關(guān)于物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題解析

◆王學(xué)軍

(南陽幼兒師范學(xué)校)

一、物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題的教學(xué)策略闡述

1.物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題——關(guān)于“一切浸在液體中物體，都會(huì)受到浮力”的教學(xué)策略闡述

眾所周知，在《論浮體》中阿基米德曾經(jīng)清晰的描繪了關(guān)于流體靜力學(xué)中浮力的基本原理，這個(gè)原理可被劃分為兩個(gè)內(nèi)容，第一個(gè)內(nèi)容是假設(shè)我們將一個(gè)物體全部浸泡在處于靜止?fàn)顟B(tài)的水中，且物體與水之間維持著非常穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，則水作用于該物體上的力的方向與重力的方向呈現(xiàn)出相反方向的狀態(tài)，其浮力的大小等于被此物體排開的水的重力。第二個(gè)內(nèi)容是如果這個(gè)物體上半部分漂浮在水面上，下半部分則處在靜止的水中，那么該物體將受到來自于向上的作用力，且這個(gè)作用力的大小等于物體所排開的那部分水的重力。

然而，由于這一純概念性質(zhì)的描述使得學(xué)生難以理解浮力在其中的應(yīng)用，為此高校的物理教師應(yīng)當(dāng)用直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式來開展物理中浮力應(yīng)用的教學(xué)。高校的物理教師應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備剪掉瓶底的可樂瓶、燒杯以及乒乓球等器材，在實(shí)驗(yàn)前可通過情景假設(shè)問題的形式來提升學(xué)生對(duì)于該篇章內(nèi)容學(xué)習(xí)的積極性，比如高校的物理教師可以提出，“這里有一個(gè)剪掉瓶底的可樂瓶，老師在里面放入一只乒乓球，接著再向可樂瓶灌水，請(qǐng)問乒乓球會(huì)不會(huì)浮起呢”等類似的問題。學(xué)生會(huì)根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為可樂瓶中的乒乓球一定會(huì)浮起來，但是當(dāng)高校的物理教師將乒乓球放入瓶底朝上瓶口朝下的可樂瓶中，使用燒杯往乒乓球上倒水，引導(dǎo)學(xué)生觀察可樂瓶中的乒乓球的運(yùn)動(dòng)情況，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)水不斷從瓶口中流出，但是可樂瓶中的乒乓球并沒有按照學(xué)生所認(rèn)定的那樣出現(xiàn)上浮的現(xiàn)象，通過這種與學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生沖突的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，從而激發(fā)了學(xué)生重構(gòu)觀念心理欲望的同時(shí)，還能夠降低學(xué)生對(duì)于物理中浮力這一章的學(xué)習(xí)抵觸情緒。

除此之外，在開展一切浸在液體中物體，都會(huì)受到浮力這一理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，高校的物理教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察乒乓球在可樂瓶中運(yùn)動(dòng)情況，通過觀察浸在水里的乒乓球的下方是否有水，從而讓學(xué)生形成正確的認(rèn)知，即并非所有浸沒在水里的物體都會(huì)受到來自于浮力作用，只有當(dāng)該物體的下方有液體時(shí)才能受到來自于浮力作用。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活中常常見到的水里的橋墩、打在河床里的木樁等物體，找到水里的橋墩、打在河床里的木樁為什么不會(huì)浮起來的原因，從而使物理中浮力應(yīng)用這一知識(shí)能夠深入的理解。

2.物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題——關(guān)于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學(xué)策略闡述

