《浮力》教學(xué)中的幾點(diǎn)思考

康建軍

[摘? ?要]《浮力》一直都是初中生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，很多學(xué)生對(duì)浮力有不可名狀的畏懼，教師在教學(xué)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生難以言狀的傷痛。如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)《浮力》時(shí)，克服心理上的障礙，認(rèn)識(shí)浮力的概念，理解浮力的影響因素，知道浮力的大小的計(jì)算方法，文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐談了一些想法。

[關(guān)鍵詞]浮力;猜想;探究;推理

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）29-0052-02

近日，筆者上了一節(jié)《浮力》的教研課，經(jīng)過(guò)課前備課和課堂教學(xué)，對(duì)浮力的教學(xué)又有了一些新的思考和做法，與各位同仁分享。

一、研讀課標(biāo)，把握浮力教學(xué)的重難點(diǎn)

物理課程標(biāo)準(zhǔn)考慮到了物理學(xué)科要面向全體學(xué)生、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的需要，順應(yīng)了學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，是我們開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的準(zhǔn)則。因此我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)必須認(rèn)真研讀課標(biāo)，準(zhǔn)確把握課標(biāo)對(duì)全體學(xué)生提出的要求，根據(jù)本班學(xué)生的實(shí)際合理確定課程的三維目標(biāo)，從而進(jìn)行科學(xué)的課堂預(yù)設(shè)。對(duì)比2011年版課程標(biāo)準(zhǔn)與課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿），我們發(fā)現(xiàn)2017年版新課程標(biāo)準(zhǔn)在浮力部分有兩個(gè)方面的改動(dòng)。

將“通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)浮力”改為“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)浮力”。筆者的理解是，學(xué)生應(yīng)該是結(jié)合生活中的體驗(yàn)和課堂上的實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)浮力的，而不是通過(guò)探究得到的。在生活中，學(xué)生觀察到漂浮在水面的木塊、升空的氫氣球和水中游泳的魚等現(xiàn)象，已經(jīng)意識(shí)到它們受到了向上的托力，也就是浮力。那么，沉在水底的物體（如鐵塊）是否受到浮力呢？具體可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)，將鐵塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，鐵塊浸入水中后彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小了，說(shuō)明鐵塊也受到向上的浮力。從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到浸在液體和氣體中的物體都會(huì)受到浮力作用。因此，教學(xué)時(shí)不必在浮力的概念上花費(fèi)過(guò)多的精力。

將“經(jīng)歷探究浮力大小的過(guò)程”改為“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”。筆者認(rèn)為，讓學(xué)生直接探究浮力的大小（即阿基米德原理）難度太大，不在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，不符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。新課標(biāo)降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，貼近了學(xué)生的實(shí)際，也便于教學(xué)的開(kāi)展。因此，在教學(xué)過(guò)程中就要將重點(diǎn)放到“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”這個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)上，不要人為地增加學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。

新課標(biāo)進(jìn)一步刪除了課程中“偏、繁、難”的內(nèi)容，降低了不必要的人為增設(shè)的難度，讓教學(xué)更加貼近學(xué)生實(shí)際，也讓物理與生活的聯(lián)系更加緊密。

二、感知浮力，合理猜想浮力的影響因素

本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)是“探究影響浮力大小的因素”。首先讓學(xué)生猜想“浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)”，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)浮力沒(méi)有真切的體會(huì)和生活經(jīng)驗(yàn)，如果直接讓學(xué)生猜想，學(xué)生會(huì)感到無(wú)從下手，猜想就變成了胡思亂想，這里可以設(shè)置兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)浮力的大小有直觀的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，然后才可能進(jìn)行合理猜想。

實(shí)驗(yàn)1：將小鐵塊懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，讓小鐵塊慢慢浸入水中，浸沒(méi)后再繼續(xù)下降一段距離，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化情況（如圖1所示）。

實(shí)驗(yàn)2：雞蛋放入清水中會(huì)沉在底部，有什么辦法能讓雞蛋浮上來(lái)呢？有學(xué)生根據(jù)生活中的經(jīng)驗(yàn)或看過(guò)的書籍，知道加鹽可以使雞蛋浮上來(lái)。

依據(jù)實(shí)驗(yàn)1，學(xué)生可以猜想浮力的大小可能跟排開(kāi)液體的體積（物體浸在液體中的體積）、物體進(jìn)入水中的深度有關(guān);根據(jù)實(shí)驗(yàn)2，學(xué)生可以猜想浮力的大小可能跟液體的密度有關(guān)。有了一定的經(jīng)歷和體驗(yàn)，學(xué)生才可能做出合理的猜想，否則只能是瞎猜、亂想。

