摘 要：阿基米德原理是《浮力》一章的關(guān)鍵。在實(shí)際課堂中，大多教師對(duì)阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)通過講實(shí)驗(yàn)的形式處理，錯(cuò)過了對(duì)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)機(jī)會(huì)。通過多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)阿基米德原理實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)操作部分，提出一些改進(jìn)做法，使現(xiàn)象更直觀，結(jié)論具有普遍性。

關(guān)鍵詞：阿基米德原理;實(shí)驗(yàn)儀器;實(shí)驗(yàn)操作

阿基米德原理實(shí)驗(yàn)是人教版初中物理教材的重要教學(xué)內(nèi)容，它在學(xué)生認(rèn)識(shí)浮力、了解浮力影響因素的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)的辦法讓學(xué)生推導(dǎo)出浮力的計(jì)算方法，為學(xué)生分析物體的浮沉條件，解決實(shí)際問題提供了理論依據(jù)。在實(shí)際教學(xué)中，我對(duì)阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)操作提出了一些改進(jìn)做法，現(xiàn)在將對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行具體闡述。

一、對(duì)阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)

1.對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的分析

如圖1，課本實(shí)驗(yàn)的步驟安排是以最少的實(shí)驗(yàn)操作為目的做出了設(shè)計(jì)，原理不復(fù)雜，目的明確。但是在操作過程中，本人發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)不足。

（1）用手提著物體浸入水中，手一抖物體容易晃動(dòng)，導(dǎo)致從溢水杯中溢出的水不夠準(zhǔn)確;測力計(jì)提著物體不夠穩(wěn)定，會(huì)對(duì)讀數(shù)過程造成一定的困難，進(jìn)而造成誤差;

（2）由丙到丁的過程，計(jì)算G排=G總-G桶，G桶由于桶中有殘留水，測量結(jié)果也會(huì)造成誤差;

（3）實(shí)驗(yàn)中要測量四組數(shù)據(jù)，并且要進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)不夠直觀，學(xué)生接受問題有一定難度。

2.器材改進(jìn)

（1）如圖2，用撐衣桿自制變高的架子套在鐵架臺(tái)上，固定雙彈簧測力計(jì)，再采用升降臺(tái)裝置。應(yīng)用升降臺(tái)可以很好地控制物體緩慢浸入液體，避免物體的輕微晃動(dòng)，而且彈簧測力計(jì)穩(wěn)定，便于學(xué)生觀察和讀數(shù)，便于多次測量。改用紅墨水，增大了可見度，還有溢水杯口設(shè)計(jì)的彎管解決了該測法水容易濺出的問題。

（2）刻度的創(chuàng)新。如圖3，自制活動(dòng)刻度：先用白紙畫出與原來分度值相同的刻度，不同的是測量浮力時(shí)零刻度在下面，測量排開液體所受重力時(shí)零刻度在上面;用硬透明塑料套密封，采用兩端固定在彈簧測力計(jì)右側(cè)部分，可以上下拉動(dòng)進(jìn)行調(diào)零（物體未浸入水中，浮力為0，即彈簧測力計(jì)所測物體重力處為F浮的0刻度;水未流入小桶中，排開液體重力為0，即彈簧測力計(jì)所測小桶重力處為G排的0刻度）。當(dāng)物體浸入水中，同時(shí)彎管的水流進(jìn)小桶后，利用活動(dòng)刻度可以直接讀出F浮和G排，可以直接做出比較，減少了數(shù)據(jù)處理的環(huán)節(jié)，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和歸納結(jié)論。在具體的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)學(xué)生使用的重物和小桶不同，只需要調(diào)節(jié)活動(dòng)刻度的0刻度，就可以進(jìn)行探究，操作簡單，數(shù)據(jù)直觀。同時(shí)保留了原有測力計(jì)左側(cè)的刻度，在研究浮力大小變化的同時(shí)，也反映了彈簧測力計(jì)拉力的變化，多次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)后，對(duì)于學(xué)生理解浮力與拉力的區(qū)別有很大的幫助。

