例談《浮力》教學(xué)中的“淺入淺出”

江薇

摘? ?要：在課堂教學(xué)中，時常會出現(xiàn)教師把簡單的問題復(fù)雜化的現(xiàn)象。文章以蘇科版八年級下冊《浮力》一節(jié)為例，在認(rèn)識浮力、測量浮力、探究浮力、計算浮力這幾個環(huán)節(jié)中分別舉例對比，說明如何用“淺入淺出”的方法幫助學(xué)生更容易地掌握相關(guān)知識。

關(guān)鍵詞：淺入淺出;浮力;阿基米德原理

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）12-0005-4

日常教學(xué)中要避免把簡單的問題復(fù)雜化，要做到難的問題，深入淺出;易的問題，淺入淺出。何為“淺入淺出”？從生活中常見的現(xiàn)象或者學(xué)生已有的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)為切入口，建立概念或設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，得出結(jié)論，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。這種模式強(qiáng)調(diào)省略一切花哨或不必要的步驟，去除一切容易產(chǎn)生混淆的過程，用最簡潔明了的方式揭示主題。下面以《浮力》一節(jié)的教學(xué)設(shè)計為例，加以說明。

1? ? 新課引入

新授課引入的方法多種多樣，新奇、有趣固然重要，但更重要的是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、切合課題。若是復(fù)雜的新課引入最好能在學(xué)完之后解釋其原理。新課引入切忌讓學(xué)生看一看、笑一笑后就不了了之了。關(guān)于浮力的引入，筆者見過這樣幾個。

（1）用乒乓球放在量筒里模擬皮球掉進(jìn)樹洞里，如何取出乒乓球？雖無新意，但簡單明了，緊扣課題。

（2）視頻播放，解放軍戰(zhàn)士搶險，搭建鋼鐵浮橋。切合題意，但耗時略長。

（3）如圖1，用手堵住瓶口，乒乓球才能“浮”起。有趣，但學(xué)生很難理解，也易出現(xiàn)科學(xué)性錯誤。

（4）乒乓球底粘薄鐵片放入塑料桶中，桶底外部用強(qiáng)磁體吸住乒乓球。手擋住不讓學(xué)生看到磁體，倒水入筒，乒乓球不浮，學(xué)生覺得奇怪，手悄悄移走磁體，球浮起。引發(fā)學(xué)生興趣，引出課題。雖有趣，但學(xué)生好奇的是乒乓球?yàn)槭裁磩傞_始沒有上浮。因此，并不切題。

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（5）直接展示伽利略彩球溫度計，如圖2。提問：“上面幾個小球?yàn)槭裁茨芷谒嫔?？?/p>

學(xué)生回答：“因?yàn)槭芨×??！?/p>

直接引入課題?？此坪唵危r、直接。在本節(jié)課學(xué)過影響浮力大小的因素后，可再拿出此裝置，讓學(xué)生想辦法使沉在水底的彩球浮出水面。首尾呼應(yīng)，使一節(jié)課的教學(xué)流程更加完整。

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圖2? 伽利略彩球溫度計

以上第3、4兩種方法的新課引入，就有點(diǎn)顯得化簡為繁，“浮力”能使物體浮出水面沒有什么神奇之處，沒有必要故作神秘。單刀直入，引出課題，此為“淺入淺出”。

2? ? 浮力概念的建立

引出課題后，直接讓學(xué)生列舉生活中物體受到浮力的例子。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰信e出很多例子，包括氣體和液體，但都是漂浮的物體。如“救生圈漂在水面上受浮力作用”“人可以漂浮在死海的海面上”等，但鮮少會說“人在水中受浮力”。這是符合學(xué)生正常認(rèn)知規(guī)律的，在學(xué)生的前概念中浮起來的物體受浮力。課本上的圖片也都是漂浮物體的例子，此處沒必要去糾正。課件展示圖片時，也同樣均為漂浮的物體，可參照教材中的圖片。

接著讓學(xué)生用自己的話描述“什么是浮力”。學(xué)生可能會給出以下答案：“在水中或空氣中的物體受到的一個向上的力”或者“能使物體浮起來的力”等。教師無需否定，只需稍加修改。例如，追問學(xué)生“只有水中的物體受浮力嗎？”“其他液體呢？”學(xué)生立刻能想到，水和空氣代表了液體和氣體。

最后，直接給出課本上浮力的描述，即“浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上的托力，叫做浮力?！笨煽闯鲞@句話中除了“浸”和“托”兩個字學(xué)生無法自己概括出來，其他的內(nèi)容和學(xué)生說的差不多。

