(江蘇省南京市板橋中學(xué),江蘇 南京 210039)

玩轉(zhuǎn)“西紅柿”
——以“西紅柿”為載體的浮力復(fù)習(xí)

毛海玲

(江蘇省南京市板橋中學(xué),江蘇 南京 210039)

筆者以生活中的“西紅柿”為實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)了與浮力相關(guān)的實(shí)驗(yàn),創(chuàng)設(shè)了各種真實(shí)情境,讓學(xué)生展開對(duì)“西紅柿”浮與沉、所受浮力大小等問題的探究,對(duì)浮力進(jìn)行了有趣有效的復(fù)習(xí),收到了事半功倍的效果。

浮力；西紅柿;情境;實(shí)驗(yàn)探究

1 引言

誰說“西紅柿”與物理風(fēng)馬牛不相及？這次,筆者把他們緊密聯(lián)系在一起,創(chuàng)造一個(gè)生動(dòng)有趣的浮力復(fù)習(xí)情境。西紅柿是常見的蔬菜,以此為實(shí)驗(yàn)材料，取材簡單且現(xiàn)象奇妙,極具趣味性和探究性,用“西紅柿”探究浮力,在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的同時(shí),也培養(yǎng)了他們的物理核心素養(yǎng)。

初中物理中“浮力”知識(shí)是學(xué)生們感到難度較大的內(nèi)容,原因是多方面的，其一是浮力是對(duì)質(zhì)量、密度、壓強(qiáng)、力、力和運(yùn)動(dòng)等以前所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用,要求學(xué)生有較強(qiáng)的綜合能力；其二是學(xué)生對(duì)浮力的概念、浮力的計(jì)算、浸在液體中的物體受力情況分析、沉浮條件等缺少正確認(rèn)識(shí)。到底該怎樣進(jìn)行浮力復(fù)習(xí)的教學(xué)？也一直困擾著許多教師，筆者以“西紅柿”為載體,設(shè)計(jì)浮力復(fù)習(xí)課,收到了意想不到的教學(xué)效果。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 以西紅柿引入,制造認(rèn)知沖突

師：今天我們來復(fù)習(xí)浮力,老師帶來了很多西紅柿,這些西紅柿美味可口,它們既是今天的實(shí)驗(yàn)器材也是獎(jiǎng)品,獎(jiǎng)勵(lì)給所有回答問題積極的同學(xué)們。

學(xué)生們看到西紅柿,眼睛發(fā)光,非常興奮。

師：這兩只透明塑料杯里裝了一部分無色液體,一杯是水,另一杯是鹽水,同學(xué)們能區(qū)它們嗎？

生：能,透明度高的是水,透明度不高的是鹽水。

師：很好。今天老師帶來的第一個(gè)任務(wù)是判斷西紅柿的浮沉。老師將一個(gè)西紅柿浸沒在水中,松手后,它會(huì)怎樣呢？

生：(異口同聲)上浮。

師：老師準(zhǔn)備松手了,請(qǐng)同學(xué)們睜大眼睛仔細(xì)看,這個(gè)西紅柿?xí)粫?huì)上??？

筆者松開手,西紅柿慢悠悠地下沉了,同學(xué)們發(fā)出“咦”的吃驚聲,還有一學(xué)生大聲說：西紅柿是假的！筆者把這個(gè)西紅柿拿過去交她,讓她分辨真假。

師：(隨手再拿一個(gè)西紅柿)老師將這個(gè)看起來與原來那個(gè)差不多的西紅柿浸沒在水中松手,它又會(huì)怎樣呢？

生1：上浮。

生2：下沉。

圖1

筆者松開手,西紅柿晃晃悠悠地上浮了。學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突,發(fā)出疑問：這是為什么呢？

師：物體浸沒在水里是浮是沉,是由物體的受力情況決定的。也有的西紅柿松手后會(huì)停在原來的地方,這種情況叫什么？

生：懸浮。

三個(gè)“西紅柿”的三種狀態(tài)如圖1所示。

2.2 判斷西紅柿浮與沉

師：好,下面我們來畫畫這三個(gè)西紅柿的受力分析圖。

學(xué)生畫圖,老師指導(dǎo)。

師：請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)物體的浮沉條件。

生1：比較它們所受的重力和浮力大小。若G物F浮,則下沉。

師：請(qǐng)其他同學(xué)點(diǎn)評(píng)以上的總結(jié)。

生2：同意他的說法,但還有一種通過比較密度的辦法也可以判斷物體的浮沉。

師：好,請(qǐng)你說下具體的比較方法。

生2：若ρ物<ρ液,則上?。蝗籀盐?ρ液,則懸??；若ρ物>ρ液,則下沉。

2.3 選擇器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測(cè)出西紅柿所受浮力大小

師：下面請(qǐng)同學(xué)們4人一組,自主選擇器材,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測(cè)出西紅柿所受浮力大小。比一比,看哪一組的辦法多?說出你們的依據(jù)或原理。

