初中物理浮力實驗教學探索

丁強

摘要：實驗教學方式旨在通過直觀的物理現象呈現，提高學生對于物理規律的認知理解能力，同時通過物理問題的探索，掌握物理知識，形成對于物理規律的全面認知。浮力是初中物理教學中重難點，在教學中，教師需要從實驗設備的準備、實驗中問題設置和實驗后的物理規律組織討論等多個環節，開展實驗設計，幫助學生更加全面直觀地認識浮力現象，生成對于浮力物理規律和計算方式的理解和運用能力。

關鍵詞：初中;物理;浮力;實驗教學

初中階段學生對于相對抽象的物理學原理理解較為困難，同時一些根深蒂固的觀念也會在一定程度上擾亂學生建構物理概念，形成準確的物理判斷。在浮力部分的物理教學中，學生通常憑借日常觀察，產生“重的物體下沉、輕的物體上浮”的片面前概念。對于物理教學工作來說，教師需要采用能夠清晰直觀呈現物理現象的物理實驗，來幫助學生重新樹立概念，同時引導學生自主歸納與浮力相關的密度等多種條件。

一、初中物理“浮力”課程基本情況

“浮沉條件”是初中物理課程中《浮力》單元的教學內容，該單元教學目標為學生通過知識學習，掌握物體上浮或下沉的動力特征，能夠通過物體的物理量計算得到上浮或下沉的程度。實驗教學方法是浮力教學部分主要采用的教學方法，教師采用實驗教學旨在幫助學生建立起直觀的浮力印象，能夠感受到物體上浮的運動狀態與其所受到的浮力有著緊密關聯，使學生更容易理解浮力作用下上浮規律和運動狀態。為了提高教學質量，浮力部分的實驗教學應當在內容設置環節和后續討論環節進行創新，教師在教學當中應當采用激發矛盾沖突提出問題、通過經驗驗證以及回顧以往生活中認知等手段，幫助學生走出片面、錯誤前概念的思維影響，從實驗觀察出發，重新認識物體在受到浮力時出現上浮運動的特征。

二、浮力實驗教學設計與開展

（一）實驗準備

實驗器材的準備主要選擇與學生日常生活相關的事物，在浮力實驗中，可以采用模擬船舶運行水面的浮力物理現象，進行實驗教學。選擇實驗材料為一個透明水槽，一個擁有一定質量的船舶金屬模型，一個與船舶模型同等質量的鐵塊，一個能夠自主改編形狀的橡皮泥。此外，在開始課堂教學之前，還可以組織學生自行準備一些不溶于水的物品，帶到課堂上來，參與到實驗當中。

教師需要明確本節課教學的教學目標，通過實驗教學的方法，幫助學生產生物理現象觀察和參與其中的興趣動力，在浮力變化的觀察中，學生需要了解不同形狀物體在水中表現出不同浮沉狀態的基本特征，進而形成物體密度變化所帶來的狀態變化基本觀念。同時，教師需要通過實驗指導計算的方式，幫助學生了解浮力產生的所需的條件，認識到重量、密度、浮力大小和在水中排水量幾個物理量之間的關系。

（二）實驗開展

本次浮力教學實驗設置的是對于真實船舶行駛在水面上的場景的模擬，在開始實驗之前，教師可以引導學生對此前生活當中見過的輪船等常見場景進行回憶，引導學生對輪船在水面上漂浮這一現象的討論。緊隨其后，教師利用學生在以往生活當中所形成的前概念“重的下沉，輕的上浮”為契機，讓學生思考為什么重達數噸的船舶能夠漂浮在水面之上，而明顯質量更輕的石塊卻會直接沉入水底。學生基于這個問題進行反復思考，進而對這個“反常”的現象產生疑問。

教師組織學生參與到實驗當中來，實驗選擇的是透明水箱模擬江海的水面，教師拿出船舶模型和同質量鐵塊，由學生對兩個物體的質量進行測量。教師在剛剛的疑問基礎上進行提問，“兩個物體放入到水上誰會浮起來誰會沉入水面”。引導學生對船舶模型浮起而鐵塊沉入這一現象進行觀察。

緊隨其后，教師提出問題，“上浮和下沉與物體重量有關嗎？”學生通過剛剛的實驗，能夠形成對于自己錯誤的前概念的反思，進而產生物體上浮或下沉并不會因重量變化而發生改變。此時，教師啟發下，學生將會面臨到一個新的問題，“物體上浮與什么要素相關”。在學生進行思考的過程中，教師拿出準備好橡皮泥，交給學生，要求學生嘗試將橡皮泥浮在水面。

學生通過積極參與實驗的方式，不斷嘗試通過改變橡皮泥的形狀使橡皮泥浮在水面。最終學生通過觀摩船舶的形狀，將橡皮泥捏制成同樣的形狀，最終實現了橡皮泥浮于水面。緊接著，教師讓學生們拿出自己準備的物品，其中有圓珠筆、橡皮、瓶蓋等，對他們在水面上的情況進行觀察，判斷哪些物品能夠浮在水面上，哪些物品會直接沉入水底。

通過實驗教學的方式，教師引入密度概念，提出不同密度物體在水中會呈現出不同的運動狀態。當物體的密度小于水的密度時，物體便會受到水的浮力作用，浮在水面之上，而當物體密度大于水時，物體所受到的重力將會超過水的浮力，導致物體會向下沉，最終沉入到水中。

（三）組織討論

在完成實驗后，教師組織學生展開對于物體密度和浮力之間關系的討論，并針對同樣能夠浮在水面上的物體，所產生的浮力大小有怎樣不同的觀察，進而明確密度對于浮力的影響規律。

與此同時，教師還可以組織學生對不同物體的密度進行測定，完成測定后的物體通過標號，依此放入到水箱當中，觀察其浮沉情況是否與自己的計算結果保持一致，進一步強化學生對于浮力的理解。

三、總結

浮力課程教學所采用的實驗教學方法，要注重學生思維觀念的轉變過程，通過多次驗證的實驗手段，使學生能夠將觀察到的規律與日常生活當中形成的判斷進行相互對照，從而完成對于前概念是否正確的驗證。與此同時，浮力概念當中的質量、密度和運動變化之間的關聯，應當由學生在自主觀察和親身參與實驗過程中一點點發現和總結，教師可以嘗試從旁引導等方式，幫助學生對實驗過程中產生的困惑提供一些啟發。通過學生親身參與的浮力實驗，學生對于浮力知識的掌握更加直觀和具體，對于浮力物理特性的理解得到加深。

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