有的老師在此處會特別介紹“浸”這個字，例如問學(xué)生“浸”分為幾種？答案是“浸沒”和“部分浸入”。再引導(dǎo)、告知學(xué)生這兩種情況都受到浮力，或者問學(xué)生這兩種情況浸在液體中的體積與物體本身的體積大小有何關(guān)系？這種設(shè)計，就化簡為繁了。容易在學(xué)生剛建立浮力概念時把重點(diǎn)拉偏。

認(rèn)識浮力的教學(xué)環(huán)節(jié)中，由學(xué)生從自己列舉的實(shí)例中尋找共同點(diǎn)，歸納出“什么是浮力”，教師再給出課本中關(guān)于浮力的描述。此為“淺入淺出”。

3? ? 判斷浮力的方向

浮力是個效果力，根據(jù)“浮”字，學(xué)生很容易理解浮力是向上的。但是“向上”可以豎直向上，也可以斜向上。有的學(xué)生會想到，乒乓球漂浮在水面上時，由于靜止，二力平衡，因此浮力與重力的方向相反，是豎直向上的。此時教師應(yīng)肯定這種推理過程，同時演示如圖3所示的實(shí)驗(yàn)，請學(xué)生觀察細(xì)線沿著什么方向。引導(dǎo)學(xué)生思考有什么辦法判斷細(xì)線是否豎直。方法一，與水面垂直;方法二，與中垂線平行。接著教師左右撥動乒乓球，或?qū)⑺蹆A斜，發(fā)現(xiàn)細(xì)線始終豎直，而浮力方向與細(xì)線的方向一致，因此浮力始終豎直向上。

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圖3? 演示實(shí)驗(yàn)示意圖

此處不宜進(jìn)行受力分析。若進(jìn)行受力分析，會化簡為繁。乒乓球由于受到浮力作用而拉直了細(xì)線，學(xué)生很自然會想到浮力與細(xì)線的方向是一致的，只需演示在不同的情況下，細(xì)線始終豎直，就代表了浮力始終沿豎直方向，此為“淺入淺出”。

4? ? 下沉的物體是否受到浮力的作用，稱重法測浮力

呼應(yīng)之前，學(xué)生舉例死海中的人漂在水面上是因?yàn)槭艿礁×ΑＯ驅(qū)W生提問，人在普通的海水中也能漂浮在水面上嗎？受浮力嗎？引出問題，下沉的物體是否受浮力？因?yàn)閷W(xué)生平時不會在水中提重物，所以這樣的生活經(jīng)驗(yàn)學(xué)生是很少有的。若無法說出支持猜想的經(jīng)驗(yàn)可直接略過。讓學(xué)生用一個彈簧測力計想辦法驗(yàn)證下沉的物體受浮力。接著，讓學(xué)生畫出如圖4所示的重物靜止時的受力示意圖?？奢p松得出F■=G-F■的關(guān)系式。從而得出測量浮力的方法。

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圖4? 用彈簧測力計驗(yàn)證下沉物體受浮力

因此，此部分內(nèi)容主要分三步。第一步用彈簧測力計探究下沉的物體是否受到浮力作用;第二步，畫力的示意圖;第三步，推導(dǎo)等式，得出測量浮力的方法。簡潔明了，“淺入淺出”。

5? ? 探究影響浮力大小的因素

這部分是本節(jié)課的重點(diǎn)。影響因素中，排開液體的體積這個概念對學(xué)生來說有點(diǎn)陌生?？上茸鲆粋€體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，請一個學(xué)生用一只手將籃球壓入盛滿水的桶中，感受浮力大小的變化，同時觀察溢出水的情況。由此引發(fā)學(xué)生猜想，浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積有關(guān)。再介紹什么是排開的液體，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出，排開液體的體積大小等于物體浸在液體中的體積大小。不宜過多擴(kuò)展，如排開液體的體積與液體本身的體積無關(guān)，等等。接著再讓學(xué)生通過生活經(jīng)驗(yàn)猜一猜浮力大小還與哪些因素有關(guān)。根據(jù)之前“死海”的例子，學(xué)生很容易猜到液體密度。接著引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法設(shè)計實(shí)驗(yàn)，分組探究，得出正確結(jié)論。但是，學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)中，還存在著一些錯誤的前概念。例如，因?yàn)榛@球越往下壓，浮力越大，所以浮力與深度有關(guān);木塊漂浮，鋼鐵下沉，所以浮力與物體的重力或者物體的密度有關(guān);鐵塊下沉，輪船漂浮，所以浮力與物體的形狀或者與物體和液體的接觸面積有關(guān);還有浮力與物體本身的體積有關(guān)，等等。這些都是寶貴的課堂生成，教師不要回避這些猜想，讓學(xué)生大膽地猜，再引導(dǎo)學(xué)生用控制變量的方法設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

5.1? ? 浮力與物體和液體的接觸面積是否有關(guān)

