摘要：本文針對“物體浮沉條件”這一主題的教學(xué)，從課題的引入、學(xué)生前概念的暴露、從力的角度和密度的角度分析物體的浮沉條件，設(shè)計(jì)了學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)、作圖、討論等活動，使“學(xué)為中心”的理念真正落到實(shí)處.

關(guān)鍵詞：浮沉條件;力;密度;活動設(shè)計(jì)

作者簡介：鄭青岳（1956-），男，浙江玉環(huán)人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：科學(xué)教育.

1教材分析

本課教材的主要內(nèi)容是物體在液體中上浮、下沉、懸浮、漂浮的條件，是初中物理的重點(diǎn)知識.本課教材以阿基米德原理、力和運(yùn)動的關(guān)系、密度等知識為基礎(chǔ)，它既是先前學(xué)習(xí)的相關(guān)知識的綜合應(yīng)用，也是后繼學(xué)習(xí)“物體浮沉條件的應(yīng)用”必要的知識準(zhǔn)備.由于涉及的知識較多，有一定的難度.在實(shí)際問題中，常常會涉及如物體由多種物質(zhì)組成，或物體空心等情況，對這些問題，如果能夠引出平均密度概念，就能方便地利用物體和液體的密度關(guān)系判斷浮沉，但教材中并沒有給出平均密度，教學(xué)中需適當(dāng)補(bǔ)充.

2學(xué)情分析

學(xué)生對物體在液體中的浮沉現(xiàn)象比較熟悉，但他們對物體浮沉條件的判斷存在一些錯(cuò)誤的前概念，例如，有的學(xué)生會認(rèn)為重的物體下沉，輕的物體上浮;密度大的物體下沉，密度小的物體上浮，這些前概念會對本課的學(xué)習(xí)造成障礙.學(xué)生先前學(xué)習(xí)過的力和運(yùn)動的知識雖然可以為分析物體浮沉條件提供重要的知識依據(jù)，但他們往往缺乏自覺地應(yīng)用習(xí)得的知識進(jìn)行有條理的思維.所以，應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計(jì)學(xué)生參與的觀察、實(shí)驗(yàn)、作圖、討論等活動，讓學(xué)生自主地完成知識的建構(gòu).

3活動設(shè)計(jì)

3.1創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

活動一教師利用如圖1裝置演示浮沉子實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察到，當(dāng)教師改變手指按壓瓶壁的力的大小發(fā)生變化時(shí)，浮沉子將出現(xiàn)上浮、下沉、懸浮、漂浮等現(xiàn)象.

師：浮沉子為什么會上??？為什么會下沉？物體在液體中的浮沉條件是什么？

【設(shè)計(jì)意圖】利用演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，引入新課.

3.2暴露學(xué)生的前概念

師：浮沉子問題比較復(fù)雜，我們從簡單的現(xiàn)象入手.

活動二教師將木塊、重的鐵塊（比木塊重）分別浸沒在水里，放手后，木塊上浮，鐵塊下沉.

師：木塊為什么在水中會上浮，而鐵塊為什么會在水中下沉？

生：因?yàn)殍F塊比木塊重.

活動三教師將一枚回形針放入水里，回形針下沉.

師：回形針比木塊輕，為什么它會下沉呢？

生：鐵的密度比木塊的密度大.

師：剛才大家先是根據(jù)物體的輕重，后是根據(jù)物質(zhì)的密度，來判斷物體在液體中的浮沉.雖然判斷中存在著一些漏洞，但卻給出了分析浮沉條件的兩個(gè)的角度，一是從力的角度分析;二是從密度的角度分析.

【設(shè)計(jì)思想】暴露學(xué)生的前概念，為后續(xù)探究物體的浮沉條件確定方向.

3.3從力的角度探究浮沉條件

活動四將夾子夾住一個(gè)雞蛋浸沒在鹽水中，夾子放開后，雞蛋懸浮在鹽水中靜止不動（如圖2所示）.

師：物體所處的運(yùn)動狀態(tài)是由什么決定的.

生：由它受到的力決定的.

師：是由它受到的某個(gè)力決定，還是由它受到的所有力決定的？

生：是由它受到的所有力決定的.

活動五要求學(xué)生作出雞蛋在鹽水中受到的各個(gè)力，寫出雞蛋懸浮時(shí)，不同的力之間存在的關(guān)系.

學(xué)生作出圖3，得出懸浮條件：F浮=G

【設(shè)計(jì)意圖】運(yùn)用力和運(yùn)動關(guān)系的舊知，推出懸浮條件的新知.

活動六要使雞蛋上浮，怎么辦？并說出理由.

引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識：在圖2中，要使雞蛋上浮，應(yīng)使F浮>G，而G不可變，所以只能增大F浮;而據(jù)阿基米德原理可知，F(xiàn)浮=ρ液gV排，因?yàn)閂排不可變，要使F浮增大，只能增大ρ液，即加鹽.

【設(shè)計(jì)意圖】利用已有知識進(jìn)行分析和推理，培養(yǎng)學(xué)生的分析和推理能力.

活動七教師將雞蛋從杯中取出，將一小包鹽放入杯中，攪拌后再將雞蛋放入，可見雞蛋向上浮起.要求學(xué)生概括出物體上浮條件.

學(xué)生得出物體上浮條件：F浮>G.

