付紅波

(阜陽幼兒師范高等?？茖W(xué)校，安徽 阜陽 236000)

1 設(shè)計(jì)背景

通過研讀現(xiàn)行多個(gè)版本的八年級物理教材，發(fā)現(xiàn)探究物體所受浮力與排開的液體所受重力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案大致相同，如圖1所示，測量并計(jì)算出物體所受浮力與排開水所受的重力，比較兩者大小，從而驗(yàn)證阿基米德原理。由于用彈簧測力計(jì)測量的過程中存在誤差，所以采用多次測量的方法，這樣不可避免地增加了實(shí)驗(yàn)的工作量，過程也較為復(fù)雜。[1]與其他版本教材相比較，人教版采用圓筒測力計(jì)來提高實(shí)驗(yàn)成功率，需要多次讀出數(shù)值，在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上驗(yàn)證阿基米德原理，現(xiàn)象不直觀，特別是作為演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難快速得出正確的結(jié)論。[2]

圖1

2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖2所示，被測物體③與盛水器②連在 一起，掛在彈簧測力計(jì)①下，將彈簧測力計(jì)掛在鐵架臺上，并用熱熔膠固定，溢水器④用熱熔膠固定在鐵架臺上，下面放有接水器⑤。溢水器④由礦泉水瓶和粗吸管組成，吸管一端穿過瓶蓋，用熱熔膠密封，另一端用熱熔膠與瓶壁固定，并保持一定距離，吸管的進(jìn)水口用電烙鐵加熱擴(kuò)大，將出水口剪成斜口，方便溢出的水快速流出。

圖2

2.2 實(shí)驗(yàn)操作

(1) 按圖2組裝構(gòu)件，用注射器在盛水器中注入適量的水，使得彈簧測力計(jì)指針指向一個(gè)整數(shù)值，記下數(shù)值；

(2) 在溢水器中倒?jié)M水，直到有水溢出，并把接水器中的水倒掉；

(3) 把被測物浸入溢水器的水中，溢水器中的水流入接水器中，觀察彈簧測力計(jì)的讀數(shù)；

(4) 用注射器把接水器中的排出水吸入到盛水器中，讀出此時(shí)彈簧測力計(jì)的數(shù)，與沒有浸入水前彈簧測力計(jì)的讀數(shù)相比較，說明被測物所受浮力大小等于排出水所受的重力；

(5) 分別更換被測物和液體，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 操作簡單，易于觀察

與常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方案相比較，該設(shè)計(jì)是通過觀察把溢出的水倒入盛水器后，彈簧測力計(jì)的示數(shù)和被測物體沒有浸入水中的示數(shù)的是否相同，從而探究浮力大小和排開水所受的重力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)操作更簡單，現(xiàn)象更加形象、直觀，得出正確結(jié)論的過程更為順暢。

3.2 結(jié)構(gòu)巧妙，成功率高

與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)溢水器的出水口不同，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用吸管穿過瓶蓋，從吸管一端下方出水，吸管的另一端用熱熔膠固定在容器內(nèi)壁，又和內(nèi)壁保持一定距離，使得進(jìn)水口處在液面中間，減少了液體表面張力的影響，同時(shí)使用注射器轉(zhuǎn)移被測物體排出的水，實(shí)驗(yàn)較為精準(zhǔn)，成功率較高。

3.3 成本低廉，便于探究

實(shí)驗(yàn)裝置所需材料都是廢舊物品，鐵架臺和彈簧測力計(jì)是實(shí)驗(yàn)室常見裝備，裝置成本相當(dāng)?shù)土?，便于學(xué)生課后獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)探究。

4 結(jié)語

在“雙減”背景下，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，需要設(shè)計(jì)巧妙的作業(yè)與實(shí)驗(yàn)操作方案，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)，在習(xí)得物理概念、規(guī)律的同時(shí)，能提升其科學(xué)探究能力，培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為載體的物理教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。[3]從整體來看，目前中學(xué)師生對自制教具的參與度并不高，對學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)配置形成了依賴，這就限制了師生智慧的發(fā)揮。[4]該實(shí)驗(yàn)方案利用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)器材和廢舊物品，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，既提高了課堂效率，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和探究能力。