張 玲

(湖北省武漢外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 430056)

奧蘇伯爾說(shuō)：“如果我必須將教育心理學(xué)的全部原理歸結(jié)為一句話，那么我將會(huì)說(shuō)，影響學(xué)生最重要的一個(gè)因素乃是學(xué)生已經(jīng)知道的東西，肯定這一點(diǎn)并據(jù)此教學(xué).” 教師的“教”是為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)的，“站在學(xué)生立場(chǎng)”即從學(xué)生的需求出發(fā)并據(jù)此進(jìn)行教學(xué).

初二下學(xué)期物理主要是力學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)完浮力這一章之后，和往屆同學(xué)們的感覺(jué)一樣，很多同學(xué)反映“浮力的計(jì)算有點(diǎn)難?。　薄邦}型多樣、方法多變、有點(diǎn)信心不足呀！”怎樣幫助同學(xué)們有效解決浮力學(xué)習(xí)中的疑難問(wèn)題、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，本人一直在積極探索有效的教學(xué)方法.

筆者從學(xué)生的疑惑點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)對(duì)計(jì)算浮力的五種基本模型進(jìn)行歸納整理，幫助學(xué)生撥開迷霧見(jiàn)到月明，在學(xué)生們的物理思維能力、解決疑難問(wèn)題的信心、保持物理學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展物理核心素養(yǎng)等方面起到了積極的促進(jìn)作用.

1 “液面變化”模型

例題1(1)一冰塊漂浮在水面上，當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面高度將如何變化？(2)當(dāng)冰放入鹽水中時(shí)，冰熔化后，液面高度如何變化？

思維點(diǎn)撥正確解答本題需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)包括：①冰的密度小于水或鹽水的密度，冰漂浮在水面或鹽水面上.②當(dāng)冰熔化后，液面高度是否變化取決于V排和V化水的體積大小，若V排V化水液面下降.

解題過(guò)程(1)冰漂浮在水面上，F(xiàn)浮=G冰

當(dāng)冰化成水后，質(zhì)量不變，所以m水=m冰

可見(jiàn)，冰排開水的體積等于冰化成水的體積，即V排=V化水，所以液面高度不變.

(2)冰漂浮在鹽水中，F(xiàn)浮=G冰

∵ρ水<ρ鹽水，∴V排

即冰排開鹽水的體積小于冰化成水的體積，所以液面升高.

方法總結(jié)(1)當(dāng)物體漂浮時(shí)，F(xiàn)浮=G;(2)液面高度是否變化取決于V排和V化水的體積大?。篤排V化水液面下降.

2 “實(shí)驗(yàn)”模型

例2在“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小明進(jìn)行了如圖1所示的操作：

圖1

(1)如圖1所示的四個(gè)操作中，最合理的順序是____.

(2)乙圖中，物體漂浮受到的浮力是____N，小桶中水所受的重力為____N.

(3)通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，所測(cè)浮力的大小跟所測(cè)物體排開液體的重力不相等，最主要的原因是____.

(4)甲圖中溢水杯對(duì)水平桌面的壓力____乙圖中溢水杯不再有水溢出時(shí)對(duì)水平桌面的壓力.(選填“大于”、“等于”或“小于”)

(5)同組的小紅同學(xué)將一個(gè)掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的金屬圓柱體緩慢浸入水中，分別記下圓柱體下表面所處的深度h、彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中.

實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456h/cm048101216F/N6.755.754.754.254.252.00

小紅第6次實(shí)驗(yàn)中，金屬塊所受浮力大小為____N，容器底對(duì)金屬塊的支持力大小為____N.

思維點(diǎn)撥正確解答本題需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)包括：(1)對(duì)于實(shí)驗(yàn)題，要明白實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)所需要的器材、實(shí)驗(yàn)的正確步驟、實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵細(xì)節(jié)、影響實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素、對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)估、正確書寫實(shí)驗(yàn)結(jié)論等.(2)當(dāng)物體浸沒(méi)在液體中時(shí)，只要ρ液和V排不變，F(xiàn)浮就不變.

解題過(guò)程(1)實(shí)驗(yàn)最合理的順序是：丁甲乙丙.先測(cè)空桶的重力，再測(cè)物體的重力，再將物體浸入液體中，由于物體漂浮在液面，則F浮=G.再測(cè)出桶加水的總重力，然后減去空桶的重力從而得出排開水的重力G排，最后比較F浮與G排的大小.這樣的實(shí)驗(yàn)順序可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，不重復(fù)操作，使得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確.(2)物體漂浮時(shí)F浮=G=3N；小桶中水的重力G排=3.5N-1N=2.5N.(3)物體浸入液體前，溢水杯中的水未裝到溢水管口.(4)甲圖中水面沒(méi)有達(dá)到溢水杯口，乙圖中水面達(dá)到了溢水杯口，所以甲圖中溢水杯對(duì)水平桌面的壓力小于乙圖中溢水杯對(duì)水平桌面的壓力.(5)浸沒(méi)時(shí)F浮=6.75N-4.25N=2.50N；第6次實(shí)驗(yàn)金屬塊碰到了容器底部，F(xiàn)支=G-F浮-F拉=6.75N-2.50N-2N=2.25N.

