关于物理中浮力应用的综合性问题解析

2018-02-09王学军

中国校外教育 2018年30期

◆王学军

(南阳幼儿师范学校)

一、物理中浮力应用的综合性问题的教学策略阐述

1.物理中浮力应用的综合性问题——关于“一切浸在液体中物体，都会受到浮力”的教学策略阐述

众所周知，在《论浮体》中阿基米德曾经清晰的描绘了关于流体静力学中浮力的基本原理，这个原理可被划分为两个内容，第一个内容是假设我们将一个物体全部浸泡在处于静止状态的水中，且物体与水之间维持着非常稳定的平衡状态，则水作用于该物体上的力的方向与重力的方向呈现出相反方向的状态，其浮力的大小等于被此物体排开的水的重力。第二个内容是如果这个物体上半部分漂浮在水面上，下半部分则处在静止的水中，那么该物体将受到来自于向上的作用力，且这个作用力的大小等于物体所排开的那部分水的重力。

然而，由于这一纯概念性质的描述使得学生难以理解浮力在其中的应用，为此高校的物理教师应当用直观的实验教学形式来开展物理中浮力应用的教学。高校的物理教师应当准备剪掉瓶底的可乐瓶、烧杯以及乒乓球等器材，在实验前可通过情景假设问题的形式来提升学生对于该篇章内容学习的积极性，比如高校的物理教师可以提出，“这里有一个剪掉瓶底的可乐瓶，老师在里面放入一只乒乓球，接着再向可乐瓶灌水，请问乒乓球会不会浮起呢”等类似的问题。学生会根据日常生活经验认为可乐瓶中的乒乓球一定会浮起来，但是当高校的物理教师将乒乓球放入瓶底朝上瓶口朝下的可乐瓶中，使用烧杯往乒乓球上倒水，引导学生观察可乐瓶中的乒乓球的运动情况，他们会发现水不断从瓶口中流出，但是可乐瓶中的乒乓球并没有按照学生所认定的那样出现上浮的现象，通过这种与学生日常生活经验产生冲突的实验教学形式，从而激发了学生重构观念心理欲望的同时，还能够降低学生对于物理中浮力这一章的学习抵触情绪。

除此之外，在开展一切浸在液体中物体，都会受到浮力这一理论实验教学过程中，高校的物理教师应当引导学生仔细观察乒乓球在可乐瓶中运动情况，通过观察浸在水里的乒乓球的下方是否有水，从而让学生形成正确的认知，即并非所有浸没在水里的物体都会受到来自于浮力作用，只有当该物体的下方有液体时才能受到来自于浮力作用。在此基础上，引导学生观察日常生活中常常见到的水里的桥墩、打在河床里的木桩等物体，找到水里的桥墩、打在河床里的木桩为什么不会浮起来的原因，从而使物理中浮力应用这一知识能够深入的理解。

2.物理中浮力应用的综合性问题——关于“浸在水里下沉的物体是否受水的浮力”的教学策略阐述

对于浸在水里下沉的物体是否受水的浮力这一内容的学习，高校的物理教师所选择的教学方法应当与关于“一切浸在液体中物体，都会受到浮力”的教学模式一致，即采用直观的实验教学形式。高校的物理教师应当准备200g的砝码、透明度较高的装水器材以及弹簧秤，关于“浸在水里下沉的物体是否受水的浮力”的教学实验过程如图所示，高校的物理教师首先使用弹簧秤测量出砝码的重力(弹簧秤示数为F1)，其次使用弹簧秤测量砝码全部浸没在装水器材的水里中时弹簧秤的读数(弹簧秤示数为F2)，依据浮力的公式，计算出砝码在装水器材的水里时所受到的浮力大小为F(浮)=Fl-F2。最后，将砝码不断的往下沉，此时高校的物理教师应当及时提醒学生认真观察弹簧秤所显示的示数在随着砝码不断的下沉时的变动情况。此时，学生可以观察到弹簧秤所显示的示数在随着砝码不断的下沉时仍然小于物体的重力(弹簧秤示数为F1)，从而验证浸在水里下沉的物体仍然受到浮力的影响。

