摘要:作者設(shè)計了一種簡單的浮沉實驗器,使學(xué)生能通過實驗,觀察并體驗到“漂浮、懸浮、上浮、下沉”的全過程。
關(guān)鍵詞:浮沉;泡沫:創(chuàng)新
中圖分類號:G633.7
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1003-6148(2013)11(S)-0058-2
物體浮沉實驗是初中物理實驗教學(xué)的難點,按照現(xiàn)行教材教學(xué),學(xué)生不能清晰完整地經(jīng)歷物體的浮沉全過程,因而對物體“漂浮、懸浮、上浮、下沉”現(xiàn)象體驗不深刻,進(jìn)而影響到對物體浮沉條件的理解。為此筆者在教學(xué)實踐中對物體浮沉條件的實驗進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計,取得良好的實驗效果,介紹如下。
1實驗鋪墊
泡沫塑料隨處可見,其特點之一是很容易被壓縮。取一塊體積稍大盡可能松軟的泡沫塑料(以能放進(jìn)飲料瓶為宜),放入裝有90%以上體積水的飲料瓶中,擰緊瓶蓋,用較大力握瓶身,可以看到漂浮在水面上的泡沫塑料塊體積明顯地減小了,松開手后,泡沫塑料塊Bbhj76sCkYIjpXaJA15I3A==又恢復(fù)原狀(如圖l所示)。
2創(chuàng)新設(shè)計物體浮沉實驗器
2.1準(zhǔn)備器材
500mL普通飲料瓶一只、長約8cm小螺絲刀一支、小泡沫塑料一塊(例如:可以選取純牛奶紙箱內(nèi)的泡沫襯墊,該泡沫寬約1.5cm、厚約1.2cm,截取約2.5cm的長度即可)、水適量(圖略)。
2.2調(diào)試器材
拿出準(zhǔn)備好的長方體泡沫塑料塊,將小螺絲刀從中穿過,并且讓螺絲刀口穿出泡沫塑料幾毫米的長度。螺絲刀起配重作用,能讓泡沫塑料塊在水中呈豎直狀態(tài)。不斷調(diào)整泡沫塑料塊的體積大小,一直到將其投入水中時,泡沫塑料塊上表面剛好浸沒在水中為止,即僅讓螺絲刀口露出水面。在實際操作中,一開始選取的泡沫塑料塊體積可以稍大些,再根據(jù)實際情況逐漸削減。反復(fù)嘗試,直到符合上述要求。把螺絲刀和泡沫塑料當(dāng)作一個物體來考慮,則這個物體呈漂浮狀態(tài)(如圖2所示),至此器材調(diào)試完畢。
2.3進(jìn)行實驗
將飲料瓶裝90%左右體積的水,把調(diào)試好的帶有螺絲刀的泡沫塑料塊投入水中(讓螺絲刀口這端朝上),則物體漂浮,然后擰緊瓶蓋,確保飲料瓶不漏氣。接著,用手握住瓶身,逐漸加大握力。可以看到泡沫塑料塊上表面的螺絲刀口慢慢浸入水中直至浸沒,此時物體呈懸浮狀態(tài)。如果保持握力大小不變,物體就一直保持著穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)(如圖3所示),學(xué)生切實觀察到懸浮現(xiàn)象。繼續(xù)加大握力。物體下沉。最后沉到水底(如圖4所示)。如果這時松開手,物體立刻上浮,最終漂浮,小螺絲刀口又重新露出水面。
2.4對實驗的說明
學(xué)生根據(jù)平時生活經(jīng)驗以及在“1.實驗鋪墊”的啟發(fā)下,認(rèn)識到本方案是通過改變物體排開水的體積來改變浮力的。學(xué)生可以由此進(jìn)一步領(lǐng)悟,既然改變的物理量是物體的體積。而物體的質(zhì)量并未改變,那么在浮沉全過程中物體的密度是變化的。因此,這樣設(shè)計實驗不僅可以從受力分析的角度來研究物體的浮沉條件,還能夠由物質(zhì)密度與水的密度大小關(guān)系這個角度來分析物體的浮沉條件。真正實現(xiàn)化難為易,抽象變具體。這個方案,選材方便,都是身邊的物品,學(xué)生就地取材,可以安排成課外小實驗,激發(fā)探究興趣。增強(qiáng)感性認(rèn)識。培養(yǎng)動手能力,在實踐中掌握知識,真正體現(xiàn)從生活走向物理的理念。筆者任課班級很多學(xué)生按照要求自制了這個實驗裝置。效果良好。值得一提的是,實驗中的泡沫塑料至少有兩個優(yōu)點:其一是調(diào)整體積的大小非常方便,可以任意改變。根據(jù)配重(小螺絲刀等)的不同均能調(diào)試到最佳狀態(tài):其二是這種材料很容易被壓縮。置于密封的飲料瓶內(nèi)時,只要稍稍用力握瓶子,加大瓶內(nèi)的壓力時,其體積可以明顯減小,從而可以隨心所欲地改變浮力大小,簡潔、快捷、清晰、穩(wěn)定、可控地顯示“漂浮、懸浮、上浮、下沉”現(xiàn)象。另外,上面提到,螺絲刀口穿出泡沫塑料幾毫米的長度即可(不宜過長),這是因為如果長度太大。一方面??赡軐?dǎo)致泡沫塑料在水中不能呈豎直狀態(tài);另一方面。在加大對瓶子的握力時,盡管泡沫塑料因受壓體積減小。即減小排開水的體積,浮力減小,在物體重力不變時,物體可以下沉,但在螺絲刀口慢慢浸入水的過程中又不斷增加了排開水的體積。因而要讓物體繼續(xù)下沉。只有進(jìn)一步壓縮泡沫塑料的體積才能實現(xiàn),這樣就需要用更大的握力。給實驗操作帶來不便。所以螺絲刀口露出水面的部分越少越好。
(欄目編輯 王柏廬)