玩轉“西紅柿”
——以“西紅柿”為載體的浮力復習

(江蘇省南京市板橋中學,江蘇 南京 210039)

玩轉“西紅柿”
——以“西紅柿”為載體的浮力復習

毛海玲

(江蘇省南京市板橋中學,江蘇 南京 210039)

筆者以生活中的“西紅柿”為實驗器材,設計了與浮力相關的實驗,創設了各種真實情境,讓學生展開對“西紅柿”浮與沉、所受浮力大小等問題的探究,對浮力進行了有趣有效的復習,收到了事半功倍的效果。

浮力；西紅柿;情境;實驗探究

1 引言

誰說“西紅柿”與物理風馬牛不相及？這次,筆者把他們緊密聯系在一起,創造一個生動有趣的浮力復習情境。西紅柿是常見的蔬菜,以此為實驗材料，取材簡單且現象奇妙,極具趣味性和探究性,用“西紅柿”探究浮力,在激發學生學習熱情的同時,也培養了他們的物理核心素養。

初中物理中“浮力”知識是學生們感到難度較大的內容,原因是多方面的，其一是浮力是對質量、密度、壓強、力、力和運動等以前所學知識的綜合應用,要求學生有較強的綜合能力；其二是學生對浮力的概念、浮力的計算、浸在液體中的物體受力情況分析、沉浮條件等缺少正確認識。到底該怎樣進行浮力復習的教學？也一直困擾著許多教師，筆者以“西紅柿”為載體,設計浮力復習課,收到了意想不到的教學效果。

