自制教具撬动物理课堂---《大气压强》教学反思
物理是一门实验学科,物理课堂的教学离不开实验探究,随着物理教学改革的深入、教材内容的更新,现有的实验器材不能完全满足教学需求,自制教具就成了解决这一问题的重要手段,著名物理教育家朱正元教授曾说过“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”,自制教具的材料不一定多么高大上,可以选取生活中常见、学生熟悉的材料,也可以对原有的教具进行优化和改进。
《大气压强》这节课是关于大气压强的初步认识,与前面所学的压强、液体压强一起构成了一个相对完整的体系。虽然大气压存在于我们周围,但却不易察觉,因此,感知大气压强的存在是本节课的教学重点,而大气压强大小的测量是本节课的教学难点。在本节课的教学中,通过利用生活中细管这一常见物品作为教具,使学生获得更多的感性认识,层层递进,达到了水到渠成的目的。
生活中我们经常会用到吸管喝饮料,因此本节课选择用学生非常熟悉的这一情境引入新课,我们首先将两端开口的玻璃细管插入水中,细管中出现一段水柱,然后把细管从水中提出,根据生活经验可以判断水柱下落,演示实验,发现水柱掉落;再将这根细管插入水中,用橡胶塞塞住细管的顶端,然后将细管从水中提出,会发现水柱不掉落(如图1),学生感觉很神奇,细管中水柱竟然可以不掉落,与此同时也会引发他们的思考,是谁支撑水柱呢?然后慢慢将这根细管向其他方向转动,水柱仍不掉落;最后将这根细管放入玻璃罩内,逐渐抽出罩内的空气,发现水柱掉落。通过这几个小实验学生能够分析得出,只能是空气对水柱产生了压力,从而产生了压强,并且还可以证明大气内部向各个方向都有压强,这就是大气压强。以往教学中大气压强的引入采用较多的是覆杯实验或瓶子吞鸡蛋实验,这些实验均可就地取材,利用生活中常见的各种物体充分吸引学生并让学生们感受到大气压强的存在,但在课程的连续性上,细管这一教具会更胜一筹,细管实验在抓住学生好奇心的同时还能将其贯穿到整节课的教学中去,为后面的测量大气压强值埋下伏笔。
对于本节课难点的突破仍然采用细管这一教具去完成,
将存有水柱的细管重新插入水中,水柱不掉落,大气没有接触管口,这时还是大气压支撑水柱不掉落吗?这一操作目的是想让学生意识到是大气作用在瓶内水面上,从而支撑细管里水柱。再从理论上分析,细管内外的气压不相等,P大气=P内气+P水柱,怎样才能让水柱再高一些?从公式分析可知当P内气减小,P水柱增大,水柱的高度就会增大,因此可利用注射器向外抽气,减小管内气体压强。于是演示用注射器向外抽气,看到水柱变高,并逐渐接近于细管顶端(如图2)。进一步提问:水柱还能不能更高了?学生回答可以换用更长的细管。换更长的细管,再重复上述步骤,发现水柱确实更高(如图3)。再进一步提问:水柱能无限高吗?学生进行小组讨论分析,得出:要看大气压的大小和瓶内气压的大小。大气压到底多大,水柱到底能有多高呢?如果我们能通过水柱的高低直接反映大气压的大小,问题就变得简单了,怎么才能用水柱的高低直接反映大气压强的大小呢?如果细管足够长,然后将细管内气体全部抽走,此时P大气=P水柱,即可通过液体压强公式计算出大气压的值。老师进一步补充,通过刚才的实验我们发现大气压可支撑起的水柱很高,空间可能会不够,这一问题又该如何解决呢?学生从液体压强公式着手分析,如果可以换密度更大的液体,大气压托起的液柱就没那么高,不需要准备很长的细管,实验就更方便。由此过渡到托里拆利实验,因为水银有毒,托里拆利实验没有办法在教室完成,仅凭老师口述效果并不好,于是在此基础上再利用多媒体播放托里拆利实验的视频,让学生直观地了解实验过程,使学生印象深刻、更好的掌握了知识。
这一设计比较形象的解释了大气压很大及大气压测量的原理,通过这一过程,学生能更好的理解大气压强测量的过程,环环相扣,很自然。但细管这一教具的应用到此并未结束,在计算出标准大气压值后,我们用细管自制了一个气压计(如图4),根据水柱的高低来判断外面大气压的变化,并播放了将自制气压计从1楼拿到20楼,水柱高度变化的视频。
在最后大气压应用部分,设计了让学生用细管喝饮料的小游戏,其中一个细管扎有小孔,另一个完好,通过这个游戏让学生认识到生活中很多与吸有关的应用都与大气压有关,如塑料吸盘、吸饮料、吸钢笔水、呼吸等等。
本节课通过生活中非常常见的细管,巧妙的解决了课程的重点和难点,教学效果比较理想,这一教具贴近生活,取材简单,学生们可以更深入地理解抽象的物理概念和原理。因此自制教具在物理课堂教学中是不可缺少的一部分,教师在课下需要精心筛选、反复改进、从微小处入手,开发设计有价值的自制教具,并将它们不断完善、分类汇总,以备长期应用在物理教学中。学生们在课上看到平时生活中废弃的物品居然也能成为探究物理规律过程中的重要物件,惊叹之余也会激发求知欲去一探究竟;另一方面,教学过程中,教师可以适时地结合实验现象,鼓励学生就地取材,动脑、动手做一做教具,孩子们也会在成功之后对物理学科产生兴趣,体会学好物理知识的好处,品尝创造发明的乐趣,继而产生学好物理的想法。
本节课也存在一些不足之处,首先学生的参与度不够,本节课多为演示实验,
如果学生能带着自制的细管教具分组进行实验,课堂效果会更好;其次课堂容量较大,时间安排不合理,在测量大气压强上用的时间过多,导致后面大气压强应用部分时间紧张,落实的不透彻;在求解大气压强值时没有让学生参与进来,这部分在后面的教学中可以让学生自己利用液体压强公式进行计算,加深印象。
在以后的教学中,我会更努力的钻研教材,认真备好每一节课,用心准备实验器材,合理分配时间,精心设计问题,把问题设置在学生思维的最佳突破口上,有效的点拨学生,精简语言,避免啰嗦。在平时的学习中,鼓励学生们遇到难题绞尽脑汁也无法解决时,尝试自己设计方案、自制教具去探究,这个过程会提高学生的创造能力,激发学生创造的欲望和兴趣。