1.1 长度和时间的测量 2023-2024学年人教版 物理 八年级上册

实验课名称：百刻悟参商，点滴连早暮—古代计时器之铜壶滴漏 作者姓名： 学校名称： 参与人员： 学科：物理 年级：八年级 一、使用教材：人教版 物理 八年级上册 第一章第一节 长度和时间的测量 二、实验器材 自制多级漏壶（包含阶梯式底座、规格不同的开口塑料杯、胶塞、浮标）、水、毛 （1）学生实验器材如图1 图1 学生器材 （2）教师演示实验器材（复原我国古代铜壶滴漏）如图2 图2 教师演示器材 三、实验教学内容 时间是物理学七个最基本的物理量之一，是理解和掌握物理现象、描述物理规律的基础，是物理定律中的参数和物理系统中的变量，同时也是定义其他物理量的基本参照。自有文字记载以来就有关于测量的描述，测量是人类认知的基石，是物理学的支撑，更是科学实验的重要环节。因此，学习并体验时间的测量对学生今后的物理学习具有深远意义。 本节课以 “时间的测量”和 “传统文化育人”两条线索开展实验教学，在溯源时间测量的科技史中，学生通过对铜壶滴漏测量时间的方法、原理及标准的探究，由表及里地了解并掌握物理学中测量的基本原理和方法（如图3）。通过拓展实践作业的设计将实验教学从课堂延伸向实际生活，使学生认识到铜壶滴漏这一古代工程技术在当代社会中实际存在的意义和应用价值，培养学生解决实际问题的创新能力。 古人将一天中浮尺高度的变化均分为一百份，极大地提高了计时精度，这就是“百刻”的含义。得益于我国铜壶滴漏计时的精确性遥遥领先于其他国家，古人对于天文现象的研究才走在世界的前列。参商是古代对星宿的命名，“百刻悟参商”是对铜壶滴漏在人类文明史中重要作用的精炼。陆游在《悲秋》中写道“秋雨如漏壶，点滴连早暮”，概括了滴漏计时在人们生活中的重要地位。人们无法穿越时空回到古代，但是文物却是穿越千年而来。从某种程度上讲，铜壶滴漏的课程设计正是实现了这种古今对话。 图3 实验教学内容 四、实验教学目标 （一）物理观念 （1）通过时间的测量，了解物理测量的关键和标准。 （2）通过铜壶滴漏的发明与改进，了解测量是物理实验的基本环节。 （二）科学思维 （1）通过制作铜壶滴漏的实验过程，体会转换、控制变量等多种科学思维方法在探究中的使用。 （2）学生在体验多级漏壶计时的实验过程中能够内化多种学习方法和策略，能对相关问题和信息进行分析和简单处理，初步发展科学推理能力。 （3）能利用流水计时的数据对研究的问题进行分析和解释，能对提高计时准确性的实验方案提出自己的见解，初步发展科学论证能力和质疑创新的意识。 （三）科学探究 通过经历铜壶滴漏的发明与改进过程，设计并开展“输液器如何控制流速”、“如何设计量程固定的滴漏”、“机械钟表如何计时”等拓展性实践活动，发展提出问题、合理猜想、分析探究、交流评估、得出结论等科学探究能力。 （四）科学态度与责任 （1）学生通过利用流水精确计时的探究，体会古人解决问题的智慧和精益求精的执着精神，增强民族自豪感，提升文化自信； （2）学生在实验探究的过程中体会到传统文化的内核在当代社会中发挥的巨大作用，能体会物理学对人类生活、工程实践和社会发展的影响，从而激发思考与探究的兴趣，提升探索自然的内在动力。 五、实验创新要点 （一）传承传统文化，实现学科育人价值 铜壶滴漏是我国古代最重要的计时仪器之一，它的发展极大地推进了古人对于天文现象的研究，为人们生产效率的提高奠定了基石。优秀的传统文化一直是中华民族自立自强和不断奋进的源动力，而铜壶滴漏是我国古代辉煌科学技术成就的缩影，因此将其纳入实验教学具有重要的现实和长远意义。学生在本节课的古今对话中能够体会到我国古代科技对人类文明发展的作用，认识到我国深厚的文化软实力，感悟到传统文化的内核在当代社会中发挥的巨大作用，提升文化自信。 （二）跨学科实践，践行创新人才培养 铜壶滴漏的实验教学贯穿古代科技成就与现代技术，完美地将物理学与工程实践联系到一起，使学生切实体会到物理学对工程技术发展的促进作用。课前学生在社团活动中完成对实验器材的简单设计（如图4），并进行切割、打孔、粘接等工作（如图5、图6），最大限度地真实参与到实验活动的各个环节；课堂中学生以问题“如何让流量更加稳定”的解决过程为线索设计方案、动手实践，积极内化多种学习方法和策略；课后学生通过拓展类实践作业将课堂知识延伸至实际生活，切实提高动手操作的实践能力。学生经历阶梯式的实践操作过程，不但掌握了多种工具的使用方法，提升了解决实际问题的能力，也弘扬了精益求精的工匠精神。 图4 学生与老师讨论方案设计 图5 学生在切割制作浮标的细管和支架 图6 学生作品：自制圭表、日晷模型 （三）促进学科融合，尊重学生体验 本节实验教学课还涉及到了语文、历史和劳动技术学科，打破学科间壁垒，促进学生综合素养