“測量泡沫塑料塊受到的浮力”創新實驗

沙河市第二中學附屬小學 石艷平

我通過自制教具，利用改造后的實驗裝置，對教科書中的“測量泡沫塑料塊受到的浮力”這一實驗進行了創新改進，使實驗操作更方便，效果更顯著。該創新實驗設計曾在2015 年河北省實驗教學優質課說課活動中榮獲二等獎。之后，我對該實驗又做了進一步的改進與完善，現介紹如下。

一、教材內容分析

“測量泡沫塑料塊受到的浮力”實驗是教科版五年級下冊第一單元《沉和浮》的第五課《浮力》中的一個重點實驗，也是本單元的難點。通過該實驗主要讓學生能用彈簧測力計測量泡沫塑料塊在水中受到的浮力，運用浮力和重力的關系來解釋物體沉浮的現象，并發現物體浸入水中的體積（排開的水量）越大，受到的浮力也越大。

二、課本實驗設計及不足之處

（一）課本實驗設計。

教材上是這樣設計的：泡沫塑料塊放入水中前，先測量泡沫塑料塊的重力。再用線拉住泡沫塑料塊，使它浸入水中一定的位置，然后讀出測力計上的數值。教材實驗見圖1。

（二）原實驗設計不足之處。

1.泡沫塑料塊太輕，很難準確測量它的自重，排開的水量更是難以觀察。

2.用鉤碼代替小滑輪改變力的方向時，會產生較大的摩擦力，容易產生較大的誤差。

3.實驗室很難找到底部帶小滑輪的精確刻度量杯。

4.用鉤碼代替小滑輪后，用橡皮泥很難將鉤碼固定。因為市面上的橡皮泥在水中大都會溶化。這種方法根本不能滿足測力計所需的拉力，且棉線容易從鉤碼上滑出，而造成實驗失敗。

5.水槽太大，排開的水量難以觀察。

三、實驗的創新改進之處

1.用吸盤代替帶有滑輪和橡皮泥的裝置。用軟木塞代替泡沫塑料塊，并在軟木塞上用紅帶做了分隔，便于測量軟木塞小部分、大部分、全部浸入水中時拉力的大小。軟木塞實物見圖2。

2.用帶有刻度的燒杯來代替水槽，方便觀察軟木塞排開水量的變化。

3.用“水位上升的毫升數”來表示軟木塞排開的水量，這樣更便于同學們觀察、測量。

四、具體實驗

（一）實驗所需器材。

本實驗所需器材包括：水、燒杯、彈簧測力計（1 N、5 N）、細繩、軟木塞、記錄單、吸盤等。

（二）實驗步驟。

1.把細繩的一端系在軟木塞上，用測力計測出軟木塞在空氣中的自重。

2.將燒杯放在實驗桌上，用細繩穿過軟木塞上的孔，放入燒杯中（注意輕拿輕放）。往燒杯里加水使水面到達一定刻度（例如400 毫升），并記錄相關數據。

3.細繩的一端和軟木塞相連，另一端通過吸盤上的小孔和測力計相連。

4.依次使軟木塞浸入水中1/3、2/3 及全部，及時觀察測力計讀數及水位變化情況，并記錄實驗數據。

5.完成實驗記錄單（見下表）。

測量軟木塞在水中受到浮力大小記錄表

（三）具體實驗操作見圖3。

（四）實驗結論。

同學們完成上述實驗操作后，比較容易得出如下結論：物體浸入水中體積越大，排開水的體積越大，受到的浮力也越大。

五、改進實驗的優點

1.實驗器材及裝置簡單、常見。

2.實驗操作方便，步驟少，計算誤差小。

3.小吸盤使用前后拿取方便。實驗完成后，燒杯和吸盤都可以再利用。

4.學生通過實驗，初步認識了浮力，知道了如何測量浮力的大小，加深了對浮力相關知識點的理解和掌握。

通過對教材的深入理解，我變更了原有實驗的一些器材和方法，降低了實驗操作的難度，增強了實驗的可操作性，減小了實驗誤差，使學生更容易觀察和理解實驗現象，也便于后期的記錄與計算，提高了實驗效果，解決了教學難點，為學生學習初中物理力學知識打下了良好的基礎。同時，學生通過操作該實驗，培養了仔細觀察、認真記錄、細致操作、耐心分析以及團結協作的科學精神。