小議一道浮力題的難點(diǎn)突破

陳陽

物理是一門重要的自然科學(xué)，如何激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的愛好，提高其分析問題、解決問題的能力，是我們每位教師長(zhǎng)期研究的課題。我在九年級(jí)二輪復(fù)習(xí)過程中是這樣做的，現(xiàn)整理與同仁分享，不妥之處請(qǐng)指正。

例題：如圖，薄壁容器的底面積為S，物體A的體積為V，底面積為S1，輕質(zhì)彈簧的一端固定在容器底部，另一端與A連接。當(dāng)容器中的水深為h時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度恰好等于原長(zhǎng)，物體A有一半的體積浸在水中。下列判斷正確的是（）

B.若將A和輕質(zhì)彈簧取走，容器中的水面下降的高度Δh=

C.若在A上加放重為GB的物體B，A恰好浸沒，此時(shí)彈簧的勁度系數(shù)k=

D.若向容器中緩慢加水直到A完全浸沒，則后來新注入的水的質(zhì)量m=

1.明確研究對(duì)象

師：當(dāng)容器中的水深度為h時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度恰好等于原長(zhǎng)。這句話隱含的條件是什么呢？

生：彈簧沒有發(fā)生形變，沒有彈力，物體A漂浮。

師：那物體A有一半的體積浸在水中又說明了什么呢？

生：根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮=ρ水gV，因?yàn)锳漂浮，所以GA=F浮=ρ水gV。

師：根據(jù)大家的分析，我們已經(jīng)知道了物體A的重力，那結(jié)合題目信息，我們能不能求出物體A的密度呢？

（學(xué)生紛紛舉起了雙手）生：可以的，因?yàn)镚A=ρAgV=F浮=ρ水gV，所以ρA=。

點(diǎn)評(píng)：確定物體A是研究對(duì)象，根據(jù)A物體的狀態(tài)，進(jìn)行受力分析是學(xué)生解題的第一步。

2.確定題目類型

師：液體的壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)呢？

生：液體的密度和液體的深度。

師：當(dāng)容器中的水深度為h時(shí)，此時(shí)水對(duì)容器底部的壓力多大呢？

生：水對(duì)容器底部的壓力F=pS=ρ水ghS。

師：如果把A物體拿走，會(huì)發(fā)生什么呢？

生：水面下降。

師：水面下降后，水對(duì)容器底部的壓力變化多少？水面下降的高度是多少呢？

生：因?yàn)锳物體被拿出，A受到的浮力就是水對(duì)容器底部減少的壓力。

ΔF=F浮=ΔpS

Δp==ρ水gh

Δh=

點(diǎn)評(píng)：初中物理壓強(qiáng)、壓力的求解釋重點(diǎn)也是難點(diǎn)，通常固體是先求壓力再求壓強(qiáng)，液體是先求壓強(qiáng)再求壓力。因此，解決此類問題是不能亂套公式，應(yīng)抓住問題關(guān)鍵。

3.情景圖示解題

師：題目中當(dāng)容器中的水深為h時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度恰好等于原長(zhǎng)，物體A有一半的體積浸在水中，我們還可以推測(cè)出什么呢？大家認(rèn)真看圖。

生：如圖，水深h為A物體浸在水中的高度和彈簧的原長(zhǎng)組成。

因?yàn)槲矬wA的體積為V，底面積為S1。

所以hA浸=即L原=h-。

師：若在A上加放重為GB的物體B，A恰好浸沒，則此時(shí)彈簧會(huì)發(fā)生什么？A受到哪些力？

生：彈簧會(huì)被壓縮，產(chǎn)生向上的彈力，即A的受力分析如圖。

師：根據(jù)A物體的受力分析，可以寫出力的平衡表達(dá)式GA+GB=F浮+F支，根據(jù)已知條件，我們可以求出什么呢？

生：可以求出彈簧產(chǎn)生的彈力。

F支=GA+GB-F浮=ρ水gV+GB-ρ水gV=GB-ρ水gV

師：同學(xué)們，我們經(jīng)過層層分析已經(jīng)找到了彈簧上的力，結(jié)合小資料的內(nèi)容，C選項(xiàng)如何解呢？

生：根據(jù)資料F支=kΔL。

點(diǎn)評(píng)：這是認(rèn)知上的一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)，可以采用畫情景圖的方式突破。

師：畫出情景狀態(tài)圖。如圖，A浸沒后，A物體由原來只有一半浸在水中變成全部浸在，使液面升高Δh，即物體增加的排體等于容器中水面變化的體積。即Δh=，同時(shí)液面高度由A物體的高度和彈簧的長(zhǎng)度組成，物體的高度hA=。

h+Δh=hA+L彈

點(diǎn)評(píng)：題型的難度增加，如何引導(dǎo)學(xué)生得出正確答案，給學(xué)生“搭臺(tái)階”，這是作為一名物理教師需要努力的方向。

4.極限法解題

師：題目選項(xiàng)D，假設(shè)彈簧長(zhǎng)度不變，如下圖，則將A恰好浸沒需要加入水的體積。

設(shè)彈簧的長(zhǎng)度不變? 實(shí)際情況是彈簧伸長(zhǎng)

則加水的質(zhì)量為m水=ρ水V水=ρ水

由于向容器中加入水后，實(shí)際物體會(huì)上浮，則彈簧長(zhǎng)度會(huì)變長(zhǎng)，實(shí)際加入水的質(zhì)量比m水要多，故D選項(xiàng)不正確。

點(diǎn)評(píng)：學(xué)生容易把彈簧形變忽略，故在分析的過程中，應(yīng)提出假設(shè)問題，然后與實(shí)際相結(jié)合，方便學(xué)生理解。

解題不僅是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的一種途徑，更重要的是在審題解題過程中，通過挖掘題意，連節(jié)聯(lián)意，深入淺出，步步為“營(yíng)”，以點(diǎn)連線，憑線結(jié)網(wǎng)，將知識(shí)貫穿，從而達(dá)到提高學(xué)生的橫向和縱向思維能力，形成一種發(fā)散的思維方式，穩(wěn)中求變，不斷提高學(xué)生的解題能力，讓其學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，避免運(yùn)用題海戰(zhàn)術(shù)，避免學(xué)生形成思維定式，克服部分學(xué)生的恐懼心理，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

？誗編輯 段麗君