同學(xué)們熱烈討論,老師輔導(dǎo)答疑。

師：請(qǐng)每組派代表上臺(tái)匯報(bào)。如說得有道理,全組同學(xué)都會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)。

生1：我們要測(cè)沉在水底的西紅柿所受浮力,選用的器材有溢水杯、小桶、彈簧測(cè)力計(jì)。利用了阿基米德原理，所受浮力等于它所排開的液體所受重力，實(shí)際測(cè)量出浮力為1.2N。

師：請(qǐng)與他們方法不同的同學(xué)上來匯報(bào)。

生2：我們測(cè)的是沉在水底的西紅柿所受浮力,只選用彈簧測(cè)力計(jì),利用稱重法，利用F浮=G物-F拉。

師：漂浮在水面的這個(gè)西紅柿所受浮力大小如何測(cè)量呢？

生：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出所受重力,根據(jù)二力平衡條件,浮力等于重力。

師：這種方法可行嗎？

生：可行。

師：現(xiàn)在老師想測(cè)出漂浮在水面的西紅柿浸沒時(shí)所受浮力大小,該怎么測(cè)呢？

生：可以用稱重法。

生：稱重法不能用,因?yàn)樗≡谒嫔稀?/p>

生：用手將西紅柿壓入水中,用阿基米德原理,測(cè)出它溢出水的重力。

師：這位同學(xué)講的很有道理,但你們看還有沒有要改進(jìn)的地方？

生：手指太粗了,造成的誤差太大,可以換成細(xì)銅絲把它壓入水中。

師：他說的好不好？

生：好。

師：這位同學(xué)考慮到了實(shí)驗(yàn)誤差問題,非常好！

師：那么,懸浮在水里的這個(gè)西紅柿所受浮力大小如何測(cè)量呢？

生：與漂浮時(shí)求浮力方法相同。用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出所受重力,根據(jù)二力平衡條件,浮力等于它所受重力。

師：剛才我們復(fù)習(xí)了計(jì)算浮力的三種方法,下面來檢驗(yàn)?zāi)銈儠?huì)不會(huì)解決實(shí)際問題。

練習(xí)：某一西紅柿漂浮在水面上,它的重力為2.2N,它的質(zhì)量為kg,受到的浮力為N,排開水的重力為N,排開水的質(zhì)量為kg,排開水的體積是cm3。

師：從這個(gè)題目中你們能找到一個(gè)有價(jià)值的結(jié)論嗎？

生：當(dāng)物體漂浮時(shí),G物=G排,m物=m排。

2.4 比較不同西紅柿所受浮力大小

師：下一個(gè)任務(wù)是比較西紅柿所受浮力大小。請(qǐng)思考以下3個(gè)問題，先組內(nèi)討論,然后派代表回答。

(1)如圖2所示，同一個(gè)小西紅柿沉在水底時(shí)受到的浮力為F1,漂浮在鹽水上時(shí)受到的浮力為F2,如何比較二者大??？

(2)如圖3所示，兩個(gè)不同的西紅柿，一個(gè)漂浮在水里,受到的浮力為F1,另一個(gè)漂浮在鹽水里,受到的浮力為F2,如何比較二者所受浮力大?。?/p>

圖2

圖3

(3)如圖4所示，把漂浮在水面的西紅柿放入鹽水里,所受浮力大小怎樣變化？

圖4

生1：對(duì)于第(1)個(gè)問題,比較重力與浮力的大小,在水里下沉,浮力小于重力,在鹽水里漂浮,浮力等于重力,所以,它在鹽水里受到的浮力大。

生2：對(duì)于第(2)個(gè)問題,一個(gè)在水里漂浮,浮力等于重力。另一個(gè)在鹽水里漂浮,浮力也等于重力。所以,兩個(gè)西紅柿所受浮力大小均等于自身重力,只要測(cè)出它們所受的重力即可。

