關于物理中浮力應用的綜合性問題解析

王學軍

【摘要】物理中浮力應用作為流體靜力學中應用性較強的關鍵知識點，也是物理教學過程中的重要知識點之一。從物理中浮力應用的綜合性問題的教學策略出發，論述了高校的物理教師應當如何引導學生主動探究物理中浮力應用的綜合性問題，希望能夠為物理中浮力應用的綜合性問題解析研究工作提供新的參考意見。

【關鍵詞】物理 浮力應用 綜合性問題 分析

一、物理中浮力應用的綜合性問題的教學策略闡述

1.物理中浮力應用的綜合性問題——關于“一切浸在液體中物體，都會受到浮力”的教學策略闡述

眾所周知，在《論浮體》中阿基米德曾經清晰的描繪了關于流體靜力學中浮力的基本原理，這個原理可被劃分為兩個內容，第一個內容是假設我們將一個物體全部浸泡在處于靜止狀態的水中，且物體與水之間維持著非常穩定的平衡狀態，則水作用于該物體上的力的方向與重力的方向呈現出相反方向的狀態，其浮力的大小等于被此物體排開的水的重力。第二個內容是如果這個物體上半部分漂浮在水面上，下半部分則處在靜止的水中，那么該物體將受到來自于向上的作用力，且這個作用力的大小等于物體所排開的那部分水的重力。

然而，由于這一純概念性質的描述使得學生難以理解浮力在其中的應用，為此高校的物理教師應當用直觀的實驗教學形式來開展物理中浮力應用的教學。高校的物理教師應當準備剪掉瓶底的可樂瓶、燒杯以及乒乓球等器材，在實驗前可通過情景假設問題的形式來提升學生對于該篇章內容學習的積極性，比如高校的物理教師可以提出，“這里有一個剪掉瓶底的可樂瓶，老師在里面放入一只乒乓球，接著再向可樂瓶灌水，請問乒乓球會不會浮起呢”等類似的問題。學生會根據日常生活經驗認為可樂瓶中的乒乓球一定會浮起來，但是當高校的物理教師將乒乓球放入瓶底朝上瓶口朝下的可樂瓶中，使用燒杯往乒乓球上倒水，引導學生觀察可樂瓶中的乒乓球的運動情況，他們會發現水不斷從瓶口中流出，但是可樂瓶中的乒乓球并沒有按照學生所認定的那樣出現上浮的現象，通過這種與學生日常生活經驗產生沖突的實驗教學形式，從而激發了學生重構觀念心理欲望的同時，還能夠降低學生對于物理中浮力這一章的學習抵觸情緒。

這里是一個圖片除此之外，在開展一切浸在液體中物體，都會受到浮力這一理論實驗教學過程中，高校的物理教師應當引導學生仔細觀察乒乓球在可樂瓶中運動情況，通過觀察浸在水里的乒乓球的下方是否有水，從而讓學生形成正確的認知，即并非所有浸沒在水里的物體都會受到來自于浮力作用，只有當該物體的下方有液體時才能受到來自于浮力作用。在此基礎上，引導學生觀察日常生活中常常見到的水里的橋墩、打在河床里的木樁等物體，找到水里的橋墩、打在河床里的木樁為什么不會浮起來的原因，從而使物理中浮力應用這一知識能夠深入的理解。

2.物理中浮力應用的綜合性問題——關于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學策略闡述

對于浸在水里下沉的物體是否受水的浮力這一內容的學習，高校的物理教師所選擇的教學方法應當與關于“一切浸在液體中物體，都會受到浮力”的教學模式一致，即采用直觀的實驗教學形式。高校的物理教師應當準備200g的砝碼、透明度較高的裝水器材以及彈簧秤，關于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學實驗過程如圖所示，高校的物理教師首先使用彈簧秤測量出砝碼的重力（彈簧秤示數為F1），其次使用彈簧秤測量砝碼全部浸沒在裝水器材的水里中時彈簧秤的讀數（彈簧秤示數為F2），依據浮力的公式，計算出砝碼在裝水器材的水里時所受到的浮力大小為F（浮）=Fl-F2。最后，將砝碼不斷的往下沉，此時高校的物理教師應當及時提醒學生認真觀察彈簧秤所顯示的示數在隨著砝碼不斷的下沉時的變動情況。此時，學生可以觀察到彈簧秤所顯示的示數在隨著砝碼不斷的下沉時仍然小于物體的重力（彈簧秤示數為F1），從而驗證浸在水里下沉的物體仍然受到浮力的影響。

