影響浮力大小的因素

1、“影響浮力大小的因素”（第一課時）樂清市樂成鎮(zhèn)第一中學(xué)石曉煦背景介紹情況描述 由于近幾年教學(xué)觀念的改革，在各科教學(xué)中越來越注重以學(xué)生自主研究、合作學(xué)習(xí)為主的探究式教學(xué)，因而，我在平時教學(xué)中非常重視對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)方法及實驗設(shè)計方面的指導(dǎo)。經(jīng)過近三年時間的培養(yǎng)，初三（12）班的同學(xué)已基本形成合作交流，敢于探究與實踐的良好學(xué)風(fēng)，學(xué)生之間相互評價，相互提問的互動氣氛較濃。鑒于平時教學(xué)中所進(jìn)行的探究主要是側(cè)重于實驗探究，因此我打算對學(xué)生進(jìn)行一次課內(nèi)理論探究的嘗試?？紤]到初三學(xué)生已有了一定的力學(xué)知識儲備，而且浮力問題較為常見，學(xué)生會有較多的感性認(rèn)識，但由于對表面現(xiàn)象缺乏深入分析，學(xué)生對“浮力的大小跟哪些因

2、素有關(guān)”這個問題有許多錯誤的認(rèn)識，比較適合開展探究性學(xué)習(xí)。于是決定嘗試著把第六冊中浮力這一節(jié)內(nèi)容分為兩課時進(jìn)行探究教學(xué)，第一課時側(cè)重于學(xué)生思維上的探究，第二課時側(cè)重于學(xué)生定量實驗探究。課題描述（一 ）教學(xué)目標(biāo)1、 認(rèn)知目標(biāo)（1） 感受不同物體在液體中受浮力的情況（2） 知道影響浮力大小的具體因素2、 能力目標(biāo)（1） 指導(dǎo)學(xué)生通過協(xié)商、討論、實驗等探究活動獲得“影響浮力大小的因素”的相關(guān)知識（2） 培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力和實驗探究能力（3） 發(fā)展學(xué)生批評性思維，培養(yǎng)思維的嚴(yán)密性3、 情感目標(biāo)（1） 通過對實例的討論、歸納，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及探究的自信心學(xué)會與人合作，朋友善于觀察、敢于發(fā)現(xiàn)、大膽質(zhì)

3、疑的品質(zhì)（二）教學(xué)儀器準(zhǔn)備（學(xué)生儀器）彈簧秤（一把）、燒杯（二小一大）、石塊（一大一小）、水、酒精、圓柱體兩只（體積相同而密度不同）、刻度尺（一把）等。（教師儀器）除學(xué)生儀器外，還有裝面粉的氣球（一只）、一角硬幣（兩枚）、玩具小船（一只）、不銹鋼碟（一只）等等。教學(xué)過程（一）設(shè)置情景、提出問題一開始上課我就從生活實例著手，提出一個簡單而親切的問題：小明是小學(xué)三年級的學(xué)生，有一天早餐店吃早餐的時候，看見店主正在炸油條，他驚奇地發(fā)現(xiàn)：剛放入油鍋的面條兒是沉在鍋底的，而炸好了的油條能卻浮在油面上。他感到疑惑不解：為什么油條能浮在油面上而不下沉呢？簡單的問題啟動了學(xué)生的思維，接著我啟發(fā)學(xué)生利用生活實里

4、例討論、歸納出不同的物體在不同的液體里也同樣受到浮力。針對學(xué)生舉例中只對浮在液面上的物體受到浮力有較多的感性認(rèn)識，我又指導(dǎo)學(xué)生利用彈簧秤自己動手通過實驗驗證沉在液體中的物體同樣也受到了浮力，并從實驗中總結(jié)出測量浮力大小的一種方法稱量法，為下面的驗證猜想的實驗做準(zhǔn)備。同時結(jié)合各小組在實驗中所測得的浮力大小有異這一事實提出問題：浮力的大小會跟哪些因素有關(guān)？（二）討論協(xié)商、提出猜想討論為了使學(xué)生能進(jìn)行有效的協(xié)商討論，首先我鼓勵學(xué)生們不妨利用已有的知識及生活經(jīng)驗，對影響浮力大小的因素這個問題作出大膽而清晰的猜想，同時也提出要求：由于猜想不是瞎想，所以，當(dāng)你把自己的猜想展示給同組其他同學(xué)時，要說明你根據(jù)

