镜反射后在天花板上形的角度，使激光器发出的光经过平面镜反射后在天花板上形成一个光点。大家看到天花板上的光点了吗？成一个光点。大家看到天花板上的光点了吗？学生：学生：看到了。看到了。教师：教师：现在用力按压桌面，如果发生了形变，利用我们
45、的这现在用力按压桌面，如果发生了形变，利用我们的这些器材如何能证明桌面发生了的形变呢？请一位同学过来做些器材如何能证明桌面发生了的形变呢？请一位同学过来做一下。一下。（学生走到桌前，用手用力向下按压桌面。）（学生走到桌前，用手用力向下按压桌面。）教师：教师：我们看到桌面的形变了吗？我们看到桌面的形变了吗？学生：学生：没有，但是看到天花板上的光点发生了明显的移动。没有，但是看到天花板上的光点发生了明显的移动。教师：教师：为什么用力压桌面，光点会发生移动呢？为什么用力压桌面，光点会发生移动呢？学生：学生：因为桌面发生形变，平面镜的位置发生了变化，引起因为桌面发生形变，平面镜的位置发生了变化，引起激
46、光束入射角的变化。微小的角度变化导致激光束照射到远激光束入射角的变化。微小的角度变化导致激光束照射到远处天花板上的光点位置发生了较大的偏移。处天花板上的光点位置发生了较大的偏移。教师：教师：我们利用光放大原理，巧妙证明了桌面发生了微小我们利用光放大原理，巧妙证明了桌面发生了微小的形变。的形变。教师：教师：我们通过亲身体验，证明了微小形变的存在，请大我们通过亲身体验，证明了微小形变的存在，请大家认真体会这个实验的家认真体会这个实验的 “放大放大”法思想。法思想。教师：其实不只是桌面，像我们脚下的地板、房屋地基、教师：其实不只是桌面，像我们脚下的地板、房屋地基、水库堤坝、大型建筑的桥梁等，在受到挤
47、压式时，也会发水库堤坝、大型建筑的桥梁等，在受到挤压式时，也会发生形变，只是它们的形变非常微小而已。生形变，只是它们的形变非常微小而已。【各抒己见各抒己见】甲：甲：本节课巧妙地利用直观的教具及辅助设备把不易观察本节课巧妙地利用直观的教具及辅助设备把不易观察到的微小形变模拟展示出来。教师采用了放大的思想来做到的微小形变模拟展示出来。教师采用了放大的思想来做实验，使实验现象形象生动的展现给大家，使每名学生都实验，使实验现象形象生动的展现给大家，使每名学生都能清楚的观察到实验现象。所使用的仪器简单，效果显著，能清楚的观察到实验现象。所使用的仪器简单，效果显著，有利于学生加深对微小形变的认识，也认识到
48、了这种变不有利于学生加深对微小形变的认识，也认识到了这种变不可见为可见的实验思路，采用这种教学过程，不仅使学生可见为可见的实验思路，采用这种教学过程，不仅使学生提高了学习物理的兴趣还学到了一种解决物体问题的方法。提高了学习物理的兴趣还学到了一种解决物体问题的方法。同时，通过教师巧妙的提问，促进学生积极的思维，培养同时，通过教师巧妙的提问，促进学生积极的思维，培养了学生独立探究科学规律的能力。了学生独立探究科学规律的能力。乙：乙：形变在生活中有着大量的实例，首先通过举例给学生以感形变在生活中有着大量的实例，首先通过举例给学生以感性认识。但是日常生活中的形变现象都是比较明显的才易观察性认识。但是日
49、常生活中的形变现象都是比较明显的才易观察到，微小形变不易观察，所以在讲解过程中，有一定的难度，到，微小形变不易观察，所以在讲解过程中，有一定的难度，学生难以想象，往往对它模棱两可。学生难以想象，往往对它模棱两可。“放大放大”法就是把微小的法就是把微小的量或现象按一定规律放大后再进行观察和测量。本节课利用量或现象按一定规律放大后再进行观察和测量。本节课利用“放大放大”法向学生展示了桌子因受到压力而产生的形变，给学生法向学生展示了桌子因受到压力而产生的形变，给学生呈现了生活中常见的情境中不易察觉的现象，不仅激发了学生呈现了生活中常见的情境中不易察觉的现象，不仅激发了学生学习物理的兴趣，还丰富和加深
50、了学生对形变的认识和理解。学习物理的兴趣，还丰富和加深了学生对形变的认识和理解。在物理的学习过程中渗透了物理科学方法的教育。另外，光杠在物理的学习过程中渗透了物理科学方法的教育。另外，光杠杆对于学生来说不是很熟悉，容易让他们产生兴趣和好奇心，杆对于学生来说不是很熟悉，容易让他们产生兴趣和好奇心，获得进一步学习的动力。获得进一步学习的动力。 丙：丙：课程改革要求教学过程从强调掌握知识的结论，向强调获课程改革要求教学过程从强调掌握知识的结论，向强调获取知识的过程转化，教育应着眼于初步的科学探究能力与科学取知识的过程转化，教育应着眼于初步的科学探究能力与科学态度的培养，而不在于某项具体知识的学习，本
51、节课利用了光态度的培养，而不在于某项具体知识的学习，本节课利用了光杠杆的原理，将学生不易看见的微小形变放大显示出来，更多杠杆的原理，将学生不易看见的微小形变放大显示出来，更多地是让同学们通过实验探究发现物理规律。在探究物理规律的地是让同学们通过实验探究发现物理规律。在探究物理规律的过程中，亲身体验到学习物理的乐趣和解决问题的喜悦。过程中，亲身体验到学习物理的乐趣和解决问题的喜悦。【专家点评专家点评】 光放大法的作用是增强实验现象，扩大观察范围，光放大法的作用是增强实验现象，扩大观察范围，它通过把一小块平面反射镜利用某种方式连接到物体上，令它通过把一小块平面反射镜利用某种方式连接到物体上，令He
52、-NeHe-Ne激光束入射小平面镜，经小平面镜反射后投射到远处激光束入射小平面镜，经小平面镜反射后投射到远处的墙壁或屏幕上。当物体的微小形变或微小运动带动小平面的墙壁或屏幕上。当物体的微小形变或微小运动带动小平面镜转过一小角度时，反射光点会偏移较大的距离。镜转过一小角度时，反射光点会偏移较大的距离。 演示实验是一人表演，多人观察，因此，现象必须演示实验是一人表演，多人观察，因此，现象必须足够明显，仪器尺寸要足够大，仪表的刻度线适当粗，并充足够明显，仪器尺寸要足够大，仪表的刻度线适当粗，并充分考虑仪器背景色彩对比、放置高低以及物体运动方向，必分考虑仪器背景色彩对比、放置高低以及物体运动方向，必要
53、时应用放大法，将物理量的微小变化放大为可观察量。要时应用放大法，将物理量的微小变化放大为可观察量。在物理学研究中，将微小现象或微弱信号进行放大的方式有在物理学研究中，将微小现象或微弱信号进行放大的方式有很多，在此将常用的几种方法简要地总结一下：很多，在此将常用的几种方法简要地总结一下： 首先是对微小现象进行累积放大：如傅科摆。虽然首先是对微小现象进行累积放大：如傅科摆。虽然单次摆动偏转角度很小，但是可让摆长时间摆动，使得偏转单次摆动偏转角度很小，但是可让摆长时间摆动，使得偏转角逐渐积累到可观察的程度角逐渐积累到可观察的程度。 另外，还有力学放大，又有两类：一是杠杆放大，如另外，还有力学放大，又
54、有两类：一是杠杆放大，如金属的热胀冷缩和金属丝在拉力作用下伸长。二是连通放大，金属的热胀冷缩和金属丝在拉力作用下伸长。二是连通放大，如液体分子间存在间隙和玻璃瓶微小形变演示。如液体分子间存在间隙和玻璃瓶微小形变演示。 第三种方法就是本案例中所用的光放大：如演示桌第三种方法就是本案例中所用的光放大：如演示桌面微小形变，卡文迪许的扭秤，都是利用光杠杆进行的微小面微小形变，卡文迪许的扭秤，都是利用光杠杆进行的微小放大。放大。第四是种方法是电学放大：用传感器将各种物理量转化为电第四是种方法是电学放大：用传感器将各种物理量转化为电学量，再用集成运算放大器放大后接到显示装置上进行演示。学量，再用集成运算放
55、大器放大后接到显示装置上进行演示。三、分离相关变量及其案例三、分离相关变量及其案例 物理规律反映了物理现象或过程在一定条件下，发生、物理规律反映了物理现象或过程在一定条件下，发生、发展和变化的规律。在一定意义上，可以认为物理规律表征发展和变化的规律。在一定意义上，可以认为物理规律表征了某些物理概念之间的关系，或者说，物理规律是在一定条了某些物理概念之间的关系，或者说，物理规律是在一定条件下某些物理量之间的联系。件下某些物理量之间的联系。 分离相关变量就是在展现的物理情境中，分析物理现象，分离相关变量就是在展现的物理情境中，分析物理现象，把与物理规律相关的变量（可控制的物理量）分离出来，以把与物
56、理规律相关的变量（可控制的物理量）分离出来，以便进一步测量、推理，为建立物理规律作好准备，明确探究便进一步测量、推理，为建立物理规律作好准备，明确探究物理规律的方向、策略和方法。物理规律的方向、策略和方法。 物理概念是客观事物的物理属性的抽象，人们用一定物理概念是客观事物的物理属性的抽象，人们用一定的词语或符号把它表述出来。在中学物理课程中所说的物理的词语或符号把它表述出来。在中学物理课程中所说的物理概念可分为两类：概念可分为两类： 第一类是具体概念。具体概念是指由观察所形成的概念，第一类是具体概念。具体概念是指由观察所形成的概念，主要是对被观察对象的某些特征的归类，赋于它名称。在学主要是对被
57、观察对象的某些特征的归类，赋于它名称。在学习中，辨别物理现象的特征与概念的例证交织在一起。这些习中，辨别物理现象的特征与概念的例证交织在一起。这些概念的含义和量值都与具体的物理现象相联系。例如，在凸概念的含义和量值都与具体的物理现象相联系。例如，在凸透镜成像的教学中，理解凸透镜的焦距、物距、像距等概念透镜成像的教学中，理解凸透镜的焦距、物距、像距等概念是与凸透镜成像的特征一起进行的。是与凸透镜成像的特征一起进行的。 第二类是抽象概念。抽象概念或理论概念并不是通过第二类是抽象概念。抽象概念或理论概念并不是通过观察直接获得的，它们与物理理论相联系。用符号、命题等观察直接获得的，它们与物理理论相联系
58、。用符号、命题等抽象形式来对概念下定义，并给予名称。它们远离了具体现抽象形式来对概念下定义，并给予名称。它们远离了具体现象，往往不能直接观察和测量。例如功和动能这两个概念的象，往往不能直接观察和测量。例如功和动能这两个概念的定义就是来自于力学理论，是不能直接测量的，但通过动能定义就是来自于力学理论，是不能直接测量的，但通过动能定理，它们与现实情境相联系。定理，它们与现实情境相联系。 如果某个物理规律所涉及的物理量是具体的特征量，如果某个物理规律所涉及的物理量是具体的特征量，在创设情境中，可以把物理现象的特征分析和描述一起进行，在创设情境中，可以把物理现象的特征分析和描述一起进行，学生在理解了概
59、念含义的同时也分离了变量。学生在理解了概念含义的同时也分离了变量。 如果某个物理规律所涉及的是理论概念之间的关系，如果某个物理规律所涉及的是理论概念之间的关系，通常是先定义概念，在理论分析与推演中明确概念之间的关通常是先定义概念，在理论分析与推演中明确概念之间的关系，再回到创设的物理情境中，通过测量来检验这些物理量系，再回到创设的物理情境中，通过测量来检验这些物理量之间的关系。之间的关系。 分离变量的过程，不仅仅是猜想与假设，也不仅仅是分离变量的过程，不仅仅是猜想与假设，也不仅仅是来自于具体现象的形象思维或特征辨别，而是与物理规律密来自于具体现象的形象思维或特征辨别，而是与物理规律密切相连的对
60、典型物理现象的解读，它为建立物理规律提示了切相连的对典型物理现象的解读，它为建立物理规律提示了明确的探究方向。明确的探究方向。案例案例 阿基米德定律阿基米德定律【案例说明案例说明】 阿基米德定律是阿基米德定律是“浮力浮力”这一章的核心内容，又是初这一章的核心内容，又是初中物理的重点内容。它是通过实验来研究浮力规律，本部分案中物理的重点内容。它是通过实验来研究浮力规律，本部分案例的教学是从日常现象出发先对相关因素有一个感性认识，然例的教学是从日常现象出发先对相关因素有一个感性认识，然后通过科学猜想分离变量，利用单因子实验验证猜想变量。后通过科学猜想分离变量，利用单因子实验验证猜想变量。【教学案例
61、教学案例】一、问题提出一、问题提出 通过实验和日程生活的经验，我们发现物体浸没在通过实验和日程生活的经验，我们发现物体浸没在液体之中要受到浮力的作用，这个浮力的大小与哪些因素液体之中要受到浮力的作用，这个浮力的大小与哪些因素有关呢？有关呢？二、科学猜想二、科学猜想 首先我们可以结合已有的感性知识进行分析猜首先我们可以结合已有的感性知识进行分析猜想，这里我们应用因果关系进行猜想。既然浮力是液体对想，这里我们应用因果关系进行猜想。既然浮力是液体对物体的作用力，那么浮力的大小就可能与物体及液体有关：物体的作用力，那么浮力的大小就可能与物体及液体有关： 可能与物体本身的构成（如密度可能与物体本身的构成
62、（如密度 物物）有关；）有关； 可能与物体的体积（可能与物体的体积（ V物物）有关；）有关； 可能与液体的种类（密度可能与液体的种类（密度 液液）有关；）有关； 可能与物体浸没到液体中的深度（可能与物体浸没到液体中的深度（ h）有关，）有关，等等（与物体形状的关系比较复杂，我们暂不考虑）；等等（与物体形状的关系比较复杂，我们暂不考虑）；三、进行实验三、进行实验 在猜想的基础上，然后可以运用单因子实验法，来在猜想的基础上，然后可以运用单因子实验法，来验证上述猜想是否正确，从而找出规律。验证上述猜想是否正确，从而找出规律。设计单因子实验：设计单因子实验：实验对象：液体（水、煤油等）、物体（几种密度
63、不同但体实验对象：液体（水、煤油等）、物体（几种密度不同但体积相同的物体；几种密度相同但体积不同的物体）积相同的物体；几种密度相同但体积不同的物体）实验源：液体（液体对物体实施浮力）实验源：液体（液体对物体实施浮力）实验效果显示器：弹簧秤指针显示的示数实验效果显示器：弹簧秤指针显示的示数1 1研究浮力研究浮力F 与物体本身的密度与物体本身的密度 物物的关系，此时固定的关系，此时固定V物物、液液、 物物等不变；等不变； 把形状、体积都相同的铁块、铜块（其密度分别为把形状、体积都相同的铁块、铜块（其密度分别为 铁铁、 铜铜）浸没到同种液体（如水）中，测定它们所受到的）浸没到同种液体（如水）中，测定
64、它们所受到的浮力，通过实验可以得结论：（浮力，通过实验可以得结论：（1 1）物体浸没在液体中受到浮）物体浸没在液体中受到浮力与物体的密度无关，这样就排除了一个因素。力与物体的密度无关，这样就排除了一个因素。2 2研究浮力研究浮力 与物体浸没到液体中的深度（与物体浸没到液体中的深度（ h）的关系，此）的关系，此时时物物 、 液液、 V物物固定固定 等不变；等不变； 弹簧秤下挂铁块，将铁块浸没在水中，置铁块于不弹簧秤下挂铁块，将铁块浸没在水中，置铁块于不同的深度处，我们会发现弹簧秤的示数不变化，从而可以得同的深度处，我们会发现弹簧秤的示数不变化，从而可以得到结论：（到结论：（2 2）物体浸没在液体
65、中的不同深度处所受到的浮力）物体浸没在液体中的不同深度处所受到的浮力相同，浮力与物体浸没到液体中的深度（相同，浮力与物体浸没到液体中的深度（ h ）无关。这样又）无关。这样又排除了一个因素。排除了一个因素。3 3研究浮力研究浮力 F与物体体积与物体体积 V物物的关系，此时固定的关系，此时固定h 、液液、 物物等等不变；不变； 弹簧秤下挂一铁块，体积为弹簧秤下挂一铁块，体积为V V ，将铁块浸没在水中，将铁块浸没在水中，测出它所受到的浮力；然后在弹簧秤下挂两个铁块，体积为测出它所受到的浮力；然后在弹簧秤下挂两个铁块，体积为2 2V V ，将它们浸没在水中，测出它们受到的浮力。通过实验我，将它们浸
66、没在水中，测出它们受到的浮力。通过实验我们会得到结论：（们会得到结论：（3 3）浮力与物体的体积有关，体积越大，所）浮力与物体的体积有关，体积越大，所受到的浮力越大（而且可以验证浮力与体积成正比）。受到的浮力越大（而且可以验证浮力与体积成正比）。4 4研究浮力研究浮力 F F与液体密度与液体密度液液的关系，此时固定的关系，此时固定物、物、V物、物、h等等不变；不变； 在弹簧秤下挂一个铁块在弹簧秤下挂一个铁块 ，将铁块浸没在水中或煤油，将铁块浸没在水中或煤油中，分别测出它受到的浮力，通过实验我们可以得到结论：中，分别测出它受到的浮力，通过实验我们可以得到结论：（4 4）同体积的物体浸没在不同密度
67、的液体中，所受到的浮力）同体积的物体浸没在不同密度的液体中，所受到的浮力不同，液体的密度越大，所受到的浮力越大。不同，液体的密度越大，所受到的浮力越大。 综合以上几个单因子实验，可以归纳出以下结论：物综合以上几个单因子实验，可以归纳出以下结论：物体浸没到液体中所受到的浮力与液体的密度有关，与所排开体浸没到液体中所受到的浮力与液体的密度有关，与所排开的体积（完全浸没时，恰好与物体体积相同）有关。如果要的体积（完全浸没时，恰好与物体体积相同）有关。如果要想进一步确定浮力与它们之间准确的关系，则仍然可以用单想进一步确定浮力与它们之间准确的关系，则仍然可以用单因子实验方法分别进行定量研究，并归纳得出阿
68、基米德定律。因子实验方法分别进行定量研究，并归纳得出阿基米德定律。【各抒己见各抒己见】甲：甲：本案例是探究物体所受浮力的大小和哪些因素有关。先本案例是探究物体所受浮力的大小和哪些因素有关。先通过猜想提出可能有关的变量，然后通过实验进行检验，从通过猜想提出可能有关的变量，然后通过实验进行检验，从而排除无关因素，分离出相关变量而排除无关因素，分离出相关变量 V物物、液液 来。这是一种探来。这是一种探索性实验，是在对规律不太清楚的情况下，对物体受到浮力索性实验，是在对规律不太清楚的情况下，对物体受到浮力的各种情境有一个初步的认识，使所受研究的问题或假设逐的各种情境有一个初步的认识，使所受研究的问题或
69、假设逐渐明确起来。这种方法存在极大的任意性，变量的选择也有渐明确起来。这种方法存在极大的任意性，变量的选择也有不确定性，探索过程是在一个问题解决之后又创生出新的问不确定性，探索过程是在一个问题解决之后又创生出新的问题的过程。这种过程在本质上意味着发现和创造，这正是科题的过程。这种过程在本质上意味着发现和创造，这正是科学探究教学所追求的目标。但是，在对规律并不清楚的情况学探究教学所追求的目标。但是，在对规律并不清楚的情况下，一次就把所有相关变量都猜想出来，是一件困难的事情。下，一次就把所有相关变量都猜想出来，是一件困难的事情。这是因为猜想是对事实作出解释，而不是仅凭主观臆测、大这是因为猜想是对事
