關于“浮力”在教學中的反思

湯文興

摘 要： 在一線物理教學中，作者針對學生學習浮力的各種情況，對學習階段、學習心理進行分析，結合個人教學體會，總結浮力教學過程中的四個基本步驟。

關鍵詞： 浮力學習 學習階段 學習心理 教學步驟

“浮力”是流體靜力學中應用性較強的基礎性知識之一，在初中階段又是一個綜合性較強的知識。它涉及“力”、“密度”、“壓強”等知識，是上述知識的延續。本章內容具有幾大特點：一是現象生活化，知識抽象化。很多關于“浮力”的現象比如說氣球、孔明燈、輪船、“蛟龍號”等，學生在生活中都經常看到，耳熟能詳，但是“浮力的產生原因”、“浮力的影響因素”、“下沉的物體是否受到浮力”都要求學生具有較強邏輯思考能力和想象力。二是知識的綜合化，科學的研究浮力需要把重力、二力平衡、壓力、壓強、密度等諸多知識綜合起來，對學生的基礎知識要求較高。

“浮力”既是初中物理學的重點，又是難點。盡管近些年物理中考考察“浮力”的難度一再降低，但是學生在學習浮力過程中還是出現了畏難情緒，常常在一些基礎題中出錯，甚至產生恐“浮”癥，談“浮”色變。為突破學生的心理障礙，克服教學難點，提高教學質量，培育優秀的科技新生力量，筆者結合近年來一線的物理教學經驗，具體分析產生恐“浮”癥狀的原因及解決上述問題的教學步驟。

一、學習階段分析

1.整個初中階段是學生思維能力發展的重要時期，其抽象邏輯思維逐漸處于優勢地位，但八年級學生很大程度上還處于經驗型思維，他們的邏輯思維需要感性經驗的直接支持。因此在研究“浮力”時需要教師設計較多實驗，讓學生通過具體現象提出關于“浮力”的具體問題，再親歷實驗，在實驗中引導學生思考問題，得出關于“浮力”的結論。

2.八年級物理有一定的運算要求，有些運算是數學課中新學的，有的甚至在數學課上還沒有學過，就要求在物理上先用了，比如科學計數法，成正比，成反比，對稱、約分，等等，這些知識往往增加了學生的學習物理難度。物理教學中遇到數學問題，要耐心講透，充分利用數學，實現學科的相輔相成。

二、學習心理分析

1.在生活中，很多錯誤經驗感受已經先入為主，比如認為“下沉的物體”不受浮力或所受的浮力小，因此在建立浮力的概念時，不容易接受正確的浮力概念。

2.學生還沒有很好地掌握控制變量法，初學浮力的影響因素，容易混亂，相當一部分學生產生一系列錯誤的模糊認識，如“浮力與物體的密度有關”、“浮力與物體的形狀有關”、“與深度有關”等。

3.在計算中，由于浮力的公式較多，在教學實踐中發現許多學生不依據具體情境去分析問題，而是亂套公式，犯了典型的認知性錯亂。

4.浮沉條件的應用中，要考慮到的物理量較多，如：空心物體、實心物體，F■和G■或ρ■和ρ■，浸沒與否等，在初學浮力的過程中，學生心中難以形成一個和諧統一的結構模式。

三、“浮力”的教學步驟

鑒于以上分析，結合實踐經驗，我認為“浮力”教學應采取根據學生的思維特點和知識的結構特征相結合的模式，按下列步驟進行教學。

1.第一步

首先，在學生已有的“浮力”體驗上，巧用實驗，讓學生將不同的東西放進水中感受浮力。教師可以演示熱氣球點火升空等現象，說明氣體、液體對浸在其中的物體都具有浮力。

其次，教師通過作圖方式，讓學生利用力學知識分析，浮在水面上的物體受力情況，進而得出浮力的方向是與重力相反的。

再次，讓學生在分組完成課本P170圖9-3所對應的實驗，并將數據填入書中，分析得出結論，即稱重法F■=G■-F■。P170圖9-4探究空氣浮力的問題，因為浮力的影響因素還沒有學到，建議放在阿基米德原理中講解。

從次，利用多媒體展示浮力產生的原因，通過液體壓強知識的連接，充分調動學生主體性，讓學生分析立方體在水中受到液體壓強的情況。實踐證明，大多數學生能夠從視頻中分析出浮力是由上、下液體壓強不同產生的，教師再協助歸學生納出測浮力的一種方法，壓力差法F■=F■-F■。