方法總結(jié)(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^F浮(即：G-F)與G排(即：G桶加水-G桶)的大小;(2)實(shí)驗(yàn)前溢水杯的水面要達(dá)到溢水杯口;(3)利用“稱重法”(F浮=G-F)和“平衡法”(F浮=G)計(jì)算物體的浮力;(4)測(cè)量G排的實(shí)驗(yàn)操作順序：先測(cè)空桶重，再測(cè)桶和排開水的總重，主要是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差同時(shí)避免重復(fù)操作;(5)改變實(shí)驗(yàn)條件多做幾組實(shí)驗(yàn)，如：讓物體部分浸入或浸沒(méi)在液體中、讓物體漂浮在液面、換用密度不同的物體、換用不同的液體等，多次實(shí)驗(yàn)使得出的結(jié)論更具普遍性;(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受的重力.

3 “列平衡等式”模型

例3 如圖2是一廁所自動(dòng)沖水裝置，圓柱體浮筒A與閥門C通過(guò)桿B連接，浮筒A的質(zhì)量為1kg，高為0.22m，B桿長(zhǎng)為0.2m，閥門C的上表面積為25cm2，B和C的質(zhì)量、厚度、體積及摩擦均忽略不計(jì)，當(dāng)A露出0.02m時(shí)，C恰好被A拉開，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)沖水(g取10N/kg)求：

圖2

(1)剛拉開閥門C時(shí)，C受到水的壓強(qiáng)和壓力；

(2)此時(shí)浮筒A受到的浮力；

(3)浮筒A的密度.

思維點(diǎn)撥正確解答本題需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)包括：(1)當(dāng)在某個(gè)特定情境中，物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，會(huì)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析.(2)列出相應(yīng)狀態(tài)下的平衡等式，再結(jié)合已知條件來(lái)求解相關(guān)問(wèn)題.

解題過(guò)程(1)浮筒A浸入水的深度為h浸=0.22m-0.02m=0.2m；水深為：h=0.2m+0.2m=0.4m；

水對(duì)閥門C的壓強(qiáng)：P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa

水對(duì)閥門C的壓力：F=pS=4000Pa×25×10-4m3=10N

(2)閥門C恰好被B拉開時(shí)，C和A都處于平衡狀態(tài).桿對(duì)C的拉力恰好等于水對(duì)C的壓力，即拉力F拉=10N；對(duì)浮筒A進(jìn)行受力分析：豎直方向上受到重力、拉力、浮力，如圖3.

圖3

A的重力GA=mg=1kg×10N/kg=10N，浮筒A所受浮力：F浮=GA+F拉=10N+10N=20N.

(3)浮筒A浸入水的體積：

則圓柱體浮筒A的底面積為

圓柱體浮筒A的體積為V=0.01m2×0.22m=2.2×10-3m3,

方法總結(jié)(1)物體漂浮或懸浮時(shí)，F(xiàn)浮=G(漂浮ρ物<ρ液；懸浮ρ物=ρ液)

(2)當(dāng)物體被外力壓入液體中，F(xiàn)浮=G+F壓;

(3)當(dāng)物體被繩子拉住浸在液體中，F(xiàn)浮=G+F拉;

(4)當(dāng)物體在液體中沉底，F(xiàn)浮=G-F支.

上述計(jì)算浮力的五種基本模型是根據(jù)平時(shí)課余給同學(xué)們進(jìn)行答疑時(shí)本人的系列微課整理而成，這些物理思維和解題方法在幫助同學(xué)們解決浮力的疑難問(wèn)題時(shí)起到了比較好的學(xué)習(xí)效果，筆者特此撰寫成文和各位同仁一起分享.同時(shí)，在教學(xué)中，我深深體會(huì)到：學(xué)生的疑惑點(diǎn)是最值得教師抓住的教育契機(jī)！了解學(xué)生的學(xué)困點(diǎn)，迎上前去，通過(guò)適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)、精確的實(shí)驗(yàn)、縝密的分析、科學(xué)的推理幫助學(xué)生建立正確的物理觀念、提高思維品質(zhì)、發(fā)展綜合能力.在“教”和“學(xué)”的過(guò)程中不僅幫助了學(xué)生，同時(shí)愉悅了自己，因?yàn)閷W(xué)生的成長(zhǎng)是對(duì)教師最大的獎(jiǎng)勵(lì)！只要我們?cè)诮虒W(xué)中一以貫之的“關(guān)注學(xué)生的疑惑點(diǎn)”并為其助力，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)困難之處生長(zhǎng)出嶄新的理解，那么教育一定會(huì)在學(xué)生的成長(zhǎng)過(guò)程中留下一點(diǎn)點(diǎn)溫馨難忘的印記，溫暖著學(xué)生，也溫暖著教師自己.