教師演示，用一個長方體空紙盒（用寬透明膠帶封口），平放和側(cè)放在水面上，均為漂浮。引導(dǎo)學(xué)生分析兩次浮力大小是否改變？學(xué)生可根據(jù)二力平衡得出浮力不變，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)浮力與接觸面積無關(guān)。

5.2? ? 浮力與形狀是否有關(guān)

課堂上只需簡單說明，將一塊橡皮泥捏成不同形狀后必須都是浸沒，因?yàn)橐刂芕■不變。而不能將一塊橡皮泥搓成球狀浸沒和捏成碗狀漂浮進(jìn)行比較。

5.3? ? 浮力與物體的質(zhì)量（密度）是否有關(guān)

可做分組實(shí)驗(yàn)，用配套器材，塑料小盒子中裝上鉤碼，用鉤碼的個數(shù)改變整體的質(zhì)量，每一次都浸沒，進(jìn)行研究。

5.4? ? 浮力與深度是否有關(guān)

同樣需要控制變量。學(xué)生可動手探究浮力與浸沒深度的關(guān)系。教師設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究當(dāng)物體部分浸入時，浮力與浸入深度是否有關(guān)。同樣需要控制V■一定，因此，選擇一個柱形重物，每次均浸入一半，則V■不變，而深度變了，發(fā)現(xiàn)浮力并沒有變。

總結(jié)，浮力只與液體密度、排開液體的體積有關(guān)。其他一切看似有關(guān)的因素，實(shí)則都是因?yàn)榕砰_液體的體積發(fā)生了改變。最后，讓學(xué)生想辦法使伽利略彩球溫度計中下沉的彩球浮出水面。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)液體熱脹冷縮的性質(zhì)改變水的密度，將其放入冰水混合物中。

總結(jié)這一部分，通過體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生對浮力大小的影響因素進(jìn)行猜想，運(yùn)用控制變量設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究，得出正確結(jié)論。再對其他猜想或?qū)嶒?yàn)或分析一一排除。最后，總結(jié)出浮力只與液體密度和排開液體的體積有關(guān)。此為“淺入淺出”。

6? ? 阿基米德原理

阿基米德原理可放在第二課時講解。有的老師會根據(jù)浮力的影響因素讓學(xué)生猜一猜，浮力與ρ■和V■有關(guān)，也可以看作和什么有關(guān)？m■。再乘g，得到G■。引出阿基米德原理，這種處理方法看似流行，卻存在很多問題，不嚴(yán)謹(jǐn)，過于隨意。這不是在做猜想，是硬往答案上湊。

還有的老師會用水袋的實(shí)驗(yàn)，水袋作為研究對象，它的密度近似是水的密度，放入水中，可浸沒。因?yàn)棣选?ρ■，V=V■，所以G=G■。又因?yàn)榇藭r測力計示數(shù)F=0，所以F■=G。等量代換得出阿基米德原理F■=G■。用這種推導(dǎo)方式得出阿基米德原理的過程是錯誤的。水袋近似懸浮在水中，這是一個很特殊的例子，只有極個別的物體所受浮力與重力相等。那么，當(dāng)浮力與重力不相等的時候，阿基米德原理還成立嗎？實(shí)驗(yàn)探究不能用個例去說明普遍規(guī)律。在教學(xué)上，這樣的方式也會讓學(xué)生產(chǎn)生負(fù)遷移。是典型的化簡為繁。

阿基米德原理可直接告知學(xué)生，由學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此實(shí)驗(yàn)需用到溢水杯、小桶、彈簧測力計等器材。這是一個驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，不需要去猜什么。驗(yàn)證成功后，對公式進(jìn)一步推導(dǎo)F■=G■=ρ■V■g，這里的推導(dǎo)過程并沒有什么附加的條件。推導(dǎo)的結(jié)果進(jìn)一步佐證浮力只與ρ■、V■有關(guān)。

這一部分，第一步直接告知學(xué)生阿基米德原理的內(nèi)容;第二步設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;第三步對公式進(jìn)行推導(dǎo)，進(jìn)一步證明浮力的影響因素只有ρ■和V■。簡單明了，此為“淺入淺出”。

以《浮力》這一節(jié)的內(nèi)容為例，意在說明教學(xué)中我們的目的是為了讓學(xué)生學(xué)懂，例如常用的類比法或逆向思維法等，都是為了讓復(fù)雜的問題變簡單，更便于學(xué)生理解、掌握。因此，對待難的知識點(diǎn)，我們要深入淺出，對待不難的知識點(diǎn)，我們更要淺入淺出，堅決避免把簡單的問題復(fù)雜化，人為地增加學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉炳昇，李容.義務(wù)教育教科書物理八年級下冊[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2015.

（欄目編輯? ? 趙保鋼）