70、实作出解释，而不是仅凭主观臆测、大胆猜想的结果。分离相关变量是在探索性实验过程中，经过胆猜想的结果。分离相关变量是在探索性实验过程中，经过操作、观察、测量获得事实，并在这一过程中进行选择和决操作、观察、测量获得事实，并在这一过程中进行选择和决策得出的判断。策得出的判断。乙：乙：通过实验，探究阿基米德定律还可以采用另一种教学方法通过实验，探究阿基米德定律还可以采用另一种教学方法策略。这种方法策略是把浸入液体中物体所受浮力的大小直接策略。这种方法策略是把浸入液体中物体所受浮力的大小直接与它排开液体的多少联系起来。在这个基本关系的基础上，就与它排开液体的多少联系起来。在这个基本关系的基础上，就可以得
71、到阿基米德定律，然后再去探究影响浮力大小的因素或可以得到阿基米德定律，然后再去探究影响浮力大小的因素或无关因素。常用的阿基米德实验仪器就是按这种方法策略的需无关因素。常用的阿基米德实验仪器就是按这种方法策略的需要而设计的。要而设计的。丙：丙：以上两种探究以上两种探究“浮力大小与哪些因素有关浮力大小与哪些因素有关”的方法策略，的方法策略，它们的共同点都是要把物体所受的浮力与物体所排开液体所受它们的共同点都是要把物体所受的浮力与物体所排开液体所受的重力这两者联系起来。从逻辑方法上看，前一种方法策略运的重力这两者联系起来。从逻辑方法上看，前一种方法策略运用了归纳法，排除了无关变量，分离出相关变量，然
72、后用了归纳法，排除了无关变量，分离出相关变量，然后“再进再进一步确定浮力与它们之间的关系一步确定浮力与它们之间的关系”。这就应该先从相关变量。这就应该先从相关变量（包含无关变量）找出共同的因素，并归纳出（包含无关变量）找出共同的因素，并归纳出“物体所受浮力物体所受浮力的大小与它所排开液体的多少有关的大小与它所排开液体的多少有关”这一结论。再进一步通过这一结论。再进一步通过实验测量得到阿基米德定律。后一种方法策略对相关变量的研实验测量得到阿基米德定律。后一种方法策略对相关变量的研究是运用了演绎法，各种变量对浮力大小的影响是由阿基米德究是运用了演绎法，各种变量对浮力大小的影响是由阿基米德定律演绎推
73、理的结果，并与解决具体问题相联系。在具体安排定律演绎推理的结果，并与解决具体问题相联系。在具体安排教学时，教师采用哪种教学方法策略，要根据实际情况而定。教学时，教师采用哪种教学方法策略，要根据实际情况而定。【专家点评专家点评】 历史上，培根提出了逐步归纳法和排除法。他指出，历史上，培根提出了逐步归纳法和排除法。他指出，首先运用实验来收集被研究对象的一切有关某种特征的事实证首先运用实验来收集被研究对象的一切有关某种特征的事实证据，然后对这些证据进行分析整理，排除否定性实例，研究不据，然后对这些证据进行分析整理，排除否定性实例，研究不同证据之间的差异和种种变化关系，从事实资料中做出相互关同证据之间
74、的差异和种种变化关系，从事实资料中做出相互关系的概括。他认为，这种概括不应过于匆忙，不要有了一些观系的概括。他认为，这种概括不应过于匆忙，不要有了一些观察结果就马上跳跃到一般原理。相互关系有程度的不同，应该察结果就马上跳跃到一般原理。相互关系有程度的不同，应该逐渐从普遍性程度低的相互关系上升到普遍性高的相互关系。逐渐从普遍性程度低的相互关系上升到普遍性高的相互关系。原理的普遍性程度随着归纳的逐步上升而提高，直至普遍性规原理的普遍性程度随着归纳的逐步上升而提高，直至普遍性规律。通常所说的律。通常所说的“实验归纳法实验归纳法”基本上是按培根的方法进行的。基本上是按培根的方法进行的。 在本案例中，提
75、出的问题是在本案例中，提出的问题是“物体浸没在液体中所受物体浸没在液体中所受到的浮力的大小与哪些因素有关？到的浮力的大小与哪些因素有关？”只涉及到只涉及到“物体浸没在液物体浸没在液体中的情况，对问题的答案是依据体中的情况，对问题的答案是依据“浮力是液体对物体的作用浮力是液体对物体的作用力力”这一判断所提出的这一判断所提出的4 4个可能有关的变量：个可能有关的变量： V物物、液液 、 物物 和和 h。运用实验方法测量在不同情境中物体所受到的浮力，对。运用实验方法测量在不同情境中物体所受到的浮力，对测量数据进行分析、比较，排除了测量数据进行分析、比较，排除了物物 和和 h ，得出影响浮力大，得出影
76、响浮力大小变量是小变量是 V物物和和 液液。 实际上，对问题的答案提出猜想，就是指出事物的实际上，对问题的答案提出猜想，就是指出事物的可能性，也就是物体受到浮力时所处情境的多种可能性。在可能性，也就是物体受到浮力时所处情境的多种可能性。在人类发展过程中产生了越来越多的可能性，而可能性并不是人类发展过程中产生了越来越多的可能性，而可能性并不是预先就形成的，它是认识主体逐步建构的结果。这些可能性预先就形成的，它是认识主体逐步建构的结果。这些可能性是以事实为基础的，并且是由一种必然性规律演绎出来的。是以事实为基础的，并且是由一种必然性规律演绎出来的。关于浮力的相关变量就蕴含在阿基米德定律之中。然而，
77、在关于浮力的相关变量就蕴含在阿基米德定律之中。然而，在认识上的可能性，本质上意味着某种创造性，这就是在物理认识上的可能性，本质上意味着某种创造性，这就是在物理规律教学中探索相关变量的意义所在。规律教学中探索相关变量的意义所在。 本案例运用了本案例运用了“实验归纳法实验归纳法”，来探索影响浮力大，来探索影响浮力大小的相关变量，被限制在小的相关变量，被限制在“物体浸没在液体中物体浸没在液体中”这种情境，这种情境，并不是从实验事实一步就跳跃到阿基米德定律。案例中运用并不是从实验事实一步就跳跃到阿基米德定律。案例中运用的归纳可以分为三个阶段：第一阶段，是从实验操作开始，的归纳可以分为三个阶段：第一阶段
78、，是从实验操作开始，依据测量结果，得出该变量与浮力大小是否相关的判断，筛依据测量结果，得出该变量与浮力大小是否相关的判断，筛选出相关变量；第二阶段，是分析相关变量和无关变量的共选出相关变量；第二阶段，是分析相关变量和无关变量的共同因素同因素-物体所排开液体的多少，归纳出物体所排开液体的多少，归纳出“物体所受浮力物体所受浮力的大小与它所排开液体的多少有关的大小与它所排开液体的多少有关”；第三阶段，是通过精；第三阶段，是通过精确的实验测量，归纳得出阿基米德定律。确的实验测量，归纳得出阿基米德定律。案例案例液体的压强规律的探究液体的压强规律的探究【案例说明案例说明】在学习液体的压强之前学习了质量、密
79、度、重力等知识，在学习液体的压强之前学习了质量、密度、重力等知识，为本节课的学习奠定了基础。但是对液体压强的理解，液体为本节课的学习奠定了基础。但是对液体压强的理解，液体压强与前面的知识如何有机的联系，这需要结合学生的特点压强与前面的知识如何有机的联系，这需要结合学生的特点进行。进行。【教学案例教学案例】教师：教师：在同学们桌上给大家提供了一些器材，比如水、盐水、在同学们桌上给大家提供了一些器材，比如水、盐水、酒精、橡皮膜。同学们也自备了一些器材，比如矿泉水瓶、塑酒精、橡皮膜。同学们也自备了一些器材，比如矿泉水瓶、塑料袋、皮筋、锥子等等。同学们可以尝试着通过不同的实验具料袋、皮筋、锥子等等。同
80、学们可以尝试着通过不同的实验具体感受一下液体压强的存在，并注意观察液体压强有哪些特点，体感受一下液体压强的存在，并注意观察液体压强有哪些特点，看哪个组想到的办法最多、最好，注意先讨论后实验。看哪个组想到的办法最多、最好，注意先讨论后实验。（学生讨论后进行实验，教师巡回指导并发现学生好的做法。）（学生讨论后进行实验，教师巡回指导并发现学生好的做法。）教师：教师：哪个小组先来给大家展示一下你们的实验？哪个小组先来给大家展示一下你们的实验？学生学生：我们小组把塑料瓶中注入水，然后在侧壁不同高度：我们小组把塑料瓶中注入水，然后在侧壁不同高度扎上小孔，会发现水从小孔中喷出来，证明水对侧壁有压强，扎上小孔
81、，会发现水从小孔中喷出来，证明水对侧壁有压强，而且我们还发现，下面的小孔比上面的喷得远，说明越深的而且我们还发现，下面的小孔比上面的喷得远，说明越深的地方压强越大。地方压强越大。教师：教师：他们小组证明了水对侧壁有压强，而且越深处越大。他们小组证明了水对侧壁有压强，而且越深处越大。那你们呢？哪个小组再来？那你们呢？哪个小组再来？学生学生：我们小组把一端开口的塑料瓶蒙上橡皮膜，向里面：我们小组把一端开口的塑料瓶蒙上橡皮膜，向里面倒入水，橡皮膜向下突出，说明水对容器底部有压强，方向倒入水，橡皮膜向下突出，说明水对容器底部有压强，方向向下。我们又把它放入水中，发现橡皮膜突起的程度变小了，向下。我们又
82、把它放入水中，发现橡皮膜突起的程度变小了，说明水又产生了一个向上的压强，并且放得越深，突起的越说明水又产生了一个向上的压强，并且放得越深，突起的越小，也说明和深度有关。小，也说明和深度有关。教师：教师：你们不但实验精彩，而且表达清晰流畅，很好。你们你们不但实验精彩，而且表达清晰流畅，很好。你们又证明了水对容器底有压强，水的内部可以产生向上的压强。又证明了水对容器底有压强，水的内部可以产生向上的压强。学生学生：我们组把塑料袋中注入水，发现塑料袋鼓起来了，我们组把塑料袋中注入水，发现塑料袋鼓起来了，说明水对容器底和侧壁都有压强，而且方向是向四面八方的。说明水对容器底和侧壁都有压强，而且方向是向四面
83、八方的。教师：教师：他们的实验很简单，但完全能够说明问题。说明你们他们的实验很简单，但完全能够说明问题。说明你们很聪明，其他小组谁还有不同的实验？很聪明，其他小组谁还有不同的实验？学生学生：我们组同样也是用塑料袋，把它套在手上，用皮我们组同样也是用塑料袋，把它套在手上，用皮筋固定住上面，然后放入水中，这时就会感觉到塑料袋紧贴筋固定住上面，然后放入水中，这时就会感觉到塑料袋紧贴在手上，这说明水的内部有压强，这个压强的方向是向四面在手上，这说明水的内部有压强，这个压强的方向是向四面八方的。八方的。教师：教师：大家看见了吗？我觉得这个小组不但利用了视觉，而大家看见了吗？我觉得这个小组不但利用了视觉，
84、而且同时还调动了触觉，这一点很好，值得大家学习，他们又且同时还调动了触觉，这一点很好，值得大家学习，他们又得出了水的内部向各个方向都有压强，还有不同的做法吗？得出了水的内部向各个方向都有压强，还有不同的做法吗？学生学生：我们组利用瓶子，在瓶子周围扎上小孔，然后把我们组利用瓶子，在瓶子周围扎上小孔，然后把它按入水中，发现水从小孔流了进去，同样也证明水的内部它按入水中，发现水从小孔流了进去，同样也证明水的内部向各个方向都有压强。向各个方向都有压强。教师：教师：好。刚才我们采用了不同器材和方法，证明了液体压好。刚才我们采用了不同器材和方法，证明了液体压强的存在。我觉得大家很不简单，能想出这么多方法，
85、证明强的存在。我觉得大家很不简单，能想出这么多方法，证明大家的思维很活跃，我们在科学探究中就需要这种发散的思大家的思维很活跃，我们在科学探究中就需要这种发散的思维。好，下面谁能给大家总结一下，刚才我们采用了不同的维。好，下面谁能给大家总结一下，刚才我们采用了不同的方法证明了同一个问题，液体在什么地方有压强？方法证明了同一个问题，液体在什么地方有压强？学生：学生：液体对容器的底部和侧壁可以产生压强，液体内部也存液体对容器的底部和侧壁可以产生压强，液体内部也存在压强，方向是向四面八方的。在压强，方向是向四面八方的。教师：教师：很好，谁还有补充吗？很好，谁还有补充吗？学生：学生：液体压强的大小还与深
86、度有关。液体压强的大小还与深度有关。教师：教师：嗯。从开始我们观看影片到刚才同学们的实验，可以看嗯。从开始我们观看影片到刚才同学们的实验，可以看出液体压强的大小可能与深度有关。我觉得我们有必要再深入出液体压强的大小可能与深度有关。我觉得我们有必要再深入地研究一下，液体压强与深度的关系，除了深度以外，你认为地研究一下，液体压强与深度的关系，除了深度以外，你认为影响液体压强大小的因素还有哪些呢？能否结合生活中的经验影响液体压强大小的因素还有哪些呢？能否结合生活中的经验和今天的实验，再提出你其它的猜想？和今天的实验，再提出你其它的猜想？学生：学生：我感觉，液体压强的大小还可能与液体的密度有关。因我感
87、觉，液体压强的大小还可能与液体的密度有关。因为刚才我把塑料袋套在手上，先放入酒精中，再放入盐水中，为刚才我把塑料袋套在手上，先放入酒精中，再放入盐水中，我感觉盐水中的压强更大一些。我感觉盐水中的压强更大一些。教师：教师：这是他的感觉，你们大家不防也试一下，你感觉呢？这是他的感觉，你们大家不防也试一下，你感觉呢？（学生七嘴八舌，有说明显的，有说不明显的）（学生七嘴八舌，有说明显的，有说不明显的）教师：教师：有时我们的感觉不够灵敏，我们不防先记下来，一会研有时我们的感觉不够灵敏，我们不防先记下来，一会研究一下看看？但这位同学在看到桌子上有不同液体，就能想到究一下看看？但这位同学在看到桌子上有不同液
88、体，就能想到动手试一试，这种精神就是很可贵的。动手试一试，这种精神就是很可贵的。学生：学生：我感觉，液体压强可能会与方向有关。因为刚才我我感觉，液体压强可能会与方向有关。因为刚才我们在实验时，发现液体向各个方向都有压强，那压强大小们在实验时，发现液体向各个方向都有压强，那压强大小是否会与方向有关系？是否会与方向有关系？教师：教师：很好。这个同学很善于思考。你提的这个问题很有很好。这个同学很善于思考。你提的这个问题很有价值。价值。学生：学生：我认为还与容器的底面积，也就是液体的底面积有我认为还与容器的底面积，也就是液体的底面积有关。因为固体压强与受力面积有关，液体是否也是这样，关。因为固体压强与
89、受力面积有关，液体是否也是这样，水槽和烧杯中盛有同样深的水时，底部受到压强应该是不水槽和烧杯中盛有同样深的水时，底部受到压强应该是不一样的吧？所以我觉得还可能与底面积有关。一样的吧？所以我觉得还可能与底面积有关。教师：教师：很好。这位同学很会联想，想到了固体的压强，因很好。这位同学很会联想，想到了固体的压强，因为固体压强与面积有关，液体压强是否也这样呢？好，先为固体压强与面积有关，液体压强是否也这样呢？好，先记下来。记下来。学生：学生：我认为，液体压强与液体体积有关。因为刚才我们我认为，液体压强与液体体积有关。因为刚才我们做了一个实验，往底部蒙有橡皮膜的塑料瓶中注入水，随做了一个实验，往底部蒙
90、有橡皮膜的塑料瓶中注入水，随着加入水的体积的增多，橡皮膜突起的程度也逐渐变大，着加入水的体积的增多，橡皮膜突起的程度也逐渐变大，所以我猜想和液体体积有关。所以我猜想和液体体积有关。【各抒己见各抒己见】甲：甲：首先，本节课，教师从学生的实际情况出发，带领学生进行首先，本节课，教师从学生的实际情况出发，带领学生进行实验探究。由于液体压强这个概念很抽象，学生对其理解也很模实验探究。由于液体压强这个概念很抽象，学生对其理解也很模糊，教师借助生活中常见的器具帮助学生感受液体压强的存在。糊，教师借助生活中常见的器具帮助学生感受液体压强的存在。实验仪器简单方便，实验现象清晰明了，生动有趣，调动了学生实验仪器
91、简单方便，实验现象清晰明了，生动有趣，调动了学生的积极性，也充分发散了学生的思维。同时教师设计的问题恰到的积极性，也充分发散了学生的思维。同时教师设计的问题恰到好处，每当学生有一个小小的突破时，教师乘胜追击，又开始引好处，每当学生有一个小小的突破时，教师乘胜追击，又开始引导学生进行下一步探索。教师应用亲和力的语言鼓励学生回答问导学生进行下一步探索。教师应用亲和力的语言鼓励学生回答问题，逐步引导学生，积极思考及时表扬学生的探索精神。题，逐步引导学生，积极思考及时表扬学生的探索精神。乙：乙：这节课生动、丰富，学生积极参与、思考。教师采用了分组这节课生动、丰富，学生积极参与、思考。教师采用了分组实验
92、，来探究影响液体的因素。本节课是很好的探究案例，为学实验，来探究影响液体的因素。本节课是很好的探究案例，为学生培养能力，提高素质提供了较好的机会。首先教师把主动权交生培养能力，提高素质提供了较好的机会。首先教师把主动权交给了学生，让学生根据自己的生活经验和提供的实验器材来感受给了学生，让学生根据自己的生活经验和提供的实验器材来感受一下压强，然后带着问题去做的实验。我们注意到提供的实验器一下压强，然后带着问题去做的实验。我们注意到提供的实验器材很多是生活中常见的物品，学生对于这些物品熟悉、亲切，因材很多是生活中常见的物品，学生对于这些物品熟悉、亲切，因此他们更愿意积极的思考，发表自己的看法。此他
93、们更愿意积极的思考，发表自己的看法。教师也注重从生活的角度去引导，让学生自己去思考验证影教师也注重从生活的角度去引导，让学生自己去思考验证影响液体压强因素的实验思路。通过这节课，我们可以看到其响液体压强因素的实验思路。通过这节课，我们可以看到其实学生的想法很多。教师充分尊重学生的想法和感受，而不实学生的想法很多。教师充分尊重学生的想法和感受，而不是匆匆的赶时间，给了学生充分的思考讨论的时间和机会，是匆匆的赶时间，给了学生充分的思考讨论的时间和机会，使学生在现象与规律之间搭起桥梁，建立合理的知识体系。使学生在现象与规律之间搭起桥梁，建立合理的知识体系。丙：丙：本节课是一节集教师讲解和学生实验探究
94、为一体的课。本节课是一节集教师讲解和学生实验探究为一体的课。在教学的过程中，先让学生通过实验体验感受液体压强的存在教学的过程中，先让学生通过实验体验感受液体压强的存在与哪些因素有关，再引导学生猜想假设，然后让学生动手在与哪些因素有关，再引导学生猜想假设，然后让学生动手实验来探究这几个物理量之间的关系，猜想是一种重要的思实验来探究这几个物理量之间的关系，猜想是一种重要的思维活动，它是学生在已有知识的事实基础上，对学生未知的维活动，它是学生在已有知识的事实基础上，对学生未知的事物及规律做出一种大胆的假设和看法，但猜想要建立在科事物及规律做出一种大胆的假设和看法，但猜想要建立在科学事实和科学理论的基
