新疆生产建设兵团第四师66团一中                 835219

 

【摘要】阿基米德原理的内容简单易记但不会应用，很多学生在解题时都存在盲目的套用公式的行为，使得“浮力”成为教学中的一大难点，突破这个难点的方法首先是

认真做好教材中设置的两个探究性实验，其次是通过典型例题阐述物体排开液体的体积与排除液体体积的差别，再者就是分清物体的密度与物质的密度。

【关 键 词】阿基米德原理；V_排和V_出；r_物和r_液关系

关于“浮力”人教版八年级物理下册第十章是通过两个探究性实验揭示出阿基米德原理的。这两个实验分别是《探究浮力的大小与哪些因素有关》和《探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系》。第一个探究实验，学生都能很好的完成并得出与书中相同的结论：物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大浮力就越大。而第二个探究实验，学生得到的结论就与书中给出的结论有了出入。这是由于实验时水的表面张力使得水面难以与溢水杯的溢水口齐平，并且溢出的水也不能全部的流入小桶中，从而造成小桶中水的重力小于两次弹簧测力计的示数之差即Ｇ_排＜Ｆ_浮。怎样做才能减小实验误差呢？教学中我是这样做的：首先将水灌满至溢水口往外流水，用小烧杯收集流出的水，待溢水口不在流水了再放置小桶，然后再按书中步骤往下做，这样就可得到Ｆ_浮＝Ｇ_排（在误差允许的范围内）。

    我们知道阿基米德原理的内容是非常好记的，公式也非常地简单。可为什么《浮力》一章会成为教学中的一大难点呢？其主要原因是:

（一）  涉及的物理量较多：①物体的密度r_物；②液体的密度r_液；③物体的体积V_物；　

           ④液体的体积V_液；⑤排开液体的体积V_排 ⑥排出液体的体积V_出等六个物理量。

（二）物体受力分析。

    学生初学浮力感到困难特别是越往后学越困难，就是因为他们对这五个量各自的物理意义和相互关系以及对物体受力分析都不是很清楚明了，掌握的不够好，解题时往往会盲目地套用公式。因此在教学中，教师不能简单的只从文字上给予说明而是一定要通过实例来分析和讨论问题。现将课本上的例题略做改动来研究物体排开液体的体积V_排和物体排出液体的体积V_出之间的内在关系。

例题：　有一个重7.9N的铁球，当它浸没在10cm³的水中时受到的浮力有多大？

（g取10N/kg, r_铁=7.9×10³kg/m³）

解：因为“浸没”所以有

V_排=V_铁= G_铁/r_铁g=7.9N/7.9×10³kg/m³×10N/kg=10^-4 m³

 G_排 = m_水g=r_水V_排g=1.0×10³kg/m³×10^-4 m³×10N/kg=1N

F_浮= G_排=1N

    此时有学生提出V_排不等于V_铁而应等于水的体积即：V_排=V_水=10×10^-6 m³=10^-5m³

      F_浮= G_排=r_水V_排g=1.0×10³ kg/m³×10^-5m³×10N/kg=0.1N

 　 这两个答案哪个正确呢？教学中我让学生进行讨论。有的学生说根据“探究实验”可知铁块把水全部排到小桶中受到的浮力最大也就等于水的自身重力0.1N，不可能超过水的自重，即浮力不可能大于液体的自身重力，有的学生说F_浮= G_排=1N是根据阿基米德原理得出的肯定不会错。出现两个完全不同的答案，原因就是在课堂教学中教师没有给学生交代清楚V_排与V_出的关系。当容器中的水未装满时V_排≠V_出  只有当水装满容器时才有V_排＝ V_出 。本题可以这样设想：铁球被一层薄薄的水膜包裹起来而水未被排出容器外，因此铁球排开水的体积V_排 ＝V_铁，这样物体排开水的体积就可以比容器中水的体积要大即V_排＞V_水。所以F_浮= G_排=1N就是对的，换句话说1N的水可以产生大于1N的浮力。因此阿基米德原理的内容就可以理解为：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开同体积的液体收到的重力。这样学生就不会再有疑惑了，因为“同体积”的意思就是“排开液体的体积”等于物体“浸在液体中的体积”。

关于物体的“浮沉条件”教材是从两个方面论述的，一是比较浮力与重力的大小，二是比较物体和液体的密度。这里的重点是要明确告诉学生物体的密度与物质的密度是有区别的，只有当同一种物质组成的实心物体时，物体的密度才等于物质的密度即体密度等于质密度。例如铁的密度是7.9×10³kg/m³，但若将铁制成一个空心的铁球时，这个铁球的密度就小于7.9×10³kg/m³，所以它可能漂浮在水面上，也可能悬浮在水中。为此判定物体的浮沉条件有两种方法，一是比较F_浮与G_物的大小，二是比较r_液与r_物的大小，这里的r_物指的是物体的密度而不是物质的密度。

    广博的知识是创新能力的基础，为了切实掌握阿基米德原理及其实际应用，在完成新课之后还必须做好以下几个方面的工作：bMh初中教师网

1、设置开放性问题，引发学生思考，诱发创新动机，如在完成本课教学内容后教师提出下列一组开放性问题。bMh初中教师网

（1）称量法测得浮力的大小准确吗？大家知道其原因吗？能否设计一个方案来减小称量法测量浮力大小的误差？bMh初中教师网

（2）大家能否设计一个装置替代溢杯，验证阿基米德原理？bMh初中教师网

（3）物体浸没液体中，在不同深度处，其受到浮力相等吗？为什么？大家能否设计一个试验来验证你的答案？bMh初中教师网

（4）物体在气体中受到浮力吗？你能设计一个实验来证明你的观点吗？bMh初中教师网

开放性问题有利于学生从多方位、多途径思考解决问题的方法，教师要及时组织学生讨论，发现学生的创新见解，适时肯定其探索精神和创造性思想，鼓励学生将自己的创新写成实验方案，从而使学生体会到成功，增强其创新的信心和勇气，激发他们的求知欲，诱发出新的创造动机。bMh初中教师网

2、在总结浮力概念和阿基米德原理教学时，教师要向学生充分展现其研究方法和思维过程，鼓励学生亲自参与探究活动，体验“再发现”的乐趣，从中体味和学会科学思维方法，交给学生打开思维宝库的钥匙。bMh初中教师网

3、积极开展课外物理兴趣小组活动，让学生对“减小称量法测量浮力大小的误差”、“溢杯替代装置”和“气体浮力验证实验”等设计方案进行评比，

4、师生共同讨论总结出四种计算浮力的方法：bMh初中教师网

原因法：F浮=F上-F下

称重法：F浮=G－F；

原理法：F浮=G排）bMh初中教师网

浮体法：F浮=G物bMh初中教师网

在学生掌握上述方法的基础上，还要引导学生脱离原有思维轨道，从多方面思考问题，进行思维变通，由常规思维发展为非常规思维，既训练了学生求异思维的能力，又提高学生的创新能力使其完全掌握《浮力》一章知识。

参考文献：1.网上看的山东省姜桂祥的论文“正确理解阿基米德原理”

          2.《中学物理》 “浅议：浮力与重力的关系”