劉艷軍 王桂紅

摘要：初中物理教材“物體的浮沉條件”一文中將繁多的應(yīng)用創(chuàng)新歸納為三大探究主題：一、探究變沉為浮的方法;二、探究變浮為沉的方法;三、如何實(shí)現(xiàn)自由沉浮.文中詳細(xì)描述了三大主題活動(dòng)中的具體內(nèi)容，挖掘了與之相關(guān)的中國古代文明，而且創(chuàng)新性地加入了與浮沉有關(guān)的當(dāng)代最新的國防科技元素.把傳統(tǒng)的較為枯燥的講授式教學(xué)變?yōu)橐詫W(xué)生為主的探究式，滿足了初中階段學(xué)生動(dòng)手探究的欲望，開闊了視野，使教學(xué)達(dá)到潤物細(xì)無聲的效果.

關(guān)鍵詞：浮沉;重力;浮力

教材“物體的浮沉條件”中涉及浮沉應(yīng)用的多個(gè)方面，例如：雞蛋懸浮，沉船打撈的原理，潛水艇，熱氣球，飛艇，密度計(jì)等.這些內(nèi)容在教材中羅列，就像零散的珍珠，散在盤子里，如果教學(xué)中僅僅把它們逐個(gè)按順序呈現(xiàn)，學(xué)生會感覺散而亂.筆者認(rèn)為這一系列的應(yīng)用背后隱藏了一條邏輯線索，即：它們都是圍繞如何改變物體浮沉的規(guī)律之中.有了這條“線兒”，我們就可以輕松地把這些珍珠串在一起，完美地呈現(xiàn)給學(xué)生.下面粗淺談?wù)勔罁?jù)這條線索對教材的處理.

這節(jié)內(nèi)容可以分為兩大部分：一是浮沉條件;二是浮沉條件的應(yīng)用.教學(xué)過程中，學(xué)生對浮沉主要有兩種潛在的錯(cuò)誤認(rèn)識：1.浸沒在液體中下沉的物體受到的浮力小，上浮的物體受到的浮力大;2.下沉的物體不受浮力.如何有效突破學(xué)生的潛在錯(cuò)誤認(rèn)知？如何把浮沉涉及到的琳瑯滿目的應(yīng)用巧妙地呈現(xiàn)給學(xué)生呢？教學(xué)中依據(jù)線索把浮沉的多個(gè)應(yīng)用實(shí)例歸納為三大探究主題活動(dòng).第一：探究變沉為浮的方法;第二：探究變浮為沉的方法;第三：如何實(shí)現(xiàn)物體的自由浮沉，下面依次來具體說明.

1探究：變沉為浮的方法

這里涉及的方法大致分為4個(gè)小探究.

1.1 如何使沉底的雞蛋浮起來？

在水中放入新鮮雞蛋，我們看到的現(xiàn)象是雞蛋沉底了.問：我們能否使雞蛋浮起來？引導(dǎo)思考：要想使雞蛋浮起來，從力學(xué)角度分析：G蛋 是固定不變的，那只有增大F浮，而F浮 =ρ液gV排，即增大ρ液.如何來增大ρ液 呢？

方法有很多，每個(gè)學(xué)生可能都會有自己獨(dú)特的思考.例如：在水中加入糖，或加入鹽等.當(dāng)F浮>G蛋 時(shí)，雞蛋就會上浮.從面得到利用增大ρ液 的方法使雞蛋浮起來.

1. 2橡皮泥帶來的思考

把橡皮泥放入水中，橡皮泥也沉底了.學(xué)生有了雞蛋上浮的經(jīng)驗(yàn)，知道了要想使橡皮泥上浮，當(dāng)然要增大F浮.這次利用增大ρ液 的方法還可以嗎？作為教師要讓學(xué)生嘗試失敗，學(xué)生要從失敗中學(xué)習(xí)、思考.錯(cuò)誤分析：原來橡皮泥的密度和水的密度相差比較大，所以要想使橡皮泥浮起來，增大p渡很難實(shí)現(xiàn)ρ液≥ρ泥.回到浮力公式：F浮=ρ液gV排，增大ρ液 不行，可以增大V排.如何增大V排 呢？這正是人類科學(xué)史上的一個(gè)突破：把橡皮泥做成碗狀，這就是現(xiàn)代意義上的船能漂浮的原理——由于鋼鐵材料自身的密度大于水，把它做成空心狀，增大它的排水量，從而增大船的浮力.

