“測(cè)量泡沫塑料塊受到的浮力”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

沙河市第二中學(xué)附屬小學(xué) 石艷平

我通過(guò)自制教具，利用改造后的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)教科書(shū)中的“測(cè)量泡沫塑料塊受到的浮力”這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)操作更方便，效果更顯著。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)曾在2015 年河北省實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)質(zhì)課說(shuō)課活動(dòng)中榮獲二等獎(jiǎng)。之后，我對(duì)該實(shí)驗(yàn)又做了進(jìn)一步的改進(jìn)與完善，現(xiàn)介紹如下。

一、教材內(nèi)容分析

“測(cè)量泡沫塑料塊受到的浮力”實(shí)驗(yàn)是教科版五年級(jí)下冊(cè)第一單元《沉和浮》的第五課《浮力》中的一個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，也是本單元的難點(diǎn)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生能用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量泡沫塑料塊在水中受到的浮力，運(yùn)用浮力和重力的關(guān)系來(lái)解釋物體沉浮的現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)物體浸入水中的體積（排開(kāi)的水量）越大，受到的浮力也越大。

二、課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及不足之處

（一）課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

教材上是這樣設(shè)計(jì)的：泡沫塑料塊放入水中前，先測(cè)量泡沫塑料塊的重力。再用線拉住泡沫塑料塊，使它浸入水中一定的位置，然后讀出測(cè)力計(jì)上的數(shù)值。教材實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖1。

（二）原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不足之處。

1.泡沫塑料塊太輕，很難準(zhǔn)確測(cè)量它的自重，排開(kāi)的水量更是難以觀察。

2.用鉤碼代替小滑輪改變力的方向時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力，容易產(chǎn)生較大的誤差。

3.實(shí)驗(yàn)室很難找到底部帶小滑輪的精確刻度量杯。

4.用鉤碼代替小滑輪后，用橡皮泥很難將鉤碼固定。因?yàn)槭忻嫔系南鹌つ嘣谒写蠖紩?huì)溶化。這種方法根本不能滿足測(cè)力計(jì)所需的拉力，且棉線容易從鉤碼上滑出，而造成實(shí)驗(yàn)失敗。

5.水槽太大，排開(kāi)的水量難以觀察。

三、實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)之處

1.用吸盤(pán)代替帶有滑輪和橡皮泥的裝置。用軟木塞代替泡沫塑料塊，并在軟木塞上用紅帶做了分隔，便于測(cè)量軟木塞小部分、大部分、全部浸入水中時(shí)拉力的大小。軟木塞實(shí)物見(jiàn)圖2。

2.用帶有刻度的燒杯來(lái)代替水槽，方便觀察軟木塞排開(kāi)水量的變化。

3.用“水位上升的毫升數(shù)”來(lái)表示軟木塞排開(kāi)的水量，這樣更便于同學(xué)們觀察、測(cè)量。

四、具體實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)所需器材。

本實(shí)驗(yàn)所需器材包括：水、燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)（1 N、5 N）、細(xì)繩、軟木塞、記錄單、吸盤(pán)等。

（二）實(shí)驗(yàn)步驟。

1.把細(xì)繩的一端系在軟木塞上，用測(cè)力計(jì)測(cè)出軟木塞在空氣中的自重。

2.將燒杯放在實(shí)驗(yàn)桌上，用細(xì)繩穿過(guò)軟木塞上的孔，放入燒杯中（注意輕拿輕放）。往燒杯里加水使水面到達(dá)一定刻度（例如400 毫升），并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.細(xì)繩的一端和軟木塞相連，另一端通過(guò)吸盤(pán)上的小孔和測(cè)力計(jì)相連。

4.依次使軟木塞浸入水中1/3、2/3 及全部，及時(shí)觀察測(cè)力計(jì)讀數(shù)及水位變化情況，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5.完成實(shí)驗(yàn)記錄單（見(jiàn)下表）。

測(cè)量軟木塞在水中受到浮力大小記錄表

（三）具體實(shí)驗(yàn)操作見(jiàn)圖3。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

同學(xué)們完成上述實(shí)驗(yàn)操作后，比較容易得出如下結(jié)論：物體浸入水中體積越大，排開(kāi)水的體積越大，受到的浮力也越大。

五、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)器材及裝置簡(jiǎn)單、常見(jiàn)。

2.實(shí)驗(yàn)操作方便，步驟少，計(jì)算誤差小。

3.小吸盤(pán)使用前后拿取方便。實(shí)驗(yàn)完成后，燒杯和吸盤(pán)都可以再利用。

4.學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，初步認(rèn)識(shí)了浮力，知道了如何測(cè)量浮力的大小，加深了對(duì)浮力相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

通過(guò)對(duì)教材的深入理解，我變更了原有實(shí)驗(yàn)的一些器材和方法，降低了實(shí)驗(yàn)操作的難度，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可操作性，減小了實(shí)驗(yàn)誤差，使學(xué)生更容易觀察和理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也便于后期的記錄與計(jì)算，提高了實(shí)驗(yàn)效果，解決了教學(xué)難點(diǎn)，為學(xué)生學(xué)習(xí)初中物理力學(xué)知識(shí)打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)操作該實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了仔細(xì)觀察、認(rèn)真記錄、細(xì)致操作、耐心分析以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神。