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初中物理浮力教学中“阿基米德原理”

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【摘要】初中学生对物理知识之间的联系理解的比较肤浅。导致在应用知识解题时,感觉不知从何下手,对物理产生恐惧心理,积累的问题多了,慢慢对物理没有了兴趣,其实在授课时注意挖掘知识间的联系,对培养学生的发散思维能力,激发学生学习兴趣有很好的作用。

【关键词】浮力 联系 解题能力

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)18-0094-02

以下为笔者在浮力教学中引入“阿基米德原理”的实例。在学生知道了浮力产生的原因后,出示了这样一道题目让学生思考并作答。

一棱长为1m的正方体处于水下1m深处,计算物体受到的浮力。

要求学生根据浮力产生的原因来计算,问题抛出后有一部分学生做出了解答。大部分学生无从下手。这说明很多学生综合分析解决问题的能力不足。

笔者用分析法做了如下引导,根据浮力产生的原因,F浮=F下-F上=P下S-P上S=?gh下s-?gh上s。到这一步可让学生代入数据计算出结果。大部分学生都可理解。这其实应用了液体压强计算公式,和压力计算,同时根据浮力产生的原因是物体受到的上下表面的压力差,不难计算出结果。

为揭示知识点间的联系,笔者进一步引导学生相信推导P下S-P上S=?gh下s-?gh上s=?gs(h下-h上)=?gsl。到了这一步追问学生浮力与物体所处的深度是否有关。一部分学生已经看出在这个表达式中没有深度h,部分学生犹犹豫豫的说没有关系,但不敢确信,笔者让学生又计算了在2m处的浮力,发现浮力没变,这才确信。

浮力真的于深度无关吗,有条件吗?再次让学生计算当下表面处于0.5m处的浮力,学生发现与前面的不同,进一步设问是由于什么原因造成的?让学生画出这三次计算浮力时的图形,明确物体在液体中的位置,很容易高清原因,前提是物体完全浸没在液体中浮力与深度无关。

当学生有了这样的认识后 ,进一步设问,浮力和那些因素有关?根据前面推导出的表达式,学生们猜想可能与液体密度有关还可能与物体的体积有关,再次设问大家分别计算了三次浮力,物体的体积变了吗?没有变,但浮力不一样,这说明说浮力与物体的体积有关是不准确的,那到底是什么发生了变化?是浸入液体的体积发生了变化,已经有学生发现了,进一步推导得到F浮=?gV。这里的V是浸入液体的体积。

浸入液体的体积和物体排开液体的体积有什么关系?学生很容易的出是相等的关系。那么浮力就是F浮=?gV排。真是这样吗?让学生用这个表达式再次计算前面三次已经计算过的浮力。看结果是否相同。然后告诉大家这个结论最早是阿基米德发现的,叫阿基米德原理。最后告诉学生我们通过推导计算居然发现了阿基米德原理。可见在学习过程中注意知识间的联系,勤于思考是多么重要。当然这个结论是否正确,下节课我们可以通过实验来验证。

(1)利用测力计探究浮力与物体的密度的关系;

(2)利用测力计探究浮力与深度的关系;

(3)利用测力计探究浮力与液体的密度的关系;

(4)利用测力计探究浮力与物体排开液体体积的关系;

(5)利用测力计、橡皮泥探究浮力与物体形状的关系.

根据要探究的课题,设计实验.设计完毕,投影各小组设计的实验步骤,进一步修正完善.根据修正的步骤探究课题,设计记录实验数据表格并交流,然后进行探究实验.

设计说明:让学生从现有的知识水平出发,通过“快乐游戏”和“快乐体验”两个实验,不断的思维,提出可能影响浮力大小的因素.并进行因素归类,分成各个独立的可能因素让各小组认领课题.通过学生团队间的协作,进行方案设计,并对设计的方案从理论上的正确性、操作上的可行性进行全班交流讨论,思辨、质疑和完善.

学生汇报实验过程与结论:分析实验数据得出结论.即:浸入液体中的物体所受的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体浸没在液体中的深度、物体的密度、质量、体积、物体的形状等无关.

教师活动:总结学生的结论:浸入液体中的物体所受到的浮力只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关.进一步引导学生思考、分析,得出浮力与物体排开液体的质量有关,最终推出浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,即阿基米德原理.

演示验证:利用溢水杯、弹簧测力计验证浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力.然后说明阿基米德原理不仅适用于液体也适用于各种气体。

通过理论推导和实验验证学生不但掌握了阿基米德原理,而且将相关的知识很好的联系在了一起,提高了解题的能力。