95、础上。中学生的思维很活跃，所做的学事实和科学理论的基础上。中学生的思维很活跃，所做的猜想可能漫无边际，所以在实验过程中，教师应给予学生适猜想可能漫无边际，所以在实验过程中，教师应给予学生适当的指导，防止学生毫无目的的做实验。当的指导，防止学生毫无目的的做实验。【专家点评专家点评】本节课的设计有四个较为突出的特点：本节课的设计有四个较为突出的特点：第一，第一，能够从学生的认知规律出发，站在学生的基础上进能够从学生的认知规律出发，站在学生的基础上进行科学探究。由于本节课的内容比较抽象，学生生活经验行科学探究。由于本节课的内容比较抽象，学生生活经验较少，所以先设计了一个体验性的实验，让学生先感受到较
96、少，所以先设计了一个体验性的实验，让学生先感受到液体压强的存在，再提出猜想进行科学探究，这样更符合液体压强的存在，再提出猜想进行科学探究，这样更符合学生的认知规律。学生的认知规律。第二，第二，实验取材方便，生活中的寻常物品，垂手可得，可实验取材方便，生活中的寻常物品，垂手可得，可让学生自备，调动学生的参与积极性。简单易做，直观形让学生自备，调动学生的参与积极性。简单易做，直观形象，生动有趣，颇能激发学生动手实验的积极性，使学生象，生动有趣，颇能激发学生动手实验的积极性，使学生始终处于探索的积极心理状态。通过观察、讨论，不仅充始终处于探索的积极心理状态。通过观察、讨论，不仅充分调动了学生的主观能
97、动性，充分发挥了其主体作用，而分调动了学生的主观能动性，充分发挥了其主体作用，而且学生在实验的过程中发散思维、分析能力得到了充分的且学生在实验的过程中发散思维、分析能力得到了充分的锻炼。锻炼。第三，第三，把课本中的学生实验原本为验证性实验，现改为探索性把课本中的学生实验原本为验证性实验，现改为探索性实验让学生亲自动手去操作、去实验、去探索、去发现、去实验让学生亲自动手去操作、去实验、去探索、去发现、去分析总结，这样更符合学生的认知规律，而且学生在前一个实分析总结，这样更符合学生的认知规律，而且学生在前一个实验的基础上，已经形成了强烈的探究欲望，更应乘胜追击，继验的基础上，已经形成了强烈的探究欲
98、望，更应乘胜追击，继续把问题留给学生，把空间、时间留给学生，让学生自己去探续把问题留给学生，把空间、时间留给学生，让学生自己去探索问题。这时，老师只扮演一个组织者、引导者、合作者的角索问题。这时，老师只扮演一个组织者、引导者、合作者的角色即可。在学生实验过程中，老师通过巡视，引导学生发现问色即可。在学生实验过程中，老师通过巡视，引导学生发现问题，帮助学生思考问题，与学生协作解决问题。真正实现了教题，帮助学生思考问题，与学生协作解决问题。真正实现了教师角色的转变。师角色的转变。第四，第四，控制变量的思想和方法贯穿始终，使其真正内化为学生控制变量的思想和方法贯穿始终，使其真正内化为学生的一种思想。
99、在提出猜想、设计实验、进行实验、分析论证等的一种思想。在提出猜想、设计实验、进行实验、分析论证等环节都特别注意引导学生对这一思想的灵活运用。总之，本节环节都特别注意引导学生对这一思想的灵活运用。总之，本节课以探究液体压强的特点这一知识为载体，以提升学生的科学课以探究液体压强的特点这一知识为载体，以提升学生的科学素养为目的，较好的实现了三维一体的教学目标，并让学生体素养为目的，较好的实现了三维一体的教学目标，并让学生体验了较为完整地科学探究过程。验了较为完整地科学探究过程。第二部分第二部分 建立物理规律的教学建立物理规律的教学方法策略与案例方法策略与案例 一、由典型物理实验概括物理规律一、由典型
100、物理实验概括物理规律二、应用理论模型解释物理规律二、应用理论模型解释物理规律 建立物理规律是一个过程，是把现象、规律和理论统建立物理规律是一个过程，是把现象、规律和理论统一起来的过程，是把对相关现象的描述和分析以及从相关变量一起来的过程，是把对相关现象的描述和分析以及从相关变量的测量中获得的信息、数据，通过概括得到的一种关系，再结的测量中获得的信息、数据，通过概括得到的一种关系，再结合相关的理论，把物理规律以普遍性陈述的形式表述出来，并合相关的理论，把物理规律以普遍性陈述的形式表述出来，并阐明它的物理意义。阐明它的物理意义。 从物理学发展历史来看，物理规律的建立过程包括发现从物理学发展历史来看
101、，物理规律的建立过程包括发现与检验，不同的物理规律可能是经由不同的路径，以不同的方与检验，不同的物理规律可能是经由不同的路径，以不同的方式而获得。而当一个理论建立起来以后，进入常规科学阶段，式而获得。而当一个理论建立起来以后，进入常规科学阶段，对于物理规律，科学家通常做如下三件事情：其一，确立有代对于物理规律，科学家通常做如下三件事情：其一，确立有代表性的典型的实验事实，这样的典型实验现象充分展示了规律表性的典型的实验事实，这样的典型实验现象充分展示了规律所表征的自然的规则性。其二，证明物理规律与自然现象之间所表征的自然的规则性。其二，证明物理规律与自然现象之间的一致性程度。这就需要特殊的仪器
102、和技术能对某些物理量进的一致性程度。这就需要特殊的仪器和技术能对某些物理量进行精密测量，以确定规律的近似性和适用条件。其三，以合适行精密测量，以确定规律的近似性和适用条件。其三，以合适的方式和语言阐述物理规律，并解决相关理论中某些残留的含的方式和语言阐述物理规律，并解决相关理论中某些残留的含糊性。这样，物理规律以清晰的、规范的形式存在于科学文献糊性。这样，物理规律以清晰的、规范的形式存在于科学文献或教科书中，它们是科学家的研究成果，是对物理学发展历史或教科书中，它们是科学家的研究成果，是对物理学发展历史的见证。的见证。 在中学阶段，由于学生程度、课程的设计和教学在中学阶段，由于学生程度、课程的
103、设计和教学要求等诸多方面的原因，在教科书中，同一名称的物理规律要求等诸多方面的原因，在教科书中，同一名称的物理规律在内容和形式上都有明显的调整：一些规律只对现象特征做在内容和形式上都有明显的调整：一些规律只对现象特征做简略说明，另一些规律只介绍了相关物理量之间的定性关系，简略说明，另一些规律只介绍了相关物理量之间的定性关系，这一点在初中阶段尤为明显。然而，它们仍然保留了物理规这一点在初中阶段尤为明显。然而，它们仍然保留了物理规律的基本特征，不同于一般常识，我们可以把它们视为物理律的基本特征，不同于一般常识，我们可以把它们视为物理规律的一种特殊的表述形式，或者说，这些规律的一种特殊的表述形式，或
104、者说，这些“准规律准规律”的教的教学仍然适用我们对物理规律教学过程的阶段分析，只是它们学仍然适用我们对物理规律教学过程的阶段分析，只是它们更多地属于认识物理现象阶段，只初步涉及到某些物理量之更多地属于认识物理现象阶段，只初步涉及到某些物理量之间的关系。然而，这并不妨碍对物理思想和科学方法的领悟，间的关系。然而，这并不妨碍对物理思想和科学方法的领悟，只是教学要求降低了一些而已。正如我国物理课程标准所指只是教学要求降低了一些而已。正如我国物理课程标准所指出的：在义务教育阶段，物理规律多是由观察和实验直接得出的：在义务教育阶段，物理规律多是由观察和实验直接得出；在高中阶段，有些物理规律要经过推理得出
105、。这是我们出；在高中阶段，有些物理规律要经过推理得出。这是我们研究教学方法策略时必须关注的。研究教学方法策略时必须关注的。 建立物理规律的过程中要运用许多具体的科学方法，建立物理规律的过程中要运用许多具体的科学方法，这些方法主要有归纳、演绎、分析、综合、理想化、数学方法这些方法主要有归纳、演绎、分析、综合、理想化、数学方法和实验方法等，还有一些具体的方法手段。这些具体的科学方和实验方法等，还有一些具体的方法手段。这些具体的科学方法在教学中表现为一种与现实情境相联系的实践形式。在教学法在教学中表现为一种与现实情境相联系的实践形式。在教学中，一方面教师应该从物理学本身及科学方法论和认识论入手，中，
106、一方面教师应该从物理学本身及科学方法论和认识论入手，对教学内容和教学方法重新做出审视和进行再认识，提高自己对教学内容和教学方法重新做出审视和进行再认识，提高自己的逻辑思维能力，把科学方法与教学方法策略结合起来，另一的逻辑思维能力，把科学方法与教学方法策略结合起来，另一方面，又要选择合适的时机，以合适的方式把科学方法表述出方面，又要选择合适的时机，以合适的方式把科学方法表述出来，以更好地进行科学方法教育。来，以更好地进行科学方法教育。 一、由典型物理实验概括物理规律一、由典型物理实验概括物理规律 在关于物理规律教学的论述中，通常认为总结物理规律最在关于物理规律教学的论述中，通常认为总结物理规律最
107、常用的方法是由日常经验或实验结果进行直接归纳得出结论，常用的方法是由日常经验或实验结果进行直接归纳得出结论，或者是从对实验现象定性分析中认识现象的特征和分离出相关或者是从对实验现象定性分析中认识现象的特征和分离出相关变量，再通过实验寻求严格的定量关系，进而总结物理规律。变量，再通过实验寻求严格的定量关系，进而总结物理规律。也就是说，把一些物理规律看作是一系列实验结果的抽象概括，也就是说，把一些物理规律看作是一系列实验结果的抽象概括，是从具体事实到普遍规律的归纳。是从具体事实到普遍规律的归纳。 在课堂教学中，通常是由典型物理实验总结物理规律。在课堂教学中，通常是由典型物理实验总结物理规律。最理想
108、的情况是能够顺利地进行实验，得到较为准确的实验数最理想的情况是能够顺利地进行实验，得到较为准确的实验数据，数据处理的结果与规律所表达的关系十分吻合，从而构建据，数据处理的结果与规律所表达的关系十分吻合，从而构建起物理规律。纵观诸多物理规律教学案例，几乎看不到从实验起物理规律。纵观诸多物理规律教学案例，几乎看不到从实验结果到物理规律表述这两个阶段连接中明显存在归纳推理的程结果到物理规律表述这两个阶段连接中明显存在归纳推理的程序。然而却都认为物理规律的表述是从具体现象或实验结果中序。然而却都认为物理规律的表述是从具体现象或实验结果中归纳概括而得到的，这是一个值得研究的问题。归纳概括而得到的，这是一
109、个值得研究的问题。 有一种看法是，归纳是一种外延概括，也就是把在有一种看法是，归纳是一种外延概括，也就是把在局部时空中观察到现象的规律性推延到适合所有的情况，这种局部时空中观察到现象的规律性推延到适合所有的情况，这种归纳的关键性程序在于对具体情境中现象规律性的精确研究。归纳的关键性程序在于对具体情境中现象规律性的精确研究。典型物理实验是有代表性的，在典型实验中发现的规律性也应典型物理实验是有代表性的，在典型实验中发现的规律性也应该适用于其他所有情况。在课堂教学中，各小组的实验结论是该适用于其他所有情况。在课堂教学中，各小组的实验结论是相同的，因而规律是归纳出来的。另一种看法是，归纳发生在相同的
110、，因而规律是归纳出来的。另一种看法是，归纳发生在实验过程中，现象和规律在科学实验中一起建构生成。在每一实验过程中，现象和规律在科学实验中一起建构生成。在每一个实验中对测量数据进行处理得到实验结论，这就是一种归纳。个实验中对测量数据进行处理得到实验结论，这就是一种归纳。当人们对实验中的细节十分明了，使所有变量得到控制，不同当人们对实验中的细节十分明了，使所有变量得到控制，不同的人在不同的实验室完成同样的实验，并获得同样的结论时，的人在不同的实验室完成同样的实验，并获得同样的结论时，就成为令人信服的公认的普遍性结论。从结果上看，似乎是对就成为令人信服的公认的普遍性结论。从结果上看，似乎是对众多个别
111、事实的归纳，但是它却是发生在科学实践中的漫长过众多个别事实的归纳，但是它却是发生在科学实践中的漫长过程。程。案例案例 液体压强与什么因素有关液体压强与什么因素有关【案例说明案例说明】 本节是在学生建立了压强的概念，并研究了固体的压强本节是在学生建立了压强的概念，并研究了固体的压强之后，进一步探究液体压强的特点。研究液体的压强，课本中只之后，进一步探究液体压强的特点。研究液体的压强，课本中只提供了一个学生实验，运用压强计验证液体压强的特点，这当然提供了一个学生实验，运用压强计验证液体压强的特点，这当然很好，但是，由于初二学生对液体压强缺乏生活经验，更没有实很好，但是，由于初二学生对液体压强缺乏生
112、活经验，更没有实际感受，对学生来说是很抽象的，因而学生在操作过程中，会感际感受，对学生来说是很抽象的，因而学生在操作过程中，会感到茫然，在某种程度上就会限制学生思维的发展和主动性的发挥，到茫然，在某种程度上就会限制学生思维的发展和主动性的发挥，为了进一步激发学生学好物理的兴趣，提高学生对科学探索的积为了进一步激发学生学好物理的兴趣，提高学生对科学探索的积极性，培养学生的观察、操作、判断、分析、综合等方面的能力，极性，培养学生的观察、操作、判断、分析、综合等方面的能力，可在学生做实验之前，再增加一组探究型的实验，以便让学生能可在学生做实验之前，再增加一组探究型的实验，以便让学生能更真切的感受到液
113、体压强的存在，并初步观察、体会液体压强具更真切的感受到液体压强的存在，并初步观察、体会液体压强具有怎样的特点，为进一步深入探究特点做好铺垫。有怎样的特点，为进一步深入探究特点做好铺垫。 在研究液体压强与哪些因素有关时，教材是先从理论在研究液体压强与哪些因素有关时，教材是先从理论的角度进行了推导，再通过实验进行验证，突出了科学探究中的角度进行了推导，再通过实验进行验证，突出了科学探究中的分析论证环节，但学生在感受到液体压强的存在后，自然会的分析论证环节，但学生在感受到液体压强的存在后，自然会提出液体压强可能与哪些因素有关，进而提出猜想，设计实验提出液体压强可能与哪些因素有关，进而提出猜想，设计实
114、验进行验证，在学生通过实验对液体压强的特点有了进一步认识进行验证，在学生通过实验对液体压强的特点有了进一步认识时，可以再另辟蹊径从理论的角度进行推导。这样不但更符合时，可以再另辟蹊径从理论的角度进行推导。这样不但更符合学生的认知规律，而且可以让学生体会到一个比较完整的科学学生的认知规律，而且可以让学生体会到一个比较完整的科学探究过程。同时本节课也是典型的利用控制变量法研究问题的探究过程。同时本节课也是典型的利用控制变量法研究问题的典型课例，因此要把控制变量的这种方法贯穿始终，真正内化典型课例，因此要把控制变量的这种方法贯穿始终，真正内化为学生的一种思想。为学生的一种思想。 【教学案例教学案例】
115、一、一、 介绍压强计及其使用方法。介绍压强计及其使用方法。教师：教师：刚才同学们都提出了自己的猜想，所得的结论也多是来刚才同学们都提出了自己的猜想，所得的结论也多是来自于大家的感觉，要想证明我们的结论正确应该进一步去验证，自于大家的感觉，要想证明我们的结论正确应该进一步去验证，你们的观点如何？你们的观点如何？学生：学生：我们缺少一种可以测量的工具。我们缺少一种可以测量的工具。教师：教师：你说得很对，现在给大家介绍一种可以测量液体压强的你说得很对，现在给大家介绍一种可以测量液体压强的仪器。（展示压强计，并指示仪器。（展示压强计，并指示U U型管两侧的液柱高度是相同的。型管两侧的液柱高度是相同的。
116、）大家注意看：我用手在这个橡皮膜上按一下，这边）大家注意看：我用手在这个橡皮膜上按一下，这边U U型的玻型的玻璃管中的液面还相平吗？（学生回答：有了高度差）并且用力璃管中的液面还相平吗？（学生回答：有了高度差）并且用力越大，高度差越大（演示，让学生观察）。如果我把它放到水越大，高度差越大（演示，让学生观察）。如果我把它放到水里（演示），请问两侧的液柱怎样？（学生回答：也产生了高里（演示），请问两侧的液柱怎样？（学生回答：也产生了高度差）在上面有一个旋钮（教师演示），可以帮助它转向各个度差）在上面有一个旋钮（教师演示），可以帮助它转向各个方向，你能试着说说这个仪器，它有什么用吗？这一现象说明方向
117、，你能试着说说这个仪器，它有什么用吗？这一现象说明了什么？了什么？学生：学生：这个仪器可以帮助我们测出压强的大小。可以把它放入这个仪器可以帮助我们测出压强的大小。可以把它放入液体中，液体中有压强的话，玻璃管中的液柱就会出现高度差，液体中，液体中有压强的话，玻璃管中的液柱就会出现高度差，并且压强越大，高度差越大。并且压强越大，高度差越大。教师：教师：你怎么知道它可以测压强的？你怎么知道它可以测压强的？学生：学生：因为当手按在橡皮膜上时，手的压力就产生了压强。玻因为当手按在橡皮膜上时，手的压力就产生了压强。玻璃管中就出现了高度差，当把它放入水中时，玻璃管中同样产璃管中就出现了高度差，当把它放入水中
118、时，玻璃管中同样产生了高度差，说明橡皮膜上也受到了压强。生了高度差，说明橡皮膜上也受到了压强。教师：你说得太棒了，真聪明！所以咱们把它叫做压强计。一教师：你说得太棒了，真聪明！所以咱们把它叫做压强计。一会儿同学们可以借助它帮你完成实验。会儿同学们可以借助它帮你完成实验。二、二、 提出猜想，设计实验，深入探究提出猜想，设计实验，深入探究教师：教师：刚才我们猜想了这么多因素都可能影响液体压强的大小，刚才我们猜想了这么多因素都可能影响液体压强的大小，因此我们在实验时，要特别注意（控制变量），从而得到每一因此我们在实验时，要特别注意（控制变量），从而得到每一个因素是如何影响液体的压强的。好，下面我们先
119、来设计一下个因素是如何影响液体的压强的。好，下面我们先来设计一下实验应该怎样做？应该控制什么，怎么控制？变化什么，怎么实验应该怎样做？应该控制什么，怎么控制？变化什么，怎么变化，前后四人一组，开始讨论。（学生讨论）变化，前后四人一组，开始讨论。（学生讨论）谁先来说如何研究与深度的关系？谁先来说如何研究与深度的关系？学生：学生：我们可以把压强计放入水中不同深度的地方，看我们可以把压强计放入水中不同深度的地方，看U U型管型管两边液面的高度差是否变化。高度差越大的地方，就说明压两边液面的高度差是否变化。高度差越大的地方，就说明压强越大。强越大。教师：教师：你说得很好，但我问你，其它的这些变量，你们
120、是否你说得很好，但我问你，其它的这些变量，你们是否都控制了？怎样控制的？都控制了？怎样控制的？学生：学生：只在水中做实验，所以液体密度是一样的，让橡皮膜只在水中做实验，所以液体密度是一样的，让橡皮膜始终朝下，并且是同一杯水，这些都是不变的。始终朝下，并且是同一杯水，这些都是不变的。教师：教师：如果能把这些再说完整，那就更好了。哪个小组再来如果能把这些再说完整，那就更好了。哪个小组再来说说，怎样研究和说说，怎样研究和液液的关系的关系? ?学生：学生：我们用两个相同的容器，底面积相同，盛上等体积的我们用两个相同的容器，底面积相同，盛上等体积的水和盐水，然后把压强计分别放入水和盐水中，液面下，等水和
