关于“浮力”在教学中的反思

汤文兴

摘 要： 在一线物理教学中，作者针对学生学习浮力的各种情况，对学习阶段、学习心理进行分析，结合个人教学体会，总结浮力教学过程中的四个基本步骤。

关键词： 浮力学习 学习阶段 学习心理 教学步骤

“浮力”是流体静力学中应用性较强的基础性知识之一，在初中阶段又是一个综合性较强的知识。它涉及“力”、“密度”、“压强”等知识，是上述知识的延续。本章内容具有几大特点：一是现象生活化，知识抽象化。很多关于“浮力”的现象比如说气球、孔明灯、轮船、“蛟龙号”等，学生在生活中都经常看到，耳熟能详，但是“浮力的产生原因”、“浮力的影响因素”、“下沉的物体是否受到浮力”都要求学生具有较强逻辑思考能力和想象力。二是知识的综合化，科学的研究浮力需要把重力、二力平衡、压力、压强、密度等诸多知识综合起来，对学生的基础知识要求较高。

“浮力”既是初中物理学的重点，又是难点。尽管近些年物理中考考察“浮力”的难度一再降低，但是学生在学习浮力过程中还是出现了畏难情绪，常常在一些基础题中出错，甚至产生恐“浮”症，谈“浮”色变。为突破学生的心理障碍，克服教学难点，提高教学质量，培育优秀的科技新生力量，笔者结合近年来一线的物理教学经验，具体分析产生恐“浮”症状的原因及解决上述问题的教学步骤。

一、学习阶段分析

1.整个初中阶段是学生思维能力发展的重要时期，其抽象逻辑思维逐渐处于优势地位，但八年级学生很大程度上还处于经验型思维，他们的逻辑思维需要感性经验的直接支持。因此在研究“浮力”时需要教师设计较多实验，让学生通过具体现象提出关于“浮力”的具体问题，再亲历实验，在实验中引导学生思考问题，得出关于“浮力”的结论。

2.八年级物理有一定的运算要求，有些运算是数学课中新学的，有的甚至在数学课上还没有学过，就要求在物理上先用了，比如科学计数法，成正比，成反比，对称、约分，等等，这些知识往往增加了学生的学习物理难度。物理教学中遇到数学问题，要耐心讲透，充分利用数学，实现学科的相辅相成。

二、学习心理分析

1.在生活中，很多错误经验感受已经先入为主，比如认为“下沉的物体”不受浮力或所受的浮力小，因此在建立浮力的概念时，不容易接受正确的浮力概念。

2.学生还没有很好地掌握控制变量法，初学浮力的影响因素，容易混乱，相当一部分学生产生一系列错误的模糊认识，如“浮力与物体的密度有关”、“浮力与物体的形状有关”、“与深度有关”等。

3.在计算中，由于浮力的公式较多，在教学实践中发现许多学生不依据具体情境去分析问题，而是乱套公式，犯了典型的认知性错乱。

4.浮沉条件的应用中，要考虑到的物理量较多，如：空心物体、实心物体，F■和G■或ρ■和ρ■，浸没与否等，在初学浮力的过程中，学生心中难以形成一个和谐统一的结构模式。

三、“浮力”的教学步骤

鉴于以上分析，结合实践经验，我认为“浮力”教学应采取根据学生的思维特点和知识的结构特征相结合的模式，按下列步骤进行教学。

1.第一步

首先，在学生已有的“浮力”体验上，巧用实验，让学生将不同的东西放进水中感受浮力。教师可以演示热气球点火升空等现象，说明气体、液体对浸在其中的物体都具有浮力。

其次，教师通过作图方式，让学生利用力学知识分析，浮在水面上的物体受力情况，进而得出浮力的方向是与重力相反的。

再次，让学生在分组完成课本P170图9-3所对应的实验，并将数据填入书中，分析得出结论，即称重法F■=G■-F■。P170图9-4探究空气浮力的问题，因为浮力的影响因素还没有学到，建议放在阿基米德原理中讲解。

从次，利用多媒体展示浮力产生的原因，通过液体压强知识的连接，充分调动学生主体性，让学生分析立方体在水中受到液体压强的情况。实践证明，大多数学生能够从视频中分析出浮力是由上、下液体压强不同产生的，教师再协助归学生纳出测浮力的一种方法，压力差法F■=F■-F■。