2 教學設計與實施

2.1 以西紅柿引入,制造認知沖突

師：今天我們來復習浮力,老師帶來了很多西紅柿,這些西紅柿美味可口,它們既是今天的實驗器材也是獎品,獎勵給所有回答問題積極的同學們。

學生們看到西紅柿,眼睛發光,非常興奮。

師：這兩只透明塑料杯里裝了一部分無色液體,一杯是水,另一杯是鹽水,同學們能區它們嗎？

生：能,透明度高的是水,透明度不高的是鹽水。

師：很好。今天老師帶來的第一個任務是判斷西紅柿的浮沉。老師將一個西紅柿浸沒在水中,松手后,它會怎樣呢？

生：(異口同聲)上浮。

師：老師準備松手了,請同學們睜大眼睛仔細看,這個西紅柿會不會上??？

筆者松開手,西紅柿慢悠悠地下沉了,同學們發出“咦”的吃驚聲,還有一學生大聲說：西紅柿是假的！筆者把這個西紅柿拿過去交她,讓她分辨真假。

師：(隨手再拿一個西紅柿)老師將這個看起來與原來那個差不多的西紅柿浸沒在水中松手,它又會怎樣呢？

生1：上浮。

生2：下沉。

圖1

筆者松開手,西紅柿晃晃悠悠地上浮了。學生產生認知沖突,發出疑問：這是為什么呢？

師：物體浸沒在水里是浮是沉,是由物體的受力情況決定的。也有的西紅柿松手后會停在原來的地方,這種情況叫什么？

生：懸浮。

三個“西紅柿”的三種狀態如圖1所示。

2.2 判斷西紅柿浮與沉

師：好,下面我們來畫畫這三個西紅柿的受力分析圖。

學生畫圖,老師指導。

師：請同學們總結物體的浮沉條件。

生1：比較它們所受的重力和浮力大小。若G物F浮,則下沉。

師：請其他同學點評以上的總結。

生2：同意他的說法,但還有一種通過比較密度的辦法也可以判斷物體的浮沉。

師：好,請你說下具體的比較方法。

生2：若ρ物<ρ液,則上??；若ρ物=ρ液,則懸??；若ρ物>ρ液,則下沉。

2.3 選擇器材，設計實驗,測出西紅柿所受浮力大小

師：下面請同學們4人一組,自主選擇器材,設計實驗,測出西紅柿所受浮力大小。比一比,看哪一組的辦法多?說出你們的依據或原理。

同學們熱烈討論,老師輔導答疑。

師：請每組派代表上臺匯報。如說得有道理,全組同學都會得到獎勵。

生1：我們要測沉在水底的西紅柿所受浮力,選用的器材有溢水杯、小桶、彈簧測力計。利用了阿基米德原理，所受浮力等于它所排開的液體所受重力，實際測量出浮力為1.2N。

師：請與他們方法不同的同學上來匯報。

生2：我們測的是沉在水底的西紅柿所受浮力,只選用彈簧測力計,利用稱重法，利用F浮=G物-F拉。

師：漂浮在水面的這個西紅柿所受浮力大小如何測量呢？

生：用彈簧測力計測出所受重力,根據二力平衡條件,浮力等于重力。

師：這種方法可行嗎？

生：可行。

師：現在老師想測出漂浮在水面的西紅柿浸沒時所受浮力大小,該怎么測呢？

生：可以用稱重法。

生：稱重法不能用,因為它漂浮在水面上。

生：用手將西紅柿壓入水中,用阿基米德原理,測出它溢出水的重力。

師：這位同學講的很有道理,但你們看還有沒有要改進的地方？

生：手指太粗了,造成的誤差太大,可以換成細銅絲把它壓入水中。

師：他說的好不好？

生：好。

師：這位同學考慮到了實驗誤差問題,非常好！

師：那么,懸浮在水里的這個西紅柿所受浮力大小如何測量呢？

生：與漂浮時求浮力方法相同。用彈簧測力計測出所受重力,根據二力平衡條件,浮力等于它所受重力。

師：剛才我們復習了計算浮力的三種方法,下面來檢驗你們會不會解決實際問題。

練習：某一西紅柿漂浮在水面上,它的重力為2.2N,它的質量為kg,受到的浮力為N,排開水的重力為N,排開水的質量為kg,排開水的體積是cm3。

師：從這個題目中你們能找到一個有價值的結論嗎？

生：當物體漂浮時,G物=G排,m物=m排。

2.4 比較不同西紅柿所受浮力大小

師：下一個任務是比較西紅柿所受浮力大小。請思考以下3個問題，先組內討論,然后派代表回答。

(1)如圖2所示，同一個小西紅柿沉在水底時受到的浮力為F1,漂浮在鹽水上時受到的浮力為F2,如何比較二者大小？

(2)如圖3所示，兩個不同的西紅柿，一個漂浮在水里,受到的浮力為F1,另一個漂浮在鹽水里,受到的浮力為F2,如何比較二者所受浮力大?。?/p>

圖2

圖3

(3)如圖4所示，把漂浮在水面的西紅柿放入鹽水里,所受浮力大小怎樣變化？

圖4

生1：對于第(1)個問題,比較重力與浮力的大小,在水里下沉,浮力小于重力,在鹽水里漂浮,浮力等于重力,所以,它在鹽水里受到的浮力大。

生2：對于第(2)個問題,一個在水里漂浮,浮力等于重力。另一個在鹽水里漂浮,浮力也等于重力。所以,兩個西紅柿所受浮力大小均等于自身重力,只要測出它們所受的重力即可。

生3：對于第(3)個問題,西紅柿放在水里漂浮,放在鹽水里也漂浮,所以,它受到的浮力不變。

3 教學體會與感悟

本節課以西紅柿為載體,以實驗導入,給出任務,學生自主探究,教師點撥,互動生成,實現意義建構,三重任務,逐層深入。學生表現出了深厚的學習興趣,達到了理想的教學效果。究其根本正是西紅柿營造了各種各樣的情境,學生在“境”中樂此不疲地探究。

3.1 創設意外情境,激發學生學習的潛能

對于初中生來說,實驗中發生“意外”,往往更能激發學生探究的欲望,能夠讓他們保持持續主動解決問題的激情。比如：引入時老師將一個西紅柿浸沒在水中,問學生松手后會怎樣？學生憑生活經驗異口同聲地回答：上浮,但實現現象卻是下沉,“意外”的實驗現象讓學生的好奇心被激發,迫切想探究這是為什么。課堂上,學生對貼近生活的這種“意外”情境,倍感親切和興奮,覺得物理就在自己身邊,從而激發其學習潛能,打開思考的閘門,挖掘創造的源泉。

3.2 創設實驗情境,激發學生自主探究的潛能

在物理復習課中,實驗是必不可少的,而且只有通過實驗，學生才能更加直觀地對物理知識有一個更深入的了解。本節課在復習“浮力大小計算”時,筆者提供了量筒、天平、彈簧測力計、溢水杯、水等實驗器材,創設了相應的各種實驗情境,讓學生自主選擇器材,設計實驗,測出西紅柿所受浮力大小,并動手做給大家看,還要說出依據的原理。學生們爭先恐后地上臺實驗,自主探究,這樣就輕松地復習了計算浮力的三種方法,學生對浮力的計算不再感到困難重重。這樣的實驗情境,激發了學生自主探究的潛能,提高了學生自己動手做實驗,解決實際問題的能力。

3.3 創設問題情境,激發學生主動學習的熱情

不斷提出問題,才能對知識有新的認識,在教學過程中不斷將問題情景化可以幫助學生集中注意力。生動的問題情境可以使學生提高關注度,同時還可以使他們較主動地進行學習,并對問題進行鉆研。在復習“浮力大小比較”這個知識點時,筆者將抽象的難點知識，轉化為比較不同情境下西紅柿所受浮力大小。如：同一個小西紅柿沉在水底時受到的浮力為F1,漂浮在鹽水受到的浮力為F2,如何比較二者大??？兩個不同的西紅柿一個漂浮在水里,另一個漂浮在鹽水里,如何比較二者所受浮力大?。窟@樣將抽象、枯燥的比較浮力大小問題情景化,轉化為具體、生動的比較西紅柿在不同情境中所受浮力大小,讓浮力大小比較變得看得見、簡單、輕松、有趣。

建構主義學習理論強調創設真實情境,把創設情境看作是“意義建構”的必要前提。本節浮力復習課以西紅柿為載體,創設了各種真實情境,學生在教師創設的意外情境、問題情境、矛盾情境、實驗情境、生活情境、探究情境、競賽情境、合作情境中,經歷實踐、思考、探索、交流與合作的過程,從而獲取知識、形成技能、發展思維、學會學習,使枯燥、抽象的浮力知識因此鮮活起來,課堂氣氛活躍了,學生學習物理興趣濃厚多了,其核心素養不知不覺地提升了。

巫如江.自制實驗器材對提高學生學習興趣的作用[J].中學物理教學參考,2014,(12).