浮力大小等于什么VS浮力的影响因素

wangluo

──谈课堂教学的有效性

湖北省宜昌市第三中学　梁华　湖北省宜昌市第25中学　吴静



　　摘要：初中《物理》九年级第十四章“压强和浮力”，第五节“浮力”关于阿基米德原理的探究教学，存在不同的教学方式。具有典型意义的有发散思维方式和集中思维方式等两种教学模式。本文从两种教学模式的案例中探寻课堂教学的有效性。



　　关键词：浮力　发散思维　集中思维　课堂教学有效性



　　在浮力的课堂教学中，探究浮力的大小是教学重点和教学难点。针对浮力大小的探究，存在多种方法，不同的方法对应有不同的侧重点，所达到的教学目标也不相同。实际教学过程中，最常用的教学方式有：1．直接探究浮力大小等于什么。2．通过探究浮力的影响因素，间接探究浮力的大小。两种探究方式训练了不同的思维方式，实现了不同的教学目标。



　　一、浮力大小等于什么



　　有一类教师采用人教社出版的教材为蓝本，在引入浮力的事例、介绍浮力的方向和测量浮力大小的方法以后，直接介入“浮力大小等于什么”。通过探究一个实验：在水桶中装满水，用手把空饮料罐按入水中，（1）体会下压饮料罐的过程中浮力大小变化。（2）观察水被排开的数量变化，在“体会”和“观察”之间进行比较、思考。实验事实是按压空饮料瓶，手感到浮力增大了，观察到随着浮力的增大，排开水的数量（体积）随着增加。由此提出猜想：浮力的大小可能和排开水的多少有关系。至于排开水的多少所表示的意义，教师则要发挥引导作用，对于学生猜测排开水的多少、体积、质量等，通过已有知识可以很方便的引导到排开水的重力，由此提出明确猜想：浮力大小可能和排开水的重力有关系。直接锁定浮力、物体排开水的重力两个力之间存在联系。



　　剩下的任务就是设计实验直接寻找这两个力的大小关系。由于浮力的大小可以通过平衡力的知识通过间接测量实现，设计实验的关键是寻找物体排开水重力的大小。由此可以看出，通过此种探究方式巧妙地避开了猜想的繁杂和困难，大大的简化了设计实验的难度。大量节省课堂探究和实验的时间，从而实现并且提高课堂教学的有效性。

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四、浮力公式延伸比较



　　对于采用探究“浮力的大小等于什么”的方式，由于猜想到浮力F浮和排开水的重力G排可能存在联系，在得到实验验证以后出现计算公式F浮=G排。如何过渡到液体的密度ρ液、排开液体的体积V排。可以通过例题训练解决，例如同一块铁浸没在水中和在煤油中，铁块在哪里受到的浮力更大？学生容易发现，根据公式G排=m排g=ρ液V排g，浸没时，只有水和煤油密度不同，比较起来非常简单。物体质量与体积关系在课标中要求达到理解层次，这里被引用属于知识应用，不是本课时的难点和重点，因此也不会增加浮力本身的教学难度，一切来得自然而然。



　　对于采用探究“浮力的影响因素”的方式，学生猜想到各种因素中，同样包含ρ液V排等因素，学生必须在老师的引领之下经历许多猜想、实验设计进行必要的排除和确认工作，才能够集中到ρ液V排中来，同时还必须进行二次猜想才能把ρ液V排与质量m排进而与重力G排联系起来。可以看出要找到浮力与排开重力的猜想，发散思维更费周折。



　　通过比较两种教学方式发现：在浮力教学中引用历史的观点，采用直觉思维方式训练猜想不失为一种更为有效的方法。两种思维方式没有高下之分，不同的问题，进行更合适的思维训练，采用更贴切的教学方式，会得到更好的教学效果。

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二、浮力的影响因素



　　另一类教师采用的教学方法是同样在引入浮力的事例、介绍浮力的方向以后，直接提出：浮力的大小与什么因素有关？并由学生自由猜想。此时教师会提供许多场景、进行系列活动，学生思维也会很活跃，能够猜想很多影响因素：液体的密度、物体的密度、物体的体积、物体在水中的深度、排开水的体积、排开水的面积等等。在学生猜想的基础上由老师引导学生设计实验对猜想逐步排除或者验证确认。



　　常见的实验设计有：实验1：鸡蛋在水中下沉，水中加盐以后鸡蛋浮起来了。此实验小学学习过，实验也很容易完成，液体体积这个因素得到验证。实验2：在气球中加一点小重物，气球在水中下沉，给气球充气，气球浮起来了。经过分析，气球重力不变，但是浮力变化了。说明浮力与物体重力的大小没有关系，排开了一个因素。实验3：易拉罐在水中被下压，观察水面上升，验证高度、体积等因素。



　　此种教学设计从教学实践中看，需要的时间比较多，要完成浮力的教学至少需要2课时。学生设计实验存在一定的困难。优点是学生经历了多个实验设计、探究过程，比较多的培养了实验设计能力。



　　三、两种思维方式训练的比较



　　比较两种课堂探究方式发现：采用探究“浮力的大小等于什么”的方式回归了历史本来，把浮力和重力这两种力直接联系起来，训练的是一种直觉思维。而采用探究“浮力的影响因素”的方式，从浮力大小可能的影响因素出发，训练的是发散思维。两者在思维训练上显然不同。两种思维训练都是可行的，但是从实际教学和课堂教学的有效性来分析，直觉思维训练对于解决浮力的大小这个问题本身所显示的效果更明显，课堂教学的有效性所显示的价值更具体、可行一些。发散思维训练对于本节课堂内容来说，所表现的知识教学目标更加困难一些，具体说就是无法在一课时内完成教学任务。特别是猜想到浮力的影响因素比较多，设计实验无论是排除还是确认都比较困难和繁多，对于此阶段的学生来说，从时间和能力两个方面都不容易完成。