由“形”到“質(zhì)”——關(guān)于浮力計算題解題方法的探究

許晶

（江蘇省南京市濱江中學(xué)）

由“形”到“質(zhì)”——關(guān)于浮力計算題解題方法的探究

許晶

（江蘇省南京市濱江中學(xué)）

浮力的計算一直是初中物理教學(xué)的難點(diǎn)。各類浮力習(xí)題變化很多，由于浮力是隨物體浸入液體里的情況不同而變化的，所以解浮力題似乎沒有一定的規(guī)律，這讓很多學(xué)生由于選擇方法不當(dāng)、解題思路不清，對這類題感到束手無策，在考試中更容易失分。特別是碰到綜合性問題，更加讓學(xué)生聞風(fēng)喪膽。因此，如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會正確解答浮力計算題，是教師需要思考的問題。

一、浮力計算的常用方法

1.稱重法：F浮=G物-F拉

這是測量浮力時的計算公式，用這一方法解題的題目，實(shí)驗(yàn)題居多，或者直接告知G物和F拉的大小。

2.阿基米德原理法：F浮=G排=m排g=p液gV排

阿基米德原理指出，浸在液體中的物體所受的浮力等于排開液體的重力。經(jīng)過公式推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)與排開液體的質(zhì)量、液體的密度和排開液體的體積都有關(guān)系。V排是物體排開液體的體積，這個體積除非直接告知，否則無法求得。但是如果該物體浸沒在水中，就有V排=V物。因此，看見題目中出現(xiàn)“浸沒”的字眼，就便于使用阿基米德原理法求解浮力大小。

例1.將質(zhì)量相等的實(shí)心鐵球、銅球和鉛球浸沒在水中，他們受到的浮力最大的是____。

在使用阿基米德原理法解題時，除了“浸沒”這一字眼，還有“懸浮”“下沉”“沉底”等均可等同于浸沒。

3.懸漂法：F浮=G物

浮沉條件告訴我們，當(dāng)物體浸在液體中時，若處于漂浮或者是懸浮狀態(tài)，即靜止時受力平衡，此時F浮=G物。用這一方法解題時，必須確定物體是漂浮或者懸浮在液體中。除了題目中直接告知，也可以根據(jù)比較物體和液體密度大小得知物體的浮沉狀態(tài)。

例2.一艘木筏漂浮于水面上，木筏的體積為0.4m3，木筏的密度為0.6×103kg/m3，（g=10 N/kg）

這類題，由于條件中告知了木筏的體積，學(xué)生很容易想到用阿基米德原理法計算，卻沒有考慮到漂浮V排＜V物，他們并不相等，這也是學(xué)生在解這一類題目中出錯的原因，也揭示了學(xué)生在解題方法的選擇上較模糊。

二、綜合性題型

在浮力的計算中，一旦出現(xiàn)物體的體積，學(xué)生就會混淆“阿基米德原理法”和“懸浮法”兩種計算浮力的方法。前者需要判斷物體在液體中是否浸沒，后者需要判斷物體在液體中是否漂浮或者懸浮。因此，無論是利用阿基米德原理法還是懸漂法解題，都要先分析物體在液體中的浮沉狀態(tài)。

例3.物體所受的重力為4 N，體積為5×10-4m3。將其放入水中，所受的浮力為_____N。（g=10 N/kg）

但是，在教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)，多次的做題訓(xùn)練容易讓學(xué)生產(chǎn)生固定思維，看到浮力的問題就會覺得題目很復(fù)雜，絞盡腦汁地在想如何結(jié)合多種浮力的計算方法來有效答題，卻忘記了最根本的概念。

例4.將重為4 N，體積為6×10-4m3的物體投入一個裝有適量水的溢水杯中，溢出水300 g，若不計水的阻力，當(dāng)物體靜止時，所受浮力大小為_______N。（g=10 N/kg）

碰到此類題型，很多解題熟練的學(xué)生會先求出物體的密度，再根據(jù)浮沉狀態(tài)，判斷應(yīng)該是運(yùn)用阿基米德原理法還是懸漂法。他們往往忽略了第三個條件“溢出水300 g”，這是排開液體的質(zhì)量，所以這道題的解題方法其實(shí)很簡單。

浮力的計算方法有很多，為了讓學(xué)生能夠找到適當(dāng)?shù)慕忸}方法，理清正確的解題思路，歸納高效的解題訣竅，教師可以把題型大致分門別類。但是，知識是死的，方法是活的，不能讓學(xué)生的思維產(chǎn)生固定模式。在各種解題方法分析透徹以后，還需要嘗試做一些靈活題目，讓學(xué)生能夠?qū)⒅R運(yùn)用自如。

（2013南京）用手將一重為5 N的物體全部壓入水中，物體排開的水重8 N，此時物體受到的浮力為_____N，放手后物體將_______（選填“上浮”“下沉”或“懸浮”），待物體靜止時所受的浮力為_______N，排開水的體積是_______m3。

這道2013年的南京中考題綜合考查了阿基米德原理和物體的浮沉條件。

初中學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中，科學(xué)思維能力普遍較弱，在解決科學(xué)問題過程中，模仿現(xiàn)有的物理模型，套用原理、公式或規(guī)律的現(xiàn)象比較普遍。在解決實(shí)際問題時，會出現(xiàn)各種各樣的困難和錯誤。教師在教學(xué)中要注意透視和分析這些困難和錯誤的成因與根源，澄清學(xué)生頭腦中已有的思維障礙和模糊認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生揭示概念規(guī)律的本質(zhì)特征，使學(xué)生能夠?qū)φ莆盏闹R脈絡(luò)條理化、系統(tǒng)化。

探究這些方面的核心要素，乃是學(xué)習(xí)主體對科學(xué)概念知識建構(gòu)過程中對于科學(xué)實(shí)質(zhì)的把握。這就要求教師在教學(xué)過程中，首先要充分挖掘教材的內(nèi)涵，弄清和處理好物理教學(xué)中“形”和“質(zhì)”的關(guān)系。從本質(zhì)上提高學(xué)生的科學(xué)思維素質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)分析問題的能力，有利于學(xué)習(xí)主體知識的可持續(xù)生長，將來更好地適應(yīng)高一級的理科學(xué)習(xí)。

［1］曹慶.初中物理浮力知識點(diǎn)及計算題解題探討［J］.中學(xué)物理，2014（10）.

［2］鄧文利.有關(guān)浮力的幾種解題方法［J］.初中生輔導(dǎo)，2002（3）.

·編輯李建軍