5、哪一個具體的事例得出這一猜想，而且在自己陳述的同時也要認(rèn)真傾聽組內(nèi)其他同學(xué)的設(shè)想及意見，若認(rèn)為別人的猜想不合理，可以提出修正的建議，但應(yīng)有更有力的事實支持自己的設(shè)想，最后請小組長把自己這一組中認(rèn)為最有可能或最深研究猜想寫下來（寫在實驗報告單上）展示給大家。在接下來的小組討論中，我發(fā)現(xiàn)討論非常激烈，每位同學(xué)都能參與其中，而且有的同學(xué)還動手為自己的猜想進(jìn)行簡單的實驗驗證，我也忙于在各組之間巡視指導(dǎo)，主要是幫助他們組織討論或幫助他們對不合理猜想的批駁確定切入點，但對他們的猜想不進(jìn)行評價，大約經(jīng)過10分鐘的討論，各組都有了自己的成果。提出猜想首先我請得出猜想最多的第4小組來匯報猜想，他們的組長是一位女

6、生，她提出的第一個猜想是：浮力的大小和物體浸入液體的深度有關(guān)，因為把一個皮球按入水中，越往下越難按，說明物體浸入液體越深受到的浮力越大。同學(xué)們對她們這一猜想表示贊同。她提出的第二個猜想是：浮力的大小和物體的質(zhì)量有關(guān)，因為輕的木塊（質(zhì)量?。┰谒袝∑穑氐蔫F塊（質(zhì)量大）則沉下去，說明木塊受到的浮力比鐵塊大，由于沒有合力的概念，學(xué)生把浮力的大小與合力相混淆。但這個問題會隨著下面學(xué)習(xí)的深入而迎刃而解，所以我也就暫時不指出她這種描述的錯誤，可對于學(xué)生關(guān)于物體輕重的說法應(yīng)及時予以糾正，木塊不一定比鐵塊輕，指出日常用語中的輕重有時是指密度，并把這一猜想深化為浮力的大小的物體和密度有關(guān)，至于這個猜想是否

7、正確，留待學(xué)生通過實驗來檢驗。這位學(xué)生提出的第三個猜想是：浮力的大小和液體的密度有關(guān)，但她本人和第4小組其他成員都說不出實例依據(jù)，只能求助于其他的同學(xué)，想不到其他同學(xué)竟提供了許多事實依據(jù)，有學(xué)生說可根據(jù)人掉在河中下沉，而在死海中會浮上來得知；有學(xué)生說可根據(jù)雞蛋在水中沉而在食鹽水中浮得知；還有一位學(xué)生說在自然課中他發(fā)現(xiàn)金屬鈉保存在煤油中是沉在底部的，而放在水中卻是浮在上面的，他的回答博得了全班同學(xué)熱烈的掌聲，我立刻授予他“生活有心人”的稱號。此時，全班同學(xué)的課堂討論已非常投入，這時第4小組的組長說出了她們的第四個猜想：浮力的大小物體與液體的接觸面積有關(guān)，因為在生活中她觀察到有些樹葉橫放在水面上能

8、浮，而側(cè)過來放入水中則沉，說明物體與液體接觸面積越大浮力也越大，但馬上第11小組有一位男生舉手表示有異議，因為他做過這樣的實驗，把一枚干燥的硬幣小心地橫放在水面上可以浮，而當(dāng)它的兩面都弄濕后無論怎樣放都會沉下去，我當(dāng)場利用水槽和兩枚一角硬幣演示了這一實驗，由這一實驗得到的結(jié)論與第4組的猜想相反，到底浮力的大小與物體與液體的接觸面積是否有關(guān)呢？文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個人學(xué)習(xí)我知道這一現(xiàn)象與水的表面張力的有關(guān)，但這是高中知識，一時無法向?qū)W生講清，我也不便解釋。正當(dāng)大家困惑時，第8小組一位男生舉手了，他說自己認(rèn)為浮力的大小與接觸面積有關(guān)。他的根據(jù)來自剛開始上課時所做的實驗，他發(fā)現(xiàn)掛在彈簧秤下物體全浸

9、入水中時，隨著物體往下沒，物體與液體接觸面積越來越大，而彈簧秤的讀數(shù)越來越小，即浮力越來越大。所以他認(rèn)為物體與液體的接觸面積越大，受到的浮力越大。這時我利用一只不銹鋼碟子做了以下實驗：不銹鋼碟子放在水面上能浮，而把它全部浸沉在水中時（碟子與水的接觸面積增加了），反而下沉。由這個實驗又得出接觸面積越大浮力越小的結(jié)論，以此說明上面的這些事實不能用浮力的大小和物體與液體接觸面積有關(guān)這一說法來很好地解釋，在學(xué)生無可適從時，我引導(dǎo)學(xué)生從另一個角度來考慮這些實例，終于第8小組的那位男生率先提出浮力的大小可能和物體浸入液體的體積有關(guān)的猜想。第4小組匯報完他們的猜想，又有好多同學(xué)舉手，第1小組同學(xué)說出了第五個

