物體沉浮條件的實驗探究課例【進(jìn)入情境 觀察思考】一塊鐵塊與一塊木塊分別放入水中，學(xué)生觀察。教師：觀察了上述的實驗現(xiàn)象，你能提出什么問題？（引導(dǎo)學(xué)生去解決“為什么鐵塊下沉，而木塊上浮”）（學(xué)生可能回答：鐵塊比木塊重的緣故）說明： 就象阿基米德定律的實驗探究教例中所提到的一樣，學(xué)生對日常生活中的有關(guān)物體沉浮條件的判別的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)物體所受到的重力的，教師在教學(xué)過程中不但要使學(xué)生學(xué)到科學(xué)的知識，更要將學(xué)生頭腦中原有錯誤的觀念與想法糾正過來，故本教例的引入部分利用學(xué)生原有的這種“生活經(jīng)驗”開頭，是有一石二鳥之功效的?！敬_定矛盾 提出問題】上述的情境設(shè)置雖很簡單，但能為學(xué)生提出科學(xué)的問題奠定了堅實的基礎(chǔ)。問題：物體的沉浮條件與什么因素有關(guān)（或由什么因素決定）?！救娣治?確定假說】1上述的這種觀察正確嗎？你能思考并設(shè)計一個問題對上述的觀點進(jìn)行證實或證偽嗎？（學(xué)生可能想到有下列設(shè)計思想的證偽例子：將一枚大頭針與一大木塊同時放入盛水的水槽中，讓學(xué)生觀察后提問：上面的這種觀點對不對？）說明：讓學(xué)生對學(xué)生自己所提出的觀點進(jìn)行論證，這是培養(yǎng)學(xué)生探究精神與創(chuàng)新能力的一種極好的方式與方法，它能培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)問題的自我反思的能力，具有科學(xué)的元認(rèn)知能力。2很明顯，上述的實驗方案證明了學(xué)生的說法是錯誤的，這時學(xué)生很可能又提出了一個新的說明：物體沉浮的條件由物體的密度決定，鐵塊密度比木塊大，則物體能上浮。3教師：上述的觀點正確嗎？同學(xué)們能否從生活中的一些例子，或用實驗的方法對這一觀點進(jìn)行證實或證偽呢？（對于生活中的例子，可能有學(xué)生會提出：一塊鋼板，將它投入水中時，鋼板肯定會下沉，但將此鋼板造成輪船后投入到水面上，則輪船會漂浮于水面上，為什么呢？）（對于實驗，可能學(xué)生會想到：同一塊鋁板放入水面上，鋁板下沉，但將此鋁板制成一盒狀物，則鋁板會漂浮。）說明：以不但假說、猜想、被證實可證偽，再假說、猜想、被證實、證偽，這種方式對學(xué)生錯誤觀點的改正，科學(xué)觀點的形成是一重要的探究過程。4引導(dǎo)學(xué)生對浸沒在液體中的物體受力分析：提出假說：物體的沉浮條件可能是由物體受到的重力與浮力來共同決定。說明： 若從理性方面分析浸沒在液體中的物體的受力情況，則學(xué)生對物體沉浮條件假說的提出是比較容易的，特別是在學(xué)生有了與前面日常生活經(jīng)驗的矛盾思維沖突的結(jié)果后?！局贫ㄓ媱?實驗研究】1 實驗?zāi)康模罕容^重力與浮力的大小關(guān)系對物體沉浮的影響。2 學(xué)生分析可能有幾種情況：F浮G物（F浮代表物體受到的浮力，G物代表物體受到的重力）F浮= G物F浮G物3 把物理量轉(zhuǎn)化為可操作的實驗變量：（1）物體在液體中受到的浮力和物體受到的重力是可直接操作的量嗎？學(xué)生思考回答（物體在液體在受到的浮力是不可直接操作的，所以上述的有關(guān)F浮與G物的比較必須經(jīng)過轉(zhuǎn)化） （2）要求學(xué)生分別利用學(xué)過的知識進(jìn)行公式推導(dǎo)：F浮=液gV排，G物=m物 g=物gV物 （3）上述的三種情況可以轉(zhuǎn)化為比較液與物：（前提條件是物體必須浸沒于液體中，物體必須是實心物體） 當(dāng)液物當(dāng)液=物當(dāng)液物說明：上述的推導(dǎo)過程是在教師的引導(dǎo)下的理性思維的探究過程，也是科學(xué)探究的一種方法。但更重要的是這一過程在本實驗探究中的應(yīng)用。物體在液體中受到的浮力是一個不可直接測的物理量，學(xué)生對于某一物體在某種液體中受到的浮力的大小的感性認(rèn)識不夠，（學(xué)生對物體受到的重力認(rèn)識比較充分，知道用彈簧秤去稱），所以必須引導(dǎo)學(xué)生把對物體受到的浮力認(rèn)識不夠的浮力與重力比較轉(zhuǎn)化為比較物體與液體的密度。4 學(xué)生根據(jù)教師所提供的實驗儀器與材料進(jìn)行分組實驗。（1）當(dāng)液物，選取木塊投入水中；（2）當(dāng)液=物，選取雞蛋與鹽水；（3）當(dāng)液物，選取鐵塊投入水中；說明：教師在上課時所提供的各種實驗用品與器材，特別是液體與物體的密度必須標(biāo)上密度值。還需要指出的學(xué)生在進(jìn)行實驗時，必須先將物體浸沒于液體中，且所選擇的物體必須是實心的。【分析現(xiàn)象 解釋數(shù)據(jù)】1每一小組所有成員對實驗現(xiàn)象進(jìn)行觀察，并對實驗現(xiàn)象進(jìn)行討論，每一小組分別派一名代表進(jìn)行表述：當(dāng)液物 ，木塊上浮，最后漂浮。當(dāng)液=物 ，雞蛋在鹽水在懸浮。當(dāng)液物 ，鐵塊下沉。說明： 這一實驗的成功率是100，學(xué)生對這種現(xiàn)象也是耳熟能詳?shù)模徊贿^這一實驗所發(fā)生的條件還是不很熟悉。2要求每一位學(xué)生用知識解釋這種現(xiàn)象?！咎岢鼋Y(jié)論 評價預(yù)測】1提出結(jié)論：（前提條件是物體是實心的，且浸沒于液體中）當(dāng)液物 ，（或F浮G物）木塊上浮，最后漂浮。當(dāng)液=物 ，（或F浮= G物）雞蛋在鹽水在懸浮。當(dāng)液物 ，（或F浮G物）鐵塊下沉。2評價預(yù)測： （1）物價在液體中的上浮的最終結(jié)果是什么？請進(jìn)行推導(dǎo)，并解釋之。（2）上述的結(jié)果可能應(yīng)用于哪些地方？【彼此討論 交流結(jié)果】學(xué)生能簡單地表述此實驗過程，并彼此對這一結(jié)果進(jìn)行交流。一、特點及用途：    本儀器適用于測定橡塑或類似材料密度，直接讀數(shù)，省去稱重和計算，使用簡單，操作方便，適用于生產(chǎn)車間工藝性的密度快速測定和試驗研究部門使用。    本儀器符合HG/T2782橡膠密度測定方法直讀法以及GB1033塑料密度和相對密度試驗方法要求。二、技術(shù)參數(shù)：試片重量：5-20克標(biāo)尺標(biāo)定范圍：密度0.92.0 分度0.01g/cm密度2.02.5 分度0.02g/cm3.0 分度0.05g/cm