最后，隨堂練習部分。（1）演示一個蠟塊平整面緊密接觸容器底部時不會浮起。分析蠟塊只受到水向下的壓力，沒有受到水向上的壓力，可以得出浸在液體中的物體不一定受到浮力；（2）及時完成課本練習并課堂講評。

2.第二步

首先，探究浮力大小的影響因素，通過視頻觀察現象，對學生的猜想給予積極評價，通過分組實驗，學生基本知道浮力的影響因素是液體的密度，排開液體的體積（浸入液體中的體積），與深度無關。

其次，引入阿基米德原理時，建議給學生講述阿基米德在浴室中的故事，達到對阿基米德原理的初步認識F■=G■。

再次，通過實驗探究驗證阿基米德原理。教師在實驗前先介紹實驗步驟和溢水杯的作用，再根據課本P174圖9-10探究浮力大小進行分組實驗。在這里，我對實驗進行了一些改動，將燒杯套上一個輕質的塑料袋（如下圖所示），這樣稱量排出液體的重力時，可以忽略塑料袋的自重。在實驗中就可以省去G■=G■-G■，簡化了實驗步驟，讓學生更容易得出結論。在實驗的基礎上引導學生比較物體受到浮力與排開液體的重力的關系，注意記錄使用不同物體放入液體中的情況（簡化難度，都使用下沉的物體做實驗），實驗后進行歸納總結。

最后，在通過實驗歸納出結論后，從理論上進一步分析。在教學中，通過建立理想模型的方法，引導學生運用力的合成等知識進行理論分析。著重消除學生在猜想過程中的錯誤認識并弄清以下物理知識的關系，如：（1）浸沒與部分浸沒的關系；（2）排開液體的重力與液體的重力的關系；（3）液體的體積、物體的體積及排開液體的體積的關系；（4）物體受到的浮力與物體形狀、體積和物體的密度之間的關系等。及時通過書本練習加深理解。

3.第三步

首先，演示法，展示浮沉現象，讓學生嘗試改變浮沉狀態，及時給予上臺配合的學生鼓勵，引導學生思考猜想浮沉現象的原因。經過實踐發現，學生主要的思想誤區有：（1）浮力大的上浮，浮力小下沉；（2）重的下沉，輕的上浮；（3）金屬一定下沉等，無論對錯教師都應給予猜想者積極評價。

其次，初中物理分析浮沉條件的影響因素的角度主要是兩個，一是浮力F■和重力G■；二是液體密度ρ■和物體密度ρ■。利用合力與二力平衡的知識結合力的示意圖可以很清晰地說明浮沉因素F■和G■。

再次，利用數學方法將F■和G■展開，分別推導出：

上浮：F■>G■ ρ■>ρ■（木頭）；

下沉：F■

懸浮：F■=G■ ρ■=ρ■（人）；

漂浮：F■=G■ ρ液>ρ■（木頭）。

如懸浮F■=G■，ρ■v■g=ρ■v■g，因為v■g=v■g可以約掉，所以懸浮時ρ■=ρ■，為了加深理解可以舉例人在水中是懸浮的，因為人的平均密度和水相當。特別提醒學生暫時不考慮空心的物體。

再次，很多學生不知道漂浮是怎么回事，不懂區分懸浮和漂浮，我們可以將漂浮和上浮聯系起來，上浮的物體最終到達漂浮狀態。

最后，利用好書本上密度計、鹽水選種、潛水艇、熱氣球等例子，我們不僅要舉例子，還要將這些例子背后的故事告訴學生，培養學生的學習能力和興趣。

4.第四步

對單元知識進行總結，并在此基礎上加強知識應用的思維訓練，從而構建初中物理浮力知識結構體系，讓學生熟練掌握知識，具體步驟：（1）總結浮力的測量方法：①稱重法：F■=G■-F■；②原理法：F■=G■=m■g=■v■g；③平衡法：F■=G■（漂浮或懸浮）；④壓力差法：F■=F■-F■；（2）利用控制變量法分析浮力知識，如：①采用控制液體密度而改變排開液體的體積來改變浮力；②浮沉的兩個角度：F■和G■或ρ■和ρ■；（3）運用上述知識進行變式訓練，讓學生形成運用物理概念和規律計算浮力的能力；（4）及時批改作業，評估學生對“浮力”知識的掌握水平，并及時講評；（5）鼓勵學生應用知識于生活，讓學生利用課余時間和父母一起動手做些小實驗，培養學生動手能力和創新能力。

參考文獻：

[1]物理教學參考書.上海科學技術出版社.

[2]物理教學探討.