例谈《浮力》教学中的“浅入浅出”

江薇

摘   要：在课堂教学中，时常会出现教师把简单的问题复杂化的现象。文章以苏科版八年级下册《浮力》一节为例，在认识浮力、测量浮力、探究浮力、计算浮力这几个环节中分别举例对比，说明如何用“浅入浅出”的方法帮助学生更容易地掌握相关知识。

关键词：浅入浅出;浮力;阿基米德原理

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）12-0005-4

日常教学中要避免把简单的问题复杂化，要做到难的问题，深入浅出;易的问题，浅入浅出。何为“浅入浅出”？从生活中常见的现象或者学生已有的相关经验为切入口，建立概念或设计实验进行探究，得出结论，达成教学目标。这种模式强调省略一切花哨或不必要的步骤，去除一切容易产生混淆的过程，用最简洁明了的方式揭示主题。下面以《浮力》一节的教学设计为例，加以说明。

1    新課引入

新授课引入的方法多种多样，新奇、有趣固然重要，但更重要的是科学严谨、切合课题。若是复杂的新课引入最好能在学完之后解释其原理。新课引入切忌让学生看一看、笑一笑后就不了了之了。关于浮力的引入，笔者见过这样几个。

（1）用乒乓球放在量筒里模拟皮球掉进树洞里，如何取出乒乓球？虽无新意，但简单明了，紧扣课题。

（2）视频播放，解放军战士抢险，搭建钢铁浮桥。切合题意，但耗时略长。

（3）如图1，用手堵住瓶口，乒乓球才能“浮”起。有趣，但学生很难理解，也易出现科学性错误。

（4）乒乓球底粘薄铁片放入塑料桶中，桶底外部用强磁体吸住乒乓球。手挡住不让学生看到磁体，倒水入筒，乒乓球不浮，学生觉得奇怪，手悄悄移走磁体，球浮起。引发学生兴趣，引出课题。虽有趣，但学生好奇的是乒乓球为什么刚开始没有上浮。因此，并不切题。

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（5）直接展示伽利略彩球温度计，如图2。提问：“上面几个小球为什么能漂在水面上？”

学生回答：“因为受浮力。”

直接引入课题。看似简单，但省时、直接。在本节课学过影响浮力大小的因素后，可再拿出此装置，让学生想办法使沉在水底的彩球浮出水面。首尾呼应，使一节课的教学流程更加完整。

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图2  伽利略彩球温度计

以上第3、4两种方法的新课引入，就有点显得化简为繁，“浮力”能使物体浮出水面没有什么神奇之处，没有必要故作神秘。单刀直入，引出课题，此为“浅入浅出”。

2    浮力概念的建立

引出课题后，直接让学生列举生活中物体受到浮力的例子。学生根据生活经验能列举出很多例子，包括气体和液体，但都是漂浮的物体。如“救生圈漂在水面上受浮力作用”“人可以漂浮在死海的海面上”等，但鲜少会说“人在水中受浮力”。这是符合学生正常认知规律的，在学生的前概念中浮起来的物体受浮力。课本上的图片也都是漂浮物体的例子，此处没必要去纠正。课件展示图片时，也同样均为漂浮的物体，可参照教材中的图片。

接着让学生用自己的话描述“什么是浮力”。学生可能会给出以下答案：“在水中或空气中的物体受到的一个向上的力”或者“能使物体浮起来的力”等。教师无需否定，只需稍加修改。例如，追问学生“只有水中的物体受浮力吗？”“其他液体呢？”学生立刻能想到，水和空气代表了液体和气体。

最后，直接给出课本上浮力的描述，即“浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上的托力，叫做浮力。”可看出这句话中除了“浸”和“托”两个字学生无法自己概括出来，其他的内容和学生说的差不多。

有的老师在此处会特别介绍“浸”这个字，例如问学生“浸”分为几种？答案是“浸没”和“部分浸入”。再引导、告知学生这两种情况都受到浮力，或者问学生这两种情况浸在液体中的体积与物体本身的体积大小有何关系？这种设计，就化简为繁了。容易在学生刚建立浮力概念时把重点拉偏。

认识浮力的教学环节中，由学生从自己列举的实例中寻找共同点，归纳出“什么是浮力”，教师再给出课本中关于浮力的描述。此为“浅入浅出”。

3    判断浮力的方向

浮力是个效果力，根据“浮”字，学生很容易理解浮力是向上的。但是“向上”可以竖直向上，也可以斜向上。有的学生会想到，乒乓球漂浮在水面上时，由于静止，二力平衡，因此浮力与重力的方向相反，是竖直向上的。此时教师应肯定这种推理过程，同时演示如图3所示的实验，请学生观察细线沿着什么方向。引导学生思考有什么办法判断细线是否竖直。方法一，与水面垂直;方法二，与中垂线平行。接着教师左右拨动乒乓球，或将水槽倾斜，发现细线始终竖直，而浮力方向与细线的方向一致，因此浮力始终竖直向上。

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图3  演示实验示意图

此处不宜进行受力分析。若进行受力分析，会化简为繁。乒乓球由于受到浮力作用而拉直了细线，学生很自然会想到浮力与细线的方向是一致的，只需演示在不同的情况下，细线始终竖直，就代表了浮力始终沿竖直方向，此为“浅入浅出”。