對(duì)于浸在水里下沉的物體是否受水的浮力這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)，高校的物理教師所選擇的教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)與關(guān)于“一切浸在液體中物體，都會(huì)受到浮力”的教學(xué)模式一致，即采用直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。高校的物理教師應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備200g的砝碼、透明度較高的裝水器材以及彈簧秤，關(guān)于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程如圖所示，高校的物理教師首先使用彈簧秤測(cè)量出砝碼的重力(彈簧秤示數(shù)為F1)，其次使用彈簧秤測(cè)量砝碼全部浸沒在裝水器材的水里中時(shí)彈簧秤的讀數(shù)(彈簧秤示數(shù)為F2)，依據(jù)浮力的公式，計(jì)算出砝碼在裝水器材的水里時(shí)所受到的浮力大小為F(浮)=Fl-F2。最后，將砝碼不斷的往下沉，此時(shí)高校的物理教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)提醒學(xué)生認(rèn)真觀察彈簧秤所顯示的示數(shù)在隨著砝碼不斷的下沉?xí)r的變動(dòng)情況。此時(shí)，學(xué)生可以觀察到彈簧秤所顯示的示數(shù)在隨著砝碼不斷的下沉?xí)r仍然小于物體的重力(彈簧秤示數(shù)為F1)，從而驗(yàn)證浸在水里下沉的物體仍然受到浮力的影響。

二、高校的物理教師應(yīng)當(dāng)如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題

1.物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)滿足學(xué)生的智力需求

依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)工作的開展應(yīng)當(dāng)立足于學(xué)生發(fā)展需求和已有的知識(shí)儲(chǔ)備、日常生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，即學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備、日常生活經(jīng)驗(yàn)就是物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)工作開展的起點(diǎn)，高校的物理教師在開展物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)工作時(shí)，必須對(duì)本班級(jí)學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備進(jìn)行全面調(diào)查，結(jié)合本班級(jí)學(xué)的實(shí)際的知識(shí)儲(chǔ)備情況制定出符合學(xué)生發(fā)展需要的物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)工作開展路徑，唯有此才能夠達(dá)到讓學(xué)生輕輕的跳起來就能摘到果子的理想目標(biāo)。以關(guān)于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學(xué)為例，高校的物理教師不應(yīng)當(dāng)在未開展直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式前直接的引入浮力的概念，而是應(yīng)當(dāng)先讓學(xué)生使用彈簧秤測(cè)算出被測(cè)量的物體所受的重力，并且讓學(xué)生親身體驗(yàn)用手托舉彈簧秤下所測(cè)量的物體，及時(shí)反饋彈簧秤上的讀數(shù)的變化，從而讓學(xué)生能夠直觀的感受到彈簧秤上所變化的讀數(shù)相當(dāng)于手向上托舉所測(cè)量的物體的力。隨后，再把掛在彈簧秤的物體浸入水中時(shí)觀察彈簧秤的讀數(shù)，高校的物理教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧秤上的讀數(shù)的變化，此時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)彈簧秤上的讀數(shù)出現(xiàn)減小的現(xiàn)象，這一階段高校的物理教師應(yīng)當(dāng)向?qū)W生拋出問題，即“造成彈簧秤上的讀數(shù)出現(xiàn)減小現(xiàn)象的原因有哪些？”引導(dǎo)學(xué)生由物體浸入水中時(shí)水對(duì)物體產(chǎn)生向上的托力，從而引入浮力基礎(chǔ)性的概念，這種由日常生活經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向物理學(xué)中基本知識(shí)的知識(shí)遷移形式，能夠使學(xué)生迅速的理解水對(duì)物體產(chǎn)生的浮力相當(dāng)于彈簧秤上減小的讀數(shù)，通過這種形式能夠?yàn)榻酉聛砦锢碇懈×?yīng)用的綜合性問題教學(xué)工作開展奠定興趣基礎(chǔ)。

