一堂探究式复习课的设计，本文主要内容关键词为：，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理复习是在学生学完相关知识后，指导他们进行知识、方法等方面的整理，进一步理解和掌握知识之间的联系，灵活运用方法，不断提高自己解决物理问题能力的过程。在目前的实际教学中，有些教师在复习时，只从知识的整体性考虑，把相关知识重新归纳、整理，并形成知识网络，以便使学生对物理知识从现象到本质有较完整的认识。也有教师采用以实验为主线的复习方法，利用典型又综合的实验将知识“串联”起来，引导学生仔细观察、讨论实验现象，从而达到较快地提高学生的学习和物理素养的目的。这些方法在落实“单项”教学目标时虽各有所长，但对于落实物理课程标准确定的三维教学目标就显得有点逊色。为此，我们设计了一堂探究式复习课。
课题：测定空气的密度
一、教学目标
1、知识与技能
①知道浸在液体中的物体受到的浮力，是由于物体受到了液体的压力差而产生的。
②能运用“压力差”法，计算浸在液体中规则物体受到的浮力大小。
③能运用阿基米德原理与“压力差”的等效性，测出相关物理量，算出空气的密度。
2、过程与方法
①能在液体中“隔离”某一规则液柱，并用“压力差”法推导出计算浮力大小的公式。
②能把“转化”“放大”“等效”等研究方法运用在探究过程中。
③能根据气体与液体共有的特性，把液体中的一些规律迁移到气体中去。
3、情感态度与价值观
通过探究活动，使学生对物质密度的测量的认识有新的拓展。
二、教学理念
1、学生是学习与发展的主体，教师是学习活动积极的组织者与引导者。
2、以发现问题为先例，引导学生不断深入探究，测出空气密度。
3、温故知新，强调对已学过知识的联系与升华。
三、实验器材
每组准备：广口瓶、橡皮塞、细玻璃管、滴管、有色水等。
四、教学活动过程
1、复习“压强”“浮力”相关知识
教师演示：把底面平滑的蜡块与底面粗糙的蜡块分别放入水槽的底部（如图1所示），要求学生进行观察，并解释观察到的现象。
图1
图2
生：底面平滑的蜡块沉入水底，底面粗糙的蜡块浮出水面。原因是底面平滑的蜡块与水槽底部紧密接触，没有受到水竖直向上的压力，也就没有受到浮力；底面粗糙的蜡块的底部进入了水，受到水竖直向上的压力，也就受到了浮力。
师：由此我们可以看出，浮力产生的原因是什么呢？
生：是浸在液体中的物体，受到了液体对物体竖直向上与竖直向下的压力，这两个压力存在压力差。
师：浸在液体中的物体，受到了液体对物体竖直向上与竖直向下的压力差的大小就等于物体受到的浮力。如图2所示，设想在容器装入的水中，“隔离”出一个边长为a的正方体。请同学们分别用“压力差”法与阿基米德原理求出正方体水块所受到的浮力。
学生可以相互讨论，教师把推导正确，书写规范的解答用幻灯展示。
用“压力差”法：
设正方体水块上表面距水面的距离为h，体积为V
设规则物体上、下面积相等，且为S，进一步可以写成
上式表明，“压力差”法与阿基米德原理求得的浮力，都是与液体密度相关的，通过公式变形，测出相关量，可求出液体的密度。由于气体与液体一样，也具有流动性，因此，浸在气体中的物体受到的浮力，也可以用“压力差”法与阿基米德原理求得。由此我们可以大胆设想，能不能通过数学演变，测出相关量，求出空气的密度呢？
2、科学探究
师：同样，在空气中“隔离”一个规则的空气柱，假设其底面积为S，高h，用“压力差”法与阿基米德原理求出的空气柱受到的浮力也是相等的，即：
上式表明，只要我们测出某一空气柱的高度h，与这一空气柱上、下底面受到的竖直向上的压强差Δp，就可以算出空气的密度了。同学们能不能设法测出这两个物理量呢？
①联想与假设