121、盐水，然后把压强计分别放入水和盐水中，液面下，等深度的地方都让橡皮膜朝下，然后看深度的地方都让橡皮膜朝下，然后看U U型管中，液面的高度差型管中，液面的高度差是否变化。是否变化。教师：教师：很好。你说得时候，就注意了刚才的问题。谁再来说很好。你说得时候，就注意了刚才的问题。谁再来说说，如何研究与面积的关系？说，如何研究与面积的关系？学生：学生：我们可以用一大一小的瓶子，盛上等深度的水，把压我们可以用一大一小的瓶子，盛上等深度的水，把压强计放入液面下，等深度的地方，都朝下，测量压强的大小，强计放入液面下，等深度的地方，都朝下，测量压强的大小，进行比较。进行比较。学生：学生：那样体积就变了。那样体
122、积就变了。教师：教师：好。这位同学你有什么问题？好。这位同学你有什么问题？学生：学生：他这样做的话，液体的体积也变了，一大一小的两个他这样做的话，液体的体积也变了，一大一小的两个瓶子，盛上等深度的水，这时候不但面积不一样，液体的体瓶子，盛上等深度的水，这时候不但面积不一样，液体的体积也不一样，因此这里就存在两上变量。积也不一样，因此这里就存在两上变量。教师：教师：也就是说，变量没有完全得到控制，是吧？嗯，你听也就是说，变量没有完全得到控制，是吧？嗯，你听得真仔细。这么细微的地方，你都能注意到，你提的问题很得真仔细。这么细微的地方，你都能注意到，你提的问题很有价值。那刚才这位同学怎么办呢？有价值
123、。那刚才这位同学怎么办呢？学生：学生：那这样就在一大一小的容器中，盛入等体积的水，再那这样就在一大一小的容器中，盛入等体积的水，再测液面下等深度的压强。测液面下等深度的压强。教师：教师：这样行吧？能够及时修正自己的观点，这也是一种科这样行吧？能够及时修正自己的观点，这也是一种科学的态度。好，谁再来说说？如何研究和液体体积的关系？学的态度。好，谁再来说说？如何研究和液体体积的关系？学生：学生：我觉得，以我们组目前的器材，无法完成这个实验，我觉得，以我们组目前的器材，无法完成这个实验，因为我想需要找两个规格完全一样的瓶子，盛上不同体积的因为我想需要找两个规格完全一样的瓶子，盛上不同体积的水，再用压
124、强计测液面下等深度的压强，都朝下，我觉得这水，再用压强计测液面下等深度的压强，都朝下，我觉得这样就能保证只变化液体体积，而其它量不变了，但我们组的样就能保证只变化液体体积，而其它量不变了，但我们组的两个瓶子，虽然规格一样，但一个盛了水，一个盛了盐水，两个瓶子，虽然规格一样，但一个盛了水，一个盛了盐水，所以我感觉少一个相同的容器，但我觉得如果能和其它小组所以我感觉少一个相同的容器，但我觉得如果能和其它小组合作，借他们盛水的瓶子，就能完成实验了。合作，借他们盛水的瓶子，就能完成实验了。教师：教师：我觉得你说得很好。我觉得你说得很好。 既然有这样的想法，那我们为既然有这样的想法，那我们为什么不加强小
125、组间的合作呢？这也是我们所提倡得，这种方什么不加强小组间的合作呢？这也是我们所提倡得，这种方法好是好，就是法好是好，就是学生：学生：用一个瓶子就行。用一个瓶子就行。教师：教师：来，这位同学你说说。来，这位同学你说说。学生：学生：我说用一个瓶子就行。测完第一次后，从瓶子中倒出我说用一个瓶子就行。测完第一次后，从瓶子中倒出些水来，再测同一深度的压强，这样其它量都没变，不就只些水来，再测同一深度的压强，这样其它量都没变，不就只改变了液体的体积吗？改变了液体的体积吗？教师：教师：同学们说行吗？我觉得你太聪明了，能想出这么妙的同学们说行吗？我觉得你太聪明了，能想出这么妙的方法，大家不防可以这样做。方法，
126、大家不防可以这样做。教师：教师：我们还有一个变量我们还有一个变量方向没有说，但是我觉得说了方向没有说，但是我觉得说了这么多，对于如何研究压强与方向的关系，不用再说了吧！这么多，对于如何研究压强与方向的关系，不用再说了吧！同学们在实验过程中，一定要把控制变量这种方法贯穿始终。同学们在实验过程中，一定要把控制变量这种方法贯穿始终。好，下面同学们开始做实验，看哪个小组做得最好，实验中好，下面同学们开始做实验，看哪个小组做得最好，实验中注意记录好数据，最好画出表格，开始实验。注意记录好数据，最好画出表格，开始实验。（教学生实验，教师巡视指导）（教学生实验，教师巡视指导）设计说明：设计说明： 有了前面实
127、验的铺垫，学生有了感性认识，对液体有了前面实验的铺垫，学生有了感性认识，对液体的压强不再陌生，自然会结合刚才的实验和生活中的经验提的压强不再陌生，自然会结合刚才的实验和生活中的经验提出自己的猜想。学生猜想的同时，应让学生说明猜想的依据，出自己的猜想。学生猜想的同时，应让学生说明猜想的依据，并指出这样才是科学的猜想。这样可以保证探究始终保持在并指出这样才是科学的猜想。这样可以保证探究始终保持在科学的轨道上，避免科学探究的盲目性。设计实验的过程，科学的轨道上，避免科学探究的盲目性。设计实验的过程，实际上也是强化控制变量法的过程，借学生出现的问题，进实际上也是强化控制变量法的过程，借学生出现的问题，
128、进一步强化控制变量的思想，这样才能使学生把控制变量逐步一步强化控制变量的思想，这样才能使学生把控制变量逐步变成一种方法学会运用，而不是当作一个概念把它记住。在变成一种方法学会运用，而不是当作一个概念把它记住。在这一环节往往也是学生思维最活跃、最具创新性的时候。在这一环节往往也是学生思维最活跃、最具创新性的时候。在学生对如何研究每一个因素，都有较具体的认识时，再引导学生对如何研究每一个因素，都有较具体的认识时，再引导学生动手实验，可以避免学生实验的盲目性。而且学生在前学生动手实验，可以避免学生实验的盲目性。而且学生在前一个实验的基础上，已经形成了强烈的探究欲望，更应乘胜一个实验的基础上，已经形成
129、了强烈的探究欲望，更应乘胜追击，继续把问题留给学生，把空间、时间留给学生，让学追击，继续把问题留给学生，把空间、时间留给学生，让学生自己去探索问题，这时，老师只扮演一个组织者、引导者、生自己去探索问题，这时，老师只扮演一个组织者、引导者、合作者的角色即可，真正实现了教师角色的转变合作者的角色即可，真正实现了教师角色的转变。三、三、 交流评估，分析论证，归纳结论交流评估，分析论证，归纳结论教师：教师：哪个小组先来给大家汇报一下你们的研究成果？哪个小组先来给大家汇报一下你们的研究成果？学生：学生：我们小组做了三个实验，研究了三个问题，分别是我们小组做了三个实验，研究了三个问题，分别是压强与液体深度
130、、密度和方向的关系。（学生表述实验过压强与液体深度、密度和方向的关系。（学生表述实验过程及数据）。我们得出的结论是：液体压强与液体的密度程及数据）。我们得出的结论是：液体压强与液体的密度和深度有关，与方向有关。和深度有关，与方向有关。教师：教师：我觉得这个小组的效率很高。在这么短的时间内，我觉得这个小组的效率很高。在这么短的时间内，研究了三个因素，但大家再注意观察一下，他们的实验，研究了三个因素，但大家再注意观察一下，他们的实验，还有没有值得改进或注意的地方？还有没有值得改进或注意的地方？学生：学生：他们在记录数据时，没有体现出其它的变量是否控他们在记录数据时，没有体现出其它的变量是否控制了，
131、比如液体的体积和面积等。制了，比如液体的体积和面积等。教师：教师：我觉得你提得这一点非常好，我们在记录实验数据我觉得你提得这一点非常好，我们在记录实验数据时，同样不要忘了控制变量，在表格中要体现出你控制的时，同样不要忘了控制变量，在表格中要体现出你控制的变量是谁，变化的量是谁，研究的因素又是谁，这样才便变量是谁，变化的量是谁，研究的因素又是谁，这样才便于我们分析数据，得出结论，其它同学还有吗？于我们分析数据，得出结论，其它同学还有吗？学生：学生：我觉得我们组在做实验时，虽然效率很高，研究了三个我觉得我们组在做实验时，虽然效率很高，研究了三个因素，但我们也忽视了一点，就是每一个问题只做了一组实验
132、，因素，但我们也忽视了一点，就是每一个问题只做了一组实验，这样得出的数据，可能就不太具有普遍性，误差可能较大，应这样得出的数据，可能就不太具有普遍性，误差可能较大，应每一实验多做几次，这样才能得出一个比较普遍的结论。每一实验多做几次，这样才能得出一个比较普遍的结论。教师：教师：非常高兴你能提出这样的问题，对自己的实验能进行这非常高兴你能提出这样的问题，对自己的实验能进行这么深入的反思，这种精神是非常值得大家学习的。的确，一个么深入的反思，这种精神是非常值得大家学习的。的确，一个规律的得出，不可能只通过一次实验，但如果别人也这么做了，规律的得出，不可能只通过一次实验，但如果别人也这么做了，而且也
133、得到同样的结论，能否说明问题呢？好，做了这个实验，而且也得到同样的结论，能否说明问题呢？好，做了这个实验，并支持他们观点的同学请举手。（学生举手）并支持他们观点的同学请举手。（学生举手）教师：教师：看来大家都同意你们的观点，你们的结论已经得到了大看来大家都同意你们的观点，你们的结论已经得到了大家的认可。哪个小组研究得与液体底面积的关系？家的认可。哪个小组研究得与液体底面积的关系？学生：学生：我们分别用一大一小的瓶子，盛上等体积的水，再测量我们分别用一大一小的瓶子，盛上等体积的水，再测量等深度处液体的压强，橡皮膜都朝下，得出的数据分别为等深度处液体的压强，橡皮膜都朝下，得出的数据分别为所以，我们
134、得出的结论是：液体压强大小与容器的底面积无关。所以，我们得出的结论是：液体压强大小与容器的底面积无关。教师：教师：刚才是你们小组提出的这个猜想吧。那现在你们通过实刚才是你们小组提出的这个猜想吧。那现在你们通过实验，得到了验证，你们能接受这一观点吗？大家能接受吗？验，得到了验证，你们能接受这一观点吗？大家能接受吗？学生：学生：能。能。教师：教师：哪个小组研究得与液体体积的关系？我们用一个容器，哪个小组研究得与液体体积的关系？我们用一个容器，倒上水，第一次测量液面下倒上水，第一次测量液面下5cm5cm深处的压强；第二次把水倒出深处的压强；第二次把水倒出一部分，改变了液体的体积，再测液面下一部分，改
135、变了液体的体积，再测液面下5cm5cm深处的压强仍不深处的压强仍不变，并且我们做了三组，所以我们得出的结论是，液体压强变，并且我们做了三组，所以我们得出的结论是，液体压强与液体体积无关。与液体体积无关。教师：教师：大家同意吗？大家同意吗？学生：学生：同意。同意。教师：教师：我记得刚才是这个小组提出的这一猜想，但你们没有我记得刚才是这个小组提出的这一猜想，但你们没有做，是吧！大家证明无关，你们怎么想？做，是吧！大家证明无关，你们怎么想？学生：学生：我同意大家的观点，因为我们研究了深度的关系后，我同意大家的观点，因为我们研究了深度的关系后，又深入考虑了这一问题，我感觉在体积变化的同时，深度也又深入
136、考虑了这一问题，我感觉在体积变化的同时，深度也在变化，应该是深度影响了压强的大小，所以我同意大家的在变化，应该是深度影响了压强的大小，所以我同意大家的观点。观点。教师：教师：很好。能够善于接受别人的意见，修正自己的观点，很好。能够善于接受别人的意见，修正自己的观点，这是一种良好的科学态度。但如果有时我们不能接受别人的这是一种良好的科学态度。但如果有时我们不能接受别人的观点时，再做深入的研究，并勇于坚持自己的合理的看法。观点时，再做深入的研究，并勇于坚持自己的合理的看法。设计说明：给学生提供的实验器材有：水、盐水、酒精三种设计说明：给学生提供的实验器材有：水、盐水、酒精三种液体，分成不同的小组进
137、行实验，这样做，一是为了实验现液体，分成不同的小组进行实验，这样做，一是为了实验现象更明显，二是为了得到的实验数据更科学，更具有说服力。象更明显，二是为了得到的实验数据更科学，更具有说服力。这里尤其要注意关注那些提出猜想并没有对这一问题进行研这里尤其要注意关注那些提出猜想并没有对这一问题进行研究的同学，看他们是否接受了其他同学的观点，并帮助他们究的同学，看他们是否接受了其他同学的观点，并帮助他们分析原因，真正实现课堂的民主化。分析原因，真正实现课堂的民主化。四、小结新课，完成探究。四、小结新课，完成探究。教师：教师：好，我想我们现在可以对我们今天的实验做一个初步好，我想我们现在可以对我们今天的
138、实验做一个初步的结论了。谁来总结一下？的结论了。谁来总结一下？（学生总结实验结论）（学生总结实验结论）教师：教师：今天，我们研究了影响液体压强大小的因素，看到与今天，我们研究了影响液体压强大小的因素，看到与液体的密度和深度有关。但是否只有这两个因素呢？是否还液体的密度和深度有关。但是否只有这两个因素呢？是否还有我们没想到，也没有研究的因素呢？为了更清楚的了解液有我们没想到，也没有研究的因素呢？为了更清楚的了解液体压强，我们还可以再从另一个角度认识它，那就是理论推体压强，我们还可以再从另一个角度认识它，那就是理论推导。好，下节课我们就再从理论的角度，进一步揭开液体压导。好，下节课我们就再从理论的
139、角度，进一步揭开液体压强的真面目。强的真面目。【各抒己见各抒己见】甲：甲：本节课的设计能够从学生的认知规律出发，站在学生的本节课的设计能够从学生的认知规律出发，站在学生的基础上进行科学探究，而且实验取材方便，简单易做，直观基础上进行科学探究，而且实验取材方便，简单易做，直观形象，生动有趣，颇能激发学生动手实验的积极性，使学生形象，生动有趣，颇能激发学生动手实验的积极性，使学生始终处于探索的积极心理状态，通过观察、讨论，不仅充分始终处于探索的积极心理状态，通过观察、讨论，不仅充分调动了学生的主观能动性，充分发挥了其主体作用，而且学调动了学生的主观能动性，充分发挥了其主体作用，而且学生在实验的过程
140、中发散思维、分析能力得到了充分的锻炼。生在实验的过程中发散思维、分析能力得到了充分的锻炼。乙：乙：本节课把课本中的学生实验原本为验证性实验，现改为本节课把课本中的学生实验原本为验证性实验，现改为探索性实验让学生亲自动手去操作、去实验、去探索、去探索性实验让学生亲自动手去操作、去实验、去探索、去发现、去分析总结，这样更符合学生的认知规律，而且学生发现、去分析总结，这样更符合学生的认知规律，而且学生在前一个实验的基础上，已经形成了强烈的探究欲望，更应在前一个实验的基础上，已经形成了强烈的探究欲望，更应乘胜追击，继续把问题留给学生，把空间、时间留给学生，乘胜追击，继续把问题留给学生，把空间、时间留给
141、学生，让学生自己去探索问题，这时，老师只扮演一个组织者、引让学生自己去探索问题，这时，老师只扮演一个组织者、引导者、合作者的角色即可，在学生实验过程中，老师通过巡导者、合作者的角色即可，在学生实验过程中，老师通过巡视，引导学生发现问题，帮助学生思考问题，与学生协作解视，引导学生发现问题，帮助学生思考问题，与学生协作解决问题。真正实现了教师角色的转变。决问题。真正实现了教师角色的转变。丙：丙：控制变量的思想和方法贯穿始终，使其真正内化为学生控制变量的思想和方法贯穿始终，使其真正内化为学生的一种思想。在提出猜想、设计实验、进行实验、分析论证的一种思想。在提出猜想、设计实验、进行实验、分析论证等环节
142、都特别注意引导学生对这一思想的灵活运用。总之，等环节都特别注意引导学生对这一思想的灵活运用。总之，本节课以探究液体压强的特点这一知识为载体，以控制变量本节课以探究液体压强的特点这一知识为载体，以控制变量这种方法为主线，以提升学生的科学素养为目的，较好的实这种方法为主线，以提升学生的科学素养为目的，较好的实现了三维一体的教学目标，并让学生体验了较为完整地科学现了三维一体的教学目标，并让学生体验了较为完整地科学探究过程。探究过程。【专家点评专家点评】 学生研究物理问题的过程，首先是建立在对问题所学生研究物理问题的过程，首先是建立在对问题所反映出的外在现象的初步认识与质疑之上的，而后是初步的反映出的
143、外在现象的初步认识与质疑之上的，而后是初步的猜想，并思考解决问题的方法。科学探究是研究问题的一个猜想，并思考解决问题的方法。科学探究是研究问题的一个基本的过程，既包含了研究物理问题的科学方法，也是人们基本的过程，既包含了研究物理问题的科学方法，也是人们对问题由浅入深的认识过程。本节课，教师充分利用学生已对问题由浅入深的认识过程。本节课，教师充分利用学生已有的对液体压强的认识，引导学生积极思考，寻找造成液体有的对液体压强的认识，引导学生积极思考，寻找造成液体压强不同的本质原因，引导学生通过设计实验、相互交流，压强不同的本质原因，引导学生通过设计实验、相互交流，逐步探究出影响液体压强的主要因素。教
144、师在教学中将认识逐步探究出影响液体压强的主要因素。教师在教学中将认识与方法的指导完美统一。与方法的指导完美统一。 本节课与其它课的不同之处在于所用的核心仪器本节课与其它课的不同之处在于所用的核心仪器是学生们没有见过的，因此需要在进行正式的科学探究之是学生们没有见过的，因此需要在进行正式的科学探究之前学生能够熟悉并能够知道如何使用仪器，能够做到正确前学生能够熟悉并能够知道如何使用仪器，能够做到正确操作，能够根据仪器指示理解所研究的物理现象。如何让操作，能够根据仪器指示理解所研究的物理现象。如何让这种器材进入学生的视野，使学生有了解这种器材的愿望，这种器材进入学生的视野，使学生有了解这种器材的愿望
145、，教师要注意把握时机，正如本节课的教师所做到，他先让教师要注意把握时机，正如本节课的教师所做到，他先让学生们利用各种方法进行了对液体压强性质的探索，但是学生们利用各种方法进行了对液体压强性质的探索，但是学生得到的都是基于个人感觉的认识，没有一个客观的标学生得到的都是基于个人感觉的认识，没有一个客观的标准，在这个时候拿出压强计，定然能使得学生对于压强计准，在这个时候拿出压强计，定然能使得学生对于压强计的使用予以极大的关注。初中阶段学生们逐步开始进行严的使用予以极大的关注。初中阶段学生们逐步开始进行严谨的科学探究，对自然界的说明就不能仅仅停留在感觉，谨的科学探究，对自然界的说明就不能仅仅停留在感觉
