数据载入中...

《有趣的科学》之浮沉子系列探究案例
张运科 发表于 2009-9-23 21:09:28

 

《有趣的科学》之

浮沉子系列探究案例

 

(一)魔术开场  气氛活跃

 

以魔术的形式向学生演示火柴头浮沉子,比如说自己有特殊的能力,可以让浮沉子听自己的话,用右手食指在空气中乱划一圈说收集一下能量之后,指着浮沉子,此时拖着瓶子的左手偷偷的用力捏和放瓶子,火柴头浮沉子可以出现由你控制浮沉的神奇现象。

学生开始很奇怪,但是一般通过认真的观察之后,就会发现操作上的秘密,简单的培训后,他们自己也可以操作了,他们感到很有成就感。

 

(二)大胆猜测浮沉的原因

 

这时我说,我们这节课的主要任务就是要探究火柴浮沉的原因,我想让学生有一个任务在心中,问:那么火柴的浮沉和什么有关系?由于大多数同学意识不到火柴疏松多孔的内部结构很关键,所以提到的有关因素中没有和火柴本身有关的内容。所说的关系基本有:

和瓶子里水的多少有关

和轻重有关

和水压有关

即使让他们自己制作以后做补充,也还是那几个因素,难以提到火柴的本身结构。

此时,我没有轻易的告诉和火柴本身的结构有关,想让他们自己去发现。

 

(三)自己制作 亲身体验

 

发放了制作火柴浮沉子的材料,让学生自己制作,在制作过程中,学生主要的精力放在了如何实现合理的配重上面了,我反复提醒他们要边做边观察其中的现象。当大部分做成功后,我保留了一些较成功的作品,然后进一步和学生讨论火柴浮沉的原因,基本还是那几个因素。

和瓶内水的多少是否有关,可以让学生自己向瓶内添加或去掉部分的水来验证,很容易得出结论:没有关系,因为瓶内水的多少不影响浮沉。

在制作火柴浮沉子的时候,学生们是需要不断的调节作为配种的细铜丝的质量,所以学生会说和轻重有关;至于水压的影响学生更是深信不疑,因为不用力是下不去的,瓶子开口更是做不成浮沉子的,尽管他们还不明白水压的科学概念。

 

(四)寻找证据失败

 

如何才能引导学生意识到火柴本身的结构很关键呢?而学生所说的那些因素又是自己的直接体验的来的,真实可靠,难以反驳。我这样来进行:如果只和水压以及轻重等因素有关的话,那么换作别的材料代替火柴应该也是可以的吧,学生回答说是,于是我就让学生用和火柴长短相似的一小段吸管加配重来制作一个浮沉子,要求吸管的两端都是开口的,不能被堵上。学生们由于有了制作火柴浮沉子的经验后,坚信自己能做成功,因为火柴浮沉子比较容易成功,他们开始积极的尝试,太重的时候去掉些细铜丝,太轻就加重。当觉得应该可以浮沉时,发现用多大的力都不能实现浮沉,于是又觉得是太轻了,于是加配重,但是加完配种又沉下去,于是又感觉太重,去掉铁丝,又太轻,总之他们反反复复进行了多次的尝试,而我在一旁不断的鼓励他们,别怕失败,失败是成功之母;还要他们比赛看哪个先成功的制作出来,学生在制作期间的表情是很专注,感情投入是全身心的,而我明知道这样的浮沉子不会成功,但是我还是想让他们经历一番,体验一番,期间一个学生大叫自己成功了,很兴奋,但是经过检查,他用曲别针把吸管的一段封口了,于是我说他没有成功,因为没有达到要求。

 

(五)分析原因  开始新的尝试

 

经过了大概二十多分钟不断的探索,还是不成功,于是我问谁还相信自己可以通过不断的尝试可以取得成功,他们说:“可以”,于是我又给了他们一点时间,最后还是不成功,之后我让他们停下来分析不成功的原因,我问:上面的三个因素都基本都满足了,为什么老不成功呢?他们中有人说,可能和水压没有关系,因为我用的劲很大了,还不成功,并且我感觉轻重挺合适的啊,因为加一点点铜丝就沉,去掉一点就太漂。另外一个同学说,可能还是没有找到合适的质量(铜丝和吸管的重量)啊,还有同学说可能和重量的关系不大,不然火柴浮沉子怎么那么容易成功,而这个总不成功呢?这时有同学说,因为火柴是实心的,而吸管是两端开口,空心的,我说那么给你一个瓶盖你觉得可以成功吗?他说不可以,因为水进不去,接着他说,火柴在挤压的时候可以吸水,其他同学马上问,那为什么又可以浮上来,他说可能是里面的水又跑出来,就变轻了啊,其他同学觉得有道理,我觉得时间成熟了,

于是说,刚才用开口的吸管,不成功是因为水不能进出是吗?

对,学生回答。

那么将吸管的一端封口加配重应该可以吧!