10、猜想：浮力的大小和液體的體積有關(guān)，理由是大船在淺河中行駛會擱淺，而在深河中卻能順利行駛?？吹綄W(xué)生未能提出批駁意見，我利用一杯水分別倒入兩橫截面積不同的水槽中而小船一沉一浮這一簡單的實驗來啟發(fā)學(xué)生自己排除的這個錯誤猜想。匯報繼續(xù)進(jìn)行，第5小組一位學(xué)生說他出第六個猜想：浮力的大小和液體的溫度有關(guān)，因為他看見煮餃子時，餃子放在冷水中是沉下去的，而煮熟后在沸水中卻能浮在液面上。我未對這個猜想作出直接評價，而是問學(xué)生有無注意煮熟的餃子與未煮熟的餃子有什么不同，學(xué)生齊聲回答：餃子體積變大了，而密度變小了。我再補(bǔ)充：由于水的溫度也變了，沒等我說完，學(xué)生接著：水的密度也變了，所以學(xué)生們很快地把這個猜想修正為浮

11、力與物體或液體的密度有關(guān)。通過充分的討論，學(xué)生們共同確定了值得研究的猜想：、浮力大小可能和物體浸入液體的深度有關(guān)。、浮力大小可能和物體密度大小有關(guān)。、浮力大小可能和液體密度大小有關(guān)。、浮力大小可能和物體浸入液體的體積有關(guān)。（三）設(shè)計實驗、實施探究在得出明確的猜想后，我要求學(xué)生能驗證這些猜想是否正確，學(xué)生們提出可用實驗的方法來檢驗猜想。雖然進(jìn)行實驗不是這節(jié)課的難點，但實驗的成功與否對影響浮力大小的因素的確定卻是致關(guān)重要的，所以我對學(xué)生進(jìn)行了實驗設(shè)計方面的簡單指導(dǎo)：由于浮力大小可能和上述因素中的一個、多個、甚至全部都有關(guān)系，當(dāng)我們研究浮力大小和其中一個因素的關(guān)系時，必須控制其它因素，使其保持不變，

12、以排除其它因素的影響和干擾。這種實驗的方法叫控制變量法。如我們要研究浮力大小與物體的密度是否有關(guān)，必須保持其它因素不變，只改變物體的密度。在交待了這些后，我要求學(xué)生選擇自己認(rèn)為最值得探究的1至2個猜想進(jìn)行實驗設(shè)計。在學(xué)生選擇猜想、設(shè)計并進(jìn)行實驗的過程中，我和4位大組長到各組巡視指導(dǎo)。在巡視過程中我還發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)學(xué)生選擇驗證、兩個猜想較多，而選擇的較少，而第3小組的學(xué)生進(jìn)行實驗時，得出兩種不同的實驗結(jié)論：一位學(xué)生認(rèn)為浮力的大小與深度無關(guān)，因為物體浸沒于水中里，繼續(xù)下沉，彈簧秤讀數(shù)不變；另一位學(xué)生則認(rèn)為物體浸入的深度越深，浮力也越大，因為剛浸入時隨著浸入深度增加而彈簧秤讀數(shù)逐漸變小。對于他們的爭論我不

13、參與其中，只是提示他們只有在排除了其他因素的影響才能得出正確的結(jié)論。至于會有什么結(jié)論則由他們自己去實驗。當(dāng)我巡視完14小組的實驗情況，我發(fā)現(xiàn)沒有一個小組是選擇猜想的，只是第6小組學(xué)生在報告單上寫上物體浸入液體的體積然后又劃去了，我就問他們?yōu)槭裁床蝗z驗浮力大小與物體浸入液體的體積的關(guān)系，他們回答是因為他們在設(shè)計實驗時無法控制深度不變而只讓物體的體積變化（即無法排除浸入的深度對實驗的干擾）。我想如果讓他們先進(jìn)行深度的驗證，利用浮力與深度關(guān)系的結(jié)論，可能會對這個實驗的進(jìn)行有所幫助，而且他們研究的問題還可能對第3小組的學(xué)生有所啟示，于是我鼓勵他們與第3小組的同學(xué)合作，一起討論設(shè)計并實施這兩個實驗。在

14、安頓好第3、第6小組的后，我發(fā)現(xiàn)其他組的學(xué)生都至少有了一個結(jié)論，而且大部分的結(jié)論都是正確的，只有第13小組的學(xué)生得出來浮力的大小與物體密度有關(guān)的錯誤結(jié)論。我不打算馬上指導(dǎo)他們改正這一錯誤，而希望在匯報時他們能把錯誤暴露出來，讓全班同學(xué)幫助糾錯，對學(xué)生們實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性及批判思想的培養(yǎng)很有好處，但我得了解一下他們可能是在哪個環(huán)節(jié)出錯了，于是，我查看了他們實驗報告單，實驗設(shè)計及實驗步驟都沒錯，然后向這一大組的組長了解，發(fā)現(xiàn)他們在彈簧秤讀數(shù)時出現(xiàn)了錯誤：讀數(shù)時視線沒有與刻度線相平，而且最小刻度后一位估計值省略不讀，這樣引起兩次的浮力大小有較小的差異，再加上他們事先在大腦中已有浮力的大小隨物體的密度而變化

