初中物理浮力教學(xué)中“阿基米德原理”

白華國

【摘要】初中學(xué)生對物理知識之間的聯(lián)系理解的比較膚淺。導(dǎo)致在應(yīng)用知識解題時，感覺不知從何下手，對物理產(chǎn)生恐懼心理，積累的問題多了，慢慢對物理沒有了興趣，其實在授課時注意挖掘知識間的聯(lián)系，對培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣有很好的作用。

【關(guān)鍵詞】浮力 聯(lián)系 解題能力

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）18-0094-02

以下為筆者在浮力教學(xué)中引入“阿基米德原理”的實例。在學(xué)生知道了浮力產(chǎn)生的原因后，出示了這樣一道題目讓學(xué)生思考并作答。

一棱長為1m的正方體處于水下1m深處，計算物體受到的浮力。

要求學(xué)生根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因來計算，問題拋出后有一部分學(xué)生做出了解答。大部分學(xué)生無從下手。這說明很多學(xué)生綜合分析解決問題的能力不足。

筆者用分析法做了如下引導(dǎo)，根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，F(xiàn)浮=F下-F上=P下S-P上S=?gh下s-?gh上s。到這一步可讓學(xué)生代入數(shù)據(jù)計算出結(jié)果。大部分學(xué)生都可理解。這其實應(yīng)用了液體壓強計算公式，和壓力計算，同時根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因是物體受到的上下表面的壓力差，不難計算出結(jié)果。

為揭示知識點間的聯(lián)系，筆者進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生相信推導(dǎo)P下S-P上S=?gh下s-?gh上s=?gs（h下-h上）=?gsl。到了這一步追問學(xué)生浮力與物體所處的深度是否有關(guān)。一部分學(xué)生已經(jīng)看出在這個表達(dá)式中沒有深度h，部分學(xué)生猶猶豫豫的說沒有關(guān)系，但不敢確信，筆者讓學(xué)生又計算了在2m處的浮力，發(fā)現(xiàn)浮力沒變，這才確信。

浮力真的于深度無關(guān)嗎，有條件嗎？再次讓學(xué)生計算當(dāng)下表面處于0.5m處的浮力，學(xué)生發(fā)現(xiàn)與前面的不同，進(jìn)一步設(shè)問是由于什么原因造成的？讓學(xué)生畫出這三次計算浮力時的圖形，明確物體在液體中的位置，很容易高清原因，前提是物體完全浸沒在液體中浮力與深度無關(guān)。

當(dāng)學(xué)生有了這樣的認(rèn)識后 ，進(jìn)一步設(shè)問，浮力和那些因素有關(guān)？根據(jù)前面推導(dǎo)出的表達(dá)式，學(xué)生們猜想可能與液體密度有關(guān)還可能與物體的體積有關(guān)，再次設(shè)問大家分別計算了三次浮力，物體的體積變了嗎？沒有變，但浮力不一樣，這說明說浮力與物體的體積有關(guān)是不準(zhǔn)確的，那到底是什么發(fā)生了變化？是浸入液體的體積發(fā)生了變化，已經(jīng)有學(xué)生發(fā)現(xiàn)了，進(jìn)一步推導(dǎo)得到F浮=?gV。這里的V是浸入液體的體積。

浸入液體的體積和物體排開液體的體積有什么關(guān)系？學(xué)生很容易的出是相等的關(guān)系。那么浮力就是F浮=?gV排。真是這樣嗎？讓學(xué)生用這個表達(dá)式再次計算前面三次已經(jīng)計算過的浮力。看結(jié)果是否相同。然后告訴大家這個結(jié)論最早是阿基米德發(fā)現(xiàn)的，叫阿基米德原理。最后告訴學(xué)生我們通過推導(dǎo)計算居然發(fā)現(xiàn)了阿基米德原理。可見在學(xué)習(xí)過程中注意知識間的聯(lián)系，勤于思考是多么重要。當(dāng)然這個結(jié)論是否正確，下節(jié)課我們可以通過實驗來驗證。

（1）利用測力計探究浮力與物體的密度的關(guān)系；

（2）利用測力計探究浮力與深度的關(guān)系；

（3）利用測力計探究浮力與液體的密度的關(guān)系；

（4）利用測力計探究浮力與物體排開液體體積的關(guān)系；

（5）利用測力計、橡皮泥探究浮力與物體形狀的關(guān)系.

根據(jù)要探究的課題，設(shè)計實驗.設(shè)計完畢，投影各小組設(shè)計的實驗步驟，進(jìn)一步修正完善.根據(jù)修正的步驟探究課題，設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)表格并交流，然后進(jìn)行探究實驗.

設(shè)計說明：讓學(xué)生從現(xiàn)有的知識水平出發(fā)，通過“快樂游戲”和“快樂體驗”兩個實驗，不斷的思維，提出可能影響浮力大小的因素.并進(jìn)行因素歸類，分成各個獨立的可能因素讓各小組認(rèn)領(lǐng)課題.通過學(xué)生團隊間的協(xié)作，進(jìn)行方案設(shè)計，并對設(shè)計的方案從理論上的正確性、操作上的可行性進(jìn)行全班交流討論，思辨、質(zhì)疑和完善.

學(xué)生匯報實驗過程與結(jié)論：分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論.即：浸入液體中的物體所受的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，與物體浸沒在液體中的深度、物體的密度、質(zhì)量、體積、物體的形狀等無關(guān).

教師活動：總結(jié)學(xué)生的結(jié)論：浸入液體中的物體所受到的浮力只跟液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān).進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考、分析，得出浮力與物體排開液體的質(zhì)量有關(guān)，最終推出浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力，即阿基米德原理.

演示驗證：利用溢水杯、彈簧測力計驗證浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力.然后說明阿基米德原理不僅適用于液體也適用于各種氣體。

通過理論推導(dǎo)和實驗驗證學(xué)生不但掌握了阿基米德原理，而且將相關(guān)的知識很好的聯(lián)系在了一起，提高了解題的能力。