可以,他们说,

于是我发材料让他们尝试着做,这时发到材料是那种三精口服液的小瓶子,经过尝试,他们很快的成功了,在我的引导下,他们注意到小瓶子里面液面的变化,觉得理解了,但是他们普遍的解释是,水进去了,瓶子变重,所以就沉下去,等水出去以后,就变得很轻,所以就浮上来了,我没有具体问他们是否意识到将瓶子和水以及里面的空气当作一个整体,总之他们现在考虑到都是单一因素。在问他们两端开口的吸管为什么不成功,他们回答没有水的进出,所以不成功,而火柴的内部结构可能就是和一端封闭的浮沉子一样。

他们很兴奋,因觉得探究清楚火柴浮沉的原因了。

 

(六)高兴之余  难题又出现了

 

看他们那么高兴,我就说,别高兴的太早,看看你们现在的火柴浮沉子,原来他们的火柴浮沉子现在已经不会出现浮沉现象了,哦,他们看着自己的浮沉子只沉不浮了,他们陷入了思考,难道一端封口服浮沉子不能很好的说明火柴浮沉子的原理吗?

 

(七)细心观察  有新的突破

 

这时,我发给他们每人一个火柴让他们看看火柴的内部结构,告诉他们火柴原来是植物的细胞,现在基本上只有细胞壁了,此时一个学生说,火柴是可以吸水的,吸着吸着火柴里面就全部填满了水,没有了空气,水就不能进出了,就变得很重,不能实现浮沉,类似海绵。

 

(八)新的问题又出现了

 

觉得他们基本探究清楚火柴浮沉的原因了,此时,我又把一个两端全部封口的吸管浮沉子呈现给他们,他们对这个浮沉子感到非常的奇怪,因为水既不能进去,也不可以出来,但是加上曲别针配重后仍然可以实现浮沉,好像前面的探究结论不能解释这个浮沉子浮沉的原因。我让我的学生助教给他们每三人发一个这样的浮沉子,让他们讨论几分钟后,做小组汇报。这个对他们来说确实有点难,很长一段时间他们都没有结果。后来有一个学生终于提出:可能是手在用力捏瓶子的时,引起浮沉子的体积变小,这样它受到的浮力变小,就沉了下去。当松开手时体积又变大,浮沉子就浮上来了。但是当我问他浮力是怎样产生的,与什么有关时,他回答不上来了。当问他这个浮沉子的质量有没有发生变化的时,他犹豫了,其他同学犹豫了一下后,说质量没有发生变化。我猜想他们犹豫的原因是:做前面的实验时,他们解释水进入小瓶子里,小瓶里的空气体积变小,小瓶子质量变大,所以沉下去;而这里体积变小,质量没有变化,怎么也可以沉下去。

我总结说,对于这两种浮沉子来说,都是空气的体积发生了改变,但是一个认为质量没有发生变化,一个认为质量变大了。到底哪种解释更合理,他们迷惑了。

课就上到了这里,下节课要跟他们讲浮力产生的原因以及影响因素,可能做完那个活动,他们对浮沉子会有更深刻的理解。

 

 

 

 

小结:

 

这个浮沉主题的活动,面对初一和初二的学生做了两次,每次都活动,学生们都很积极的,很投入,我原本以为他们会没有耐心去做,或者他们会被德智探究馆里的好玩东西吸引注意力,但是没有,他们很耐心的做浮沉子,当成功后,很有成就感。只是学生的数量少一些,第一次8个人,第二次13个人。本来报名很多人,但是来到比较少。

另外在制作的过程中,老师可以告诉学生如何快速的调节配重将会节省不少的时间。

NO.1 Re:《有趣的科学》之浮沉子系列探究案例
周小燕发表评论于2009-9-23 22:22:27
周小燕我仔细读了你这两个案例,让我对探究案例的开发有进一步的了解。
NO.2 Re:《有趣的科学》之浮沉子系列探究案例
张运科发表评论于2009-9-23 22:40:22
张运科一起努力吧,建议搞完活动马上写,否则会漏掉一些细节,感觉反思确实重要,这样会使以后的活动跟为完善。
NO.3 Re:《有趣的科学》之浮沉子系列探究案例
张运科发表评论于2009-10-17 9:34:01
张运科我上课的对象是初二的学生,课程定位是:浮沉和什么因素有关,在处理开口浮沉子的时候,一般都将它说成水进去了,导致浮沉子变重,将浮沉子、空气和进去的水看做整体来考虑,因为学生能自己观察到液面的变化已经是很难得的了,这对它们来说是一个很重大的发现。但是现在想想这样的话,学生感觉开口的就和闭口的浮沉子没有什么联系,我想如果可以引导学生观察开口浮沉子里是空气体积的变化,导致浮沉的话,这两者就可以联系了,而这样的话也更比较准确的接近浮力知识。但是水进去导致变重,学生可以自己说出来,而空气变小导致变重可能很难让学生说出来的。
发表评论:
数据载入中...