孫光輝

提出問題 浮力的大小與什么因素有關(guān)？

提出問題是科學(xué)探究的第一步.如何引出問題，是本實驗成功的前提.因此，在這一環(huán)節(jié)，我們可以設(shè)計一些小實驗，讓學(xué)生人人動手，從中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題.如：給每組學(xué)生準(zhǔn)備一大杯水、一個空的礦泉水瓶，讓學(xué)生把空瓶子慢慢壓入水中，師問：“你感覺瓶子受到的浮力是否變化？”，生回答：“感覺瓶子受到的浮力在增大.”學(xué)生此時自然而然產(chǎn)生疑問：“浮力為什么會增大？浮力的大小與什么因素有關(guān)？”這樣的引入，學(xué)生對問題的體驗是實在的、深刻的，但是略顯單薄.此時教師可以因勢利導(dǎo)，投影輪船、潛水艇、熱氣球等圖片，告訴學(xué)生這些物體在設(shè)計和制造的過程中，都需要對其受到的浮力進(jìn)行計算，從而將浮力的大小問題與社會聯(lián)系起來，讓學(xué)生認(rèn)識到這一問題的價值和重要性.

猜想與假設(shè) 師：“請你對浮力的大小與哪些因素有關(guān)提出猜想，并說出猜想的依據(jù).”

科學(xué)假設(shè)不是憑空猜想，要以一定的事實為依據(jù)，這些依據(jù)可以來自于已有知識和生活經(jīng)驗、演示實驗、學(xué)生實驗等.教師可以讓學(xué)生分組討論提出猜想和假設(shè)，并說出猜想和假設(shè)的依據(jù).說出猜想依據(jù)是為了保證猜想的科學(xué)性，避免出現(xiàn)胡猜亂想的現(xiàn)象.

學(xué)生一般會從浮力的受力物體與施力物體入手進(jìn)行猜想，浮力大小可能與物體有關(guān)，也可能與液體有關(guān).學(xué)生可能猜想出與物體有關(guān)的因素：物體的體積、物體的密度、物體的質(zhì)量、物體的重力、物體的形狀、物體在液體中的深度等；與液體有關(guān)的因素：液體的密度、液體的多少、被物體排開的液體體積、被物體排開液體的質(zhì)量、被物體排開液體的重力等.

但是面對如此多的猜想，如何引導(dǎo)學(xué)生把探究的目標(biāo)鎖定在浮力的大小與物體排開液體的重力的關(guān)系上，從而得出阿基米德原理，這是教師普遍感到頭疼的教學(xué)難題.為了突破這一教學(xué)難點，教師要引導(dǎo)學(xué)生對提出的這些猜想進(jìn)行分析、歸類，去偽存真.教師可以參與并引導(dǎo)學(xué)生的討論.如教師可以問：“m排與ρ液和V排有關(guān)系嗎？G排與m排有關(guān)系嗎？F浮與G排的單位是相同的，所以，我們可以直接探究浮力與什么因素有關(guān)系.”通過以上討論，學(xué)生大都能做出科學(xué)的假設(shè)：浮力的大小可能跟物體排開液體的重力有關(guān)，物體排開的液體重力越大，受到的浮力越大.

設(shè)計實驗方案 教師要激發(fā)學(xué)生利用已學(xué)過的知識，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案.教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生充分討論，發(fā)揮他們的想象力，適時地加以引導(dǎo)和點撥，但是切忌教師包辦代替.教師要注意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力！一般來說，學(xué)生設(shè)計的方案可能有多種多樣，也不盡完善，這時教師要引導(dǎo)學(xué)生對這些方案進(jìn)行討論、比較，不斷地完善，最后選擇一至二套方案進(jìn)行實驗探究.

在探究阿基米德原理教學(xué)中，教師可以提出問題：“如何測量物體受到的浮力？”“如何測量物體排開液體的重力？”，然后引導(dǎo)學(xué)生通過討論，歸納出所需要的實驗器材、實驗步驟和需要測量的物理量，并設(shè)計出記錄實驗數(shù)據(jù)的表格.

實驗器材：彈簧測力計、重物、盛有液體的大燒杯、溢水杯、空杯等.

實驗步驟：

（1）用彈簧測力計在空氣中稱出重物的重力為G和空杯的重力為G杯.

（2）將溢水杯盛滿水（或其他液體），把重物浸沒在水中，用空杯承接從溢水杯中被物體排出的水，記下此時彈簧測力計的示數(shù)為F′.

（3）用彈簧測力計測出被物體排出的水和杯子的總重為G總.

（4）用稱重法求出物體所受的浮力F浮

=G-F ′和物體排開水的重力G排=G總-G杯，并比較F浮和G排的大小，得出結(jié)論.

記錄數(shù)據(jù)的表格：

進(jìn)行實驗 學(xué)生分組進(jìn)行實驗探究，教師巡回指導(dǎo).在探究過程中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)設(shè)計的方案中可能有不完善的地方，教師要引導(dǎo)學(xué)生及時地討論和修改.在實驗過程中教師既要培養(yǎng)學(xué)生獨立操作的能力，又要讓學(xué)生明白發(fā)揮團隊協(xié)作精神的重要性，同時要提醒學(xué)生及時將實驗數(shù)據(jù)記錄在事先設(shè)計好的表格內(nèi).

分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論 在一組實驗完成后，發(fā)現(xiàn)F浮=G排.師問：“我們能否就根據(jù)這一組數(shù)據(jù)就得出浮力等于被物體排開液體的重力？”生回答：“不能.”教師此時應(yīng)進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生思考，如何改變實驗條件進(jìn)行實驗探究，防止實驗結(jié)論的偶然性？生可能回答“改變液體種類或?qū)⑽矬w部分浸入液體中”等.然后教師要指導(dǎo)學(xué)生修正、完善原來設(shè)計的實驗方案，研究物體浸沒在其他液體（如酒精、鹽水等）中或者將物體部分浸入液體中時物體所受的浮力和被物體排開液體重力之間的關(guān)系.學(xué)生再次進(jìn)行實驗，分析實驗數(shù)據(jù)后，仍發(fā)現(xiàn)F浮=G排.

這時，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗探究的結(jié)果，總結(jié)浸在液體中的物體所受到的浮力與它排開液體的重力之間的關(guān)系為F浮=G排.教師要告訴學(xué)生，大家“發(fā)現(xiàn)”的規(guī)律就是著名的“阿基米德原理”.

評估與反思

2.提出問題：物體所受的浮力與物體的密度、物體的質(zhì)量（或重力）、物體的形狀以及物體進(jìn)入液體中的深度是否有關(guān)？教師啟發(fā)設(shè)計實驗方案，繼續(xù)探究上述問題.

實驗1 探究浮力的大小與物體的密度、物體的質(zhì)量（或重力）的關(guān)系：把等體積的鐵塊和鋁塊分別浸沒在水中（保持ρ液和V排不變，二者的密度、質(zhì)量、重力不同），用彈簧測力計測出二者的浮力，比較它們所受的浮力大小，得出結(jié)論.

最后，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納得出：物體所受浮力的大小只與液體的密度ρ液和物體排開液體的體積V排有關(guān)，而與物體的密度、物體的質(zhì)量、物體的重力、物體的形狀及物體浸沒在液體中的深度等無關(guān).

3.教師在實驗探究之后要引導(dǎo)學(xué)生對實驗的過程進(jìn)行反思，比如實驗探究過程中測量的數(shù)據(jù)是否有誤差？這些誤差對探究的結(jié)論是否有影響？有哪些措施可以減小誤差？實驗的過程是否太復(fù)雜？能否簡化？等等.