146、，应该逐步寻求对自然界的各种现象进行客观而确切地说明应该逐步寻求对自然界的各种现象进行客观而确切地说明的工具，这是他们进入科学殿堂的基本要求，因此虽然初的工具，这是他们进入科学殿堂的基本要求，因此虽然初中物理课程的内容非常简单，但是众多的科学仪器，如天中物理课程的内容非常简单，但是众多的科学仪器，如天平、弹簧秤、电流表、电压表等等，都是在这个时候接触平、弹簧秤、电流表、电压表等等，都是在这个时候接触到的，因此初中的教师应帮助他们打好这个基础。到的，因此初中的教师应帮助他们打好这个基础。案例案例 摩擦力的微观解释摩擦力的微观解释【案例说明案例说明】 虽然滑动摩擦力与静摩擦力在大小变化规律上不同，
147、但虽然滑动摩擦力与静摩擦力在大小变化规律上不同，但是它们都是摩擦力，都是两个相互接触的界面之间相互作用的结是它们都是摩擦力，都是两个相互接触的界面之间相互作用的结果，它们有着共同的摩擦机理。学习摩擦力产生的机制，可以把果，它们有着共同的摩擦机理。学习摩擦力产生的机制，可以把滑动摩擦力与静摩擦力联系起来，依据摩擦机理来推论静摩擦力滑动摩擦力与静摩擦力联系起来，依据摩擦机理来推论静摩擦力的存在，并把静摩擦力的产生与两个物体的界面之间相对运动趋的存在，并把静摩擦力的产生与两个物体的界面之间相对运动趋势联系起来，然后，通过实验测量物体从静止到运动整个过程中势联系起来，然后，通过实验测量物体从静止到运动
148、整个过程中摩擦力的大小和规律，达到对摩擦力较为完整的认识。本案例以摩擦力的大小和规律，达到对摩擦力较为完整的认识。本案例以“参考资料参考资料”的形式，给出了一个摩擦力机理的简化模型。的形式，给出了一个摩擦力机理的简化模型。二、应用理论模型解释物理规律二、应用理论模型解释物理规律 科学解释的一种形式是应用理论模型对物理规律的科学解释的一种形式是应用理论模型对物理规律的解释。这种科学解释是对物理规律的本质属性或物理现象因解释。这种科学解释是对物理规律的本质属性或物理现象因果关系的揭示。它超越了现象层次，与产生现象的内部机制果关系的揭示。它超越了现象层次，与产生现象的内部机制相关联，是把物理规律整合
149、到某个理论体系中，使物理规律相关联，是把物理规律整合到某个理论体系中，使物理规律从经验层次深入到被研究对象内部机制的理论层次，从而使从经验层次深入到被研究对象内部机制的理论层次，从而使物理规律显示它的内在必然性，也促进了对物理规律的深入物理规律显示它的内在必然性，也促进了对物理规律的深入理解。理解。【教学案例教学案例】一、一、 摩擦力产生的机理摩擦力产生的机理( (利用多媒体课件展示摩擦力产生的机理，如图。利用多媒体课件展示摩擦力产生的机理，如图。) )教师：教师：我们探究了滑动摩擦力的规律，认识到滑动摩擦力是发我们探究了滑动摩擦力的规律，认识到滑动摩擦力是发生相对运动的两个物体的接触面之间相
150、互作用的结果。在这两生相对运动的两个物体的接触面之间相互作用的结果。在这两个界面相互作用过程中，将产生力的传递、机械能的转换，以个界面相互作用过程中，将产生力的传递、机械能的转换，以及物体表面的磨损。那么物体的接触面之间是怎样相互作用的及物体表面的磨损。那么物体的接触面之间是怎样相互作用的呢？这就要研究摩擦的机理。呢？这就要研究摩擦的机理。请大家阅读请大家阅读“参考资料参考资料”，并思考下面的问题：，并思考下面的问题：试用摩擦机理解释滑动摩擦力的规律；试用摩擦机理解释滑动摩擦力的规律；用弹簧秤拉木块，但没有拉动，那么木块与木块之间有没有摩擦用弹簧秤拉木块，但没有拉动，那么木块与木块之间有没有摩
151、擦力存在？力存在？学生：学生：（阅读，并相互交流讨论）（阅读，并相互交流讨论）二、运用理论模型解释摩擦定律二、运用理论模型解释摩擦定律教师：教师：从参考资料中我们可以概括出摩擦机理的要点（屏幕展示）从参考资料中我们可以概括出摩擦机理的要点（屏幕展示）：物体的表面是凸凹不平的。表面之间的实际接触是这些微小凸起物体的表面是凸凹不平的。表面之间的实际接触是这些微小凸起之间的接触。之间的接触。这些凸起之间的相互作用主要有两种：这些凸起之间的相互作用主要有两种：弹性的弹性的啮合、爬坡啮合、爬坡塑性的塑性的粘合、断裂粘合、断裂我们先用摩擦机理的这个理论模型解释滑动摩擦力的规律我们先用摩擦机理的这个理论模型
152、解释滑动摩擦力的规律 ，即，即滑动摩擦力的大小为什么与正压力有关？与接触面的性质有关？滑动摩擦力的大小为什么与正压力有关？与接触面的性质有关？（学生发言，略）（学生发言，略）教师：教师：根据摩擦力产生的机理来看，首先，正压力越大，微根据摩擦力产生的机理来看，首先，正压力越大，微小凸起间的压力也越大，在发生弹性形变时，爬越凸起所需小凸起间的压力也越大，在发生弹性形变时，爬越凸起所需的力和所作的功也就越大。在发生塑性形变时，粘合的程度的力和所作的功也就越大。在发生塑性形变时，粘合的程度越紧密使其分离所需的力也就越大，所以当发生相对运动时，越紧密使其分离所需的力也就越大，所以当发生相对运动时，产生的
153、阻力就越大。产生的阻力就越大。 另外，不同的接触面，由于其粗糙程度或材料的性另外，不同的接触面，由于其粗糙程度或材料的性质不同，微凸起之间的接触状况也不相同，因此既是在正压质不同，微凸起之间的接触状况也不相同，因此既是在正压力相同的情况下，产生的阻碍相对运动的力也不同。由此，力相同的情况下，产生的阻碍相对运动的力也不同。由此，我们就可以联系摩擦机理来理解摩擦定律了。我们就可以联系摩擦机理来理解摩擦定律了。三、推论静摩擦力的存在。三、推论静摩擦力的存在。教师：教师：生活经验告诉我们，推动静止在地面上的木箱必须用生活经验告诉我们，推动静止在地面上的木箱必须用力，也就是说，当两个物体彼此接触、挤压时
154、，即使二者没力，也就是说，当两个物体彼此接触、挤压时，即使二者没有发生相对滑动，在接触面上也会产生一种阻碍相对运动的有发生相对滑动，在接触面上也会产生一种阻碍相对运动的力。为清楚起见，请同学们利用课桌上的实验器材进行这样力。为清楚起见，请同学们利用课桌上的实验器材进行这样的实验的实验用弹簧秤缓缓拉木块，并说明你们的实验过程弹用弹簧秤缓缓拉木块，并说明你们的实验过程弹簧秤示数的变化。簧秤示数的变化。学生：学生：（实验结束后）起初物块并没有拉动，弹簧秤的示数（实验结束后）起初物块并没有拉动，弹簧秤的示数不断增大，直至达到一定程度，物块发生了滑动。不断增大，直至达到一定程度，物块发生了滑动。教师：教
155、师：可见即使二者没有发生相对滑动，但是当二者间有相可见即使二者没有发生相对滑动，但是当二者间有相对运动的趋势，在接触面上也会产生一种阻碍相对运动趋势对运动的趋势，在接触面上也会产生一种阻碍相对运动趋势的力。我们可以认为它也是摩擦力吗？请结合摩擦机理来说的力。我们可以认为它也是摩擦力吗？请结合摩擦机理来说明这个问题。明这个问题。学生：学生：当木块放在木板上时，由于重力作用，木块和木板压当木块放在木板上时，由于重力作用，木块和木板压在一起，从摩擦机理上来看，虽然木块和木板之间没有相对在一起，从摩擦机理上来看，虽然木块和木板之间没有相对运动，但由于挤压，微凸起之间的啮合和粘合，就已经发生运动，但由于
156、挤压，微凸起之间的啮合和粘合，就已经发生了。当在水平方向施加外力时，若施加的外力较小，不能将了。当在水平方向施加外力时，若施加的外力较小，不能将它们拉开，因此，虽然二者间没有相对运动，但是正是两接它们拉开，因此，虽然二者间没有相对运动，但是正是两接触面间的啮合和粘合作用平衡了外力，因此这种阻碍相对运触面间的啮合和粘合作用平衡了外力，因此这种阻碍相对运动趋势的力的性质与滑动摩擦力相同，因此，当二者有相对动趋势的力的性质与滑动摩擦力相同，因此，当二者有相对运动趋势的时候，表面间也存在摩擦力。当要分开它们，使运动趋势的时候，表面间也存在摩擦力。当要分开它们，使其产生相对运动的时候，必须施加足够大的外
157、力。而一旦发其产生相对运动的时候，必须施加足够大的外力。而一旦发生相对滑动，它就与滑动摩擦力相同了，这说明在用逐渐增生相对滑动，它就与滑动摩擦力相同了，这说明在用逐渐增大的力拉放在水平面上的小木块直至其发生相对运动的过程大的力拉放在水平面上的小木块直至其发生相对运动的过程中，受到的都是摩擦力的作用。中，受到的都是摩擦力的作用。教师：教师：很好。我们已经能从理论上分析实际发生的物理现象了：很好。我们已经能从理论上分析实际发生的物理现象了：首先，可以从理论上假设在木板和木块之间没有相对运动时存首先，可以从理论上假设在木板和木块之间没有相对运动时存在的阻力与滑动摩擦力的机理是相同的；另外，我们的实验
158、证在的阻力与滑动摩擦力的机理是相同的；另外，我们的实验证明，能够拖动木块所用的力与进行滑动摩擦力实验时所用的力明，能够拖动木块所用的力与进行滑动摩擦力实验时所用的力是相同的，这是两个界面处于不同相对运动状态时的两个阶段。是相同的，这是两个界面处于不同相对运动状态时的两个阶段。因此我们可以相信我们的假设是正确的，在木块与木板之间虽因此我们可以相信我们的假设是正确的，在木块与木板之间虽然没有相对运动但是有这种相对运动的趋势时，它们之间存在然没有相对运动但是有这种相对运动的趋势时，它们之间存在阻碍这种趋势的力，我们称之为阻碍这种趋势的力，我们称之为“静摩擦力静摩擦力”。下面，我们将。下面，我们将进一
159、步研究静摩擦力的规律进一步研究静摩擦力的规律摩擦力产生的原因假说摩擦力产生的原因假说由于产生摩擦现象的机理比较复杂，人们对其认识经历了较长的过程。由于产生摩擦现象的机理比较复杂，人们对其认识经历了较长的过程。1 1凹凸啮合说凹凸啮合说从十五世纪至十八世纪，科学家们提出了一种解释摩擦本质的凹凸啮合说。从十五世纪至十八世纪，科学家们提出了一种解释摩擦本质的凹凸啮合说。这个理论认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接这个理论认为摩擦是由于互相接触的物体表面粗糙不平产生的。两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动，触挤压时，接触面上很多凹凸部分就相
160、互啮合。如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相碰撞，形成了对运动的阻碍，这是人们对摩擦本质两个接触面的凸起部分相碰撞，形成了对运动的阻碍，这是人们对摩擦本质的初步认识。的初步认识。2 2旧摩擦粘附说旧摩擦粘附说 英国学者德萨古利厄斯（英国学者德萨古利厄斯（1683168317441744）于）于17341734年提出了摩擦粘附年提出了摩擦粘附说，他认为产生摩擦的真正原因在于接触面间的分子力作用。表面越光滑，说，他认为产生摩擦的真正原因在于接触面间的分子力作用。表面越光滑，接触越紧密，分子力的影响就越大，因而摩擦力也就越大。按照这种观点，接触越紧密，分子力的影响就越大，因而摩擦力也就越
161、大。按照这种观点，经过充分打磨的玻璃表面或金属表面间的摩擦力将增大，这与凹凸啮合说经过充分打磨的玻璃表面或金属表面间的摩擦力将增大，这与凹凸啮合说的推论相反。后来的实验证明摩擦粘附说是合理的，人们对摩擦的认识又的推论相反。后来的实验证明摩擦粘附说是合理的，人们对摩擦的认识又前进了一步。前进了一步。3 3新摩擦粘附论新摩擦粘附论 二十世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论。这个理论认为，两个互二十世纪中期，诞生了新的摩擦粘附论。这个理论认为，两个互相接触的表面，无论多么光滑，从原子尺度看还是粗糙的，有许多微小的相接触的表面，无论多么光滑，从原子尺度看还是粗糙的，有许多微小的凸起。把这样的两个表面放在一起
162、，微凸起的顶部发生接触，微凸起之外凸起。把这样的两个表面放在一起，微凸起的顶部发生接触，微凸起之外的其他区域，两接触面间有的其他区域，两接触面间有1010-8-8m m或更大的间隙。这样，接触的微凸起的顶或更大的间隙。这样，接触的微凸起的顶部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹部承受了接触面上的法向压力。如果这个压力很小，微凸起的顶部发生弹性形变；如果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿）性形变；如果法向压力较大，超过某一数值（每个凸起上约千分之几牛顿），超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便发生塑性形变，被压成平顶，这，超过材料的弹性限度，微凸起的顶部便
163、发生塑性形变，被压成平顶，这时互相接触的两个物体之间距离变小，小到分子（原子）引力发生作用的时互相接触的两个物体之间距离变小，小到分子（原子）引力发生作用的范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼范围，于是，两个紧压着的接触面上产生了原子性粘合。这时要使两个彼此接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来此接触的表面发生相对滑动，必须对其中的一个表面施加一个切向力，来克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩克服分子（原子）间的引力，剪断实际接触区生成的接点，这就产生了摩擦。因此，人们对摩擦的本质认识更进一步。擦。因此，人们对摩擦
164、的本质认识更进一步。4 4现代摩擦理论现代摩擦理论二十世纪中后期，人们对摩擦的认识，还加进了静电作用。认为光滑表面二十世纪中后期，人们对摩擦的认识，还加进了静电作用。认为光滑表面摩擦过程中可能带上异号电荷，它们之间的静电作用，也是摩擦力的一个摩擦过程中可能带上异号电荷，它们之间的静电作用，也是摩擦力的一个原因。原因。综上所述，摩擦现象的机理是复杂的，是必须在分子尺度内才能加以说明综上所述，摩擦现象的机理是复杂的，是必须在分子尺度内才能加以说明的。由于分子力的电磁本性，摩擦力说到底也是由电磁相互作用引起的。的。由于分子力的电磁本性，摩擦力说到底也是由电磁相互作用引起的。【各抒己见各抒己见】甲：甲
165、：摩擦力，尤其是静摩擦力的学习，对中学生来说是个难点，摩擦力，尤其是静摩擦力的学习，对中学生来说是个难点，因为其产生的条件，大小的变化都与发生相对运动趋势的两个因为其产生的条件，大小的变化都与发生相对运动趋势的两个物体有着重要的关联性。因此，在教学中不能仅仅让学生知道物体有着重要的关联性。因此，在教学中不能仅仅让学生知道静摩擦力变化规律，更需要从根本上对摩擦力的产生有较深的静摩擦力变化规律，更需要从根本上对摩擦力的产生有较深的认识。在本节课中教师引入了摩擦力产生的微观机理的解释，认识。在本节课中教师引入了摩擦力产生的微观机理的解释，虽然课程标准并未要求，但是对学生的学习却是起到促进的作虽然课程
166、标准并未要求，但是对学生的学习却是起到促进的作用，所以学生在实际学习过程中因为有这个模型作为帮助，对用，所以学生在实际学习过程中因为有这个模型作为帮助，对知识建构更觉得容易。知识建构更觉得容易。乙：乙：在本案例中，教师不仅让学生从实验上体会摩擦定律，还在本案例中，教师不仅让学生从实验上体会摩擦定律，还从理论上进行了说明，使得学生可以从多个侧面理解摩擦力，从理论上进行了说明，使得学生可以从多个侧面理解摩擦力，同时又可以使静摩擦力与滑动摩擦力很好的结合起来，使得学同时又可以使静摩擦力与滑动摩擦力很好的结合起来，使得学生对物理规律把握更深刻。生对物理规律把握更深刻。丙：丙：在本案例中，教师围绕着摩擦
167、力的产生及变化这个主题，在本案例中，教师围绕着摩擦力的产生及变化这个主题，以摩擦机理为连接，理论与实际的结合，将滑动摩擦力与静摩以摩擦机理为连接，理论与实际的结合，将滑动摩擦力与静摩擦力巧妙地联系在一起，使学生可以很自然地将这两个摩擦力擦力巧妙地联系在一起，使学生可以很自然地将这两个摩擦力很好地统一到了很好地统一到了“摩擦力摩擦力”这个上位概念之下，从而实现了对这个上位概念之下，从而实现了对摩擦力这个概念的全面的理解。这样，为学生展示了一种多层摩擦力这个概念的全面的理解。这样，为学生展示了一种多层次，多角度的知识表现形式，极大地激发了学生学习的积极性。次，多角度的知识表现形式，极大地激发了学生
168、学习的积极性。【专家点评专家点评】 摩擦力产生的原因相当复杂，当今，研究相互接触的摩擦力产生的原因相当复杂，当今，研究相互接触的物体界面间相互作用的机理及其相关实践问题（摩擦、磨损和物体界面间相互作用的机理及其相关实践问题（摩擦、磨损和润滑）已形成一门理论和技术的科学润滑）已形成一门理论和技术的科学摩擦学。鉴于摩擦力摩擦学。鉴于摩擦力无处不在，在中学阶段，关于摩擦力的学习，不仅应熟知摩擦无处不在，在中学阶段，关于摩擦力的学习，不仅应熟知摩擦定律，还应该初步知道摩擦力产生的机理。定律，还应该初步知道摩擦力产生的机理。 所谓所谓“摩擦机理摩擦机理”，实际是对于各种摩擦现象利用，实际是对于各种摩擦现
169、象利用一种或几种模型解释。在物理教学中，建构合适的理论模型，一种或几种模型解释。在物理教学中，建构合适的理论模型，解释物理现象或物理规律，也是科学探究的重要内容之一。解释物理现象或物理规律，也是科学探究的重要内容之一。 本案例中，提供了一个适合中学物理水平的摩擦机理本案例中，提供了一个适合中学物理水平的摩擦机理模型，学生们通过阅读参考资料了解这个理论模型的要点，运模型，学生们通过阅读参考资料了解这个理论模型的要点，运用这个模型定性的、初步的对摩擦定律的主要内容做出理论解用这个模型定性的、初步的对摩擦定律的主要内容做出理论解释，进一步理解摩擦现象，并把静摩擦力与滑动摩擦力联系起释，进一步理解摩擦