2.物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)點(diǎn)燃學(xué)生的探究激情

眾所周知，興趣是最好的老師，點(diǎn)燃學(xué)生的探究激情應(yīng)當(dāng)從興趣愛好開始入手。我國著名心理學(xué)家潘菽則認(rèn)為，興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最真實(shí)、最活躍的有機(jī)構(gòu)成部分。點(diǎn)燃學(xué)生的探究激情就能夠有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，利用這種學(xué)習(xí)物理的積極性從而有效的提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)成績(jī)。學(xué)生處于對(duì)新事物有著異常強(qiáng)烈的好奇心以及求知欲的階段，在這一時(shí)期學(xué)生的思維主要依賴于親身體驗(yàn)的形象思維，這種親身體驗(yàn)的形象思維僅僅具備初級(jí)的抽象思維能力，使得學(xué)生嚴(yán)重缺乏空間想象能力以及高度概括能力。高校的物理教師應(yīng)當(dāng)注意的是物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)是一次充滿著縝密思維以及理性認(rèn)知的活動(dòng)，這就使得學(xué)生所面對(duì)的物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)充滿著枯燥無味的數(shù)字、復(fù)雜多變的計(jì)算公式、高度簡(jiǎn)潔的概括以及多維度的分析思路，顯而易見，這種枯燥乏味的物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)很難激發(fā)學(xué)生的探究興趣?；诖?，高校物理教師在開展物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分的結(jié)合物理知識(shí)的教學(xué)特點(diǎn)，通過將抽象的空間想象轉(zhuǎn)換為直觀的形象思維，從而使學(xué)生的求知欲望與物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)之間能夠碰出興趣的火花，激活學(xué)生對(duì)于探究物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題的欲望。以關(guān)于“浸在水里下沉的物體是否受水的浮力”的教學(xué)為例，在這一章的教學(xué)中高校的物理教師需要與學(xué)生共同探究物體的浮沉條件，而這需要學(xué)生具備相應(yīng)的空間想象能力，如果高校的物理教師采取傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸?shù)男问?，?shì)必難以使學(xué)生感覺到物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)的樂趣。為此，高校的物理教師應(yīng)當(dāng)通過將物體所受到的重力以及物體所受到的浮力進(jìn)行比較，進(jìn)而使抽象的空間想象轉(zhuǎn)換為直觀的物理現(xiàn)象，使得學(xué)生能夠激發(fā)對(duì)于物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)探究活動(dòng)的樂趣。首先，物理教師引導(dǎo)學(xué)生分別在可樂瓶?jī)?nèi)裝上不同質(zhì)量的水，使裝了水的可樂瓶能夠在水中保持著上浮、懸浮、以及下沉狀態(tài)。其次，高校的物理教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生分別測(cè)量出裝了水的可樂瓶處于上浮、懸浮以及下沉狀態(tài)所受到的重力以及浮力。最后，將裝了水的可樂瓶處于上浮、懸浮、以及下沉狀態(tài)所受到的重力以及浮力進(jìn)行列表對(duì)比，通過直觀比較以及分析論證的形式使學(xué)生能夠直觀的理解物體浮沉條件。

3.物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)重視浮力應(yīng)用的典型例題

由于受到應(yīng)試教育的影響，高校的物理教師往往傾向于使用題海戰(zhàn)術(shù)來使學(xué)生在解題的過程中理解浮力應(yīng)用這一概念，然而實(shí)際情況卻是學(xué)生在物理題海中游得精疲力竭，與此同時(shí)他們的能力并沒有得到應(yīng)有的提升。實(shí)際上，盡管物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題研究千變?nèi)f化，但是物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題的變僅限于浮力題目的結(jié)構(gòu)，即其所設(shè)置的物理情境，而物理中浮力應(yīng)用的內(nèi)涵、思想等內(nèi)在的本質(zhì)特征卻是沒有任何變化的。為此，高校的物理教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從“多變”的外在形式中找到“不變”的本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)遷移的能力，使學(xué)生能夠理解物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題。

三、結(jié)束語

綜上所述，物理浮力教學(xué)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)也是教學(xué)的難點(diǎn)，因此，在物理孝科學(xué)家過程中，物理教師需要加強(qiáng)物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題解析研究工作，通過滿足學(xué)生的智力需求、點(diǎn)燃學(xué)生的探究激情以及重視浮力應(yīng)用的典型例題等相關(guān)方面入手，從而引導(dǎo)學(xué)生能夠增強(qiáng)對(duì)于物理中浮力應(yīng)用的綜合性問題的學(xué)習(xí)興趣。