淺析初中物理浮力教學難點的突破策略

劉建娟

【摘 要】浮力知識以浮力概念為基礎(chǔ)，阿基米德原理為內(nèi)核，物體的浮與沉為外在表現(xiàn)。浮力是初中生學習物理的一個很大的分化點。本文根據(jù)學困調(diào)查，提出了偽證法、定量測量法、變式法等行之有效的教學策略，幫助學生突破浮力學習的難點。

【關(guān)鍵詞】前概念；偽證實驗；一題多變；知識結(jié)構(gòu)

為了確定浮力教學重難點，筆者對初二、初三學生進行前概念和學困調(diào)查。調(diào)查顯示：56.9%的學生認為，下沉的物體不受浮力；90.63%的學生認為， 浮力大小與水量多少有關(guān)；63.6%的學生認為物體表面積大小影響浮力，在比較浮力大小時存在較大的難度。當使用Ffloat=液化GV型來比較浮力大小時，學生往往只考慮一個明確的因素而忽略另一個因素，不能掌握多因素分析問題的方法，將浮力知識應用于實際情景的能力較弱。針對上述困難，作者提出了以下教學策略。

1.關(guān)于“物體是否因水的浮力而浸入水中”

2.浮力與物體表面積的關(guān)系

使用空牙膏幫助學生找出問題，牙膏在水面上鼓起并漂浮。同一塊牙膏皮與水的接觸面積保持不便變，但浮力發(fā)生變化，這表明浮力的大小接觸面積無關(guān)。

3.浮力大小與水量的關(guān)系

實驗準備：容積為200毫升的飲料瓶，直徑稍大于礦泉水瓶的盛液桶，彈簧測力計，保鮮袋，量筒和燒杯。

4.對阿基米德原理的全面認識

5.定量計算有效突破浮沉條件

如何推翻學生在長期生活形成的浮沉判斷方式呢？教師除了創(chuàng)設實驗，引發(fā)認知沖突，在學生心中播下懷疑的種子之外，定量的實驗研究必不可少。

以小玻璃瓶為例，測量小石塊加載時的總重力G，再將其浸入水中，讀出彈簧測力計的讀數(shù)F。浮力等于G-F（例如，學生測量的重力為1.6N，拉力為0.6N）。因此，浮力為1.0N，小于重力。多次實驗，將數(shù)據(jù)計入表格，得出結(jié)論：當浮力小于重力，物體會下沉，最終會下沉。怎么讓物體又浮起來？

以小玻璃為例，首先測量1.6N的重力，然后測量浮力。因為使用同一個小瓶子，排開的水的質(zhì)量不變，所以浮力仍然是1.0N。通過減少小瓶中的石塊數(shù)量，也可多次實驗并將數(shù)據(jù)計入表格中，得出結(jié)論：浮力小于重力時，物體會下沉，最終沉底。

6.拓寬思路的深度和廣度，穩(wěn)定知識結(jié)構(gòu)

統(tǒng)計結(jié)果顯示：在浮力學習過程中，學生最難理解的是船模型。諸如“鋼鐵的密度比水大，為什么鐵船漂浮在水面上？”“同一只輪船，為什么即可以浮在水面，又可以沉入水底？”“為什么這艘船的水線在不同的海域有所不同？”“船從江河駛?cè)氪蠛r，船身會上升一點，是因為浮力變大嗎？”等等問題。只有在他們正確理解船舶的情況下，學生才能理解浮力知識。首先從輪船的漂浮原理上分析。

實驗器材：由金屬板制成的輕型和重型船，兩個大桶，量筒，標記筆，酒精和配重。實驗步驟如圖：

比較三個標記的位置，可比較下沉和漂浮的排水量。顯然當船漏水時，排水量會變小，浮力就變小，所以船會下沉。

吃水線的問題，可以將同一個金屬船放入水和酒精中，記錄船外部的水位并比較兩種不同密度液體的吃水線。

由此可見：總重量和液體的密度決定吃水線的位置。

“船從河里駛?cè)氪蠛＃×ψ兇罅恕！睂嶒灧椒ǎ喝鐖D所示，彈簧分別測出兩個小桶所盛的液體的重力。

在這個實驗中，兩臺測力計顯示的數(shù)字相同，表明杯子排出的液體的重力是相等的，這有效地證明了船只在河流和海洋中的浮力是相等的。

7.使用變體教學逐層剖析難點

變形教學是轉(zhuǎn)化知識的非本質(zhì)特征，轉(zhuǎn)化研究問題的方法，突出知識的本質(zhì)特征。突出隱藏的基本要素，使學生能夠以多種變化掌握事物的本質(zhì)和規(guī)律。

例如，在阿基米德原則的教導之后，教師可以使用以下一組變體進行訓練。

基礎(chǔ)題：把石頭放在燒杯里。

變式1：把石頭放在一個燒杯里，把水排到200克。

變式2：將石塊放入盛水燒杯中。沸水量為200立方厘米。

變式3：將100立方厘米的銅塊浸入水杯中，求銅塊受到的浮力。

變式4：有一塊銅塊在空氣中稱重，其重力為8.9N。將其浸入燒杯中，然后詢問銅塊的浮力。

變式5：有一塊銅塊在空氣中稱重，其重力為8.9N。將其浸入燒杯中，用彈簧秤拉動。

本組變式的基本問題是阿基米德原理的基本公式。逐步提高難度，并對難點進行剖析，使學生逐漸形成完整的知識體系。總之，教師使用實驗來有效地干預學生前概念的教學理念，將定性演示與定量測量相結(jié)合，并采用多變量教學方法。為學生鋪路，讓學生“跳得夠”，可以幫助學生突破浮力學習這一難點。

【參考文獻】

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