“测量泡沫塑料块受到的浮力”创新实验

沙河市第二中学附属小学 石艳平

我通过自制教具，利用改造后的实验装置，对教科书中的“测量泡沫塑料块受到的浮力”这一实验进行了创新改进，使实验操作更方便，效果更显著。该创新实验设计曾在2015 年河北省实验教学优质课说课活动中荣获二等奖。之后，我对该实验又做了进一步的改进与完善，现介绍如下。

一、教材内容分析

“测量泡沫塑料块受到的浮力”实验是教科版五年级下册第一单元《沉和浮》的第五课《浮力》中的一个重点实验，也是本单元的难点。通过该实验主要让学生能用弹簧测力计测量泡沫塑料块在水中受到的浮力，运用浮力和重力的关系来解释物体沉浮的现象，并发现物体浸入水中的体积（排开的水量）越大，受到的浮力也越大。

二、课本实验设计及不足之处

（一）课本实验设计。

教材上是这样设计的：泡沫塑料块放入水中前，先测量泡沫塑料块的重力。再用线拉住泡沫塑料块，使它浸入水中一定的位置，然后读出测力计上的数值。教材实验见图1。

（二）原实验设计不足之处。

1.泡沫塑料块太轻，很难准确测量它的自重，排开的水量更是难以观察。

2.用钩码代替小滑轮改变力的方向时，会产生较大的摩擦力，容易产生较大的误差。

3.实验室很难找到底部带小滑轮的精确刻度量杯。

4.用钩码代替小滑轮后，用橡皮泥很难将钩码固定。因为市面上的橡皮泥在水中大都会溶化。这种方法根本不能满足测力计所需的拉力，且棉线容易从钩码上滑出，而造成实验失败。

5.水槽太大，排开的水量难以观察。

三、实验的创新改进之处

1.用吸盘代替带有滑轮和橡皮泥的装置。用软木塞代替泡沫塑料块，并在软木塞上用红带做了分隔，便于测量软木塞小部分、大部分、全部浸入水中时拉力的大小。软木塞实物见图2。

2.用带有刻度的烧杯来代替水槽，方便观察软木塞排开水量的变化。

3.用“水位上升的毫升数”来表示软木塞排开的水量，这样更便于同学们观察、测量。

四、具体实验

（一）实验所需器材。

本实验所需器材包括：水、烧杯、弹簧测力计（1 N、5 N）、细绳、软木塞、记录单、吸盘等。

（二）实验步骤。

1.把细绳的一端系在软木塞上，用测力计测出软木塞在空气中的自重。

2.将烧杯放在实验桌上，用细绳穿过软木塞上的孔，放入烧杯中（注意轻拿轻放）。往烧杯里加水使水面到达一定刻度（例如400 毫升），并记录相关数据。

3.细绳的一端和软木塞相连，另一端通过吸盘上的小孔和测力计相连。

4.依次使软木塞浸入水中1/3、2/3 及全部，及时观察测力计读数及水位变化情况，并记录实验数据。

5.完成实验记录单（见下表）。

测量软木塞在水中受到浮力大小记录表

（三）具体实验操作见图3。

（四）实验结论。

同学们完成上述实验操作后，比较容易得出如下结论：物体浸入水中体积越大，排开水的体积越大，受到的浮力也越大。

五、改进实验的优点

1.实验器材及装置简单、常见。

2.实验操作方便，步骤少，计算误差小。

3.小吸盘使用前后拿取方便。实验完成后，烧杯和吸盘都可以再利用。

4.学生通过实验，初步认识了浮力，知道了如何测量浮力的大小，加深了对浮力相关知识点的理解和掌握。

通过对教材的深入理解，我变更了原有实验的一些器材和方法，降低了实验操作的难度，增强了实验的可操作性，减小了实验误差，使学生更容易观察和理解实验现象，也便于后期的记录与计算，提高了实验效果，解决了教学难点，为学生学习初中物理力学知识打下了良好的基础。同时，学生通过操作该实验，培养了仔细观察、认真记录、细致操作、耐心分析以及团结协作的科学精神。