设计系列探究实验突破浮力教学难点
江苏省海安吉庆初中（226600）吉临荣
浮力知识是初二学生分化最严重的知识点，是出了名的教学难点。本文以苏科版教材第十章第四节《浮力》内容，谈谈其难点形成原因、典型错误表现以及难点突破的途径。
一、难点形成原因
1．从教材角度看。《浮力》这一节有两方面特点：一是结构严谨，综合性强，涉及到的知识点有力、重力、二力平衡、密度、压强、单位换算等，若某一知识点有缺陷，就会影响整体性思维。二是内容抽象，推理性强，如浮力概念的建立，就有这样几个思维过程：①钩码挂在弹簧测力计下，静止时所受重力G与拉力F平衡，大脑中要浮现F=G的情形；②钩码缓慢放入水中，观察到弹簧测力计示数变小，而重力G不变，大脑中要呈现F1
2．从教材角度看。首先，最主要的思维障碍就是日常生活中积累起来的许多感性观点，正确的观点可激发学生探究浮力问题的积极性，而错误的观点由于先入为主会严重阻碍浮力概念的建立。其次，初二学生虽然抽象思维开始占主要地位，但在很大程度上还属于经验型，他们重现象、轻本质，因此教学中必须最大限度地让学生进行实验观察，纠正错误倾向，进行积极的心理强化。
3．从教师角度看。一是传统教法，教师演示，学生观察，被动接受，感知不够深刻；二是分析时由感性现象急于得出理性的结论，思维梯度太大；三是有时为追求知识的完整和理论的严谨作过多补充，人为增加教学难度，挫伤学生学习的积极性，使学生的思维障碍转化为心理障碍，降低学生学习的兴趣。
二、典型错误表现
1．概念模糊。学生们在学习浮力知识时，关键在“浮”字上有模糊观念，如认为“浮在水面上的物体有浮力作用，沉在水下的物体不受浮力作用”，“轻的物体受到的浮力大，重的物体受到的浮力小”。
2．规律不清。如学生往往认为“浮力大小与物体浸在液体中的深度成正比”，错误原因有二方面：一是ρ一定时，ρ与h成正比，导致F与h成正比；二是把p=ρgh与F浮=ρ液gV排混淆。
3．思维混乱。思考问题时往往摒弃物理本质，想当然地处理问题，如认为“浮力大小跟物体体积有关，物体体积越大，受到的浮力越大”，把V排与V物混淆。
4．公式乱套。浮力计算的公式有四种：①实验法，F浮=G-F1，②阿基米德原理法F浮=ρ液gV排，③压力差法F浮=F向上-F向下，④漂浮和悬浮条件法F浮=G物。学生在具体运用时，往往不分析过程，不考虑公式适用条件，将公式数学化，乱套乱用。
三、突破难点途径
教学中要积极创设让学生亲自参与的探究过程，让学生重新正确和完整地观察实验现象，做出全面和深入地分析。教学实践表明，设计系列探究实验，能较好地突破《浮力》教学难点。现将教学设计阐述如下：
本节课在实验室上，每实验小组2人，实验桌放置的器材有：一个弹簧测力计，三只250mL的烧杯分别注有水、酒精、浓盐水，一只100mL的烧杯，2只钩码，一块橡皮泥，体积相等的铝块和铁块、细线等。
引入课题：气球为什么能腾空而起？舰艇为什么能浮在海面上？乒乓球为什么能从水里升起？人为什么能浮在死海海面上？
提出问题1：什么是浮力？
探究实验1：(1)在弹簧测力计下挂一钩码，观察其示数；(2)用手轻轻托钩码，观察弹簧测力示数变化；(3)把钩码部分浸入水中，观察弹簧测力示数变化。
结论：水对浸在其中的物体有浮力作用，其大小为F浮=G-F1。
设计说明：让学生用手托钩码，亲身体验弹簧测力计示数变小的原因，是钩码受到向上的托力作用，把抽象抽象问题具体化，再把浮力跟托力的作用效果进行类比，减少了学生思维过程。
探究实验2：把钩码浸没在水中，观察弹簧测力计示数变化。
结论：浸没在水中的物体也受到浮力作用。