1.3 鐵塊如何浮起來呢？

在課堂上無法把堅(jiān)硬的鐵塊做成碗狀，我們可以想到借助木塊或者泡沫等物體，即捆綁法增大F浮.例如把鐵塊和木塊或者泡沫捆綁在一起，當(dāng)整體的F浮>G總，鐵塊就可以浮起來，這就是打撈技術(shù)！雖然該內(nèi)容教材是采用學(xué)生自讀的方式呈現(xiàn)，但是打撈在現(xiàn)實(shí)生活中卻是一個(gè)多么實(shí)用的技術(shù)問題.

1.4 如何在教室里實(shí)現(xiàn)“氣球”的飛升呢？

我們通過給薄塑料袋加熱，就可以讓學(xué)生看到熱氣球的升空過程，這里有個(gè)小竅門，就是在黑色薄垃圾袋的邊緣別上四個(gè)曲別針，這個(gè)“熱氣球”就會穩(wěn)穩(wěn)地升空.這里，我們不妨帶領(lǐng)學(xué)生去了解一下我國古代的“孔明燈”，孔明燈的內(nèi)容不再贅述.

2 探究：變浮為沉的方法

提供的器材：木塊、鐵塊、帶有蓋子的空小玻璃瓶、盛水的量筒.

2.1 如何讓木塊下沉呢？

在前面探究變沉為浮的方法中，學(xué)生已經(jīng)有了經(jīng)驗(yàn)，所以要讓木塊下沉，我們可以借助鐵塊等密度大于水的物體與之捆綁，增大整體的重力，當(dāng)G總>F浮時(shí)，木塊就可以下沉了. 2.2 如何讓帶有蓋子的小玻璃瓶下沉呢？

要使小玻璃瓶下沉，當(dāng)然利用上面使木塊下沉的方法可以實(shí)現(xiàn).另外，還有一個(gè)更為簡單的方法：可以往瓶子里加水，增加玻璃瓶整體的重力.隨著玻璃瓶內(nèi)水量的增加，當(dāng)G瓶>F浮時(shí)，玻璃瓶將下沉，這也是潛水艇下潛的原理.

3 如何實(shí)現(xiàn)自由沉浮

在該環(huán)節(jié)學(xué)生容易想到在水中可以自由上浮、下沉的物體：潛水艇.我們可以自制一個(gè)潛水艇模型：取一個(gè)無色透明硬質(zhì)塑料小瓶，在底部中央鉆一個(gè)孔，再在瓶子底部綁一個(gè)鉤碼.取一個(gè)塑料針筒，用軟管把針筒和小瓶連接起來，這樣一個(gè)可以在水中直立并自由沉浮的潛艇模型就做好了.教材中對潛水艇的分析：由于潛水艇所受到的浮力不變，當(dāng)水箱中水量增加時(shí)，潛水艇總的重力增大，重力大于浮力，從而下沉;反之上浮.其實(shí)，我們可以用另外一種眼光來看待潛水艇的沉浮：潛水艇本身（僅為潛水艇的鋼鐵結(jié)構(gòu)，不包括里面的水）的重力不變，當(dāng)水箱中水量增加時(shí)，潛水艇內(nèi)部空間排開水的體積減小，所受到的浮力減小，當(dāng)浮力小于潛水艇自身重力時(shí)，潛水艇下沉;反之上浮.

是不是所有的潛水艇都是這個(gè)原理呢？不是.我國最新的潛水利器一一蛟龍?zhí)枺皇强克鋪韺?shí)現(xiàn)浮沉，而靠的是壓載鐵.這是因?yàn)轵札執(zhí)栆寥撕５?000 m以下的深處進(jìn)行海底作業(yè)，此時(shí)要想通過把水箱里的水壓出去的方法使其上浮，就要克服巨大的水壓，耗費(fèi)巨大的能源，這不論是從技術(shù)難度還是成本方面來看都是不可取的.所以，就需要把壓載鐵拋掉.

綜上所述，將教材中繁多的應(yīng)用內(nèi)容巧妙地穿插在三大探究活動(dòng)中，這些活動(dòng)不僅大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，開發(fā)了他們的智力，同時(shí)又能有效地突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn).

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