最后，随堂练习部分。（1）演示一个蜡块平整面紧密接触容器底部时不会浮起。分析蜡块只受到水向下的压力，没有受到水向上的压力，可以得出浸在液体中的物体不一定受到浮力；（2）及时完成课本练习并课堂讲评。

2.第二步

首先，探究浮力大小的影响因素，通过视频观察现象，对学生的猜想给予积极评价，通过分组实验，学生基本知道浮力的影响因素是液体的密度，排开液体的体积（浸入液体中的体积），与深度无关。

其次，引入阿基米德原理时，建议给学生讲述阿基米德在浴室中的故事，达到对阿基米德原理的初步认识F■=G■。

再次，通过实验探究验证阿基米德原理。教师在实验前先介绍实验步骤和溢水杯的作用，再根据课本P174图9-10探究浮力大小进行分组实验。在这里，我对实验进行了一些改动，将烧杯套上一个轻质的塑料袋（如下图所示），这样称量排出液体的重力时，可以忽略塑料袋的自重。在实验中就可以省去G■=G■-G■，简化了实验步骤，让学生更容易得出结论。在实验的基础上引导学生比较物体受到浮力与排开液体的重力的关系，注意记录使用不同物体放入液体中的情况（简化难度，都使用下沉的物体做实验），实验后进行归纳总结。

最后，在通过实验归纳出结论后，从理论上进一步分析。在教学中，通过建立理想模型的方法，引导学生运用力的合成等知识进行理论分析。着重消除学生在猜想过程中的错误认识并弄清以下物理知识的关系，如：（1）浸没与部分浸没的关系；（2）排开液体的重力与液体的重力的关系；（3）液体的体积、物体的体积及排开液体的体积的关系；（4）物体受到的浮力与物体形状、体积和物体的密度之间的关系等。及时通过书本练习加深理解。

3.第三步

首先，演示法，展示浮沉现象，让学生尝试改变浮沉状态，及时给予上台配合的学生鼓励，引导学生思考猜想浮沉现象的原因。经过实践发现，学生主要的思想误区有：（1）浮力大的上浮，浮力小下沉；（2）重的下沉，轻的上浮；（3）金属一定下沉等，无论对错教师都应给予猜想者积极评价。

其次，初中物理分析浮沉条件的影响因素的角度主要是两个，一是浮力F■和重力G■；二是液体密度ρ■和物体密度ρ■。利用合力与二力平衡的知识结合力的示意图可以很清晰地说明浮沉因素F■和G■。

再次，利用数学方法将F■和G■展开，分别推导出：

上浮：F■>G■ ρ■>ρ■（木头）；

下沉：F■

悬浮：F■=G■ ρ■=ρ■（人）；

漂浮：F■=G■ ρ液>ρ■（木头）。

如悬浮F■=G■，ρ■v■g=ρ■v■g，因为v■g=v■g可以约掉，所以悬浮时ρ■=ρ■，为了加深理解可以举例人在水中是悬浮的，因为人的平均密度和水相当。特别提醒学生暂时不考虑空心的物体。

再次，很多学生不知道漂浮是怎么回事，不懂区分悬浮和漂浮，我们可以将漂浮和上浮联系起来，上浮的物体最终到达漂浮状态。

最后，利用好书本上密度计、盐水选种、潜水艇、热气球等例子，我们不仅要举例子，还要将这些例子背后的故事告诉学生，培养学生的学习能力和兴趣。

4.第四步

对单元知识进行总结，并在此基础上加强知识应用的思维训练，从而构建初中物理浮力知识结构体系，让学生熟练掌握知识，具体步骤：（1）总结浮力的测量方法：①称重法：F■=G■-F■；②原理法：F■=G■=m■g=■v■g；③平衡法：F■=G■（漂浮或悬浮）；④压力差法：F■=F■-F■；（2）利用控制变量法分析浮力知识，如：①采用控制液体密度而改变排开液体的体积来改变浮力；②浮沉的两个角度：F■和G■或ρ■和ρ■；（3）运用上述知识进行变式训练，让学生形成运用物理概念和规律计算浮力的能力；（4）及时批改作业，评估学生对“浮力”知识的掌握水平，并及时讲评；（5）鼓励学生应用知识于生活，让学生利用课余时间和父母一起动手做些小实验，培养学生动手能力和创新能力。

参考文献：

[1]物理教学参考书.上海科学技术出版社.

[2]物理教学探讨.