【設(shè)計(jì)意圖】驗(yàn)證推理結(jié)果，強(qiáng)化證據(jù)意識.

師：要使原來懸浮的雞蛋下沉，怎么辦？

引導(dǎo)學(xué)生分析：在圖中，要使雞蛋下沉，應(yīng)使F浮<G，而G不可變，所以只能減小F浮;而據(jù)阿基米德原理可知，F(xiàn)浮=ρ液gV排，因?yàn)閂排不可變，要使F浮減小，只能減小ρ液，即加水.

活動八教師將雞蛋從杯中取出，將杯中的水倒掉一些，再把清水倒入，并作攪拌后再將雞蛋放入，可見雞蛋向下沉.要求學(xué)生概括出物體下沉的條件.

學(xué)生得出物體下沉條件：F浮<G.

【設(shè)計(jì)意圖】驗(yàn)證推理結(jié)果，強(qiáng)化證據(jù)意識.

3.4從密度的角度探究浮沉條件

活動九將2塊冰塊分別放入兩杯透明的液體中，發(fā)現(xiàn)一塊上?。ㄈ鐖D4a所示），一塊下沉（如圖4b所示）.讓學(xué)生聞一下兩杯液體，發(fā)現(xiàn)冰塊沉入的一杯裝的是酒精.

師：冰塊放入水中會上浮，放入酒精中會下沉，這說明什么？

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生認(rèn)識密度大小的相對性，從而認(rèn)識到要比較浸入液體的物體的密度與液體密度的大小

活動十根據(jù)用力的關(guān)系表達(dá)的浮沉條件，推導(dǎo)出用密度的關(guān)系的浮沉條件.

學(xué)生推導(dǎo)出：當(dāng)ρ物<ρ液時(shí)，物體上浮;當(dāng)ρ物>ρ液時(shí)，物體下沉;當(dāng)ρ物=ρ液時(shí)，物體能懸浮在液體的任何深處.

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力，發(fā)展演繹思維.

活動十一學(xué)生討論：

（1）上浮的物體最后處于什么狀態(tài)？

（2）漂浮和懸浮時(shí)，物體都是處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩者有什么不同？

學(xué)生通過比較，認(rèn)識漂浮和懸浮異同點(diǎn)：都是處于平衡狀態(tài);但懸浮時(shí)，V排=V物，漂浮時(shí)，V排<V物，ρ物<ρ液.

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生比較異同，防止將相似概念混淆不清.

活動十二學(xué)生討論：下沉的雞蛋最后處于什么狀態(tài)？此時(shí)雞蛋在豎直方向受到哪幾個(gè)力？并作出雞蛋的受力圖，寫出此時(shí)各個(gè)力之間的關(guān)系.

學(xué)生作出圖5，并得出三力的關(guān)系F浮+F′=G.

【設(shè)計(jì)意圖】區(qū)分下沉和沉底兩個(gè)概念，防止混淆不清.

3.5引出平均密度概念

活動十三教師將一個(gè)乒乓球（內(nèi)裝有沙）浸入水中再放手，學(xué)生看到乒乓球下沉（如圖6所示）;取出乒乓球晃晃，可聽到里面裝有沙子;讓學(xué)生用手掂一下，可感覺到乒乓球比較沉.

【設(shè)計(jì)意圖】增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，為后續(xù)學(xué)習(xí)平均密度等知識作鋪墊.

活動十四學(xué)生討論：

（1）此時(shí)能夠用物體的密度與液體的密度關(guān)系判斷浮沉狀態(tài)嗎？

（2）利用固體密度與液體密度的關(guān)系判斷浮與沉，適用條件是什么？

（3）這個(gè)乒乓球的質(zhì)量為50g，外觀體積為33cm3，它相當(dāng)于密度為多大的實(shí)心球？算出這個(gè)密度.

引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識：算出的質(zhì)量和密度的比值并不是制作乒乓球的材料的密度，也不是里面所裝的沙的密度，而是一個(gè)平均密度，即平均密度=質(zhì)量外觀體積.利用平均密度與液體密度的關(guān)系，可以判斷物體的浮沉.

【設(shè)計(jì)意圖】幫助建立平均密度概念，引導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用知識，也為后面分析輪船等問題鋪設(shè)基礎(chǔ).

3.6鞏固練習(xí)

活動十五學(xué)生練習(xí)

（1）說理題：

①煮熟的湯圓為什么會浮出水面？

②用硫酸銅溶液測血液的密度的原理是什么？

（2）定量判斷：一個(gè)體積為45dm3、質(zhì)量為46.35kg的密封鐵箱，不慎掉入海里.它將下沉到海底，還是懸浮在海水中，或是上浮到海面？如果這只鐵箱掉在河里，又將如何？（已知海水的密度為1.03×103kg/m3）

（3）解釋浮沉子實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.解釋時(shí)著重分析，當(dāng)改變手對瓶壁的壓力時(shí)，浮沉子受到的力中哪個(gè)力發(fā)生了怎樣的變化.

【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生在練習(xí)中鞏固所學(xué)知識，并深化對知識的認(rèn)識，發(fā)展學(xué)生的思維，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]易其順.物體沉浮條件的探究活動設(shè)計(jì)[J].中學(xué)物理，2010（12）.

[2]謝榮瑜.物體沉浮的條件及應(yīng)用教學(xué)探究[J].廣西教育，2017（05）.