生3：對(duì)于第(3)個(gè)問題,西紅柿放在水里漂浮,放在鹽水里也漂浮,所以,它受到的浮力不變。

3 教學(xué)體會(huì)與感悟

本節(jié)課以西紅柿為載體,以實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入,給出任務(wù),學(xué)生自主探究,教師點(diǎn)撥,互動(dòng)生成,實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu),三重任務(wù),逐層深入。學(xué)生表現(xiàn)出了深厚的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到了理想的教學(xué)效果。究其根本正是西紅柿營造了各種各樣的情境,學(xué)生在“境”中樂此不疲地探究。

3.1 創(chuàng)設(shè)意外情境,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能

對(duì)于初中生來說,實(shí)驗(yàn)中發(fā)生“意外”,往往更能激發(fā)學(xué)生探究的欲望,能夠讓他們保持持續(xù)主動(dòng)解決問題的激情。比如：引入時(shí)老師將一個(gè)西紅柿浸沒在水中,問學(xué)生松手后會(huì)怎樣？學(xué)生憑生活經(jīng)驗(yàn)異口同聲地回答：上浮,但實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象卻是下沉,“意外”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生的好奇心被激發(fā),迫切想探究這是為什么。課堂上,學(xué)生對(duì)貼近生活的這種“意外”情境,倍感親切和興奮,覺得物理就在自己身邊,從而激發(fā)其學(xué)習(xí)潛能,打開思考的閘門,挖掘創(chuàng)造的源泉。

3.2 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境,激發(fā)學(xué)生自主探究的潛能

在物理復(fù)習(xí)課中,實(shí)驗(yàn)是必不可少的,而且只有通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才能更加直觀地對(duì)物理知識(shí)有一個(gè)更深入的了解。本節(jié)課在復(fù)習(xí)“浮力大小計(jì)算”時(shí),筆者提供了量筒、天平、彈簧測(cè)力計(jì)、溢水杯、水等實(shí)驗(yàn)器材,創(chuàng)設(shè)了相應(yīng)的各種實(shí)驗(yàn)情境,讓學(xué)生自主選擇器材,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測(cè)出西紅柿所受浮力大小,并動(dòng)手做給大家看,還要說出依據(jù)的原理。學(xué)生們爭先恐后地上臺(tái)實(shí)驗(yàn),自主探究,這樣就輕松地復(fù)習(xí)了計(jì)算浮力的三種方法,學(xué)生對(duì)浮力的計(jì)算不再感到困難重重。這樣的實(shí)驗(yàn)情境,激發(fā)了學(xué)生自主探究的潛能,提高了學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),解決實(shí)際問題的能力。

3.3 創(chuàng)設(shè)問題情境,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情

不斷提出問題,才能對(duì)知識(shí)有新的認(rèn)識(shí),在教學(xué)過程中不斷將問題情景化可以幫助學(xué)生集中注意力。生動(dòng)的問題情境可以使學(xué)生提高關(guān)注度,同時(shí)還可以使他們較主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí),并對(duì)問題進(jìn)行鉆研。在復(fù)習(xí)“浮力大小比較”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí),筆者將抽象的難點(diǎn)知識(shí)，轉(zhuǎn)化為比較不同情境下西紅柿所受浮力大小。如：同一個(gè)小西紅柿沉在水底時(shí)受到的浮力為F1,漂浮在鹽水受到的浮力為F2,如何比較二者大小？兩個(gè)不同的西紅柿一個(gè)漂浮在水里,另一個(gè)漂浮在鹽水里,如何比較二者所受浮力大??？這樣將抽象、枯燥的比較浮力大小問題情景化,轉(zhuǎn)化為具體、生動(dòng)的比較西紅柿在不同情境中所受浮力大小,讓浮力大小比較變得看得見、簡單、輕松、有趣。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,把創(chuàng)設(shè)情境看作是“意義建構(gòu)”的必要前提。本節(jié)浮力復(fù)習(xí)課以西紅柿為載體,創(chuàng)設(shè)了各種真實(shí)情境,學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的意外情境、問題情境、矛盾情境、實(shí)驗(yàn)情境、生活情境、探究情境、競賽情境、合作情境中,經(jīng)歷實(shí)踐、思考、探索、交流與合作的過程,從而獲取知識(shí)、形成技能、發(fā)展思維、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),使枯燥、抽象的浮力知識(shí)因此鮮活起來,課堂氣氛活躍了,學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣濃厚多了,其核心素養(yǎng)不知不覺地提升了。

巫如江.自制實(shí)驗(yàn)器材對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2014,(12).