“綜合實踐活動”呼喚教師先動

繆躍林

蘇科版物理教材（八下）第十章最后安排了綜合實踐活動：制作簡易的密度計.教材是按照原理——實驗（即制作密度計、標度、檢驗刻度誤差、測量液體密度及思考如何增大兩刻度線之間的距離以提高測量精度）——交流（撰寫實驗報告）的順序展開.

學生根據學過的物理知識，利用生活中常見的吸管、鐵（銅）絲、蠟燭等制作簡易密度計，這對學生來說是一次極好的理論聯系實際的機會.楊振寧教授說過：自制的儀器永遠比買來的好.因為動手制作的過程對學生的成長很有意義.實踐教學活動非傳統教學，雖結果可能導致失敗，但學生依然會有很大的收獲.筆者在準備這堂課前，通過自身的實踐體會到要制作好簡易密度計，有好多細節值得研究.本文從以下六個方面介紹“綜合實踐活動”開展的心得.

1關于密度計下端的密封

按教材的說法是：將一段鐵絲或銅絲從吸管的下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來.教材這樣的設計有它的理由，即石蠟封的下端可能不太牢靠，如果從上端塞入可能將下面的石蠟打掉.但是這也帶來一個缺點，即可能密度計下端過輕而不能直立漂浮在液體上（圖1）.也有可能過重而一下子沉到容器底部（圖2）.用蠟燭密封密度計的下端，該做法在實際操作中可行，能保持密度計整體為圓柱體，但蠟燭也要達到一定的厚度（圖3），太薄容易漏水.但是對于直徑稍大的飲料管是有一定難度的，因為熱脹冷縮的原因，長時間浸在水里面可能有水滲漏進去，而導致結果不準確.另外由于石蠟和飲料管都比較光滑，導致其摩擦力較小.如果學生在往密度計里加配重物時，有可能向下的沖擊力使得堵住的蠟塊掉下來而影響實驗進程.

筆者在實驗中是這樣密封的，用飲料管的一端靠近火焰（打火機或酒精燈），觀察其有一點點熔化變形就用鉗子或手迅速一夾（捏），使管子粘起來（如圖4）.然后在另一端吹氣，如果吹不動就說明密封性很好.這樣做，再往里面增加配重時不易破裂，并且比用蠟燭密封要方便得多.但它的下端有一小部分不是圓柱體，實驗時有一定的誤差.

2關于配重物及調試

教材中使用的是一些鐵絲或銅絲作為配重.筆者在實驗中發現使用Ф1.5 mm的銅絲剪成大小不等的小段（如圖5）.它的效果略優于鐵絲，因為在質量（重力）一定時，由于銅的密度略大于鐵，而導致銅的體積更小，重心更向下，有利于在液體中迅速直立漂浮.銅的質地比鐵軟，更容易剪成大小不等的小塊，在實驗時可以很方便地加減和調節.如果使用的直徑比較大的飲料管，也可以用小鋼球作為配重.

在實際實驗時，筆者發現制作好的密度計在調配重物時，應首先放到鹽水里.因為有時制好的密度計在清水中能直立漂浮，也有的在鹽水里可能會變成圖1的樣子，而不能直立漂浮.此時應將上面用剪刀一小段一小段的剪掉，或者適當增加配重物，使其直立漂浮.

3關于自制密度計的規格及盛裝液體的容器

按教材要求制作好的密度計要測密度為0.8～1.2 g/cm3范圍內的液體;還要測可樂、食用油、醬油等液體的密度.筆者認為密度計的整體長度9～10 cm，直徑Ф為3～5 mm的飲料吸管均可.實驗時通過調節配重，使密度計浸入水中深度H約6 cm為宜.盛裝液體用高度約為9～10 cm、直徑約為7 cm的燒杯較為合適.實驗室里有一種帶有刻度的很深的透明盛液筒（如圖2），內徑約為10 cm，深約為30 cm，它的容積約為2300 mL.這么大的容器裝滿食用油、醬油等液體后質量還真不小，但學生測量了這些液體之后，這些液體只能倒掉造成浪費.

4關于密度計的標度

筆者試過多種方法，用水筆在吸管外面標注，容易被液體沖洗掉;用小刀刻畫但印記不清晰.用2B鉛筆較好，但對直徑較小的飲料管，其密度值不太好標記.于是模仿市場上的密度計，用小紙條來進行標度.首先選取一張長約7cm、寬約0.7cm左右的不容易被水融解的輕質薄紙片，在上面中間的位置橫著畫一條線，標上1.0的字樣，然后卷起來，讓線朝外，塞進密度計內.將密度計放入水中，上下調整紙條，使紙條上的橫線對準水面以確定H的位置（如圖6），用鉛筆標出水面的位置.取出密度計，用刻度尺測出密度計在水中浸入的深度H（如圖7）.用公式h=（ρ水/ρ液）H算出表格中液體密度對應的浸入深度h，并填入表1.

將紙條下端指向刻度尺的零刻度線，橫線對準刻度尺H的刻度位置，在紙條上標出每一個深度所對應的密度（如圖8）.將紙條再次卷好塞進密度計里面，調整紙條的高度，使橫線對準密度計浸在水面處的位置， 即鉛筆所標的位置（如圖9）. 這樣用自己制作好的密度計就可以進行測量液體密度了.

5關于教材中思考如何增大密度計上兩條刻度線之間的距離，以便測量結果更精確

筆者認為根據公式h=（ρ水/ρ液）H可知，增大密度計浸在水中的深度H即可，因為ρ水和ρ液是一定的.要增大H有兩個辦法：一是在吸管粗細相同時，可采取增大配重物的方法;二是在配重不變時，換用比較細的飲料吸管.即F浮=G=ρ水gsH，當s減小時，H增大，也可以達到類似的效果.這個問題是教材中提出的，學生能分析推導出來的話，不僅對浮力知識有更深的理解，還能培養學生運用理論解決實際問題的能力.

6結束語

針對不同基礎的學生和不同學校可以安排的時間長短，可采取不同的教學策略.既可以放手讓學生做，再跟學生一起分析.這樣做可以最大限度地讓學生動手、動腦，實現真正的自主、合作、探究;時間不允許的時候，也可以先由教師自己制作一個半成品密度計拿給學生進行標度并測量一些液體的密度，然后再給原材料讓學生在老師的指導下，動手制作密度計.這樣做有利于課堂順利進行，即使學生在課堂上失敗了，也會把思考的方法帶回家繼續進行探索.

物理的綜合實踐活動，對學生是很有趣也很有用的.但是如果教師不預先自己動手實踐一下，不去做一些深入的研究，就盲目地直接去上課，學生在課堂上可能真的學不到東西，實現不了綜合實踐活動的設計目標.