自制密度計的演示與相關(guān)命題的深入研究

向優(yōu)生 方子怡

摘? ?要：密度計是物體漂浮知識點的重要應(yīng)用，在初中物理浮力知識的教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對密度計測量液體密度的原理和密度計刻度特點的認(rèn)識和理解十分困難。因此，如何挖掘教具和習(xí)題的關(guān)系，根據(jù)教具的實際特點深入挖掘教具的每一個物理問題，轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)習(xí)題，值得研究。文章以自制密度計為例介紹圍繞著自制密度計進(jìn)行的創(chuàng)新習(xí)題研究，介紹幾種創(chuàng)新理論推導(dǎo)和實驗驗證結(jié)合的方法，由淺入深，使得教師愛鉆研，學(xué)生更專注，課堂更有趣，教學(xué)更生動。

關(guān)鍵詞：自制密度計;教具與習(xí)題結(jié)合;試題研究

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）9-0049-2

浮力知識作為初中力學(xué)的難點問題，在教學(xué)中教師缺乏用實驗來驗證問題，大部分學(xué)生缺乏生活中的物理體驗。本文通過自制密度計來認(rèn)識密度計的原理，深入研究密度計刻度的特點：由下至上刻度對應(yīng)的密度大小怎么變化，刻度是否均勻，如何改進(jìn)讓密度計測量更精準(zhǔn)，并通過實驗驗證和理論分析的結(jié)合來全面地講解每個問題。在習(xí)題教學(xué)中落實抽象思維轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗笏季S的核心素養(yǎng)，實驗驗證的加入讓學(xué)生更容易理解理論推導(dǎo)，使學(xué)生知其然更知其所以然。

1? ? 密度計的原理（如圖1）

2? ? 密度計的刻度是否均勻

直柱形密度計刻度間隔可能的四種猜想情況如圖2所示。

3? ? 如何改進(jìn)使得自制密度計的刻度更準(zhǔn)確

3.1? ? 探究橫截面積對自制密度計精度的影響

兩個粗細(xì)不一樣的塑料水管做成的簡易密度計，水管一端封閉，通過加減配重（這里直接用水作為配重，便于調(diào)節(jié)質(zhì)量），使得兩個密度計的重力相同，分別先后放入水中和密度一定的鹽水中，用紅色細(xì)線做好標(biāo)記（圖4）。觀察圖4D，實驗結(jié)果表明較細(xì)的水管做成的密度計中水對應(yīng)的密度刻度與鹽水對應(yīng)的密度刻度之間的間隔距離更大，便可以在這個間隔中標(biāo)上更多的刻度，使得密度計更準(zhǔn)確。結(jié)論1：相同重力的直柱形密度計，直徑越小的密度計越精確。

3.2? ? 探究密度計自身的重力對密度計精度的影響

我們將相同粗細(xì)的塑料水管底部一端封閉，調(diào)節(jié)配重使其質(zhì)量分別為115 g和79 g，先后放入水和密度一定的鹽水中漂浮，靜止時記錄下對應(yīng)水和鹽水的刻度位置，用紅色細(xì)繩標(biāo)注（圖5）。實驗結(jié)果表明相同形狀的密度計重力越重對應(yīng)水和鹽水的刻度位置間隔越大。結(jié)論2：相同形狀的直柱形密度計，重力越大密度計越精確。

3.3? ? 影響密度計精確程度因素的理論推導(dǎo)

推導(dǎo)過程：h為密度計浸入液體中的深度，S為密度計的橫截面積。密度為0.9 g/cm3液體的刻度位置為h0.9，密度為1 g/cm3液體的刻度位置為h1。

4? ? 自制密度計的實驗演示與理論推導(dǎo)相結(jié)合教學(xué)的優(yōu)勢

自制密度計可以按照要求做成直柱的外形，用更簡單的結(jié)構(gòu)讓學(xué)生理解密度計的工作原理，同時更容易吸引學(xué)生的注意力。對密度計刻度是否均勻的數(shù)學(xué)反比例函數(shù)的應(yīng)用是一次經(jīng)典的論證過程，充分展示了數(shù)學(xué)對解決物理問題的關(guān)鍵作用，比傳統(tǒng)的代入數(shù)據(jù)比較更能展示其物理原理。自制教具與理論推導(dǎo)結(jié)合的習(xí)題教學(xué)模式讓枯燥抽象的習(xí)題變得具體生動，習(xí)題分析手段和方式也變得多樣化，在實際教學(xué)中起到了很好的效果，訓(xùn)練了學(xué)生如何將物理抽象思維轉(zhuǎn)化為形象思維。

（欄目編輯? ? 王柏廬）