二、高校的物理教師應當如何引導學生主動探究物理中浮力應用的綜合性問題

1.物理中浮力應用的綜合性問題教學模式應當滿足學生的智力需求

依據新課程標準，物理中浮力應用的綜合性問題教學工作的開展應當立足于學生發展需求和已有的知識儲備、日常生活經驗的基礎上，即學生已有的知識儲備、日常生活經驗就是物理中浮力應用的綜合性問題教學工作開展的起點，高校的物理教師在開展物理中浮力應用的綜合性問題教學工作時，必須對本班級學生已有的知識儲備進行全面調查，結合本班級學的實際的知識儲備情況制定出符合學生發展需要的物理中浮力應用的綜合性問題教學工作開展路徑，唯有此才能夠達到讓學生輕輕的跳起來就能摘到果子的理想目標。以關于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學為例，高校的物理教師不應當在未開展直觀的實驗教學模式前直接的引入浮力的概念，而是應當先讓學生使用彈簧秤測算出被測量的物體所受的重力，并且讓學生親身體驗用手托舉彈簧秤下所測量的物體，及時反饋彈簧秤上的讀數的變化，從而讓學生能夠直觀的感受到彈簧秤上所變化的讀數相當于手向上托舉所測量的物體的力。隨后，再把掛在彈簧秤的物體浸入水中時觀察彈簧秤的讀數，高校的物理教師應當引導學生觀察彈簧秤上的讀數的變化，此時學生會發現彈簧秤上的讀數出現減小的現象，這一階段高校的物理教師應當向學生拋出問題，即“造成彈簧秤上的讀數出現減小現象的原因有哪些？”引導學生由物體浸入水中時水對物體產生向上的托力，從而引入浮力基礎性的概念，這種由日常生活經驗轉向物理學中基本知識的知識遷移形式，能夠使學生迅速的理解水對物體產生的浮力相當于彈簧秤上減小的讀數，通過這種形式能夠為接下來物理中浮力應用的綜合性問題教學工作開展奠定興趣基礎。

2.物理中浮力應用的綜合性問題教學模式應當點燃學生的探究激情

眾所周知，興趣是最好的老師，點燃學生的探究激情應當從興趣愛好開始入手。我國著名心理學家潘菽則認為，興趣是學生學習動機中最真實、最活躍的有機構成部分。點燃學生的探究激情就能夠有效的激發學生學習物理的積極性，利用這種學習物理的積極性從而有效的提高學生的物理學習成績。學生處于對新事物有著異常強烈的好奇心以及求知欲的階段，在這一時期學生的思維主要依賴于親身體驗的形象思維，這種親身體驗的形象思維僅僅具備初級的抽象思維能力，使得學生嚴重缺乏空間想象能力以及高度概括能力。高校的物理教師應當注意的是物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動是一次充滿著縝密思維以及理性認知的活動，這就使得學生所面對的物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動充滿著枯燥無味的數字、復雜多變的計算公式、高度簡潔的概括以及多維度的分析思路，顯而易見，這種枯燥乏味的物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動很難激發學生的探究興趣。基于此，高校物理教師在開展物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動時應當充分的結合物理知識的教學特點，通過將抽象的空間想象轉換為直觀的形象思維，從而使學生的求知欲望與物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動之間能夠碰出興趣的火花，激活學生對于探究物理中浮力應用的綜合性問題的欲望。以關于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學為例，在這一章的教學中高校的物理教師需要與學生共同探究物體的浮沉條件，而這需要學生具備相應的空間想象能力，如果高校的物理教師采取傳統的知識灌輸的形式，勢必難以使學生感覺到物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動的樂趣。為此，高校的物理教師應當通過將物體所受到的重力以及物體所受到的浮力進行比較，進而使抽象的空間想象轉換為直觀的物理現象，使得學生能夠激發對于物理中浮力應用的綜合性問題教學探究活動的樂趣。首先，物理教師引導學生分別在可樂瓶內裝上不同質量的水，使裝了水的可樂瓶能夠在水中保持著上浮、懸浮、以及下沉狀態。其次，高校的物理教師應當讓學生分別測量出裝了水的可樂瓶處于上浮、懸浮以及下沉狀態所受到的重力以及浮力。最后，將裝了水的可樂瓶處于上浮、懸浮、以及下沉狀態所受到的重力以及浮力進行列表對比，通過直觀比較以及分析論證的形式使學生能夠直觀的理解物體浮沉條件。

3.物理中浮力應用的綜合性問題教學模式應當重視浮力應用的典型例題

由于受到應試教育的影響，高校的物理教師往往傾向于使用題海戰術來使學生在解題的過程中理解浮力應用這一概念，然而實際情況卻是學生在物理題海中游得精疲力竭，與此同時他們的能力并沒有得到應有的提升。實際上，盡管物理中浮力應用的綜合性問題研究千變萬化，但是物理中浮力應用的綜合性問題的變僅限于浮力題目的結構，即其所設置的物理情境，而物理中浮力應用的內涵、思想等內在的本質特征卻是沒有任何變化的。為此，高校的物理教師應當引導學生從“多變”的外在形式中找到“不變”的本質，增強學生的知識遷移的能力，使學生能夠理解物理中浮力應用的綜合性問題。

三、結束語

綜上所述，物理浮力教學是高中物理教學的重點也是教學的難點，因此，在物理孝科學家過程中，物理教師需要加強物理中浮力應用的綜合性問題解析研究工作，通過滿足學生的智力需求、點燃學生的探究激情以及重視浮力應用的典型例題等相關方面入手，從而引導學生能夠增強對于物理中浮力應用的綜合性問題的學習興趣。

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