二、高校的物理教师应当如何引导学生主动探究物理中浮力应用的综合性问题

1.物理中浮力应用的综合性问题教学模式应当满足学生的智力需求

依据新课程标准，物理中浮力应用的综合性问题教学工作的开展应当立足于学生发展需求和已有的知识储备、日常生活经验的基础上，即学生已有的知识储备、日常生活经验就是物理中浮力应用的综合性问题教学工作开展的起点，高校的物理教师在开展物理中浮力应用的综合性问题教学工作时，必须对本班级学生已有的知识储备进行全面调查，结合本班级学的实际的知识储备情况制定出符合学生发展需要的物理中浮力应用的综合性问题教学工作开展路径，唯有此才能够达到让学生轻轻的跳起来就能摘到果子的理想目标。以关于“浸在水里下沉的物体是否受水的浮力”的教学为例，高校的物理教师不应当在未开展直观的实验教学模式前直接的引入浮力的概念，而是应当先让学生使用弹簧秤测算出被测量的物体所受的重力，并且让学生亲身体验用手托举弹簧秤下所测量的物体，及时反馈弹簧秤上的读数的变化，从而让学生能够直观的感受到弹簧秤上所变化的读数相当于手向上托举所测量的物体的力。随后，再把挂在弹簧秤的物体浸入水中时观察弹簧秤的读数，高校的物理教师应当引导学生观察弹簧秤上的读数的变化，此时学生会发现弹簧秤上的读数出现减小的现象，这一阶段高校的物理教师应当向学生抛出问题，即“造成弹簧秤上的读数出现减小现象的原因有哪些？”引导学生由物体浸入水中时水对物体产生向上的托力，从而引入浮力基础性的概念，这种由日常生活经验转向物理学中基本知识的知识迁移形式，能够使学生迅速的理解水对物体产生的浮力相当于弹簧秤上减小的读数，通过这种形式能够为接下来物理中浮力应用的综合性问题教学工作开展奠定兴趣基础。

2.物理中浮力应用的综合性问题教学模式应当点燃学生的探究激情

众所周知，兴趣是最好的老师，点燃学生的探究激情应当从兴趣爱好开始入手。我国著名心理学家潘菽则认为，兴趣是学生学习动机中最真实、最活跃的有机构成部分。点燃学生的探究激情就能够有效的激发学生学习物理的积极性，利用这种学习物理的积极性从而有效的提高学生的物理学习成绩。学生处于对新事物有着异常强烈的好奇心以及求知欲的阶段，在这一时期学生的思维主要依赖于亲身体验的形象思维，这种亲身体验的形象思维仅仅具备初级的抽象思维能力，使得学生严重缺乏空间想象能力以及高度概括能力。高校的物理教师应当注意的是物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动是一次充满着缜密思维以及理性认知的活动，这就使得学生所面对的物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动充满着枯燥无味的数字、复杂多变的计算公式、高度简洁的概括以及多维度的分析思路，显而易见，这种枯燥乏味的物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动很难激发学生的探究兴趣。基于此，高校物理教师在开展物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动时应当充分的结合物理知识的教学特点，通过将抽象的空间想象转换为直观的形象思维，从而使学生的求知欲望与物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动之间能够碰出兴趣的火花，激活学生对于探究物理中浮力应用的综合性问题的欲望。以关于“浸在水里下沉的物体是否受水的浮力”的教学为例，在这一章的教学中高校的物理教师需要与学生共同探究物体的浮沉条件，而这需要学生具备相应的空间想象能力，如果高校的物理教师采取传统的知识灌输的形式，势必难以使学生感觉到物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动的乐趣。为此，高校的物理教师应当通过将物体所受到的重力以及物体所受到的浮力进行比较，进而使抽象的空间想象转换为直观的物理现象，使得学生能够激发对于物理中浮力应用的综合性问题教学探究活动的乐趣。首先，物理教师引导学生分别在可乐瓶内装上不同质量的水，使装了水的可乐瓶能够在水中保持着上浮、悬浮、以及下沉状态。其次，高校的物理教师应当让学生分别测量出装了水的可乐瓶处于上浮、悬浮以及下沉状态所受到的重力以及浮力。最后，将装了水的可乐瓶处于上浮、悬浮、以及下沉状态所受到的重力以及浮力进行列表对比，通过直观比较以及分析论证的形式使学生能够直观的理解物体浮沉条件。

3.物理中浮力应用的综合性问题教学模式应当重视浮力应用的典型例题

由于受到应试教育的影响，高校的物理教师往往倾向于使用题海战术来使学生在解题的过程中理解浮力应用这一概念，然而实际情况却是学生在物理题海中游得精疲力竭，与此同时他们的能力并没有得到应有的提升。实际上，尽管物理中浮力应用的综合性问题研究千变万化，但是物理中浮力应用的综合性问题的变仅限于浮力题目的结构，即其所设置的物理情境，而物理中浮力应用的内涵、思想等内在的本质特征却是没有任何变化的。为此，高校的物理教师应当引导学生从“多变”的外在形式中找到“不变”的本质，增强学生的知识迁移的能力，使学生能够理解物理中浮力应用的综合性问题。