玩转“西红柿”
——以“西红柿”为载体的浮力复习
2017-09-11
(江苏省南京市板桥中学,江苏 南京 210039)
玩转“西红柿”
——以“西红柿”为载体的浮力复习
毛海玲
(江苏省南京市板桥中学,江苏 南京 210039)
笔者以生活中的“西红柿”为实验器材,设计了与浮力相关的实验,创设了各种真实情境,让学生展开对“西红柿”浮与沉、所受浮力大小等问题的探究,对浮力进行了有趣有效的复习,收到了事半功倍的效果。
浮力；西红柿;情境;实验探究
1 引言
谁说“西红柿”与物理风马牛不相及？这次,笔者把他们紧密联系在一起,创造一个生动有趣的浮力复习情境。西红柿是常见的蔬菜,以此为实验材料，取材简单且现象奇妙,极具趣味性和探究性,用“西红柿”探究浮力,在激发学生学习热情的同时,也培养了他们的物理核心素养。
初中物理中“浮力”知识是学生们感到难度较大的内容,原因是多方面的，其一是浮力是对质量、密度、压强、力、力和运动等以前所学知识的综合应用,要求学生有较强的综合能力；其二是学生对浮力的概念、浮力的计算、浸在液体中的物体受力情况分析、沉浮条件等缺少正确认识。到底该怎样进行浮力复习的教学？也一直困扰着许多教师，笔者以“西红柿”为载体,设计浮力复习课,收到了意想不到的教学效果。
2 教学设计与实施
2.1 以西红柿引入,制造认知冲突
师：今天我们来复习浮力,老师带来了很多西红柿,这些西红柿美味可口,它们既是今天的实验器材也是奖品,奖励给所有回答问题积极的同学们。
学生们看到西红柿,眼睛发光,非常兴奋。
师：这两只透明塑料杯里装了一部分无色液体,一杯是水,另一杯是盐水,同学们能区它们吗？
生：能,透明度高的是水,透明度不高的是盐水。
师：很好。今天老师带来的第一个任务是判断西红柿的浮沉。老师将一个西红柿浸没在水中,松手后,它会怎样呢？
生：(异口同声)上浮。
师：老师准备松手了,请同学们睁大眼睛仔细看,这个西红柿会不会上浮？
笔者松开手,西红柿慢悠悠地下沉了,同学们发出“咦”的吃惊声,还有一学生大声说：西红柿是假的！笔者把这个西红柿拿过去交她,让她分辨真假。
师：(随手再拿一个西红柿)老师将这个看起来与原来那个差不多的西红柿浸没在水中松手,它又会怎样呢？
生1：上浮。
生2：下沉。
图1
笔者松开手,西红柿晃晃悠悠地上浮了。学生产生认知冲突,发出疑问：这是为什么呢？
师：物体浸没在水里是浮是沉,是由物体的受力情况决定的。也有的西红柿松手后会停在原来的地方,这种情况叫什么？
生：悬浮。
三个“西红柿”的三种状态如图1所示。
2.2 判断西红柿浮与沉
师：好,下面我们来画画这三个西红柿的受力分析图。
学生画图,老师指导。
师：请同学们总结物体的浮沉条件。
生1：比较它们所受的重力和浮力大小。若G物
师：请其他同学点评以上的总结。
生2：同意他的说法,但还有一种通过比较密度的办法也可以判断物体的浮沉。
师：好,请你说下具体的比较方法。
生2：若ρ物<ρ液,则上浮；若ρ物=ρ液,则悬浮；若ρ物>ρ液,则下沉。
2.3 选择器材，设计实验,测出西红柿所受浮力大小
师：下面请同学们4人一组,自主选择器材,设计实验,测出西红柿所受浮力大小。比一比,看哪一组的办法多?说出你们的依据或原理。
同学们热烈讨论,老师辅导答疑。
师：请每组派代表上台汇报。如说得有道理,全组同学都会得到奖励。
生1：我们要测沉在水底的西红柿所受浮力,选用的器材有溢水杯、小桶、弹簧测力计。利用了阿基米德原理，所受浮力等于它所排开的液体所受重力，实际测量出浮力为1.2N。
师：请与他们方法不同的同学上来汇报。
生2：我们测的是沉在水底的西红柿所受浮力,只选用弹簧测力计,利用称重法，利用F浮=G物-F拉。
师：漂浮在水面的这个西红柿所受浮力大小如何测量呢？
生：用弹簧测力计测出所受重力,根据二力平衡条件,浮力等于重力。
师：这种方法可行吗？
生：可行。
师：现在老师想测出漂浮在水面的西红柿浸没时所受浮力大小,该怎么测呢？
生：可以用称重法。
生：称重法不能用,因为它漂浮在水面上。
生：用手将西红柿压入水中,用阿基米德原理,测出它溢出水的重力。
师：这位同学讲的很有道理,但你们看还有没有要改进的地方？
生：手指太粗了,造成的误差太大,可以换成细铜丝把它压入水中。
师：他说的好不好？
生：好。
师：这位同学考虑到了实验误差问题,非常好！
师：那么,悬浮在水里的这个西红柿所受浮力大小如何测量呢？
