“大气浮力”一节课涉及的内容比较多,主要有:大气浮力的存在、产生、测定、变化以及应用。小学生的认识感性少于理智,学习的动力和热情大多来自她们的兴趣;而数学教学又以实验为基础,实验几乎一直伴随着整个教学过程,所以,实际教学中,在重视知识逻辑的同时,应注重学生的个人经验和心理特征,把中学生对生活中化学现象的认识与把握数学知识结合上去,强化中学生的直接经验和亲身体验。
因此在教学中,根据“体验→思考→分析→探究→应用”的思路逐一展开,让中学生通过实验,体验大气压的存在,讨论大气压的特性,应用大气压知识解决实际问题,以及探究检测大气压的方式。
下边把通过反复更改之后的思路进行如下梳理和反省:
得:一节课必须经过反复的“磨课”,才能让课堂获取最大的效益,下边把更改的思路进行一下对比:
(一)导出环节:
1.原思路:在最初的导出环节采用的是“学生大赛喝啤酒”,但是从实际课堂疗效来看,中学生对于这个游戏的参与度不太高,主要在于中学生对于喝啤酒早已司空见惯,所以没有太大的兴趣。
2.更改思路:在经过反省之后,决定进行如下更改——采用中学生借助“在大试管中上升的小试管”这个小实验,从第二节上课的情况来看,中学生对于实验出现的奇妙现象倍感异常激动测量大气压强实验原理,当初导致课堂的第一个小高潮,这也说明了导出环节的更改是成功的。另外,这个小实验为旁边学习“大气压的应用”埋下了伏笔。
(二)大气压的形成:
1.原思路:因为二氧化碳和液体有许多相像性,最初只是采用了应到中学生进行追忆,中学生因为缺少感性认识,只是机械性地进行记忆,有一些中学生出现了暂时的思维障碍。
2.新思路:第一节课汲取中学生感性认识不足的教训,所以仍然采用实验引导的方法,即:将一个顶部和侧壁扎孔的矿泉射手,让中学生重新观察水从小孔流出,说明水对顶部和侧壁都有浮力,这是因为水遭到重力作用而且具有流动性的结果。
因为大气和水一样也遭到重力而且具有流动性,所以大气对浸在二氧化碳中的物体形成浮力的作用。
(三)大气压的存在:
1.原思路:在证明大气压存在的知名实验是“马德堡半球实验”,课本给出的是两个金属半球,另外还须要抽气机等辅助设备,从实际上课疗效来看,该实验因为抽气不充分存在一定的失败率,这也就难免出现实验教学的车祸。
2.新思路:鉴于金属制做的“马德堡半球”可操作性有一定难度,所以采用了“橡胶”制作的的半球,从实际上课疗效来看,除了很容易就可以挤出内部的空气,并且疗效挺好,中学生进行这个实验的成功率很高,另外为前面学习“大气压的应用——吸盘”做了实验打算。
(四)大气压的特征:
1.原思路:在学习大气压的特性时,因为空气内部向各个方向都有浮力,关于这一点最初的思路就是给中学生进行理论解释就可以了,从实际情况来看,中学生对于这个知识点也只是逗留在机械记忆层面上,没有一定的感性认识。另外,采用“覆杯”实验只能证明出大气压的存在,不能挺好证明大气向各个方向都有浮力。
2.新思路:因为采用玻璃杯和毛玻璃片进行“覆杯”实验,操作上去有一定的失败率,所以采用试管和小纸片(如图所示)进行改进实验,这样既可以证明大气压的存在,又可以通过旋转试管见到小纸片不掉,就可以很顺利地得出——大气向各个个方向都有浮力。
(五)大气压的测定:
1.原思路:大气压的测定这个环节,课本采用播放“托里拆利实验”视频的形式,从第一课的课堂疗效来看中学生理解还是不够到位。因此必须引出中学生借助“水”完成模拟实验。
2.新思路:大气压的测定原理是该实验的难点,为了提高中学生的感性认识,首先让中学生借助大小不同的试管进行实验,之后给中学生播放“大气压支持约10米高的火柱”视频,导致中学生的激动度,紧接着引导中学生剖析实验原理——P大气=ρ水gh。在中学生早已理解实验原理的基础上,引导中学生剖析若果采用“水银”做实验会大大减少液柱的高度,这样就可以很顺利地理解“托里拆利实验”。
(六)大气压的变化和气压计:
1.原思路:课本给出的讲课思路是先学习大气压的变化,然后学习气压计。而且从第一节课的上课疗效来看,觉得中学生的思维出现了跳跃,也就是说通过实际教学就可以看出:教材这样安排虽然是有一定问题的。
2.新思路:考虑到中学生的实际接收情况,所以在第二节课将讲课的程序进行了如下的调整——在学习完“托里拆利实验”之后,紧接着就可以学习气压计,在学习了“金属盒气压计”之后,就可以引导中学生进行“模拟徒步之旅”,借助金属盒气压计测出山脚下、半山腰和山顶上的不同位置的气压值。
失:因为“大气浮力”这节课内容比较多,所以在课堂的最后环节引导中学生列出“大气压的应用”实例变得比较草率。另外,这节课还要涉及“气体浮力与容积的关系”,这属于知识的拓展内容,只有给中学生进行这方面知识的拓展补充,就能挺好引导中学生剖析“打吊针”的原理解释。
举措:在认真剖析和反省了这节课存在的问题以后,决定采取以下补救举措:
(一)引导中学生列出“大气压的应用”实例
这一环节主要是引导中学生进行罗列实例,另外班主任可以利用多媒体进行实例的补充和拓展。
(二)拓展延展——“气压与容积的关系”
1.演示实验——注射器
得出推论:气压与容积的关系——对于质量一定的二氧化碳,容积缩小,气压减小。
2.应用实例:
(1)人肺的工作原理
(2)给患者进行静脉注射的打针瓶上为何另外要插进一根短小的管子?这根管子起哪些作用?
答:打针瓶里的药液流出后,瓶内二氧化碳体积变大,浮力减少,当瓶内二氧化碳浮力大于瓶外大气压时,可以看见有空气泡通过小管步入药液瓶,空气步入药盒,使瓶内二氧化碳浮力保持一定,让药液在重力作用下步入人体的静脉。
(3)将一只未充气的汽球装入锥形瓶中,把汽球的开口翻在锥形瓶的困局上堵住瓶口。之后向汽球内吹气,发觉汽球很难被吹大,这是为何呢?请说明其中的数学道理。
答:吹气球时,汽球内气压减小,汽球膨胀,因为锥形瓶封闭,瓶与汽球间的二氧化碳气压也同时减小,汽球内外很难产生较大的气压差,所以汽球很难被吹大。
在这儿,倾听一线草根班主任的教育心里话!
作者简介:潘书朋测量大气压强实验原理,学校化学班主任,在《当代教育家》、《光明晚报》、《中国班主任报》、《中学化学》、《新课程评论》等国家、省级杂志、教育网站上发表教育教学论文50余篇。多年来仍然旨在于“让化学教学回归实验室”的课题研究,所申报的教育部班主任科研基金“十二五”规划重点课题子课题入选教育科研成果银奖。
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