以“浮力影響因素的探究”為例談“科學(xué)方法教育”滲透

黃濤

一、探究活動(dòng)1：猜想浮力的影響因素并探究與液體密度的關(guān)系

問(wèn)題引導(dǎo)：教師呈現(xiàn)游客漂浮于死海水面的圖片，提問(wèn)：什么力讓游客能浮于水面？（學(xué)生答：浮力。）追問(wèn)：為什么人不能漂浮在一般的水面上，而能漂浮于死海的水面上？鼓勵(lì)學(xué)生在討論中大膽地猜想。

學(xué)生猜想：浮力可能與液體密度相關(guān)。死海含鹽的濃度較高，因此密度大，故而對(duì)人的浮力較大。

實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：為學(xué)生提供一杯清水、一只雞蛋和適量的鹽。雞蛋原本會(huì)沉沒(méi)在清水之中，學(xué)生自主探索，通過(guò)將鹽加在水中，模擬死海的環(huán)境來(lái)提升水的密度，最終雞蛋成功浮起。

探究結(jié)論：浮力確實(shí)和液體密度有關(guān)，液體密度越大，浮力越大。

設(shè)計(jì)思路：由死海漂浮的現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生猜想浮力的影響因素，并引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中進(jìn)行定性和定量的研究，進(jìn)而證實(shí)猜想。上述過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)歸納法進(jìn)行了滲透式教學(xué)，同時(shí)還對(duì)學(xué)生的觀察能力進(jìn)行了培養(yǎng)。

二、探究活動(dòng)2：浮力與物塊的密度的關(guān)系

問(wèn)題引導(dǎo)：將木塊和鐵塊分別投入水中，會(huì)有怎樣浮沉情況？為什么會(huì)差別？

學(xué)生猜想：浮力可能與物塊的密度相關(guān)。

實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：教師引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，有意識(shí)地提醒學(xué)生注意控制變量，選擇外形體積一致的鉛塊和鐵塊，通過(guò)彈簧秤的懸掛，將二者一起都浸沒(méi)在水中，結(jié)合物塊的重力和彈簧秤的示數(shù)可以算出他們所受浮力，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)浮力大小相等，可判斷浮力與物塊密度沒(méi)有關(guān)聯(lián)。

探究結(jié)論：浮力與物塊的密度無(wú)關(guān)，但是可能與物體的體積有關(guān)，進(jìn)而引入下一個(gè)討論活動(dòng)。

設(shè)計(jì)思路：上述設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的觀察來(lái)啟發(fā)學(xué)生的猜想，進(jìn)而讓學(xué)生在操作過(guò)程中感悟控制變量的內(nèi)涵，教師要在解釋控制變量意義的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)方法進(jìn)行總結(jié)，將科學(xué)方法的顯性教育和隱性滲透相結(jié)合，完成探究任務(wù)，并且激活學(xué)生思維，引出下一個(gè)探究方向。

三、探究活動(dòng)3：浮力大小與物體排開(kāi)的液體體積的關(guān)系

問(wèn)題導(dǎo)入：將一只空塑料瓶往裝滿水的燒杯中壓，你會(huì)感受到什么？（學(xué)生答：越壓越費(fèi)力。）什么力阻礙瓶子的下壓？（學(xué)生答：浮力。）此外，因?yàn)榇饲氨永锏乃菨M的，那么下壓過(guò)程，你還會(huì)發(fā)現(xiàn)什么？（學(xué)生答：水溢出來(lái)，越往下壓，溢出的水越多。）這二者間有無(wú)聯(lián)系呢？

學(xué)生猜想：浮力的大小和物體排開(kāi)水的體積大小有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：教師要求學(xué)生在上述實(shí)驗(yàn)操作中，收集從燒杯溢出來(lái)的水，并對(duì)體積進(jìn)行測(cè)量。學(xué)生思考并開(kāi)始設(shè)計(jì)溢水杯，自制儀器后測(cè)量體積，并進(jìn)行比較。

探究結(jié)論：物體所受浮力大小與其排開(kāi)的液體體積相關(guān)。

設(shè)計(jì)思路：?jiǎn)l(fā)學(xué)生在觀察中思考有關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和相關(guān)儀器的自制，讓學(xué)生在獲得科學(xué)方法的學(xué)習(xí)體驗(yàn)之余，也能提升其動(dòng)手能力。

四、探究活動(dòng)4：浮力大小的定量探究

問(wèn)題引導(dǎo)：浮力大小與溢出液體體積相關(guān)，那么二者間是否還有更為嚴(yán)密的關(guān)系呢？

提出猜想：教師積極鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生，通過(guò)邏輯演繹手段，提出更為大膽的猜想，物體受到的浮力大小與被排開(kāi)的液體重力有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：學(xué)生通過(guò)彈簧秤分別測(cè)出浮力與溢出水的重力，發(fā)現(xiàn)二者相等。

探究結(jié)論：物體在液體中所受浮力的大小等于其所排開(kāi)液體的重力。

設(shè)計(jì)思路：通過(guò)之前3個(gè)探究活動(dòng)的鋪墊，學(xué)生對(duì)浮力的影響因素已經(jīng)有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，因此，教師適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，就可以點(diǎn)燃學(xué)生邏輯思維的火花，進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納法總結(jié)出阿基米德原理。

學(xué)生在上述4個(gè)探究活動(dòng)的進(jìn)展過(guò)程中，不僅親歷了阿基米德原理的探究過(guò)程，同時(shí)還體驗(yàn)了顯性、隱性結(jié)合的科學(xué)方法教育。他們?cè)谔骄窟^(guò)程中運(yùn)用控制變量法進(jìn)行了一系列定性、定量的分析和比較，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納法實(shí)現(xiàn)了結(jié)論的總結(jié)。這樣的教學(xué)過(guò)程讓學(xué)生真切地體驗(yàn)到物理學(xué)的科學(xué)性、規(guī)范性和嚴(yán)謹(jǐn)性，讓他們?cè)谔綄の锢硪?guī)律以及本質(zhì)時(shí)，也深刻領(lǐng)會(huì)蘊(yùn)含在探究過(guò)程中的科學(xué)方法和物理思想。

責(zé)任編輯 羅 峰