170、现象，并把静摩擦力与滑动摩擦力联系起来，这是很好的。来，这是很好的。 静摩擦力一直是教学的难点。学习摩擦机理的理论模静摩擦力一直是教学的难点。学习摩擦机理的理论模型，解释摩擦力产生的原因，有助于学生理解静摩擦力的大小、型，解释摩擦力产生的原因，有助于学生理解静摩擦力的大小、方向及其规律。案例采取了把理论推理和实验测量相结合的方方向及其规律。案例采取了把理论推理和实验测量相结合的方法，既使学生运用从理论演绎推理的方法，也运用了把逻辑推法，既使学生运用从理论演绎推理的方法，也运用了把逻辑推理与实验证据相结合的基本原则。理与实验证据相结合的基本原则。第三部分第三部分 应用物理规律的教学应用物理规律的
171、教学方法策略与案例方法策略与案例一、运用物理规律解释物理现象一、运用物理规律解释物理现象二、运用物理规律解决物理问题二、运用物理规律解决物理问题 三、专题探究三、专题探究 物理规律的应用是物理规律的教学任务之一。在物理规律物理规律的应用是物理规律的教学任务之一。在物理规律教学中，物理规律的应用主要是在典型的物理情境中运用物教学中，物理规律的应用主要是在典型的物理情境中运用物理规律解决简单的物理问题。如，解释现象，推断结果，通理规律解决简单的物理问题。如，解释现象，推断结果，通过简单的数学变换和运算解决典型问题等。这些问题情境的过简单的数学变换和运算解决典型问题等。这些问题情境的特征都比较明显，
172、与教学中的例证相同或相近，是一些典型特征都比较明显，与教学中的例证相同或相近，是一些典型的，有代表性的情境。问题解决过程也比较简单明了，是作的，有代表性的情境。问题解决过程也比较简单明了，是作为基本技能和方法训练而进行运用的，主要目的是强化对物为基本技能和方法训练而进行运用的，主要目的是强化对物理规律的理解和记忆，以及掌握一些解决问题的基本程序和理规律的理解和记忆，以及掌握一些解决问题的基本程序和方法。从认知过程来看，对物理规律的理解、解释和应用是方法。从认知过程来看，对物理规律的理解、解释和应用是内在的统一。在应用中理解，而理解也是在应用。对于一些内在的统一。在应用中理解，而理解也是在应用。
173、对于一些复杂的问题或自然情境中的实际问题，它们更多的涉及认知复杂的问题或自然情境中的实际问题，它们更多的涉及认知策略和分析、综合能力，可以放在今后的教学中进行。策略和分析、综合能力，可以放在今后的教学中进行。一、运用物理规律解释物理现象一、运用物理规律解释物理现象 学习物理规律的目的之一是运用较少的规律可以解学习物理规律的目的之一是运用较少的规律可以解释或说明众多物理现象发生的原因，将纷繁斑杂的自然界中的释或说明众多物理现象发生的原因，将纷繁斑杂的自然界中的各种事物置于物理规律的理论框架之下，成为一种必然发生的各种事物置于物理规律的理论框架之下，成为一种必然发生的事情。我们把这种用科学的概念、
174、规律、模型或理论来解释、事情。我们把这种用科学的概念、规律、模型或理论来解释、阐明事物的含义和原因的科学实践活动称为阐明事物的含义和原因的科学实践活动称为“科学解释科学解释”。 科学探究的核心是科学解释。科学解释伴随着科学探科学探究的核心是科学解释。科学解释伴随着科学探究的教学活动，充盈着物理规律教学的整个过程。描述物理现究的教学活动，充盈着物理规律教学的整个过程。描述物理现象的特征是用概念和特定术语对现象的解释；运用理论模型揭象的特征是用概念和特定术语对现象的解释；运用理论模型揭示物理规律是把对物理规律的理解，从现象层面的概括深入到示物理规律是把对物理规律的理解，从现象层面的概括深入到内部机
175、制所决定的因果关系，认识规律的必然性；解决实际问内部机制所决定的因果关系，认识规律的必然性；解决实际问题是运用科学方法，把规律或理论与实际发生的物理现象或过题是运用科学方法，把规律或理论与实际发生的物理现象或过程联系起来，构建一个解释模型。在这个不断反复的过程中，程联系起来，构建一个解释模型。在这个不断反复的过程中，物理规律的语义表述，数学表达式以及其相应的理想化模型逐物理规律的语义表述，数学表达式以及其相应的理想化模型逐步达到协调一致。从这种意义上说，我们不是在对规律步达到协调一致。从这种意义上说，我们不是在对规律“完全完全”理解之后再对现象进行解释和应用的，而是在现实的情境中，理解之后再对
176、现象进行解释和应用的，而是在现实的情境中，通过科学解释活动认识物理规律的。通过科学解释活动认识物理规律的。 以下内容主要是用物理规律解释物理现象，称为以下内容主要是用物理规律解释物理现象，称为“定定律解释律解释”。定律解释是把现象看作在物理规律覆盖下的一种必。定律解释是把现象看作在物理规律覆盖下的一种必然发生的事情。在这一类科学解释中首先明确需要解释的物理然发生的事情。在这一类科学解释中首先明确需要解释的物理现象（现象（E E），提出一个问题：），提出一个问题：“现象现象E E为什么会发生？为什么会发生？”运用物运用物理规律解释物理现象的逻辑过程是理规律解释物理现象的逻辑过程是“现象现象E E
177、是依据规律是依据规律L L和前提和前提条件条件C C而发生的。而发生的。”解释的程序是首先用特定的术语描述要解解释的程序是首先用特定的术语描述要解释的物理现象，然后遵循释的物理现象，然后遵循“逻辑逻辑证据证据”原则分析现象中的原则分析现象中的条件和关系，再与已有的物理规律联系起来，就可以对问题做条件和关系，再与已有的物理规律联系起来，就可以对问题做出回答，对现象做出解释。在教学中，这类解释频频出现，存出回答，对现象做出解释。在教学中，这类解释频频出现，存在的问题是有些教师不清楚这种解释中的逻辑关系，致使问题在的问题是有些教师不清楚这种解释中的逻辑关系，致使问题的答案既不规范，也不完备。所以在运
178、用物理规律解释物理现的答案既不规范，也不完备。所以在运用物理规律解释物理现象的教学中，需要从方法论上对此中的逻辑关系做出必要的说象的教学中，需要从方法论上对此中的逻辑关系做出必要的说明。明。案例案例冰浮于水面的解释冰浮于水面的解释【案例说明案例说明】在理解了浮力产生的原因以及阿基米德原理之后，学生可在理解了浮力产生的原因以及阿基米德原理之后，学生可以理解与浮力有关的各种现象，在对现象的描述中，能够体以理解与浮力有关的各种现象，在对现象的描述中，能够体现出对现象的一种理解和解释，并在理解和解释的过程中，现出对现象的一种理解和解释，并在理解和解释的过程中，将与浮力有关的诸如密度、物体平衡、液体压强
179、等相关知识将与浮力有关的诸如密度、物体平衡、液体压强等相关知识有机结合起来，形成一个逻辑的解释体系。有机结合起来，形成一个逻辑的解释体系。【教学案例教学案例】一、描述现象。一、描述现象。教师展示南极冰山的录像，提出问题：你们看到了什么现教师展示南极冰山的录像，提出问题：你们看到了什么现象？请描述一下。象？请描述一下。学生回答：看到了冰山浮在水面上。学生回答：看到了冰山浮在水面上。教师将教师将“冰山浮在水面上冰山浮在水面上”这几个字写在了黑板上，请同学这几个字写在了黑板上，请同学们对这几个字进行说明。们对这几个字进行说明。学生们的思路发散开：有说温度低，才会形成冰山的；有说学生们的思路发散开：有
180、说温度低，才会形成冰山的；有说冰山的状态是静止的；有说冰山在水中是受到浮力作用的；冰山的状态是静止的；有说冰山在水中是受到浮力作用的；有说浮力大于重力的有说浮力大于重力的二、讨论冰山的受力情况二、讨论冰山的受力情况教师对于学生的热烈发言予以了肯定。并进一步指出讨论方向，教师对于学生的热烈发言予以了肯定。并进一步指出讨论方向，限于时间关系，仅就冰山因受力而产生的现象进行讨论。限于时间关系，仅就冰山因受力而产生的现象进行讨论。有同学说是由于受到水的浮力，浮力大于重力。立刻有同学反有同学说是由于受到水的浮力，浮力大于重力。立刻有同学反驳说，应该是浮力等于重力，因为冰山在水面上静止。驳说，应该是浮力等
181、于重力，因为冰山在水面上静止。那么首先应该清楚冰山的运动状态，从录像上看，冰山是静止那么首先应该清楚冰山的运动状态，从录像上看，冰山是静止的，并且是漂浮于水面，所以是在受重力与浮力的作用下处于平的，并且是漂浮于水面，所以是在受重力与浮力的作用下处于平衡。衡。三、讨论冰山能够漂浮的原因三、讨论冰山能够漂浮的原因既然明确了冰山是在重力与浮力这一对平衡力的作用下处于静既然明确了冰山是在重力与浮力这一对平衡力的作用下处于静止状态，那么重力与浮力是如何满足平衡条件呢？或者二者要平止状态，那么重力与浮力是如何满足平衡条件呢？或者二者要平衡，各个物理量需要满足怎样的条件？衡，各个物理量需要满足怎样的条件？根
182、据阿基米德原理可以求出浮力，根据阿基米德原理可以求出浮力，方向为竖直向上。方向为竖直向上。（1）而冰山的重力而冰山的重力方向竖直向下。因为方向竖直向下。因为所以所以成立的前提条件就是成立的前提条件就是。教师请请同学们查密。教师请请同学们查密度表，进行确认。度表，进行确认。同学们查得冰的密度为同学们查得冰的密度为，而海水的密度为，而海水的密度为，所以与前面的想法一致。，所以与前面的想法一致。四、教师提问学生，那么对于浮于水面的冰山，是浮出水面的四、教师提问学生，那么对于浮于水面的冰山，是浮出水面的体积大还是浸入水中的体积大？体积大还是浸入水中的体积大？同学们根据同学们根据(1)式及式及(2)式，
183、以及水与冰的密度的关系，立刻得式，以及水与冰的密度的关系，立刻得到到，也就是对与冰山来说，有接近，也就是对与冰山来说，有接近的部分在水面以下，即水下的部分在水面以下，即水下部分的体积要大于水上的体积。部分的体积要大于水上的体积。(2)五、五、教师提问，如果有一浮冰，顺河水进入海洋，它是要沉下教师提问，如果有一浮冰，顺河水进入海洋，它是要沉下去一些还是要浮起来一些？去一些还是要浮起来一些？学生们根据刚才的思路，确定了冰无论在河水还是在海水中学生们根据刚才的思路，确定了冰无论在河水还是在海水中都是漂浮状态，都满足都是漂浮状态，都满足的关系，而海水的密度要略大于河水的的关系，而海水的密度要略大于河水
184、的密度，因此，通过推导可以得到它将上浮一些的结果。密度，因此，通过推导可以得到它将上浮一些的结果。六、师生共同总结，进一步建构知识六、师生共同总结，进一步建构知识通过刚才的讨论，通过刚才的讨论，“冰山浮于水面冰山浮于水面”这一简单的话语中，这一简单的话语中，包含了诸多的物理思想在里面，例如仅从力学的角度对这句话包含了诸多的物理思想在里面，例如仅从力学的角度对这句话的分析，就涉及到对物体运动状态的说明方式、对物体受力平的分析，就涉及到对物体运动状态的说明方式、对物体受力平衡问题的分析、对浮力产生原因的探索等等方面。学生们通过衡问题的分析、对浮力产生原因的探索等等方面。学生们通过这个过程，感到这句
185、话里包含着丰富的内容，体会到了学习的这个过程，感到这句话里包含着丰富的内容，体会到了学习的乐趣。乐趣。【各抒己见各抒己见】甲：甲：冰浮于水面是学生常见的现象，如何来解释是学习过浮力冰浮于水面是学生常见的现象，如何来解释是学习过浮力之后应该能够做到的。在本案例中，教师引导学生从现象出发，之后应该能够做到的。在本案例中，教师引导学生从现象出发，一步一步分离出涉及到的各个要素，通过一步步解释，将相关一步一步分离出涉及到的各个要素，通过一步步解释，将相关的平衡问题、运动状态变化问题，当然还有浮力大小问题、浮的平衡问题、运动状态变化问题，当然还有浮力大小问题、浮沉问题等等都纳入到自己的解释体系中，使得在
186、解决问题的过沉问题等等都纳入到自己的解释体系中，使得在解决问题的过程中加深了对各种物理理论的理解，并提高了运用物理规律的程中加深了对各种物理理论的理解，并提高了运用物理规律的能力。能力。乙：乙：本案例中教师通过展示南极冰山的录像，为学生提供了一本案例中教师通过展示南极冰山的录像，为学生提供了一个非常震撼又美丽的情境，这样就能够吸引着学生去探索其中个非常震撼又美丽的情境，这样就能够吸引着学生去探索其中的奥秘，使学生在一种比较愉悦的氛围中进行学习，更能有效的奥秘，使学生在一种比较愉悦的氛围中进行学习，更能有效地调动学生学习的积极性。在教学过程中，学生经历了从情境地调动学生学习的积极性。在教学过程中
187、，学生经历了从情境进入物理问题，再至用具体的物理理论来分析问题，并最终对进入物理问题，再至用具体的物理理论来分析问题，并最终对于漂浮现象进行了解释的过程。整个过程浑然一体，环环相扣，于漂浮现象进行了解释的过程。整个过程浑然一体，环环相扣，使学生在不知不觉中把握知识，建立起分析问题的方法。使学生在不知不觉中把握知识，建立起分析问题的方法。丙：丙：浮力对初中生来说是一个难点，这是因为学生对刚学习浮力对初中生来说是一个难点，这是因为学生对刚学习物理知识，还不能很好地形成逻辑的分析问题的思路，因此，物理知识，还不能很好地形成逻辑的分析问题的思路，因此，在教学过程中不但要让学生知道物理规律的内容，更要让
188、他在教学过程中不但要让学生知道物理规律的内容，更要让他们在应用规律的过程中进一步把握应用物理规律的方法和策们在应用规律的过程中进一步把握应用物理规律的方法和策略。在课堂有限的时间里，教师要力求设置最具代表性的典略。在课堂有限的时间里，教师要力求设置最具代表性的典型场景和事件，为学生把握知识和方法，提升能力搭建一个型场景和事件，为学生把握知识和方法，提升能力搭建一个好的成长的平台。本节课教师从冰山浮于水面这样一个常见好的成长的平台。本节课教师从冰山浮于水面这样一个常见的情景出发，使得学生对浮力及其相关问题的理解步步深入，的情景出发，使得学生对浮力及其相关问题的理解步步深入，最终不但可以解释原来的
189、问题，而且可以很好地迁移到其它最终不但可以解释原来的问题，而且可以很好地迁移到其它与浮力相关问题的问题中去。与浮力相关问题的问题中去。【专家点评专家点评】虽然物理学是分为力学、热学、电学等分支，但是对于一虽然物理学是分为力学、热学、电学等分支，但是对于一个实际现象而言，可以对其有各个方面的解读，如本案例中个实际现象而言，可以对其有各个方面的解读，如本案例中既可以从热学角度，又可以从力学角度来解读，我们说让学既可以从热学角度，又可以从力学角度来解读，我们说让学生生“从生活走向物理从生活走向物理”，其实质也是让学生们选择一个视角，其实质也是让学生们选择一个视角来看待要研究的问题。在实际的课堂上，限
190、于时间关系，教来看待要研究的问题。在实际的课堂上，限于时间关系，教师可以根据教学的进度和任务，引领学生从某个方面进行讨师可以根据教学的进度和任务，引领学生从某个方面进行讨论。论。学生们看到的是学生们看到的是“冰山浮于水面冰山浮于水面”的现象，其实质也就是提的现象，其实质也就是提出了一个问题，即出了一个问题，即“冰山为什么会浮于水面冰山为什么会浮于水面”，要对此问题，要对此问题给予解释就是要找到能完备地解释此现象的原因。而原因则给予解释就是要找到能完备地解释此现象的原因。而原因则是与相关的物理规律以及相关的理论模型相关联的。因此，是与相关的物理规律以及相关的理论模型相关联的。因此，所谓所谓“现象
191、得以解释现象得以解释”的实质就是在理论框架下通过符合逻的实质就是在理论框架下通过符合逻辑的推理过程，这种现象是其必然的结果。在此案例中，学辑的推理过程，这种现象是其必然的结果。在此案例中，学生能够解释这个现象，实际是经历了这样几步工作：生能够解释这个现象，实际是经历了这样几步工作：首先，他们要明确冰山的运动状态及受力情况。实际情况首先，他们要明确冰山的运动状态及受力情况。实际情况中冰山的受力是复杂的，但是对于其浮沉来说，在竖直方向，中冰山的受力是复杂的，但是对于其浮沉来说，在竖直方向，因此是在重力与浮力二力平衡下的静止状态。因此是在重力与浮力二力平衡下的静止状态。其次，能够利用阿基米德定律计算
192、浮力。因为要分析是否其次，能够利用阿基米德定律计算浮力。因为要分析是否满足平衡的条件，即重力与浮力是否有可能相等，必须分别满足平衡的条件，即重力与浮力是否有可能相等，必须分别算出冰山的重力与浮力。算出冰山的重力与浮力。二、运用物理规律解决物理问题二、运用物理规律解决物理问题 提高学生的科学素养是物理教学的基本任务之一，提高学生的科学素养是物理教学的基本任务之一，这就要求在教学中不仅要使其能够定性地分析解释现象，还这就要求在教学中不仅要使其能够定性地分析解释现象，还要使他们养成规范地分析问题和解决问题的方式、方法，这要使他们养成规范地分析问题和解决问题的方式、方法，这又体现在两个方面：一是要求学
193、生对于一道题目的叙述可以又体现在两个方面：一是要求学生对于一道题目的叙述可以解释为某一规律的体现，并能够规范地将他们分析问题的思解释为某一规律的体现，并能够规范地将他们分析问题的思路精确、简练、明白地展示出来；另一方面则是要求学生能路精确、简练、明白地展示出来；另一方面则是要求学生能够对于某一现象进行合理的建模，并能够定量地给出此问题够对于某一现象进行合理的建模，并能够定量地给出此问题的解释。因此解题是物理教学中必不可少的环节，同时在进的解释。因此解题是物理教学中必不可少的环节，同时在进行解题训练的过程中，物理规律的应用规范、解释方式、适行解题训练的过程中，物理规律的应用规范、解释方式、适用条
194、件也就进一步明晰起来。用条件也就进一步明晰起来。 在应用物理规律解决物理问题的教学阶段，所解决在应用物理规律解决物理问题的教学阶段，所解决的问题主要有两类。其一，是典型的物理问题。这类问题的的问题主要有两类。其一，是典型的物理问题。这类问题的情境与在学习物理规律时的情境相同或相似，解决问题的程情境与在学习物理规律时的情境相同或相似，解决问题的程序并不复杂，难度不高。解决这类问题是把问题情境中的语序并不复杂，难度不高。解决这类问题是把问题情境中的语言叙述或图形与学过的物理规律中的概念、关系和条件联系言叙述或图形与学过的物理规律中的概念、关系和条件联系起来，把问题纳入到规律覆盖下，直接运用规律解决
195、问题，起来，把问题纳入到规律覆盖下，直接运用规律解决问题，也使物理规律中物理量及其关系的意义在具体情境中更加清也使物理规律中物理量及其关系的意义在具体情境中更加清晰、明了。其二，这类问题描述的情境对学生能力来说是新晰、明了。其二，这类问题描述的情境对学生能力来说是新的情境或包含新因素的情境，解题程序复杂一些，有一定的的情境或包含新因素的情境，解题程序复杂一些，有一定的难度。对这类问题，学生需要进行改组，使其成为自己熟悉难度。对这类问题，学生需要进行改组，使其成为自己熟悉的模式。教师则应教给学生一些必要的方法，如隔离法。我的模式。教师则应教给学生一些必要的方法，如隔离法。我们的目的在于把规律应用