15、的錯誤觀點的影響，因而得到了錯誤的結(jié)論。（四）、匯報總結(jié)、知識應(yīng)用當(dāng)各組基本上已完成了實驗，我邀請了在本堂課中不太發(fā)言的第7小組匯報他們的實驗結(jié)論，這小組同學(xué)檢驗浮力大小與物體密度和液體密度的關(guān)系，實驗設(shè)計很完美，結(jié)論也很正確，得出了“浮力的大小與液體的密度有關(guān)，而與物體密度無關(guān)”的結(jié)論，我也讓第13小組的同學(xué)把自己的浮力與物體密度有關(guān)的結(jié)論暴露出來，并把他們的實驗報告單投影給大家，然后由第四大組的組長匯報他們的實驗操作過程，引導(dǎo)全班同學(xué)分析他們出錯的原因并予以糾正。當(dāng)我詢問是否有同學(xué)研究浮力與物體浸入的深度的關(guān)系時，第3小組的組長舉手匯報了自己這一組的實驗過程及結(jié)論，結(jié)論分兩種情況：（1）當(dāng)

16、物體沒有完全浸沉于液體中時，浮力與深度有關(guān)。（2）當(dāng)物體完全浸沉于液體中時，浮力與深度無關(guān)?？赡苡捎诹艚o他們的思考討論的時間過短，看來第3小組未能得出正確的結(jié)論，這時我要求全班同學(xué)思考他們的這兩個結(jié)論的正確性和出錯的原因，很快他們自己這組同學(xué)率先發(fā)現(xiàn)了未完全浸沉?xí)r，物體浸在液體中的體積變化在干擾實驗現(xiàn)象，因此只有在完全浸沒時，實驗的結(jié)論才是正確的，最后確定物體受到的浮力與物體浸入液體的深度無關(guān)的結(jié)論。在處理好浮力與深度關(guān)系后，我詢問第6小組的同學(xué)是否已完成浮力與物體浸入液體體積關(guān)系的實驗。他們的小組長回答沒有，但組中的一位女學(xué)生說她已經(jīng)知道了浮力與物體浸入液體體積的正確關(guān)系，面對同學(xué)和老師詫異

17、的眼光，她頗為得意地說出了自己的想法：既然浮力的大小和物體的深度無關(guān)，實驗中就不必考慮浸入的深度對實驗的影響，所以她根據(jù)第3小組的實驗，當(dāng)物體沒有完全浸沒在液體里，隨著浸入深度的增加（即物體浸入液體中的體積增大），彈簧秤讀數(shù)減?。锤×υ龃螅梢缘玫礁×Φ拇笮∨c物體浸入液體的體積有關(guān)的結(jié)論且浮力隨物體浸入液體的體積增大而增大，她的發(fā)言贏得了全場熱烈的掌聲。至此，我們通過實驗排除了物體的密度及物體浸入到液體中的深度對浮力大小的影響，確定了影響浮力大小的兩個因素：液體的密度和物體浸入液體的體積，然后我利用第一冊已學(xué)過的用量筒測不規(guī)則物體體積的方法，得出物體浸在液體的體積等于物體排開液體的體積。由

18、此得出結(jié)論：浸在液體里的物體受到的浮力大小，跟液體的密度有關(guān)，跟物體排開液體的體積有關(guān)。看到這節(jié)課所有的問題都已順利解決，從學(xué)生自信的眼光中我看到了他們在這節(jié)課中得到了收獲。于是我又不失時機(jī)地布置了這樣一個課外思考題：浮力的大小既然與物體排開液體的體積有關(guān)，又跟液體的密度有關(guān)，綜合起來考慮，你能得出關(guān)于浮力大小的什么樣的結(jié)論？請設(shè)計一個簡單而巧妙的實驗加以研究。希望通過這個課外思考題，能把課內(nèi)的探究延伸到課外，同時也為下一節(jié)課的阿基米德定律的教學(xué)做好準(zhǔn)備。反 思一堂探究式教學(xué)的公開課結(jié)束了，看著學(xué)生們帶著意猶末盡的表情離開教室，我突然發(fā)現(xiàn)，其實不管學(xué)生們以往的成績?nèi)绾?，都能積極地參與討論，關(guān)鍵是要有一個他們感興趣或能激發(fā)他們思考的主題。作為教師，要把教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化成幾個層層深入的問題，圍繞著這些問題組織一些情境，擦亮學(xué)生思維的火花。在這堂課中，我要求學(xué)生提出