生：用压强计分别测出不同高度处的压强值，算出两地的压强差Δp，再测出两地的高度h就可以了。用我们已做过的“探究大气压随高度增加而减小”的实验，测出不同高度处细玻璃管中水柱变化的高度差，算出Δp，再测出两地的高度也可以。
师：以上两种方法，从理论上讲都是可行的，但后一种方法不仅材料易得，而且对于我们还是轻车熟路。
②实验设计
先在广口瓶内装半瓶带色的水，再把有插入细玻璃管的橡皮塞把瓶口塞紧，用滴管向细玻璃管（沿玻璃管壁）中不断地滴入着色的水，记下细玻璃管中水的位置A与广口瓶中水的位置C，如图3(a)（见下页）所示。再把这一装置移至某一高度（如从教学楼的一楼移至五楼），这时由于高度增加，大气压减小，细玻璃管中水柱上升，广口瓶中水柱下降。再用滴管向细玻璃管中滴水，待广口瓶中的水位恢复到C处时，记下这时细玻璃管中水的位置B，如图3(b)（见下页）所示。测出AB的距离ΔS与楼层的高度h（楼层高度也可以查建筑资料或询问技术人员），代入有关公式，就可以计算出空气的密度。
③进行实验，记录数据
实验进行两次，以两次实验测得的空气密度的平均值做为空气密度。
图3
表1 实验记录的物理量
把实验测得的有关数据代入上式，就可以算出空气密度。这一推算结果比我们想象的更为简洁，并不需要计算出细玻璃管水位上升产生的压强Δp。
⑤论证与交流
教师事先测出当日的气压与温度，由标准状况下的空气密度，算出当日的实际空气密度（或自己测几次），并提出下列问题供学生论证与交流。
你测出的空气密度与实际空气密度是否相等？若相差很大，请查找原因。我们测出的空气密度应该是地球表面高为h的大气层内的空气平均密度，这一平均密度与我们测量两次所算的空气平均密度有什么区别？
3、实验说明
①当广口瓶移至高处时，瓶内水位的下降不宜观察，可采用比照的方法，用滴管向另外一只一端封口的细玻璃管内滴水，看滴几滴可以达到与广口瓶上细玻璃管水位上升相同的高度，再向广口瓶上的细玻璃管滴相同的滴数的水。这样，广口瓶中的水位就恢复到了原来的位置。
②此实验的主要误差来自对细玻璃管中水位高度的测量。实验中，教师一方面要指导学生对细玻璃管水柱上升的高度认真读数；另一方面还要要求学生在实验中，尽量提高广口瓶的高度，广口瓶移至的高度增加一倍，测得的空气的相对误差就会减小一半。
③此实验可以安排2人一组，也可在课外进行，在保证安全的前提下，尽量利用高层楼房进行实验。
4、教学反思
很多教师抱怨课本中的探究性实验难以达到预期效果，“猜想”形同虚设，探究过程学生也趋于敷衍。原因是在探究前，学生通过预习、家教等渠道已知道了探究的结果。新课程标准要求“用教材教，并不是教教材”，给了教师很多展示自我的空间。教学实际与教学理念的更新，都需要我们广大教师，能根据自己的教学特长，依照课程标准规定的教学内容，不断创新，设计出更多的新颖的探究性实验。“测定空气的密度”是一堂复习课，它“串联”了压强、浮力等旧知，但又不是旧知的简单再现，它使旧知在学生新的探究环境中，得到了拓展、迁移与升华。空气密度的测定中，我们采用了转换（把大气压随高度的变化转化为水柱的升降的变化）、放大（把广口瓶中液面的下降通过细玻璃管液面上升显示出来）、等效（规则物体受到液体或气体竖直方向的压力差等效于阿基米德原理）等方法，把不能直接测量变成了可以测量。可以说，这堂课是融知识、技能、方法和创新于一体，对学生综合能力的提高有极大的帮助。但同时也应该看到这堂课要求学生数学演算能力强，物理概念清晰，物理规律理解透彻，还要能够灵活运用知识，对后进生的学习会有一点的难度。因此，教学中教师要做到循序渐进，把基本要求同特殊要求结合起来，把着眼全体同因材施教结合起来，把班级授课同差异教学结合起来，力争使全体学生各得其所，有所收获，有所发展。