關(guān)于人教版物理教材中“鹽水浮雞蛋”的實(shí)驗(yàn)探討

湖北省武漢市光谷第二初級(jí)中學(xué)(430074) 黃 坤

湖北省武漢市光谷第一初級(jí)中學(xué)(430074) 胡艷紅

湖北省武漢市光谷左嶺第一初級(jí)中學(xué)(430074) 陸 安

1 教材中“鹽水浮雞蛋”

人教版8年級(jí)下冊(cè)第10章第3節(jié)“物體的浮沉條件及應(yīng)用”中關(guān)于“鹽水浮雞蛋”的原文表述如圖1所示。本節(jié)是在學(xué)習(xí)了阿基米德原理,認(rèn)識(shí)了浮力產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,從知識(shí)應(yīng)用的角度學(xué)習(xí)物體浮沉條件的。能根據(jù)二力平衡條件和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系描述物體的浮沉條件,并能運(yùn)用物體的的浮沉條件說明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)?！胞}水浮雞蛋”實(shí)驗(yàn)是教材在本節(jié)內(nèi)容中設(shè)置的第一個(gè)實(shí)驗(yàn),并且放在了受力分析的理論推演之后,筆者在教學(xué)過程中,對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)創(chuàng)設(shè)有以下幾點(diǎn)思考。

2 關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)設(shè)的思考

2.1 教材配圖的困惑

圖1 教材實(shí)驗(yàn)

對(duì)照人教版物理教材,筆者授課到此處時(shí),仔細(xì)觀察圖1時(shí)感覺左圖中雞蛋在水中似乎接觸了但又沒有接觸到容器底部,詢問學(xué)生也有同感。教材插圖選用藍(lán)色的背景便于對(duì)比觀察,容器底部中央用了紙張的白底色想要凸顯接觸與否,但是這樣的圖片處理又沒有達(dá)到預(yù)期的效果,如果確需這樣處理,建議拍攝時(shí)角度是否以雞蛋遮住白底色更好?；谥锌济}的考慮,在課程標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)下,越來越多的命題人傾向于從教材中挖掘命題素材,物理教材是師生教與學(xué)的規(guī)范和藍(lán)本,因此該圖多次在以此圖為背景的試題中呈現(xiàn)出來,由于試卷一般都是黑色印刷,如圖2所示,因此就更加容易誤導(dǎo)學(xué)生,導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)誤判。

圖2 教材配圖

2.2 雞蛋的選擇

按照教材的表述,選用新鮮的雞蛋,因?yàn)樾迈r雞蛋質(zhì)量最大的,其平均密度也最大,一般約為1.08×103kg/m3。通過查閱相關(guān)資料知道,如圖3為雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,雞蛋大頭部位有個(gè)氣室,是在蛋殼膜和蛋殼之間形成的,里面的空氣可供雞胚發(fā)育時(shí)用。雞蛋里面75%都是水分,可以通過氣孔蒸發(fā)出來,隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng),水分會(huì)不斷蒸發(fā),氣室就會(huì)變得越來越大,雞蛋的密度也就下降了。因此,不新鮮的雞蛋就可能會(huì)懸浮在水中或漂浮在水面,如圖4所示。那我們能否利用不新鮮的漂浮雞蛋進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的另一番設(shè)計(jì)呢? 筆者將在后文進(jìn)行闡述。

圖3 雞蛋內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖4 雞蛋的沉浮

由于雞蛋外殼形狀的不規(guī)則和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻,在將雞蛋浸入裝有水和濃鹽水的容器中時(shí),由于雞蛋的受力特點(diǎn)以及容器內(nèi)部液體的運(yùn)動(dòng),容易導(dǎo)致雞蛋不能很快靜止下來。由于雞蛋的不斷運(yùn)動(dòng),學(xué)生的觀察注意力和注意點(diǎn)會(huì)發(fā)生分散和轉(zhuǎn)移。因此筆者在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),通常使用一個(gè)食品夾,通過食品夾很容易將雞蛋夾住后輕輕的放入到液體內(nèi)部,再輕輕的松開后緩慢的取出夾子,雞蛋很快就會(huì)靜止平衡。這樣做既縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間,也消除了無關(guān)因素的影響。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的調(diào)整

教材中通過對(duì)浸沒在液體中物體受到重力和浮力的分析比較,得出物體浮沉的條件,進(jìn)而依據(jù)阿基米德原理推導(dǎo)物體的浮沉也可以用物體的密度跟液體密度的大小來描述,接著通過鹽水選種揭示了原理應(yīng)用。學(xué)生對(duì)于物體浮沉判定的思維意識(shí)還停留在不同物體在同一液體中浮沉情況的分類中,而且經(jīng)過前面過多的理論推演和分析過程,略顯困倦,對(duì)鹽水選種有了 “順理成章”的接受。此時(shí),為了繼續(xù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,順利過渡到 “鹽水浮雞蛋”實(shí)驗(yàn)中,筆者設(shè)計(jì)了以下教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.3.1 環(huán)節(jié)1：從鹽水選種過渡到清水選雞蛋

創(chuàng)設(shè)情境：大家知道鹽水選種的秘密了,那想不想知道清水選雞蛋的奧秘呢? 接下來就是見證奇跡的時(shí)刻。教師在講臺(tái)高處平臺(tái)放置1個(gè)裝了水的大號(hào)透明水槽,2個(gè)分別標(biāo)記了數(shù)字 “1”和“2”的雞蛋,請(qǐng)2 位學(xué)生上來完成該探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后教師提問：“通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象大家會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)雞蛋沉底,另一個(gè)雞蛋漂浮,說明2個(gè)雞蛋的密度不同,到底哪一個(gè)是‘壞蛋’呢?”此時(shí)學(xué)生們發(fā)出笑聲,被這個(gè)實(shí)驗(yàn)所吸引,至此教師可以將雞蛋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中氣室變大導(dǎo)致密度變小的知識(shí)告訴學(xué)生,讓學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自行判斷。通過這樣的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中參與了知識(shí)的構(gòu)建、促進(jìn)了能力的形成以及體驗(yàn)了生活的樂趣。

2.3.2 環(huán)節(jié)2：好雞蛋能浮起來嗎

創(chuàng)設(shè)情境：通過剛才清水選雞蛋,學(xué)生已經(jīng)能夠通過所學(xué)知識(shí)正確的解釋“好蛋”和 “壞蛋”在清水中的沉浮情況。接下來,教師提出問題：“‘好蛋’能浮起來嗎? 如果能,請(qǐng)說出實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的方法,如果不能,又是為什么?”引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行思考、討論、表達(dá)、操作。至此,課堂上無需教師多說,一切交給學(xué)生 “自由發(fā)揮”。教師只需為參與動(dòng)手驗(yàn)證的學(xué)生準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材：新鮮雞蛋、500mL的燒杯2個(gè)、清水600 mL,約320g的食鹽1份、約360g的食鹽1份、抹布、玻璃棒1個(gè)、食品夾1個(gè)。實(shí)驗(yàn)操作：將2份食鹽分別倒入2個(gè)燒杯中,在2個(gè)燒杯中分別裝入300mL清水,用玻璃棒攪拌使食鹽溶解形成鹽水。將同一個(gè)雞蛋先后用食品夾夾住浸入容器底部,輕輕松開并緩慢取出食品夾,觀察現(xiàn)象。