物体沉浮条件的实验探究

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1、物体沉浮条件的实验探究课例【进入情境观察思考】一块铁块与一块木块分别放入水中，学生观察。教师：观察了上述的实验现象，你能提出什么问题？（引导学生去解决“为什么铁块下沉，而木块上浮”）（学生可能回答：铁块比木块重的缘故）说明：就象《阿基米德定律》的实验探究教例中所提到的一样，学生对日常生活中的有关物体沉浮条件的判别的标准是根据物体所受到的重力的，教师在教学过程中不但要使学生学到科学的知识，更要将学生头脑中原有错误的观念与想法纠正过来，故本教例的引入部分利用学生原有的这种“生活经验”开头，是有一石二鸟之功效的。【确定矛盾提出问题】上述的情境设置虽很简单，但能为学生

2、提出科学的问题奠定了坚实的基础。问题：物体的沉浮条件与什么因素有关（或由什么因素决定）。【全面分析确定假说】1．上述的这种观察正确吗？你能思考并设计一个问题对上述的观点进行证实或证伪吗？（学生可能想到有下列设计思想的证伪例子：将一枚大头针与一大木块同时放入盛水的水槽中，让学生观察后提问：上面的这种观点对不对？）说明：让学生对学生自己所提出的观点进行论证，这是培养学生探究精神与创新能力的一种极好的方式与方法，它能培养学生对科学问题的自我反思的能力，具有科学的元认知能力。2．很明显，上述的实验方案证明了学生的说法是错误的，这时学生很可能又提出了一个新的说明：物体沉

3、浮的条件由物体的密度决定，铁块密度比木块大，则物体能上浮。3．教师：上述的观点正确吗？同学们能否从生活中的一些例子，或用实验的方法对这一观点进行证实或证伪呢？（对于生活中的例子，可能有学生会提出：一块钢板，将它投入水中时，钢板肯定会下沉，但将此钢板造成轮船后投入到水面上，则轮船会漂浮于水面上，为什么呢？）（对于实验，可能学生会想到：同一块铝板放入水面上，铝板下沉，但将此铝板制成一盒状物，则铝板会漂浮。）说明：以不但假说、猜想、被证实可证伪，再假说、猜想、被证实、证伪，这种方式对学生错误观点的改正，科学观点的形成是一重要的探究过程。4．引导学生对浸没在液体中的物

4、体受力分析：提出假说：物体的沉浮条件可能是由物体受到的重力与浮力来共同决定。说明：若从理性方面分析浸没在液体中的物体的受力情况，则学生对物体沉浮条件假说的提出是比较容易的，特别是在学生有了与前面日常生活经验的矛盾思维冲突的结果后。【制定计划实验研究】1．实验目的：比较重力与浮力的大小关系对物体沉浮的影响。2．学生分析可能有几种情况：F浮＞G物（F浮代表物体受到的浮力，G物代表物体受到的重力）F浮=G物F浮＜G物3．把物理量转化为可操作的实验变量：（1）物体在液体中受到的浮力和物体受到的重力是可直接操作的量吗？学生思考回答（物体在液体在受到的浮力是不可直接操作的

5、，所以上述的有关F浮与G物的比较必须经过转化）（2）要求学生分别利用学过的知识进行公式推导：F浮=ρ液gV排，G物=m物g=ρ物gV物（3）上述的三种情况可以转化为比较ρ液与ρ物：（前提条件是物体必须浸没于液体中，物体必须是实心物体）当ρ液＞ρ物当ρ液=ρ物当ρ液＜ρ物说明：上述的推导过程是在教师的引导下的理性思维的探究过程，也是科学探究的一种方法。但更重要的是这一过程在本实验探究中的应用。物体在液体中受到的浮力是一个不可直接测的物理量，学生对于某一物体在某种液体中受到的浮力的大小的感性认识不够，（学生对物体受到的重力认识比较充分，知道用弹簧秤去称），所以必须

6、引导学生把对物体受到的浮力认识不够的浮力与重力比较转化为比较物体与液体的密度。1．学生根据教师所提供的实验仪器与材料进行分组实验。（1）当ρ液＞ρ物，选取木块投入水中；（2）当ρ液=ρ物，选取鸡蛋与盐水；（3）当ρ液＜ρ物，选取铁块投入水中；说明：教师在上课时所提供的各种实验用品与器材，特别是液体与物体的密度必须标上密度值。还需要指出的学生在进行实验时，必须先将物体浸没于液体中，且所选择的物体必须是实心的。【分析现象解释数据】1．每一小组所有成员对实验现象进行观察，并对实验现象进行讨论，每一小组分别派一名代表进行表述：当ρ液＞ρ物，木块上浮，最后漂浮。当ρ液=

7、ρ物，鸡蛋在盐水在悬浮。当ρ液＜ρ物，铁块下沉。说明：这一实验的成功率是100℅，学生对这种现象也是耳熟能详的，只不过这一实验所发生的条件还是不很熟悉。2．要求每一位学生用知识解释这种现象。【提出结论评价预测】1．提出结论：（前提条件是物体是实心的，且浸没于液体中）当ρ液＞ρ物，（或F浮＞G物）木块上浮，最后漂浮。当ρ液=ρ物，（或F浮=G物）鸡蛋在盐水在悬浮。当ρ液＜ρ物，（或F浮＜G物）铁块下沉。2．评价预测：（1）物价在液体中的上浮的最终结果是什么？请进行推导，并解释之。（2）上述的结果可能应用于哪些地方？【彼此讨论交流结果】学生能简单地表述此实验过程，

8、并彼此对这一结果进行交流。一、特点及用