196、于现实生活中的种种问题情境，逐们的目的在于把规律应用于现实生活中的种种问题情境，逐步培养学生应用物理规律解决问题的能力。步培养学生应用物理规律解决问题的能力。案例案例白炽灯泡的实际功率白炽灯泡的实际功率【案例说明案例说明】白炽灯泡的实际功率只能通过实验测量的数值进行计算，因白炽灯泡的实际功率只能通过实验测量的数值进行计算，因为灯丝的电阻是随它的温度而变化的，而灯丝的温度与灯丝的为灯丝的电阻是随它的温度而变化的，而灯丝的温度与灯丝的电流或电压值有关。本案例把物理习题与实验结合起来，以正电流或电压值有关。本案例把物理习题与实验结合起来，以正确地解决实际问题。确地解决实际问题。【教学案例教学案例】一
197、、一、出示习题，进行理论计算出示习题，进行理论计算教师出示习题如下：教师出示习题如下：分别标着分别标着“220V100W”和和“220V40W”的两个白炽灯泡，的两个白炽灯泡，(1)把它们并联接到把它们并联接到220V的电源上，实际功率是多少，哪个更的电源上，实际功率是多少，哪个更亮？亮？(2)把它们串联在把它们串联在220V的电源上，实际功率是多少，哪个更亮的电源上，实际功率是多少，哪个更亮？通常的解法如下：通常的解法如下：(1)灯泡标有的规格是它的额定电压和额定功率。当两个灯泡灯泡标有的规格是它的额定电压和额定功率。当两个灯泡并联接到额定电压（并联接到额定电压（220V）的电源上，灯泡的实
198、际功率就等）的电源上，灯泡的实际功率就等于它的额定功率（虽然会有误差）。因此两个灯泡的实际功率于它的额定功率（虽然会有误差）。因此两个灯泡的实际功率分别是分别是100W和和40W，当然是额定功率是，当然是额定功率是100W的灯泡更亮。的灯泡更亮。(2)先按标称值分别求出两个灯泡的电阻，然后再根据串联电先按标称值分别求出两个灯泡的电阻，然后再根据串联电路的规律，求出电流（和灯泡上的电压），进而计算灯泡的实路的规律，求出电流（和灯泡上的电压），进而计算灯泡的实际功率，计算结果如下：际功率，计算结果如下：理论计算结果理论计算结果灯泡灯泡电阻（阻（）电流（流（A）电压（V）电功率功率（W）220V 1
199、00W4840.13638.2220V 40W12100.1315720.4计算结果表明，额定功率小的灯泡，在串联时反而实际功计算结果表明，额定功率小的灯泡，在串联时反而实际功率大，也应该更亮些。率大，也应该更亮些。二、进行实验，检验计算结果二、进行实验，检验计算结果按如下电路进行测量。由于实验所用电源为按如下电路进行测量。由于实验所用电源为220V交流电，并且要交流电，并且要带电测量，为安全起见，由教师操作，做演示实验。电路图如图带电测量，为安全起见，由教师操作，做演示实验。电路图如图所示。所示。根据测量数据，用公式根据测量数据，用公式计算灯泡的计算灯泡的电功率，再用公式电功率，再用公式计算
200、灯泡的电阻。计算灯泡的电阻。实验结果如下：实验结果如下：灯泡灯泡电流流（A）电压（V）电 功功 率率（W）电阻阻（）220V 100W0.17284.8165220V 40W0.1719232.61129实验测量及计算结果实验测量及计算结果实验结果表明，两灯泡的实际功率分别为实验结果表明，两灯泡的实际功率分别为4.8W和和32.6W。灯泡。灯泡的实际功率的计算值与实测值之间竟然出现了如此大的差异，的实际功率的计算值与实测值之间竟然出现了如此大的差异，这是为什么？这是为什么？三、分析说明。三、分析说明。教师引导学生分析计算过程和实验数据。教师引导学生分析计算过程和实验数据。在计算过程中，灯泡的电
201、阻是按照标称值计算得出的，与实测在计算过程中，灯泡的电阻是按照标称值计算得出的，与实测值比较，灯泡电阻的计算值远大于实测的电阻值。值比较，灯泡电阻的计算值远大于实测的电阻值。实际上，白炽灯泡在额定电压工作时，灯丝的温度大约在实际上，白炽灯泡在额定电压工作时，灯丝的温度大约在24003000，灯泡的电阻跟它的温度有关，当灯泡的工作电灯泡的电阻跟它的温度有关，当灯泡的工作电压低于额定电压时，灯丝的温度降低，电阻也随之减小，亮度压低于额定电压时，灯丝的温度降低，电阻也随之减小，亮度也下降。通常用灯泡的也下降。通常用灯泡的特性曲线来表示。特性曲线来表示。两灯泡串联接到两灯泡串联接到220V的电源上，的
202、电源上，它们的工作电压低于额定电压，它们的工作电压低于额定电压，电流改变，灯丝的温度和电阻也电流改变，灯丝的温度和电阻也随之改变，就此而言，假设灯丝随之改变，就此而言，假设灯丝的电阻不变，是造成计算结果与的电阻不变，是造成计算结果与测量数据出现差异的原因。灯泡测量数据出现差异的原因。灯泡的实际电功率应该以实验测量为的实际电功率应该以实验测量为准。准。【各抒己见各抒己见】甲：甲：本节课给出的物理题目，看似简单，但是真正一算还真是本节课给出的物理题目，看似简单，但是真正一算还真是出了大问题，因为我们用物理理论来分析问题，虽然在题目中出了大问题，因为我们用物理理论来分析问题，虽然在题目中鉴于学生的水
203、平和能力，不可避免的要进行一些简化处理，但鉴于学生的水平和能力，不可避免的要进行一些简化处理，但是应该与实际相差不多，否则就失去其意义了。是应该与实际相差不多，否则就失去其意义了。乙：乙：我们学习物理的一个作用就是可以利用物理规律分析、解我们学习物理的一个作用就是可以利用物理规律分析、解释、解决生活实践问题。如何从实验中获取数据，并以数据为释、解决生活实践问题。如何从实验中获取数据，并以数据为证据对实际现象进行说明是学生的基本功，在教学中教师应该证据对实际现象进行说明是学生的基本功，在教学中教师应该极力创造这种条件让学生得以锻炼，而不是仅仅作为一个旁观极力创造这种条件让学生得以锻炼，而不是仅仅
204、作为一个旁观者。教师在本案例中充分利用理论与实际的差别，可以很好地者。教师在本案例中充分利用理论与实际的差别，可以很好地调动学生学习的积极性，让学生自行发现问题，由此产生解决调动学生学习的积极性，让学生自行发现问题，由此产生解决问题的愿望，对于保护学生学习的热情，培养其观察、实验以问题的愿望，对于保护学生学习的热情，培养其观察、实验以及分析的能力有着重要的作用。我们在教学中要注意开发这样及分析的能力有着重要的作用。我们在教学中要注意开发这样的实验。的实验。丙：丙：本案例中，学生们通过理论与实践的差别，充分理解了电本案例中，学生们通过理论与实践的差别，充分理解了电阻与温度相关的问题，也进一步明白
205、了物理模型的建立对于理阻与温度相关的问题，也进一步明白了物理模型的建立对于理论解释问题多么重要。学习物理学，我们应该尽量创造机会让论解释问题多么重要。学习物理学，我们应该尽量创造机会让学生将理论与实践相结合，而不是仅仅纸上谈兵。学生将理论与实践相结合，而不是仅仅纸上谈兵。【专家点评专家点评】在物理规律教学中，把解答习题与实验探究结合起来，是在物理规律教学中，把解答习题与实验探究结合起来，是一种常见的教学方法策略。在这一过程中，一方面需要理论推一种常见的教学方法策略。在这一过程中，一方面需要理论推理和数学运算，另一方面通过实验展示现象，发现问题，深入理和数学运算，另一方面通过实验展示现象，发现问
206、题，深入探究。这样，既培养了运用物理方法解决问题的能力，也增进探究。这样，既培养了运用物理方法解决问题的能力，也增进了对规律和习题的理解。了对规律和习题的理解。在教学中所提供的例题或作业题，不可能要求每一道题目在教学中所提供的例题或作业题，不可能要求每一道题目都跟实际数据不差毫厘，但是它们应当在一定范围和限度内相都跟实际数据不差毫厘，但是它们应当在一定范围和限度内相吻合。如果偏差太大，将失去题目的科学性。例如本案例中的吻合。如果偏差太大，将失去题目的科学性。例如本案例中的题目解答，对串联接到题目解答，对串联接到220V电源上电源上“220V，100W”灯泡实际灯泡实际功率的计算值，与实测的实际
207、功率值相差悬殊，这样的计算结功率的计算值，与实测的实际功率值相差悬殊，这样的计算结果只能认为是不合理的。在教学中，类似的题目偶有出现，值果只能认为是不合理的。在教学中，类似的题目偶有出现，值得引起注意。教师对于这类题目应能进行鉴别和改进。得引起注意。教师对于这类题目应能进行鉴别和改进。如果条件允许，把解答习题与描绘如果条件允许，把解答习题与描绘U-I特性曲线的专题探究特性曲线的专题探究相结合，选择不同规格的灯泡进行实测，描绘出它们的相结合，选择不同规格的灯泡进行实测，描绘出它们的U-I特特性曲线，再进行对比分析、计算和论证，教学效果将更好。性曲线，再进行对比分析、计算和论证，教学效果将更好。
208、三、专题探究三、专题探究 专题探究是教师指导学生选择探究课题，学生运用已有的专题探究是教师指导学生选择探究课题，学生运用已有的知识和技能，分析、解决实际物理问题的探究活动。是从部分探知识和技能，分析、解决实际物理问题的探究活动。是从部分探究提高到完整探究，也是物理规律的综合应用。究提高到完整探究，也是物理规律的综合应用。专题探究过程通常可以包括物理课程标准所规定的各项专题探究过程通常可以包括物理课程标准所规定的各项“科学探科学探究要素究要素”，即提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进，即提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作等。但是，行
209、实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作等。但是，整个探究过程往往并不是完全按照上述要素排列顺序进行的，而整个探究过程往往并不是完全按照上述要素排列顺序进行的，而是根据探究课题的内容和要求灵活地安排。是根据探究课题的内容和要求灵活地安排。 专题探究过程是一种把物理事实与理论解释联系起来的建专题探究过程是一种把物理事实与理论解释联系起来的建构过程。在探究活动中，不断产生变动不居的科学推理，并以科构过程。在探究活动中，不断产生变动不居的科学推理，并以科学推理原始的纯粹性展示出它所关心的问题。它是通过提供解决学推理原始的纯粹性展示出它所关心的问题。它是通过提供解决问题的方案而显示科学探究成功的意
210、义所在，并不是对科学理论问题的方案而显示科学探究成功的意义所在，并不是对科学理论的证实或证伪。探究中各种事件之间的关联，是在探究活动中建的证实或证伪。探究中各种事件之间的关联，是在探究活动中建构起来的。就此而言，专题探究更多地取决于探究参与者分析整构起来的。就此而言，专题探究更多地取决于探究参与者分析整体情况的能力，综合思维、识别线索的能力和整合信息的能力。体情况的能力，综合思维、识别线索的能力和整合信息的能力。 在探究活动中，物理规律（或物理理论）是作为一种在探究活动中，物理规律（或物理理论）是作为一种推理性的、具体化的实际操作（动作的或运算的）而显示的。推理性的、具体化的实际操作（动作的或
211、运算的）而显示的。它处于对它处于对“发生了什么发生了什么”和和“实际情况如何实际情况如何”的解释之中，并的解释之中，并且把它当作且把它当作“如何理解这一现象如何理解这一现象”这个问题的初步的答案。科这个问题的初步的答案。科学方法表现为一种学方法表现为一种“在探究中做些什么在探究中做些什么”和和“如何使探究做得如何使探究做得更好更好”的实践形式，并与现实情况相联系，植根于具体的探究的实践形式，并与现实情况相联系，植根于具体的探究情况之中，而不是一种普遍性的范式。情况之中，而不是一种普遍性的范式。 理论和方法的这种具体表现，使得事实的确立、理论理论和方法的这种具体表现，使得事实的确立、理论的解释，
212、数学的演算和方法论的规则在探究策略的选择和决定的解释，数学的演算和方法论的规则在探究策略的选择和决定中有机联系起来，使探究活动有了明确的方向，并一步步地获中有机联系起来，使探究活动有了明确的方向，并一步步地获得问题的答案。得问题的答案。 专题探究以发展学生自主学习能力和独立探究能力为专题探究以发展学生自主学习能力和独立探究能力为重要目的，在专题探究中，学生应该根据实验获取的信息或从重要目的，在专题探究中，学生应该根据实验获取的信息或从各种渠道收集的资料信息，通过独立思考、逻辑推理、数学演各种渠道收集的资料信息，通过独立思考、逻辑推理、数学演算，运用已有的物理知识，综合解决实际问题。教师应该对所
213、算，运用已有的物理知识，综合解决实际问题。教师应该对所探究的课题有清楚的认识，要与学生一起参与科学探究活动，探究的课题有清楚的认识，要与学生一起参与科学探究活动，并提供必要的指导，鼓励学生互相交流，展现成果，发现不足，并提供必要的指导，鼓励学生互相交流，展现成果，发现不足，促进发展，增强自信，感受愉悦。促进发展，增强自信，感受愉悦。案例案例“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”【案例说明案例说明】在物态变化的教学中，一般会列举一些生活中的实例让学在物态变化的教学中，一般会列举一些生活中的实例让学生判断在物态变化中的吸放热。有些教师会选用谚语生判断在物态变化中的吸放热。有些教师会选用谚语“下雪下雪不冷
214、化雪冷不冷化雪冷”作为例证，并做如下说明：下雪时时大气中的作为例证，并做如下说明：下雪时时大气中的水汽或小水珠凝固成雪，要放出热量，所以下雪时不冷，而水汽或小水珠凝固成雪，要放出热量，所以下雪时不冷，而化雪时，是雪融化成水，要从周围吸收热量，所以化雪时天化雪时，是雪融化成水，要从周围吸收热量，所以化雪时天气变冷。气变冷。但是仔细考察下雪这一过程，会发现不应该用这一谚语来但是仔细考察下雪这一过程，会发现不应该用这一谚语来说明凝固时的放热和融化时的吸热。因为冷热谚语说明凝固时的放热和融化时的吸热。因为冷热谚语“下雪不下雪不冷化雪冷冷化雪冷”所涉及的内容则超出了物态变化过程中的吸热和所涉及的内容则超
215、出了物态变化过程中的吸热和放热的物理规律，而与气象和体感温度有关，因此，我们把放热的物理规律，而与气象和体感温度有关，因此，我们把“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”作为一个科学探究专题，认真分析、充作为一个科学探究专题，认真分析、充分讨论，以使学生对自然现象做出科学的解释。分讨论，以使学生对自然现象做出科学的解释。【教学案例教学案例】一、提出探究课题。一、提出探究课题。在学习了在学习了“物态变化物态变化”之后，由教师提出探究课题。学生在之后，由教师提出探究课题。学生在课余时间按搜集资料，做出解释，然后再课堂上讨论交流，形课余时间按搜集资料，做出解释，然后再课堂上讨论交流，形成一致的意见和结论。最
216、后学生完成探究报告。成一致的意见和结论。最后学生完成探究报告。教师：教师：我们都听说过一个谚语我们都听说过一个谚语“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”，就是说，就是说在化雪的时候人们会感觉比下雪的时候更冷些。你对这个说法在化雪的时候人们会感觉比下雪的时候更冷些。你对这个说法是怎样理解的，有什么看法。是怎样理解的，有什么看法。学生思考、交流，根据自己已学的知识并联系自己的生活体学生思考、交流，根据自己已学的知识并联系自己的生活体验发表自己的意见。其中典型的说法有：验发表自己的意见。其中典型的说法有：学生甲：学生甲：我自己的亲身体验就是下雪的时候确实不是很冷，我自己的亲身体验就是下雪的时候确实不是很冷
217、，化雪时有点冷。化雪时有点冷。学生乙：学生乙：这要看什么时候下雪，刚入冬的时候下雪，地面温这要看什么时候下雪，刚入冬的时候下雪，地面温度高，雪下到地上就化了，所以下雪不冷，但是下完雪后往往度高，雪下到地上就化了，所以下雪不冷，但是下完雪后往往天气变冷。天气变冷。学生丙：学生丙：“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”就是因为下雪的时候是液态的就是因为下雪的时候是液态的水变成冰，要放出热量，使周围环境温度升高，让人感到温水变成冰，要放出热量，使周围环境温度升高，让人感到温暖，所以不冷；化雪的时候，是熔化过程，要吸收热量，会使暖，所以不冷；化雪的时候，是熔化过程，要吸收热量，会使温度降低，所以人会感觉到比
218、较冷。温度降低，所以人会感觉到比较冷。 学生丁：学生丁：雪的熔点是雪的熔点是0 0 ，当雪要熔化时，必须要从周围，当雪要熔化时，必须要从周围环境中继续吸收热量，这就说明周围环境温度要高于环境中继续吸收热量，这就说明周围环境温度要高于0 0 。但。但是下雪的时候，气温则不一定高于是下雪的时候，气温则不一定高于0 0 ，如果雪下到地上并不，如果雪下到地上并不熔化，就说明气温比较低，至少要低于熔化，就说明气温比较低，至少要低于0 0 ，所以，所以“下雪不冷下雪不冷化雪冷化雪冷”这样的说法是不对的。这样的说法是不对的。 学生戊：学生戊：下雪的时候没有风，所以感觉到不冷。到我国东下雪的时候没有风，所以感
219、觉到不冷。到我国东北地区，冬天会下暴风雪，下雪的时候会很冷，会冻死人的。北地区，冬天会下暴风雪，下雪的时候会很冷，会冻死人的。 教师：教师：同学们发表了自己对同学们发表了自己对“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”这个天气这个天气谚语的看法，天气谚语是人们对局部地区特定环境中天气现象谚语的看法，天气谚语是人们对局部地区特定环境中天气现象或气象规律的经验概括，往往不是普遍适用的。我们把它作为或气象规律的经验概括，往往不是普遍适用的。我们把它作为一个科学探究专题来进行深入的分析，以使大家对自然现象和一个科学探究专题来进行深入的分析，以使大家对自然现象和某些常识有更科学的认识。在探究过程中，大家注意以下几