设计说明：纠正学生认为浸没在水中的物体不受到浮力作用的错误观念。
探究实验3：把钩码分别浸在酒精、浓盐水中，观察弹簧测力计示数变化。
结论：浸在液体中的物体都受到浮力作用。
探究实验4：把玩具气球套在除去盖子的“全无敌”气雾杀虫剂的瓶（学生自带，事先强调注意安全）口上，用细线扎紧，悬挂在木杆一端，调节杆另一端重物使杆在水平位置平衡，再透过气球一侧轻按喷头，让部分气体充入气球，松手后观察木杆是否水平。
结论：浸在气体中的物体也受到浮力作用。
说明：把演示实验改为学生自制教具分组实验，能激活课堂气氛，激发学生兴趣。
上述系列实验，把浮力的外延逐渐拓宽，在此基础上引导学生综合归纳出浮力的定义。
提出问题2：影响浮力大小的因素有哪些？
探究实验5：在烧杯的一侧垫一木块，让烧杯口稍倾斜并注满水（作为溢水杯），把钩码缓慢放入水中，用空烧杯盛接被钩码排开的水，观察弹簧测力计示数变化和排开水的多少。
结论：钩码受到的浮力大小与排开水的多少有关。
探究实验6：(1)把钩码全部浸没水中，读出弹簧测力计的示数，算出钩码此时受到的浮力大小；(2)再探究性地测出钩码排开水的重力；(3)比较浮力和重力大小。
结论：浮力大小等于物体排开水所受到的重力。
探究实验7：(1)把钩码部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数，算出钩码此时受到的浮力大小；(2)测出钩码排开水的重力；(3)比较浮力和重力大小。
结论：物体部分浸入水中，上述结论仍成立。
探究实验8：把钩码分别浸和酒精、浓盐水中，观察弹簧测力计示数，算出钩码所受到的浮力，测出排开液体的重力，比较两者关系。
结论：物体浸在其它液体中，上述结论仍成立。
在上述实验的基础上，引导学生综合归纳得出阿基米德原理。表达式为F浮=G排液=ρ液gV排，表明浮力大小只跟排开的液体重力有关，即与物体浸入的液体密度和排开液体的体积有关。
请各小组先确定一个问题，再商订实验方案，选择器材进行实验研究，最后交流实验结果。
探究问题：浮力大小与浸没在液体中深度有无关系？
探究实验9：把钩码浸没在液体中不同深度的地方，比较两次浮力的大小。
结论：浮力大小与浸没深度无关。
探究问题：浮力大小与物体形状有无关系？
探究实验10：把橡皮泥挂在弹簧测力计下，测出其重力，再将橡皮泥浸没水中，观察弹簧测力计示数，比较两次浮力大小。
结论：浮力大小与物体形状无关。
探究问题：浮力大小与物体重力（或密度）有无关系？
探究实验11：分别把体积相同的铁块和铝块挂在弹簧测力计下，观察弹簧测力计的示数，再浸没在水中，观察弹簧测力计示数变化，比较它们受到的浮力大小。
结论：浮力大小与物体重力（或密度）无关。
探究问题：浮力大小与物体体积有无关系？
探究实验12：把钩码缓慢放入水中，观察弹簧测力计示数变化，再分析钩码受到的浮力变化情况。
结论：浮力大小与物体体积无关。
上述系列实验练习，学生设计实验，解决问题，既是探究能力的具体运动，学生在实验中也澄清了一些模糊认识，得出浮力大小与浸没深度和物体形状、重力、体积、密度均无关的结论。加深了对阿基米德原理的理解。
系列探究实验教学，以提出问题、实验研究、引导归纳为程序，循环探究，让学生亲自运用科学思想、方法，重新揭示物理现象的规律，在动手动眼中动脑，在“玩”中求知，激发了学生的学习兴趣，培养了学生探究、创造能力，提高了课堂效益，很好地突破了“浮力”教学难点。
该文199509在南通市新教材使用研讨会上交流，评为市一等奖，省二等奖。
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