簡(jiǎn)約的浮沉實(shí)驗(yàn)器

摘要：作者設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的浮沉實(shí)驗(yàn)器，使學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)，觀察并體驗(yàn)到“漂浮、懸浮、上浮、下沉”的全過程。

關(guān)鍵詞：浮沉；泡沫：創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-6148（2013）11（S）-0058-2

物體浮沉實(shí)驗(yàn)是初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)，按照現(xiàn)行教材教學(xué)，學(xué)生不能清晰完整地經(jīng)歷物體的浮沉全過程，因而對(duì)物體“漂浮、懸浮、上浮、下沉”現(xiàn)象體驗(yàn)不深刻，進(jìn)而影響到對(duì)物體浮沉條件的理解。為此筆者在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)物體浮沉條件的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，介紹如下。

1實(shí)驗(yàn)鋪墊

泡沫塑料隨處可見，其特點(diǎn)之一是很容易被壓縮。取一塊體積稍大盡可能松軟的泡沫塑料（以能放進(jìn)飲料瓶為宜），放入裝有90%以上體積水的飲料瓶中，擰緊瓶蓋，用較大力握瓶身，可以看到漂浮在水面上的泡沫塑料塊體積明顯地減小了，松開手后，泡沫塑料塊Bbhj76sCkYIjpXaJA15I3A==又恢復(fù)原狀（如圖l所示）。

2創(chuàng)新設(shè)計(jì)物體浮沉實(shí)驗(yàn)器

2.1準(zhǔn)備器材

500mL普通飲料瓶一只、長(zhǎng)約8cm小螺絲刀一支、小泡沫塑料一塊（例如：可以選取純牛奶紙箱內(nèi)的泡沫襯墊，該泡沫寬約1.5cm、厚約1.2cm，截取約2.5cm的長(zhǎng)度即可）、水適量（圖略）。

2.2調(diào)試器材

拿出準(zhǔn)備好的長(zhǎng)方體泡沫塑料塊，將小螺絲刀從中穿過，并且讓螺絲刀口穿出泡沫塑料幾毫米的長(zhǎng)度。螺絲刀起配重作用，能讓泡沫塑料塊在水中呈豎直狀態(tài)。不斷調(diào)整泡沫塑料塊的體積大小，一直到將其投入水中時(shí)，泡沫塑料塊上表面剛好浸沒在水中為止，即僅讓螺絲刀口露出水面。在實(shí)際操作中，一開始選取的泡沫塑料塊體積可以稍大些，再根據(jù)實(shí)際情況逐漸削減。反復(fù)嘗試，直到符合上述要求。把螺絲刀和泡沫塑料當(dāng)作一個(gè)物體來考慮，則這個(gè)物體呈漂浮狀態(tài)（如圖2所示），至此器材調(diào)試完畢。

2.3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

將飲料瓶裝90%左右體積的水，把調(diào)試好的帶有螺絲刀的泡沫塑料塊投入水中（讓螺絲刀口這端朝上），則物體漂浮，然后擰緊瓶蓋，確保飲料瓶不漏氣。接著，用手握住瓶身，逐漸加大握力?？梢钥吹脚菽芰蠅K上表面的螺絲刀口慢慢浸入水中直至浸沒，此時(shí)物體呈懸浮狀態(tài)。如果保持握力大小不變，物體就一直保持著穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)（如圖3所示），學(xué)生切實(shí)觀察到懸浮現(xiàn)象。繼續(xù)加大握力。物體下沉。最后沉到水底（如圖4所示）。如果這時(shí)松開手，物體立刻上浮，最終漂浮，小螺絲刀口又重新露出水面。

2.4對(duì)實(shí)驗(yàn)的說明

學(xué)生根據(jù)平時(shí)生活經(jīng)驗(yàn)以及在“1.實(shí)驗(yàn)鋪墊”的啟發(fā)下，認(rèn)識(shí)到本方案是通過改變物體排開水的體積來改變浮力的。學(xué)生可以由此進(jìn)一步領(lǐng)悟，既然改變的物理量是物體的體積。而物體的質(zhì)量并未改變，那么在浮沉全過程中物體的密度是變化的。因此，這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅可以從受力分析的角度來研究物體的浮沉條件，還能夠由物質(zhì)密度與水的密度大小關(guān)系這個(gè)角度來分析物體的浮沉條件。真正實(shí)現(xiàn)化難為易，抽象變具體。這個(gè)方案，選材方便，都是身邊的物品，學(xué)生就地取材，可以安排成課外小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)探究興趣。增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)動(dòng)手能力，在實(shí)踐中掌握知識(shí)，真正體現(xiàn)從生活走向物理的理念。筆者任課班級(jí)很多學(xué)生按照要求自制了這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。效果良好。值得一提的是，實(shí)驗(yàn)中的泡沫塑料至少有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其一是調(diào)整體積的大小非常方便，可以任意改變。根據(jù)配重（小螺絲刀等）的不同均能調(diào)試到最佳狀態(tài)：其二是這種材料很容易被壓縮。置于密封的飲料瓶?jī)?nèi)時(shí)，只要稍稍用力握瓶子，加大瓶?jī)?nèi)的壓力時(shí)，其體積可以明顯減小，從而可以隨心所欲地改變浮力大小，簡(jiǎn)潔、快捷、清晰、穩(wěn)定、可控地顯示“漂浮、懸浮、上浮、下沉”現(xiàn)象。另外，上面提到，螺絲刀口穿出泡沫塑料幾毫米的長(zhǎng)度即可（不宜過長(zhǎng)），這是因?yàn)槿绻L(zhǎng)度太大。一方面?？赡軐?dǎo)致泡沫塑料在水中不能呈豎直狀態(tài)；另一方面。在加大對(duì)瓶子的握力時(shí)，盡管泡沫塑料因受壓體積減小。即減小排開水的體積，浮力減小，在物體重力不變時(shí)，物體可以下沉，但在螺絲刀口慢慢浸入水的過程中又不斷增加了排開水的體積。因而要讓物體繼續(xù)下沉。只有進(jìn)一步壓縮泡沫塑料的體積才能實(shí)現(xiàn)，這樣就需要用更大的握力。給實(shí)驗(yàn)操作帶來不便。所以螺絲刀口露出水面的部分越少越好。

（欄目編輯 王柏廬）