生：与漂浮时求浮力方法相同。用弹簧测力计测出所受重力,根据二力平衡条件,浮力等于它所受重力。
师：刚才我们复习了计算浮力的三种方法,下面来检验你们会不会解决实际问题。
练习：某一西红柿漂浮在水面上,它的重力为2.2N,它的质量为kg,受到的浮力为N,排开水的重力为N,排开水的质量为kg,排开水的体积是cm3。
师：从这个题目中你们能找到一个有价值的结论吗？
生：当物体漂浮时,G物=G排,m物=m排。
2.4 比较不同西红柿所受浮力大小
师：下一个任务是比较西红柿所受浮力大小。请思考以下3个问题，先组内讨论,然后派代表回答。
(1)如图2所示，同一个小西红柿沉在水底时受到的浮力为F1,漂浮在盐水上时受到的浮力为F2,如何比较二者大小？
(2)如图3所示，两个不同的西红柿，一个漂浮在水里,受到的浮力为F1,另一个漂浮在盐水里,受到的浮力为F2,如何比较二者所受浮力大小？
图2
图3
(3)如图4所示，把漂浮在水面的西红柿放入盐水里,所受浮力大小怎样变化？
图4
生1：对于第(1)个问题,比较重力与浮力的大小,在水里下沉,浮力小于重力,在盐水里漂浮,浮力等于重力,所以,它在盐水里受到的浮力大。
生2：对于第(2)个问题,一个在水里漂浮,浮力等于重力。另一个在盐水里漂浮,浮力也等于重力。所以,两个西红柿所受浮力大小均等于自身重力,只要测出它们所受的重力即可。
生3：对于第(3)个问题,西红柿放在水里漂浮,放在盐水里也漂浮,所以,它受到的浮力不变。
3 教学体会与感悟
本节课以西红柿为载体,以实验导入,给出任务,学生自主探究,教师点拨,互动生成,实现意义建构,三重任务,逐层深入。学生表现出了深厚的学习兴趣,达到了理想的教学效果。究其根本正是西红柿营造了各种各样的情境,学生在“境”中乐此不疲地探究。
3.1 创设意外情境,激发学生学习的潜能
对于初中生来说,实验中发生“意外”,往往更能激发学生探究的欲望,能够让他们保持持续主动解决问题的激情。比如：引入时老师将一个西红柿浸没在水中,问学生松手后会怎样？学生凭生活经验异口同声地回答：上浮,但实现现象却是下沉,“意外”的实验现象让学生的好奇心被激发,迫切想探究这是为什么。课堂上,学生对贴近生活的这种“意外”情境,倍感亲切和兴奋,觉得物理就在自己身边,从而激发其学习潜能,打开思考的闸门,挖掘创造的源泉。
3.2 创设实验情境,激发学生自主探究的潜能
在物理复习课中,实验是必不可少的,而且只有通过实验，学生才能更加直观地对物理知识有一个更深入的了解。本节课在复习“浮力大小计算”时,笔者提供了量筒、天平、弹簧测力计、溢水杯、水等实验器材,创设了相应的各种实验情境,让学生自主选择器材,设计实验,测出西红柿所受浮力大小,并动手做给大家看,还要说出依据的原理。学生们争先恐后地上台实验,自主探究,这样就轻松地复习了计算浮力的三种方法,学生对浮力的计算不再感到困难重重。这样的实验情境,激发了学生自主探究的潜能,提高了学生自己动手做实验,解决实际问题的能力。
3.3 创设问题情境,激发学生主动学习的热情
不断提出问题,才能对知识有新的认识,在教学过程中不断将问题情景化可以帮助学生集中注意力。生动的问题情境可以使学生提高关注度,同时还可以使他们较主动地进行学习,并对问题进行钻研。在复习“浮力大小比较”这个知识点时,笔者将抽象的难点知识，转化为比较不同情境下西红柿所受浮力大小。如：同一个小西红柿沉在水底时受到的浮力为F1,漂浮在盐水受到的浮力为F2,如何比较二者大小？两个不同的西红柿一个漂浮在水里,另一个漂浮在盐水里,如何比较二者所受浮力大小？这样将抽象、枯燥的比较浮力大小问题情景化,转化为具体、生动的比较西红柿在不同情境中所受浮力大小,让浮力大小比较变得看得见、简单、轻松、有趣。
建构主义学习理论强调创设真实情境,把创设情境看作是“意义建构”的必要前提。本节浮力复习课以西红柿为载体,创设了各种真实情境,学生在教师创设的意外情境、问题情境、矛盾情境、实验情境、生活情境、探究情境、竞赛情境、合作情境中,经历实践、思考、探索、交流与合作的过程,从而获取知识、形成技能、发展思维、学会学习,使枯燥、抽象的浮力知识因此鲜活起来,课堂气氛活跃了,学生学习物理兴趣浓厚多了,其核心素养不知不觉地提升了。
巫如江.自制实验器材对提高学生学习兴趣的作用[J].中学物理教学参考,2014,(12).
