摸透學(xué)生起點(diǎn) 把握教材重點(diǎn) 突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)
——淺談《測(cè)量下沉的物體受到水的浮力》實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

（浙江省湖州市安吉縣第七小學(xué) 浙江湖州 313300）

一、調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序，貼近學(xué)生認(rèn)知

經(jīng)過上一課《浮力》的研究，同學(xué)們已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)了什么是浮力，知道上浮的物體會(huì)受到水的浮力的作用，也知道物體在水中受到的浮力大小與物體排開的水量有關(guān)。那么下沉物體是否受到水的浮力作用呢？我們先來做一個(gè)前測(cè)，了解一下學(xué)生的想法，大部分學(xué)生認(rèn)為“下沉物體同樣受到水的浮力”作用。理由五花八門：有的憑生活經(jīng)驗(yàn)，有的看過書或者科普類文章，有的看過相關(guān)知識(shí)的電視節(jié)目，還有的則純粹是猜測(cè)。當(dāng)然，也有一部分同學(xué)覺得很難確定，甚至還有極少數(shù)同學(xué)認(rèn)為下沉物體是不會(huì)受到水的浮力作用。

基于學(xué)生這樣的認(rèn)知，我們先增加一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：比較觀察同一個(gè)鉤碼在空氣中和水中的“重力”大小。如果在水中測(cè)得的“重力”小于在空氣中的重力，則說明物體受到了水的浮力。此時(shí)可以讓學(xué)生自己總結(jié)出一個(gè)結(jié)論，明確下沉物體的確也會(huì)受到水的浮力作用，這一點(diǎn)已經(jīng)毋庸置疑了，消除了前面少數(shù)同學(xué)的一些疑慮。那么接下去重點(diǎn)就是研究下沉物體受到的浮力大小究竟是怎樣的，跟哪些因素有關(guān)。為了更貼近學(xué)生的邏輯思維，我們將教材中這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)交換順序，也即先測(cè)量大小不同的下沉物體完全浸入水中后受到的浮力大?。辉贉y(cè)量同一個(gè)下沉物體部分浸入水中后受到的浮力大小。通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)，由淺入深、由易到難、逐步推進(jìn)。幫助學(xué)生建立“①下沉物體在水中受到浮力作用。②下沉物體浸入水中受到的浮力大小與浸入的體積有關(guān)，浸入體積越大，受到的浮力就越大。③當(dāng)物體在水中受到的浮力小于重力時(shí)就下沉?！边@些科學(xué)概念。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，降低操作難度

1.添加一根橫梁

如右圖一所示：將原來的手提測(cè)力計(jì)測(cè)量物體在水中的重力，改成在上方加一根橫梁，當(dāng)將物體浸沒在水中又沒碰到量杯底部時(shí)，再固定在上方的橫梁上。橫梁可以架在鐵架臺(tái)上（方便調(diào)節(jié)橫梁高度）。

圖1

加橫梁的設(shè)計(jì)，避免了學(xué)生因手提測(cè)力計(jì)產(chǎn)生的抖動(dòng)、碰到杯底杯壁等干擾因素產(chǎn)生的影響，大大降低了操作的難度。因?yàn)闇y(cè)力計(jì)不再抖動(dòng)，同學(xué)們讀數(shù)更加方便，誤差也會(huì)降到最低。同時(shí)也解放了提測(cè)力計(jì)的這位學(xué)生，方便他和其他組員一起觀察、讀數(shù)和思考。

2.增加測(cè)力計(jì)和量杯數(shù)量

如右圖二所示：在測(cè)量大小不同物體在水中受到的浮力時(shí)，教師為每組準(zhǔn)備三個(gè)量杯、三個(gè)測(cè)力計(jì)、三個(gè)不同大小的下沉物體，每個(gè)量杯里倒入200毫升水（水量可以視量杯大小、下沉物體大小而定）。學(xué)生在測(cè)量完這三個(gè)大小不同的下沉物體在空氣中的重力后，做好記錄（填在記錄表中）。然后按右圖所示將它們分別放入三個(gè)量杯中，開始實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖2

這樣的設(shè)計(jì)，三個(gè)物體在水中的重力可以同時(shí)測(cè)量。一則加快實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)速度，節(jié)省了有限的學(xué)習(xí)時(shí)間。二則避免了只用一個(gè)量杯、一個(gè)測(cè)力連續(xù)測(cè)量大小不同的三個(gè)下沉物體所帶來的簡(jiǎn)單重復(fù)，累贅無趣。三則防止了將這三個(gè)物體不停地浸入、取出同一量杯導(dǎo)致水量發(fā)生變化而帶來的誤差，提高了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

同樣的道理，在測(cè)量“同一個(gè)下沉物體浸入水中受到的浮力大小”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中（如右圖三所示），教師為每組學(xué)生準(zhǔn)備三個(gè)相同的規(guī)則的下沉物體、三個(gè)測(cè)力計(jì)、三個(gè)量杯，每個(gè)量杯里倒入200毫升水。實(shí)驗(yàn)的操作方法和設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)同上。

圖3

三、同時(shí)呈現(xiàn)現(xiàn)象，有利觀察分析

在測(cè)量大小不同的下沉物體在水中受到的浮力時(shí)，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是圖二這樣的現(xiàn)象。學(xué)生除了可以比較方便地分別讀出測(cè)力計(jì)的讀數(shù)、測(cè)出排開的水量外，還很容易橫向比較，直觀地發(fā)現(xiàn)三個(gè)量杯水平面的變化。通過觀察、測(cè)量、比較，得出如下結(jié)論：下沉物體浸入水中的體積越小，水平面上升得越少，也就是排開的水量越少，受到的浮力越小；下沉物體浸入水中的體積越大，水平面上升得越多，也就是排開的水量越多，受到的浮力越大。同時(shí)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有利于橫向?qū)Ρ?，也有利于學(xué)生進(jìn)行觀察，從鮮明的對(duì)比中更易分析得出科學(xué)結(jié)論。

四、關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，有利操作觀察

為了更好的開展實(shí)驗(yàn)，我們需要注意三個(gè)細(xì)節(jié)：一、無論是測(cè)量大小不同的下沉物體受到的浮力，還是測(cè)量同一下沉物體受到的浮力，都應(yīng)該先將物體固定在測(cè)力計(jì)上，再浸入水中，最后固定在橫桿上，這三步順序不能交換。二、測(cè)量同一下沉物體在水中受到的浮力時(shí)，選用的器材盡量是規(guī)則的，如圓柱體、長(zhǎng)方體等，最好標(biāo)上三分之一、三分之二的刻度線，且彈簧稱掛橫梁上時(shí)控制好高度，使得物體浸入水中要?jiǎng)偤脻M足三分之一，三分之二。三、如果實(shí)驗(yàn)使用燒杯太大而水量變化不明顯的話，可以選擇量筒。

科學(xué)學(xué)習(xí)是以科學(xué)探究為最重要的學(xué)習(xí)方式。因此教師必須深入研究學(xué)生，從便于學(xué)生操作、觀察、思考和發(fā)現(xiàn)的角度精心設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，讓他們親歷知識(shí)形成過程，最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。