二、對(duì)阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)操作的改進(jìn)

1.進(jìn)行阿基米德原理實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將物體掛在彈簧測力計(jì)下，再用手提著彈簧測力計(jì)使物體浸入水中，手不可避免地會(huì)晃動(dòng)，因此，在操作方面的必要改進(jìn)就是固定彈簧測力計(jì)，通過升降臺(tái)的調(diào)節(jié)改變物體浸入水中的體積。升降臺(tái)是整個(gè)臺(tái)面的升降，不容易造成一起的晃動(dòng)，通過對(duì)學(xué)生的培訓(xùn)，操作并不復(fù)雜，學(xué)生容易掌握。

2.課本上并沒有對(duì)阿基米德原理適用氣體的情況做出驗(yàn)證，使學(xué)生在理解上會(huì)造成一定的難度，為此，本人設(shè)計(jì)了如下的氣球?qū)嶒?yàn)輔助理解。

（1）如圖4，在大可樂瓶蓋上裝一個(gè)自行車氣門，通過氣門打足空氣，然后用棉線把氣球捆在氣門的里端，放在電子秤上稱重G1=m1g;

（2）如圖5，打開氣門，瓶內(nèi)的加壓空氣從氣門進(jìn)入氣球，使氣球變大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)電子秤示數(shù)變小，一直到電子秤示數(shù)穩(wěn)定，稱重G2=m2g;從圖4到圖5的變化量就是F浮，故F浮=G1-G2;

（3）關(guān)閉氣門，解開棉線，把氣球的氣放完，繼續(xù)搭在氣門上稱G3，如圖6。由于現(xiàn)在氣球完全浸沒在空氣中，內(nèi)外密度相同，所以氣球排開空氣的重力近似等于氣球內(nèi)空氣的重，這時(shí)從圖4到圖6的變化量就是G排，故G排=G1-G3;

（4）比較F浮=G1-G2=（m1-m2）g，G排=G1-G3=（m1-m3）g，若F浮=G排，就可以驗(yàn)證阿基米德原理也適用于氣體。

（5）為了使實(shí)驗(yàn)具有普遍性，可準(zhǔn)備多個(gè)瓶子進(jìn)行驗(yàn)證。

以上兩個(gè)方面的改進(jìn)，一是實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)部分，即雙彈簧測力計(jì)測法，其在很多資料和優(yōu)質(zhì)課都有提到，但只局限用兩把彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化量相等來驗(yàn)證阿基米德原理，缺乏直觀數(shù)據(jù)處理。而活動(dòng)刻度的引入，解決了這方面的問題。二是實(shí)驗(yàn)操作改進(jìn)部分，即氣球?qū)嶒?yàn)，它的靈感來源于一張圖片：籃球內(nèi)加壓空氣通過自行車氣門流入氣球，使氣球變大，同時(shí)杠桿失去了平衡。本人用大的可樂瓶代替籃球放在電子秤上稱，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)最簡潔的實(shí)驗(yàn)步驟，作為演示實(shí)驗(yàn)，通過觀察微信同屏的電子秤，數(shù)據(jù)清晰準(zhǔn)確。而且氣球的膨脹大小變化明顯，學(xué)生注意力集中。整個(gè)設(shè)計(jì)告訴學(xué)生學(xué)習(xí)物理的方法：多觀察、多思考、多動(dòng)手。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)響應(yīng)當(dāng)前最熱門的“核心素養(yǎng)”的教學(xué)理念，對(duì)一線老師講清阿基米德原理具有重要作用，使學(xué)生正確理解和牢固掌握阿基米德原理這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，而且實(shí)驗(yàn)器材都可以由日常生活用品制作出來，可以鼓勵(lì)學(xué)生利用身邊器材多做實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

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作者簡介：周燕霞，女，本科，主要從事中學(xué)物理教學(xué)工作，獲2019年湛江市實(shí)驗(yàn)說課一等獎(jiǎng)。

編輯 郭小琴