“综合实践活动”呼唤教师先动

缪跃林

苏科版物理教材（八下）第十章最后安排了综合实践活动：制作简易的密度计.教材是按照原理——实验（即制作密度计、标度、检验刻度误差、测量液体密度及思考如何增大两刻度线之间的距离以提高测量精度）——交流（撰写实验报告）的顺序展开.

学生根据学过的物理知识，利用生活中常见的吸管、铁（铜）丝、蜡烛等制作简易密度计，这对学生来说是一次极好的理论联系实际的机会.杨振宁教授说过：自制的仪器永远比买来的好.因为动手制作的过程对学生的成长很有意义.实践教学活动非传统教学，虽结果可能导致失败，但学生依然会有很大的收获.笔者在准备这堂课前，通过自身的实践体会到要制作好简易密度计，有好多细节值得研究.本文从以下六个方面介绍“综合实践活动”开展的心得.

1关于密度计下端的密封

按教材的说法是：将一段铁丝或铜丝从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来.教材这样的设计有它的理由，即石蜡封的下端可能不太牢靠，如果从上端塞入可能将下面的石蜡打掉.但是这也带来一个缺点，即可能密度计下端过轻而不能直立漂浮在液体上（图1）.也有可能过重而一下子沉到容器底部（图2）.用蜡烛密封密度计的下端，该做法在实际操作中可行，能保持密度计整体为圆柱体，但蜡烛也要达到一定的厚度（图3），太薄容易漏水.但是对于直径稍大的饮料管是有一定难度的，因为热胀冷缩的原因，长时间浸在水里面可能有水渗漏进去，而导致结果不准确.另外由于石蜡和饮料管都比较光滑，导致其摩擦力较小.如果学生在往密度计里加配重物时，有可能向下的冲击力使得堵住的蜡块掉下来而影响实验进程.

笔者在实验中是这样密封的，用饮料管的一端靠近火焰（打火机或酒精灯），观察其有一点点熔化变形就用钳子或手迅速一夹（捏），使管子粘起来（如图4）.然后在另一端吹气，如果吹不动就说明密封性很好.这样做，再往里面增加配重时不易破裂，并且比用蜡烛密封要方便得多.但它的下端有一小部分不是圆柱体，实验时有一定的误差.

2关于配重物及调试

教材中使用的是一些铁丝或铜丝作为配重.笔者在实验中发现使用Ф1.5 mm的铜丝剪成大小不等的小段（如图5）.它的效果略优于铁丝，因为在质量（重力）一定时，由于铜的密度略大于铁，而导致铜的体积更小，重心更向下，有利于在液体中迅速直立漂浮.铜的质地比铁软，更容易剪成大小不等的小块，在实验时可以很方便地加减和调节.如果使用的直径比较大的饮料管，也可以用小钢球作为配重.

在实际实验时，笔者发现制作好的密度计在调配重物时，应首先放到盐水里.因为有时制好的密度计在清水中能直立漂浮，也有的在盐水里可能会变成图1的样子，而不能直立漂浮.此时应将上面用剪刀一小段一小段的剪掉，或者适当增加配重物，使其直立漂浮.

3关于自制密度计的规格及盛装液体的容器

按教材要求制作好的密度计要测密度为0.8～1.2 g/cm3范围内的液体;还要测可乐、食用油、酱油等液体的密度.笔者认为密度计的整体长度9～10 cm，直径Ф为3～5 mm的饮料吸管均可.实验时通过调节配重，使密度计浸入水中深度H约6 cm为宜.盛装液体用高度约为9～10 cm、直径约为7 cm的烧杯较为合适.实验室里有一种带有刻度的很深的透明盛液筒（如图2），内径约为10 cm，深约为30 cm，它的容积约为2300 mL.这么大的容器装满食用油、酱油等液体后质量还真不小，但学生测量了这些液体之后，这些液体只能倒掉造成浪费.

4关于密度计的标度

笔者试过多种方法，用水笔在吸管外面标注，容易被液体冲洗掉;用小刀刻画但印记不清晰.用2B铅笔较好，但对直径较小的饮料管，其密度值不太好标记.于是模仿市场上的密度计，用小纸条来进行标度.首先选取一张长约7cm、宽约0.7cm左右的不容易被水融解的轻质薄纸片，在上面中间的位置横着画一条线，标上1.0的字样，然后卷起来，让线朝外，塞进密度计内.将密度计放入水中，上下调整纸条，使纸条上的横线对准水面以确定H的位置（如图6），用铅笔标出水面的位置.取出密度计，用刻度尺测出密度计在水中浸入的深度H（如图7）.用公式h=（ρ水/ρ液）H算出表格中液体密度对应的浸入深度h，并填入表1.

将纸条下端指向刻度尺的零刻度线，横线对准刻度尺H的刻度位置，在纸条上标出每一个深度所对应的密度（如图8）.将纸条再次卷好塞进密度计里面，调整纸条的高度，使横线对准密度计浸在水面处的位置， 即铅笔所标的位置（如图9）. 这样用自己制作好的密度计就可以进行测量液体密度了.

5关于教材中思考如何增大密度计上两条刻度线之间的距离，以便测量结果更精确

笔者认为根据公式h=（ρ水/ρ液）H可知，增大密度计浸在水中的深度H即可，因为ρ水和ρ液是一定的.要增大H有两个办法：一是在吸管粗细相同时，可采取增大配重物的方法;二是在配重不变时，换用比较细的饮料吸管.即F浮=G=ρ水gsH，当s减小时，H增大，也可以达到类似的效果.这个问题是教材中提出的，学生能分析推导出来的话，不仅对浮力知识有更深的理解，还能培养学生运用理论解决实际问题的能力.

6结束语

针对不同基础的学生和不同学校可以安排的时间长短，可采取不同的教学策略.既可以放手让学生做，再跟学生一起分析.这样做可以最大限度地让学生动手、动脑，实现真正的自主、合作、探究;时间不允许的时候，也可以先由教师自己制作一个半成品密度计拿给学生进行标度并测量一些液体的密度，然后再给原材料让学生在老师的指导下，动手制作密度计.这样做有利于课堂顺利进行，即使学生在课堂上失败了，也会把思考的方法带回家继续进行探索.

物理的综合实践活动，对学生是很有趣也很有用的.但是如果教师不预先自己动手实践一下，不去做一些深入的研究，就盲目地直接去上课，学生在课堂上可能真的学不到东西，实现不了综合实践活动的设计目标.