以“浮力影響因素的探究”為例談“科學方法教育”滲透

黃濤

一、探究活動1：猜想浮力的影響因素并探究與液體密度的關(guān)系

問題引導：教師呈現(xiàn)游客漂浮于死海水面的圖片，提問：什么力讓游客能浮于水面？（學生答：浮力。）追問：為什么人不能漂浮在一般的水面上，而能漂浮于死海的水面上？鼓勵學生在討論中大膽地猜想。

學生猜想：浮力可能與液體密度相關(guān)。死海含鹽的濃度較高，因此密度大，故而對人的浮力較大。

實驗檢驗：為學生提供一杯清水、一只雞蛋和適量的鹽。雞蛋原本會沉沒在清水之中，學生自主探索，通過將鹽加在水中，模擬死海的環(huán)境來提升水的密度，最終雞蛋成功浮起。

探究結(jié)論：浮力確實和液體密度有關(guān)，液體密度越大，浮力越大。

設(shè)計思路：由死海漂浮的現(xiàn)象引導學生猜想浮力的影響因素，并引導學生在實驗操作中進行定性和定量的研究，進而證實猜想。上述過程對實驗歸納法進行了滲透式教學，同時還對學生的觀察能力進行了培養(yǎng)。

二、探究活動2：浮力與物塊的密度的關(guān)系

問題引導：將木塊和鐵塊分別投入水中，會有怎樣浮沉情況？為什么會差別？

學生猜想：浮力可能與物塊的密度相關(guān)。

實驗檢驗：教師引導學生實驗時，有意識地提醒學生注意控制變量，選擇外形體積一致的鉛塊和鐵塊，通過彈簧秤的懸掛，將二者一起都浸沒在水中，結(jié)合物塊的重力和彈簧秤的示數(shù)可以算出他們所受浮力，進而發(fā)現(xiàn)浮力大小相等，可判斷浮力與物塊密度沒有關(guān)聯(lián)。

探究結(jié)論：浮力與物塊的密度無關(guān)，但是可能與物體的體積有關(guān)，進而引入下一個討論活動。

設(shè)計思路：上述設(shè)計結(jié)合實驗的觀察來啟發(fā)學生的猜想，進而讓學生在操作過程中感悟控制變量的內(nèi)涵，教師要在解釋控制變量意義的同時，引導學生對相關(guān)方法進行總結(jié)，將科學方法的顯性教育和隱性滲透相結(jié)合，完成探究任務(wù)，并且激活學生思維，引出下一個探究方向。

三、探究活動3：浮力大小與物體排開的液體體積的關(guān)系

問題導入：將一只空塑料瓶往裝滿水的燒杯中壓，你會感受到什么？（學生答：越壓越費力。）什么力阻礙瓶子的下壓？（學生答：浮力。）此外，因為此前杯子里的水是滿的，那么下壓過程，你還會發(fā)現(xiàn)什么？（學生答：水溢出來，越往下壓，溢出的水越多。）這二者間有無聯(lián)系呢？

學生猜想：浮力的大小和物體排開水的體積大小有關(guān)。

實驗檢驗：教師要求學生在上述實驗操作中，收集從燒杯溢出來的水，并對體積進行測量。學生思考并開始設(shè)計溢水杯，自制儀器后測量體積，并進行比較。

探究結(jié)論：物體所受浮力大小與其排開的液體體積相關(guān)。

設(shè)計思路：啟發(fā)學生在觀察中思考有關(guān)實驗的設(shè)計和相關(guān)儀器的自制，讓學生在獲得科學方法的學習體驗之余，也能提升其動手能力。

四、探究活動4：浮力大小的定量探究

問題引導：浮力大小與溢出液體體積相關(guān)，那么二者間是否還有更為嚴密的關(guān)系呢？

提出猜想：教師積極鼓勵和引導學生，通過邏輯演繹手段，提出更為大膽的猜想，物體受到的浮力大小與被排開的液體重力有關(guān)。

實驗檢驗：學生通過彈簧秤分別測出浮力與溢出水的重力，發(fā)現(xiàn)二者相等。

探究結(jié)論：物體在液體中所受浮力的大小等于其所排開液體的重力。

設(shè)計思路：通過之前3個探究活動的鋪墊，學生對浮力的影響因素已經(jīng)有了較為深刻的認識，因此，教師適當?shù)狞c撥，就可以點燃學生邏輯思維的火花，進而通過實驗歸納法總結(jié)出阿基米德原理。

學生在上述4個探究活動的進展過程中，不僅親歷了阿基米德原理的探究過程，同時還體驗了顯性、隱性結(jié)合的科學方法教育。他們在探究過程中運用控制變量法進行了一系列定性、定量的分析和比較，并通過實驗歸納法實現(xiàn)了結(jié)論的總結(jié)。這樣的教學過程讓學生真切地體驗到物理學的科學性、規(guī)范性和嚴謹性，讓他們在探尋物理規(guī)律以及本質(zhì)時，也深刻領(lǐng)會蘊含在探究過程中的科學方法和物理思想。

責任編輯 羅 峰