張嚴(yán)敏

【中圖分類(lèi)號(hào)】 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）02-0281-01

一、案例背景

浮力現(xiàn)象是比較常見(jiàn)的，學(xué)生一定接觸過(guò)一些浮力，比如，乒乓球會(huì)浮在水面上，洗澡的時(shí)候會(huì)感覺(jué)受到一個(gè)向上的力，也會(huì)把這樣的力叫做浮力，看上去對(duì)浮力的存在并不陌生。然而，浮力的很多知識(shí)學(xué)生并沒(méi)有真正理解。

學(xué)生雖然認(rèn)同漂浮的物體會(huì)受到向上的浮力，在引導(dǎo)下也會(huì)認(rèn)同下沉的物體也會(huì)受到浮力，但是如何來(lái)證明下沉的物體受到浮力的作用，還是有一點(diǎn)難度的。

關(guān)于浮力大小的影響因素的猜想，學(xué)生可能無(wú)法下手，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，密度小的木塊會(huì)漂浮在水面上，他們可能會(huì)猜想與液體的密度的關(guān)系，甚至猜想與物體重力、體積的關(guān)系，而猜想浮力大小與液體的密度及排開(kāi)液體的體積有關(guān)會(huì)有一定的難度。特別，學(xué)生無(wú)法理解什么是排開(kāi)液體的體積。

如果說(shuō)猜想浮力大小的影響因素對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)已經(jīng)很困難了，那么對(duì)于猜想的驗(yàn)證——阿基米德原理可能就更困難了。

二、案例描述

引入：

利用浮力 塑料瓶中有一個(gè)恐龍蛋，你有沒(méi)有辦法可以手不碰塑料瓶就可以拿到恐龍蛋？

體驗(yàn)浮力 將球壓入水中，有什么感覺(jué)？

理解浮力 浸在液體或______里的物體受到__________向上的托力稱(chēng)為浮力。浮力的方向總是__________的。

為了營(yíng)造一個(gè)活躍的課堂氣氛，我從學(xué)生感興趣的游戲活動(dòng)入手。利用浮力環(huán)節(jié)，當(dāng)學(xué)生不碰到塑料瓶就拿到恐龍蛋時(shí)，他們是有成就感的。體驗(yàn)浮力環(huán)節(jié)，由一個(gè)力氣較大的學(xué)生完成，學(xué)生可以從他的表情和動(dòng)作上感受到浮力的存在。另外，容器里我課前裝了滿滿的水，這樣學(xué)生就能在感受浮力的同時(shí)看到很多水杯排出來(lái)，既起到視覺(jué)上的震撼作用，又為后面“排開(kāi)液體”這一概念鋪墊。在講浮力概念時(shí)，我著重講浮力的方向和“浸在”這個(gè)詞，講方向時(shí)我結(jié)合之前學(xué)習(xí)的重力的方向是豎直向上的，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明——乒乓球懸線掛重物置于水中，傾斜裝水的容器，觀察線的方向。講“浸在”這個(gè)詞時(shí)我是結(jié)合圖形讓學(xué)生理解其兩層含義——部分浸在和完全浸沒(méi)。并引導(dǎo)學(xué)生了解這兩種情況中物體體積和排開(kāi)液體體積的關(guān)系。為后面學(xué)生理解排開(kāi)液體體積這一概念做鋪墊。學(xué)生知道了浮力的概念后再讓學(xué)生列舉一些生活中的浮力現(xiàn)象，特別讓學(xué)生知道我們?nèi)松钤诳諝庵幸彩艿娇諝饨o我們的浮力作用。

在列舉生活中浮力現(xiàn)象的例子時(shí)我特意展示了空牙膏皮漂浮在水面上的圖片，而此時(shí)我展示給學(xué)生的現(xiàn)象是被卷起的牙膏皮沉入水底（其時(shí)牙膏皮內(nèi)有負(fù)重，否則沉不下去）。并提問(wèn)：漂浮的牙膏皮受到浮力，下沉的牙膏皮也受到浮力嗎？學(xué)生陷入沉思。一會(huì)兒，我給一個(gè)類(lèi)比的提示：讓一學(xué)生在空氣中稱(chēng)出圓柱體的重力是1.7N，并記錄于副板位置（為驗(yàn)證阿基米德實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)準(zhǔn)備，后面記錄圓柱體浸沒(méi)于水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等也是同樣的目的）。此時(shí)我用手將物體向上一托，學(xué)生看到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小。通過(guò)我的這個(gè)提示學(xué)生很快想到了實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)我在講臺(tái)上擺好進(jìn)一步演示實(shí)驗(yàn)的器材——裝滿水的溢水杯。學(xué)生得到下沉的物體也受到浮力的作用時(shí)我進(jìn)一步提問(wèn)，你能想到測(cè)量浮力的方法嗎？學(xué)生很容易想到：F浮=G-F拉。我讓學(xué)生用之前的圓柱體做實(shí)驗(yàn)，測(cè)得F拉=0.4N。實(shí)驗(yàn)時(shí)用小桶接住排出的水（為驗(yàn)證阿基米德實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)準(zhǔn)備）。通過(guò)F浮=G-F拉得到浮力為1.3N。