220、个某些常识有更科学的认识。在探究过程中，大家注意以下几个问题：问题：“下雪下雪”和和“化雪化雪”是怎样的气象过程？蕴含着什么物理原理是怎样的气象过程？蕴含着什么物理原理？“冷冷”和和“不冷不冷”是以实测温度还是以体感温度为依据？是以实测温度还是以体感温度为依据？“下雪与化雪下雪与化雪”与与“冷与不冷冷与不冷”是怎样联系起来的？是怎样联系起来的？说明你收集的证据和得出的结论。你的结论是怎样得出的？说明你收集的证据和得出的结论。你的结论是怎样得出的？请大家按原有的小组，用一周的时间进行科学探究，我们将安请大家按原有的小组，用一周的时间进行科学探究，我们将安排适当时间进行讨论，请大家做好准备。排适当
221、时间进行讨论，请大家做好准备。二、组织讨论下雪与化雪的问题。二、组织讨论下雪与化雪的问题。首先有同学提出思考雪是在哪里形成的，又是在哪里熔化的首先有同学提出思考雪是在哪里形成的，又是在哪里熔化的问题。通过讨论，同学们达成了共识，雪是在高空形成的，不问题。通过讨论，同学们达成了共识，雪是在高空形成的，不是在地表形成的。而高空温度本来就很低，比如夏天也可以下是在地表形成的。而高空温度本来就很低，比如夏天也可以下冰雹，也是由液态的水变成固态的冰，应该放热，但夏天下雨冰雹，也是由液态的水变成固态的冰，应该放热，但夏天下雨的时候还是使天气变得凉爽，而不会使天气变得更热，所以它的时候还是使天气变得凉爽，而
222、不会使天气变得更热，所以它放出的热难以给以地面以明显的影响。所以说下雪时放热的地放出的热难以给以地面以明显的影响。所以说下雪时放热的地点是高空，而感觉到点是高空，而感觉到“冷冷”是地面人的感受，二者相距非常远。是地面人的感受，二者相距非常远。所以所以“下雪不冷下雪不冷”不能解释为水凝固放热的结果。而雪熔化是不能解释为水凝固放热的结果。而雪熔化是在地表发生的，所以熔化肯定是要从地球表面收吸热量。在地表发生的，所以熔化肯定是要从地球表面收吸热量。接着有同学提出，雪花最初是在高空大气层中形成的。当向接着有同学提出，雪花最初是在高空大气层中形成的。当向上的空气不能托住它们的时候就会形成降雪。雪降至地面
223、可上的空气不能托住它们的时候就会形成降雪。雪降至地面可能熔化，也可能不熔化，这取决于地表的温度情况，如果不能熔化，也可能不熔化，这取决于地表的温度情况，如果不熔化，则地表温度应低于熔化，则地表温度应低于0；反之，雪将边下边融。但我们；反之，雪将边下边融。但我们所说的所说的“化雪化雪”一般是指天空不再飘雪的时候雪的熔化，是一般是指天空不再飘雪的时候雪的熔化，是在地表发生，雪熔化要吸收热量，可以影响地表气温，但雪在地表发生，雪熔化要吸收热量，可以影响地表气温，但雪正在熔化的地方周围的温度应高于正在熔化的地方周围的温度应高于0。因此。因此“下雪不冷下雪不冷”有有可能是由于下雪前的温度比较高导致。可能
224、是由于下雪前的温度比较高导致。还有同学拿出了查到的济南还有同学拿出了查到的济南2009年至年至2010年间的那个冬季年间的那个冬季下的三场规模较大的雪前后的温度变化情况，并在下列表格下的三场规模较大的雪前后的温度变化情况，并在下列表格中进行展示，第一场雪在中进行展示，第一场雪在2009年年11月月12日，第二场在日，第二场在2010年年2月月10日，第三场在日，第三场在2010年年3月月28日。日。时间09.11.1009.11.1109.11.1209.11.1309.11.1409.11.1509.11.17温度温度/1302-10-21-32-40-512009年年11月月12日前后的温
225、度变化情况日前后的温度变化情况时间10.2.810.2.910.2.1010.2.1110.2.1210.2.1310.2.14温度温度/46-24-62-7-2-91-74-212010年年2月月10日前后温度变化日前后温度变化时间10.2.2610.2.2710.2.2810.3.110.3.210.3.310.3.4温度温度/11117-44-5-1-36-152102010年年2月月28日前后温度变化日前后温度变化从上述三个表格中可以看出：对前两场雪来说，从温度上从上述三个表格中可以看出：对前两场雪来说，从温度上看的确是下雪后的日子里温度要低于下雪前的温度，但对看的确是下雪后的日子里温
226、度要低于下雪前的温度，但对第三场雪来说，雪后的温度呈现的基本是在逐日升高，因第三场雪来说，雪后的温度呈现的基本是在逐日升高，因此此“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”是不一定的，可能是下雪冷，也可是不一定的，可能是下雪冷，也可能是化雪的时候冷。能是化雪的时候冷。有同学则从天气变化的角度对下雪的原因进行了说明：在冬季下雪前或下有同学则从天气变化的角度对下雪的原因进行了说明：在冬季下雪前或下雪时，暖湿空气活跃，高空吹西南风，天气有些转暖，冷暖空气相遇，暖空雪时，暖湿空气活跃，高空吹西南风，天气有些转暖，冷暖空气相遇，暖空气沿着较强的冷空气向上爬升，水汽直接凝结形成星状、片状或者柱状的微气沿着较强的冷空
227、气向上爬升，水汽直接凝结形成星状、片状或者柱状的微小冰晶。当冰晶慢慢长大，空气托不住的时候，就降落到了地面，形成了降小冰晶。当冰晶慢慢长大，空气托不住的时候，就降落到了地面，形成了降雪。而降雪结束后，天气转晴，一般都伴随着冷空气南下，高空转为偏北风，雪。而降雪结束后，天气转晴，一般都伴随着冷空气南下，高空转为偏北风，地面受冷气团控制，气温自然要下降。因此结合刚才同学展示的三个表格中地面受冷气团控制，气温自然要下降。因此结合刚才同学展示的三个表格中的数据，正说明这一点。但是当天气逐渐转暖的时候，如的数据，正说明这一点。但是当天气逐渐转暖的时候，如2月月28日的那场雪，日的那场雪，冷空气的势力在减
228、弱，因此在雪后温度在逐步升高。因此冷空气的势力在减弱，因此在雪后温度在逐步升高。因此“下雪不冷化雪下雪不冷化雪冷冷”是完全可能的，但其原因不是由于水蒸气的吸热和放热，而是由于冷暖是完全可能的，但其原因不是由于水蒸气的吸热和放热，而是由于冷暖气流的原因。气流的原因。有同学们补充道：冷暖是人的感觉器官对外界环境刺激的一种反映，应用有同学们补充道：冷暖是人的感觉器官对外界环境刺激的一种反映，应用“体感温度体感温度”来说说明。体感温度是指人感觉到冷热的温度感觉，与天气预来说说明。体感温度是指人感觉到冷热的温度感觉，与天气预报的气温是不同的概念。天气预报的温度单纯是报的气温是不同的概念。天气预报的温度单
229、纯是1.5米高处的气温。但是在米高处的气温。但是在相同的气温条件下，人们会因湿度、风速、太阳辐射相同的气温条件下，人们会因湿度、风速、太阳辐射(或日射或日射)的不同而产生的不同而产生不同的冷暖感受。以风速对体感温度的影响为例，若环境温度为不同的冷暖感受。以风速对体感温度的影响为例，若环境温度为-1，则在，则在不同风速下的体感温度如下表所示：不同风速下的体感温度如下表所示：风速速体感温度体感温度0级 0km/h-12级 8km/h-33级 -94级 -125级 -166级 -187级 -208级 -20风速对体感温度的影响风速对体感温度的影响因此不能将因此不能将“冷、暖冷、暖”与气温的高低与气温
230、的高低一一对应。为此，气象部门还根据气一一对应。为此，气象部门还根据气温、湿度、风速以及太阳辐射等因素温、湿度、风速以及太阳辐射等因素为社会公众提供了舒适度指数、穿衣为社会公众提供了舒适度指数、穿衣指数、紫外线指数和中暑指数等一系指数、紫外线指数和中暑指数等一系列从各个方面体现体感温度的服务措列从各个方面体现体感温度的服务措施。另外，由于自身身体条件和喜好施。另外，由于自身身体条件和喜好不同，着装颜色、心情等也影响着人不同，着装颜色、心情等也影响着人体对温度的感受。体对温度的感受。教师对同学们的发言表示了赞许，并请同学们回顾一下刚才教师对同学们的发言表示了赞许，并请同学们回顾一下刚才讨论的经过
231、，发表对讨论的经过，发表对“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”的看法。对照在讨论的看法。对照在讨论前教师提出的几个问题，学生们在以下方面达成了共识：前教师提出的几个问题，学生们在以下方面达成了共识：首先，成雪的时候是水变成冰，要放热，化雪的时候冰变成水首先，成雪的时候是水变成冰，要放热，化雪的时候冰变成水要吸热，这是物态变化必然遵守的规则，但是不能用吸放热来要吸热，这是物态变化必然遵守的规则，但是不能用吸放热来解释解释“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”。三、师生共同总结，最终达成共识。三、师生共同总结，最终达成共识。其次，冷与不冷，是人身体的感受，是由各种因素综合造成其次，冷与不冷，是人身体的感受，
232、是由各种因素综合造成的结果，而不能仅仅局限于当时的气温，应用体感温度来说明。的结果，而不能仅仅局限于当时的气温，应用体感温度来说明。再次，由于在下雪前后天气要发生明显的变化，因此人们对再次，由于在下雪前后天气要发生明显的变化，因此人们对于冷暖的感觉也敏感，因此，在某些情况下会出现于冷暖的感觉也敏感，因此，在某些情况下会出现“下雪不冷下雪不冷化雪冷化雪冷”的情况，但这不是绝对的。的情况，但这不是绝对的。同学们在讨论过程中也感到收获颇丰，不但对物理知识有了同学们在讨论过程中也感到收获颇丰，不但对物理知识有了更深刻的认识，并且相关的地理、天气等方面的知识也都联系更深刻的认识，并且相关的地理、天气等方
233、面的知识也都联系起来，感到自己所学的知识是非常有用的，也感受到了学习的起来，感到自己所学的知识是非常有用的，也感受到了学习的乐趣。乐趣。设计说明：设计说明：“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”是学生经常听说的一种说法，是学生经常听说的一种说法，来自于前人的生活经历，但其科学性及逻辑性都有待于推敲。来自于前人的生活经历，但其科学性及逻辑性都有待于推敲。在讲这句话的时候，由于每个人的认识不一致，就会出现多种在讲这句话的时候，由于每个人的认识不一致，就会出现多种解释，甚至是错误，如认为下雪的时候要放热而不顾及周围的解释，甚至是错误，如认为下雪的时候要放热而不顾及周围的温度。实际如果周围温度高于温度。实际
234、如果周围温度高于0，要形成雪花是不可能的。而，要形成雪花是不可能的。而化雪必须周围环境温度要高于化雪必须周围环境温度要高于0，雪才可以从周围环境中吸收，雪才可以从周围环境中吸收热量熔化。在此要提供机会让学生们通过辩论，将所学知识联热量熔化。在此要提供机会让学生们通过辩论，将所学知识联系起来。系起来。【各抒己见各抒己见】甲：甲：课堂上以生活中常见的物理现象为起点，以物理知识课堂上以生活中常见的物理现象为起点，以物理知识为载体让学生进行讨论，教师在学生的整理过程中，通过举为载体让学生进行讨论，教师在学生的整理过程中，通过举例、设问、讲解、点拨等多种方法，适时引导，教师以引导例、设问、讲解、点拨等多
235、种方法，适时引导，教师以引导者，共同学习参与者的身份来构建和谐、民主、平等的师生者，共同学习参与者的身份来构建和谐、民主、平等的师生关系，营造有利于学生自主学习、互相合作的讨论氛围，学关系，营造有利于学生自主学习、互相合作的讨论氛围，学生知识和能力发展提供了充足的空间。生知识和能力发展提供了充足的空间。乙：乙：下雪和化雪是学生常见的现象，但学生在解释现象时下雪和化雪是学生常见的现象，但学生在解释现象时往往分不清自己的感受和物理事实，以至于在应用物理规律往往分不清自己的感受和物理事实，以至于在应用物理规律解释问题的过程中出现自相矛盾的现象。这节课教师提供了解释问题的过程中出现自相矛盾的现象。这节
236、课教师提供了充分地学生交流的机会，可以使学生彻底明白充分地学生交流的机会，可以使学生彻底明白“下雪不冷化下雪不冷化雪冷雪冷”的原因。的原因。丙：丙：本节课教师没有象有些老师一样仅仅给学生一个正确本节课教师没有象有些老师一样仅仅给学生一个正确的答案，而是让学生充分讨论之后，激发了学生探求一个常的答案，而是让学生充分讨论之后，激发了学生探求一个常见现象的解释的愿望，同时教师又为学生科学地解释了下雪见现象的解释的愿望，同时教师又为学生科学地解释了下雪和化雪的原因，并激发其课后仔细讨论的热情，体现了和化雪的原因，并激发其课后仔细讨论的热情，体现了“从从生活走向物理生活走向物理”的理念。的理念。【专家点
237、评专家点评】由固态到液态要吸收热量，从液态到固态要放出热量，对由固态到液态要吸收热量，从液态到固态要放出热量，对于学生来说，这是容易理解的，但是却往往忽略的前提条件，于学生来说，这是容易理解的，但是却往往忽略的前提条件，那就是虽然晶体熔化的时候温度不变，但它仍然要从外界环境那就是虽然晶体熔化的时候温度不变，但它仍然要从外界环境中吸收热量，反之，在凝固的时候，要放出热量，也必须是它中吸收热量，反之，在凝固的时候，要放出热量，也必须是它所处的环境温度要比其凝固点低。而学生由于知识体系的不完所处的环境温度要比其凝固点低。而学生由于知识体系的不完整，认识范围有限，在将物理定律应用于解释自然现象或生活整
238、，认识范围有限，在将物理定律应用于解释自然现象或生活经验的时候，往往出现就事论事的现象，于是当将他们的解释经验的时候，往往出现就事论事的现象，于是当将他们的解释连在一起的时候就经常出现自相矛盾的情况，比如连在一起的时候就经常出现自相矛盾的情况，比如“因为下因为下雪要放热，所以下雪不冷，化雪要吸热，所以化雪冷雪要放热，所以下雪不冷，化雪要吸热，所以化雪冷”，认为，认为“无论什么时候，化雪时的温度都比下雪时候的温度还低无论什么时候，化雪时的温度都比下雪时候的温度还低”的的错误解释。错误解释。“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”是一句天气谚语。一般而言，天气谚语是一句天气谚语。一般而言，天气谚语是对局部
239、地区或特定环境中气象变化规律的经验概括，并且产是对局部地区或特定环境中气象变化规律的经验概括，并且产生这样的状况的原因通常都比较复杂，因此结论往往不具普遍生这样的状况的原因通常都比较复杂，因此结论往往不具普遍意义，把意义，把“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”这一天气谚语作为熔解时吸热这一天气谚语作为熔解时吸热和凝固时放热的例证是不合适的，在原理和逻辑上都是不恰当和凝固时放热的例证是不合适的，在原理和逻辑上都是不恰当的。的。在本案例中，教师提出了如何把在本案例中，教师提出了如何把“下雪和化雪下雪和化雪”与与“冷和不冷和不冷冷”联系起来这样一个探究问题，就把物理知识与其它学科的联系起来这样一个探究问
240、题，就把物理知识与其它学科的知识结合起来去探究周围的自然和生活现象，把与学生生活密知识结合起来去探究周围的自然和生活现象，把与学生生活密切联系的素材用于教学，也可以引发学生感兴趣的物理问题。切联系的素材用于教学，也可以引发学生感兴趣的物理问题。纵观本案例给出的整个探究过程，教师和学生一起搜集了许多纵观本案例给出的整个探究过程，教师和学生一起搜集了许多有关资料，包括气象资料，体感温度等等，以这些资料为依据，有关资料，包括气象资料，体感温度等等，以这些资料为依据，进行推理和论证，更加具体地分析了进行推理和论证，更加具体地分析了“下雪下雪”与与“化雪化雪”的物的物理过程，并能从气象温度和体感温度两个
241、方面来解释实际气温理过程，并能从气象温度和体感温度两个方面来解释实际气温的变化和人体感觉的的变化和人体感觉的“冷冷”与与“不冷不冷”之间的关系，从而理解之间的关系，从而理解“下雪不冷化雪冷下雪不冷化雪冷”是在特定情况下才是正确的。这种从提出是在特定情况下才是正确的。这种从提出问题、搜集相关资料，运用物理和气象知识解释自然和生活中问题、搜集相关资料，运用物理和气象知识解释自然和生活中的现象，追求真知的探究活动，有利于培养学生的科学态度和的现象，追求真知的探究活动，有利于培养学生的科学态度和科学精神。科学精神。从教学案例来看，对中学生，尤其是对于初中的学生，因为他从教学案例来看，对中学生，尤其是对
242、于初中的学生，因为他们有各种各样的生活体验，并且在进行物理学科的学习之前积们有各种各样的生活体验，并且在进行物理学科的学习之前积累了各种关于自然现象的表述，造成了他们在解释问题的时候累了各种关于自然现象的表述，造成了他们在解释问题的时候会出现这样的问题会出现这样的问题对于要解释的物理现象，虽然属于同一对于要解释的物理现象，虽然属于同一领域，他们会利用各自的理论来说明，但是缺乏理论之间的相领域，他们会利用各自的理论来说明，但是缺乏理论之间的相互联系，这就会为以后的学习或分析带来问题，甚至是相互矛互联系，这就会为以后的学习或分析带来问题，甚至是相互矛盾的解释。例如本案例中，之所以很多学生认可这条谚
243、语，是盾的解释。例如本案例中，之所以很多学生认可这条谚语，是因为他们建立了这样的一条因果链：下雪因为他们建立了这样的一条因果链：下雪凝固凝固放热，放热放热，放热周围热量增加周围热量增加温度升高；反之，化雪温度升高；反之，化雪熔化熔化吸热，吸热吸热，吸热周围热量减少周围热量减少温度降低。但是其吸热、放热、温度变化的温度降低。但是其吸热、放热、温度变化的前提前提必须有温度差，却被忽略了。因此教师在教学之前，必须有温度差，却被忽略了。因此教师在教学之前，或教学过程中，要充分地了解学生的思维情况，原有的知识结或教学过程中，要充分地了解学生的思维情况，原有的知识结构，分析他们可能出现的问题，在课堂上通过学生实验，讨论构，分析他们可能出现的问题，在课堂上通过学生实验，讨论等活动，使其充分思考，获取支持理论的相关证据，从而进一等活动，使其充分思考，获取支持理论的相关证据，从而进一步理解物理规律，达到规律之间的自洽，完成相关知识的构建，步理解物理规律，达到规律之间的自洽，完成相关知识的构建，形成一个自洽的知识体系。形成一个自洽的知识体系。
