陳希 潘春宵

摘要：浮力的復習包含浮力的概念、阿基米德原理、物體的沉浮條件及應用等內容，涉及力、二力平衡、壓強、密度等知識，復習難度較大。利用項目化學習，在制作浮力秤的過程中將知識的復習和項目化學習有效結合，做到學以致用，引導學生將所學知識運用于生產(chǎn)生活中。

關鍵詞：浮力復習;項目化;浮力秤;PBL

《浮力》是學習了水的壓強、密度、力與運動的關系之后學習的另一個重要科學知識，是對液體密度和液體壓強內容的升華和應用。PBL（項目化學習）是一種基于建構主義理論的情景化學習方式，認為學生通過實際操作及思想實踐，能夠加深對學習材料的理解。 [1] 相較于傳統(tǒng)的復習，PBL是一種改變學習的生動化實踐，教師將原本以講授為主的課堂打造成以學生自主學習為中心的課堂。

本文嘗試以浮力秤的制作為紐帶，以核心知識的再構建為目的，通過設計基于問題解決的學習任務，創(chuàng)設基于問題情境的驅動型問題，將知識以物化載體的形式呈現(xiàn)出來。將浮力模塊的復習與問題導向的項目學習相結合，把理論思維分析轉變?yōu)楦庇^、形象的思維，有利于幫助學生更有效地復習舊知識。

一、情境學習，引出項目。

教師示“曹沖稱象”的故事，引出問題：這個故事中用到了哪個科學知識？ 2、故事中稱象的方法是哪一種科學方法？

引出項目：模仿制作一個可以測量質量的秤，即浮力秤。

二、開展探究，揭示原理。

問題模塊一：要制作一個浮力秤，怎么選材？需要怎么做？

集思廣益：①選擇一種材料，能和船一樣漂浮在水面上，放上重物后材料不沉沒;

②秤能夠直立漂浮，底部需要密封，頂部加承物面。

③標出“0”刻度線和其他刻度線;

問題模塊二：

1.“浮力秤”的工作原理是什么？

2. 如何能讓浮力秤直立在水中？

3. “0”刻度線標在哪里？4.浮力秤的外形如何設計？

思維風暴：

①秤在水面漂浮，根據(jù)二力平衡的原理，F(xiàn)浮=G物。

②空礦泉水瓶無法直立漂浮，因此制作秤時要讓秤的重心變低?？梢栽诔拥牡撞糠湃胫匚铮绻潭ㄋ鄩K或金屬塊。

③秤沒有放置重物時，浮力秤自由漂浮在水面上，水位對應的秤的位置為“0”刻度線。

思考討論：怎樣的模型外形更適合浮力秤？

方案選擇：若浮力秤底面積太大，當放上重物后，浮力秤增加的V排太小，導致秤筒對應水面的刻度變化值太小，誤差較大。若外形不規(guī)則，放入同樣多的重物后，浮力秤下沉的距離不同，導致刻度間隔不同。但是也能作為秤使用。

問題模塊三：

1. 每個浮力秤的“0”刻度線的位置是否相同？它與什么因素有關？

2. 如何讓浮力秤的刻度均勻？

小組分析：①根據(jù)F浮 = G秤 ，秤受到的浮力大小等于秤本身的重量。根據(jù)阿基米德原理F浮 =ρ液g V排，秤越重，V排越大，就會導致不同的秤“0”刻度線的位置出現(xiàn)差異。若秤本身太輕，則V排越小，秤的重心偏上，會導致不穩(wěn)。

②秤外形若為不規(guī)則形狀，每增加相同多的重物后，秤筒本身下降的程度不同，所以導致刻度線不均勻。

補充講解：不同的秤對應的“0”刻度線的位置有差異。如何讓刻度線均勻分布？

問題轉化：

根據(jù)漂浮條件和阿基米德原理，G秤 =ρ液g V排 ，得出m秤=ρ液 V排 ?，V排=m秤/ρ液 ，則需要解決的問題是：V排和刻度之間的關系在哪些形狀的物體上會轉化得比較簡單？

思維提升：

①當物體的體積計算符合V=sh時，sh=m秤/ρ液 ，可得。②浮力秤的筒身是圓柱形、長方體、正方體、三棱柱等正柱體時，秤上的刻度線是均勻的。這樣，質量就能用筒身的刻度均勻的表示出來。

問題模塊四：

1.最大量程的刻度線在哪里？2.如何標出其余刻度線的位置？

成果匯報：

①最大測量值在柱體的頂部。保證水面不會淹沒承物面，也不會漏進柱體內部。

②方案a：量出“0”刻度線到柱體頂部最大測量值的距離h，用刻度尺測出柱體的橫截面S，根據(jù)二力平衡原理及阿基米德原理可得，G載=F浮 =ρ液g V排 =ρ水gSh ，得出m物=ρ水Sh，所以最大刻度線對應的值為ρ水Sh的乘積。再將“0”刻度線到最大測量值之間的距離進行均分，標出其他刻度值的位置。

方案b：將浮力秤放在水面上，往浮力秤上逐漸加入沙子，直至水面靠近浮力秤的頂部位置，做好標記，保證秤不會沉沒。用天平測量沙子的質量m。則標記處的刻度值即為m的數(shù)值。再將“0”刻度線到最大測量值刻度線的區(qū)間若干等分，即可標出其余刻度線的位置。

方案再篩選：方案a和方案b得出的最大測量值數(shù)值比較隨意，也可能有小數(shù)。進行若干等分后會導致刻度線的數(shù)值不是2、5、10的倍數(shù)，也可能帶小數(shù)，給讀數(shù)和記錄帶來不便，使用的效果比較差。

師補充方案：選擇單位質量的物體，如鉤碼（50g）10個放在浮力秤上，標出水面對應位置即為500g的刻度線。再將“0”刻度線到500g的刻度線的區(qū)間5等分，即可標出100g、200g、300g、400g、500g、600g刻度線的位置。再將每個刻度線之間的距離進行均分，即可標出其余刻度線的位置。

三、項目設計，產(chǎn)品制作并展示：

四、項目測評，交流改進：

1.選擇塑料瓶作為浮力秤的筒身，放入水中后容易受到水壓而變形，使測量結果有誤差?？蛇x用不易變形的材料，如水道PVC管、柱狀水杯、厚壁塑料瓶等。

2.浮力秤的頂部可選擇合適的承物面，保證不同外形的物品能放置在秤上，或是采用敞口的容器放置被測物品，不使被測物落入水中。

3.浮力秤需要增加配重，選擇鐵塊或石塊，使秤能直立在水中。使用沙子配重仍會導致秤體傾斜。用于配重的物體應固定在秤上或秤內部，不使其發(fā)生移動。

4.浮力秤的外形設計盡量美觀，易攜帶。

項目化學習改變了老師的身份，使他從傳統(tǒng)的傳授者變成了任務的建構者和引導者。觀察學生在項目化學習中的多樣性的表現(xiàn)，傾聽學生的聲音，理解學生的觀點，其實是后續(xù)調整和完善課程形態(tài)的一種重要的數(shù)據(jù)來源。[2]項目化學習視角下的浮力復習，能充分發(fā)揮學生的主體地位，讓學生運用自己的設計，通過思考、討論、實驗等方式參與到教學過程中，真正成為課堂的主人。

參考文獻：

[1]徐祝林.基于項目學習的復習課的構建[J].湖南中學物理，2016（10）：79

[2]夏雪梅.在學科中進行項目化學習：學生視角[J]全球教育展望，2019（2）：83