學(xué)生是不易猜想浮力大小與液體的密度及排開(kāi)液體的體積有關(guān)的。所以，我通過(guò)讓學(xué)生想辦法讓下沉的牙膏皮上浮至漂浮來(lái)想到浮力和液體的密度及排開(kāi)液體的體積有關(guān)。當(dāng)我的問(wèn)題拋出后學(xué)生很容易想到加鹽以及將牙膏皮吹鼓起來(lái)。前者很明顯得到浮力和液體密度有關(guān)。后者學(xué)生能想到和體積有關(guān)，但學(xué)生會(huì)認(rèn)為和物體的浮力有關(guān)。為了突出這一難點(diǎn)我前面已經(jīng)做了一些鋪墊。在這里，我會(huì)從稱(chēng)重法F浮=G-F拉入手，按照他們的分析當(dāng)圓柱體開(kāi)始浸入水中到完全浸沒(méi)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)該是不變的。但實(shí)驗(yàn)證明是改變的。和他們的猜想是沖突的，迫使學(xué)生重新思考。在實(shí)驗(yàn)時(shí)我會(huì)引導(dǎo)他們浮力改變不是物體體積影響的，而此段過(guò)程中是不斷有水排出的。再加上前面的鋪墊，學(xué)生可以自己說(shuō)出和排開(kāi)液體體積有關(guān)的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)時(shí)，順帶讓學(xué)生理解完全浸沒(méi)時(shí)浮力和深度無(wú)關(guān)。到這里學(xué)生已經(jīng)知道了浮力大小與液體的密度及排開(kāi)液體的體積有關(guān)。

最后讓指定的同學(xué)測(cè)出前面小桶和水的總重力為1.8N（課前他測(cè)過(guò)空小桶重力為0.5N）。學(xué)生很容易得到圓柱體完全浸沒(méi)時(shí)浮力等于排開(kāi)的水受到的重力。并通過(guò)公式推導(dǎo)將阿基米德原理和浮力影響因素聯(lián)系起來(lái)F浮=G排液=ρ液V排液g。

大家一起來(lái)思考：你能測(cè)出自己在空氣中所受的浮力嗎？

通過(guò)這一問(wèn)題的思考讓學(xué)生進(jìn)一步了解物理與生活的緊密聯(lián)系。

三、案例反思

由于本節(jié)涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，課堂容量大，為了節(jié)省時(shí)間，我采用直接點(diǎn)題的引課方式——利用、體驗(yàn)、理解浮力。

驗(yàn)證下沉的物體受到浮力的作用是一個(gè)難點(diǎn)，我采用演示手托物體，使物體受到一個(gè)向上的力的方式，使學(xué)生類(lèi)比得到驗(yàn)證下沉的物體受到浮力的方法。

探究浮力的大小與什么因素有關(guān)是本節(jié)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。讓學(xué)生直接猜想，學(xué)生很容易跑偏。為了幫助學(xué)生理解我讓學(xué)生想辦法讓下沉的牙膏皮浮起來(lái)。教學(xué)實(shí)踐證明，通過(guò)適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)再讓學(xué)生猜想既能幫助學(xué)生理解知識(shí)，又能起到活躍課堂氣氛的效果。

學(xué)生對(duì)于“排開(kāi)液體體積”這一概念也是比較難理解的。本節(jié)課我采用了多次引導(dǎo)的方式。一、在講浮力概念時(shí)通過(guò)畫(huà)圖讓學(xué)生理解“浸在”含義，同時(shí)點(diǎn)到物體體積和排開(kāi)液體體積的不同。二、體驗(yàn)浮力時(shí)，將球壓入水中時(shí)會(huì)排出很多的水，給學(xué)生一個(gè)視覺(jué)的震撼，并直觀的感受排開(kāi)液體的體積。三、當(dāng)學(xué)生分不清物體體積和排開(kāi)水的體積時(shí)，我會(huì)從稱(chēng)重法F浮=G-F拉入手，按照他們的分析當(dāng)圓柱體開(kāi)始浸入水中到完全浸沒(méi)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)該是不變的。但實(shí)驗(yàn)證明是改變的。和他們的猜想是沖突的，迫使學(xué)生重新思考。四、將圓柱體浸入溢水杯的過(guò)程中，浮力改變時(shí)有水排出，沒(méi)有水溢出時(shí)浮力不變。從而得到浮力和排開(kāi)水的體積有關(guān)。

在學(xué)生思維比較活躍時(shí)，我在先前實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成了阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一方面學(xué)生從直觀上認(rèn)識(shí)到，物體所受的浮力等于它排開(kāi)液體所受的重力。從而突破了本節(jié)最后的難點(diǎn)。另一方面也把本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)很好的貫穿在一起。

本節(jié)課中雖有大量實(shí)驗(yàn)，但由于課堂時(shí)間有限，有很多細(xì)節(jié)如“溢水杯中的水為什么要加滿？如果不加滿阿基米德原理是否成立”“實(shí)驗(yàn)時(shí)圓柱體能否碰到燒杯壁或燒杯底？”endprint