4    下沉的物体是否受到浮力的作用，称重法测浮力

呼应之前，学生举例死海中的人漂在水面上是因为受到浮力。向学生提问，人在普通的海水中也能漂浮在水面上吗？受浮力吗？引出问题，下沉的物体是否受浮力？因为学生平时不会在水中提重物，所以这样的生活经验学生是很少有的。若无法说出支持猜想的经验可直接略过。让学生用一个弹簧测力计想办法验证下沉的物体受浮力。接着，让学生画出如图4所示的重物静止时的受力示意图。可轻松得出F■=G-F■的关系式。从而得出测量浮力的方法。

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图4  用弹簧测力计验证下沉物体受浮力

因此，此部分内容主要分三步。第一步用弹簧测力计探究下沉的物体是否受到浮力作用;第二步，画力的示意图;第三步，推导等式，得出测量浮力的方法。简洁明了，“浅入浅出”。

5    探究影响浮力大小的因素

这部分是本节课的重点。影响因素中，排开液体的体积这个概念对学生来说有点陌生。可先做一个体验实验，请一个学生用一只手将篮球压入盛满水的桶中，感受浮力大小的变化，同时观察溢出水的情况。由此引发学生猜想，浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积有关。再介绍什么是排开的液体，引导学生总结出，排开液体的体积大小等于物体浸在液体中的体积大小。不宜过多扩展，如排开液体的体积与液体本身的体积无关，等等。接着再让学生通过生活经验猜一猜浮力大小还与哪些因素有关。根据之前“死海”的例子，学生很容易猜到液体密度。接着引导学生用控制变量法设计实验，分组探究，得出正确结论。但是，学生的生活经验中，还存在着一些错误的前概念。例如，因为篮球越往下压，浮力越大，所以浮力与深度有关;木块漂浮，钢铁下沉，所以浮力与物体的重力或者物体的密度有关;铁块下沉，轮船漂浮，所以浮力与物体的形状或者与物体和液体的接触面积有关;还有浮力与物体本身的体积有关，等等。这些都是宝贵的课堂生成，教师不要回避这些猜想，让学生大胆地猜，再引导学生用控制变量的方法设计实验进行探究。

5.1    浮力与物体和液体的接触面积是否有关

教师演示，用一个长方体空纸盒（用宽透明胶带封口），平放和侧放在水面上，均为漂浮。引导学生分析两次浮力大小是否改变？学生可根据二力平衡得出浮力不变，进而发现浮力与接触面积无关。

5.2    浮力与形状是否有关

课堂上只需简单说明，将一块橡皮泥捏成不同形状后必须都是浸没，因为要控制V■不变。而不能将一块橡皮泥搓成球状浸没和捏成碗状漂浮进行比较。

5.3    浮力与物体的质量（密度）是否有关

可做分组实验，用配套器材，塑料小盒子中装上钩码，用钩码的个数改变整体的质量，每一次都浸没，进行研究。

5.4    浮力与深度是否有关

同样需要控制变量。学生可动手探究浮力与浸没深度的关系。教师设计实验探究当物体部分浸入时，浮力与浸入深度是否有关。同样需要控制V■一定，因此，选择一个柱形重物，每次均浸入一半，则V■不变，而深度变了，发现浮力并没有变。

总结，浮力只与液体密度、排开液体的体积有关。其他一切看似有关的因素，实则都是因为排开液体的体积发生了改变。最后，让学生想办法使伽利略彩球温度计中下沉的彩球浮出水面。引导学生根据液体热胀冷缩的性质改变水的密度，将其放入冰水混合物中。

总结这一部分，通过体验实验引导学生对浮力大小的影响因素进行猜想，运用控制变量设计实验探究，得出正确结论。再对其他猜想或实验或分析一一排除。最后，总结出浮力只与液体密度和排开液体的体积有关。此为“浅入浅出”。

6    阿基米德原理

阿基米德原理可放在第二课时讲解。有的老师会根据浮力的影响因素让学生猜一猜，浮力与ρ■和V■有关，也可以看作和什么有关？m■。再乘g，得到G■。引出阿基米德原理，这种处理方法看似流行，却存在很多问题，不严谨，过于随意。这不是在做猜想，是硬往答案上凑。

还有的老师会用水袋的实验，水袋作为研究对象，它的密度近似是水的密度，放入水中，可浸没。因为ρ■=ρ■，V=V■，所以G=G■。又因为此时测力计示数F=0，所以F■=G。等量代换得出阿基米德原理F■=G■。用这种推导方式得出阿基米德原理的过程是错误的。水袋近似悬浮在水中，这是一个很特殊的例子，只有极个别的物体所受浮力与重力相等。那么，当浮力与重力不相等的时候，阿基米德原理还成立吗？实验探究不能用个例去说明普遍规律。在教学上，这样的方式也会让学生产生负迁移。是典型的化简为繁。

阿基米德原理可直接告知学生，由学生设计实验验证，此实验需用到溢水杯、小桶、彈簧测力计等器材。这是一个验证实验，不需要去猜什么。验证成功后，对公式进一步推导F■=G■=ρ■V■g，这里的推导过程并没有什么附加的条件。推导的结果进一步佐证浮力只与ρ■、V■有关。

这一部分，第一步直接告知学生阿基米德原理的内容;第二步设计实验验证;第三步对公式进行推导，进一步证明浮力的影响因素只有ρ■和V■。简单明了，此为“浅入浅出”。

以《浮力》这一节的内容为例，意在说明教学中我们的目的是为了让学生学懂，例如常用的类比法或逆向思维法等，都是为了让复杂的问题变简单，更便于学生理解、掌握。因此，对待难的知识点，我们要深入浅出，对待不难的知识点，我们更要浅入浅出，坚决避免把简单的问题复杂化，人为地增加学生的学习难度。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理八年级下册[M].南京：江苏科学技术出版社，2015.

（栏目编辑    赵保钢）