三、科學(xué)設(shè)計(jì)，探明影響浮力大小的真因

在探究影響浮力大小的因素時(shí)，用到了控制變量法，這對(duì)學(xué)生而言不是難題。難點(diǎn)在于物體浸沒(méi)前（圖1中由2位置到3位置的過(guò)程中），浮力在逐漸變大，而這個(gè)過(guò)程中排開(kāi)液體的體積V排和浸入的深度h都在變化，影響浮力大小的因素到底是V排還是h呢？教學(xué)中可以此為契機(jī)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

在探究浸沒(méi)前浮力的大小與V排是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制深度h不變，只改變V排，觀察浮力是否改變。如何控制深度h不變而只改變V排呢？可以將同一長(zhǎng)方體鐵塊，先后按照?qǐng)D2中兩種不同的方式浸入水中，保證深度h相同，而排開(kāi)液體的體積V排不同，比較彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，從而比較浮力的大小。

同樣，在探究浸沒(méi)前浮力的大小與深度h是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制V排不變，只改變深度h，觀察浮力是否改變。如何控制V排不變而只改變深度h呢？可以將同一長(zhǎng)方體鐵塊，先后按照?qǐng)D3中兩種不同的方式浸入水中，保證排開(kāi)液體的體積V排相同（都是一半體積進(jìn)入水中），而浸入的深度h不同，比較彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)從而比較浮力的大小。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究終于發(fā)現(xiàn)，物體逐漸浸入水中時(shí)（未浸沒(méi)）影響浮力大小的根本原因是排開(kāi)液體的體積V排而不是深度h。經(jīng)過(guò)這樣的探究過(guò)程，不僅僅讓學(xué)生探明了影響浮力的真正原因，進(jìn)一步提升了學(xué)生的探究意識(shí)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，還培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是、勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。

四、應(yīng)用推理，深刻理解阿基米德原理

通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)浮力的大小與排開(kāi)液體的體積V排和液體的密度ρ液有關(guān)，但是與它們有什么樣的關(guān)系呢？浮力的大小到底等于什么呢？這就是阿基米德原理研究的內(nèi)容。對(duì)于阿基米德原理的教學(xué)，以往有兩種方式，一種是簡(jiǎn)單介紹阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力規(guī)律的故事，而后直接告知阿基米德原理的具體內(nèi)容，解釋該原理的意思并得出公式;另一種是利用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證阿基米德原理的正確性，讓學(xué)生由實(shí)驗(yàn)知道浸在液體中的物體受到的浮力的大小等于物體排開(kāi)液體的重力。這兩種方法都是讓學(xué)生機(jī)械被動(dòng)地接受了阿基米德原理，學(xué)生對(duì)它并沒(méi)有真正理解。

教師還可以采用推理的方式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)阿基米德原理。在圖4中，將物體浸在液體中的部分替代成等體積的液塊（液塊與杯中的液體相同），因?yàn)橐簤K和物體浸在相同的液體中（ρ液相同），排開(kāi)液體的體積V排也相同，所以液塊受到液體的浮力和物體受到的浮力相等（F浮1=F浮2），而液塊在液體中能處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此液塊受到的浮力等于液塊的重力（F浮2=G），由此推理得出F浮1=F浮2=G，即物塊受到的浮力的大小就等于被物體排開(kāi)的液體所受的重力。經(jīng)過(guò)這樣的推理，學(xué)生應(yīng)用了剛剛探究得到的影響浮力的因素，并對(duì)阿基米德原理就有了深刻的理解和理論上的認(rèn)識(shí)，避免了機(jī)械記憶。

在《浮力》的教學(xué)中，我們不僅僅讓學(xué)生認(rèn)識(shí)浮力的概念和大小，更通過(guò)學(xué)習(xí)浮力的過(guò)程讓學(xué)生感受到探究的樂(lè)趣和思維的奧妙。當(dāng)學(xué)生體驗(yàn)到了成功的喜悅后，對(duì)浮力的恐懼自然也就消失了，相反會(huì)對(duì)浮力的學(xué)習(xí)充滿信心和興趣。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 劉炳昇，李容.物理八年級(jí)下冊(cè)[M].南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

[2]? 中華人民共和國(guó)教育部.物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

（責(zé)任編輯 易志毅）