物体沉浮的条件及应用教学探究

【摘要】本文论述了教师引导学生明确概念的界限，把握物体沉浮的实质，合理地探究应用过程，化繁为简，帮助学生有效地掌握物体沉浮的条件及应用，提高物理教学效果。

【关键词】初中物理 沉浮条件 教学探究

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）02A-0074-01

在浮力一章，对于物体沉与浮的理解及其应用一直是教学的重点和难点，关于沉与浮关系的界定与实际联系的应用问题也一直是历年中考的常见题型。但笔者发现，教师对沉浮相关知识的讲解更习惯分情况探讨沉浮的条件，罗列对应公式，再利用大量练习题强化学生对知识的理解，这样教学容易导致学生混淆情况复杂的沉浮关系，从而对物理学习产生倦怠感。其实沉与浮的关系并没有那么复杂，教师只需引导学生明确概念的界定，把握沉浮的实质，科学探究应用过程，化繁为简，就能帮助学生有效地掌握沉浮的条件和应用。

一、探究实质，厘清沉浮的相关概念

在这个过程中教师首先要明确什么是初中生要掌握的“沉与浮”，因此，引导学生厘清沉与浮的相关概念就显得非常重要了。为了迎合初中生的认知规律，在讲解类似沉与浮相对性较强的概念时，教师可采用“排除法”让学生准确地理解目标概念，排除相关概念的干扰。

在《沉与浮》一节中所涉及的几个概念（即上浮、悬浮、下沉、漂浮、沉、浮），它们在实验中的表象相似又相对，极易对学生的认知产生干扰和迷惑。教师可采用排除法依次对概念进行梳理：对于上浮和浮，教材所给出的定义是浮力大于重力时，物体上浮。很明显，这里的上浮指的是一个运动的状态，而我们理解的浮则是一个物体漂浮于水面的静止状态，可见浮不等同于上浮。同理，下沉与沉也是如此。在初中物理教学中，我们研究的是物体仅受到重力和浮力的影响，以及物体由静止发生上浮和下沉的条件，而悬浮和漂浮是在力的平衡状态下，物体在水（空气）中的特殊情况，不属于上浮和下沉的过程。这样，学生明确了沉浮的条件是物体运动的条件，有效地排除了相对静止和相对运动的干扰，为接下来条件的判断在思路上获得了清晰的认知。

二、挖掘实质，掌握沉浮的对应条件

通过厘清沉浮的相关概念，我们对沉与浮一节的下一个学习目标更加明确：沉浮的条件是什么？谈及对条件的学习，我们会联系到分情况讨论。因此，教要引导学生探究物体发生沉浮的决定因素和影响因素，这时，教师可以积极地采用联想教学的方法，引导学生挖掘内容实质，加深对知识的掌握和内化。

通过对阿基米德原理的学习，我们知道浮力与重力的关系决定了物体在液体或气体中的沉与浮。所以可以结合阿基米德原理对相关影响因素进行推导。物体在水中悬浮时，浮力与物体重力相等，即F浮=G物，因为F浮=ρ液gV排和G物=m物g，可以得出m物g=ρ液gV排的关系，又因为m物g=ρ物V物g，所以可以得到ρ液gV排=ρ物gV物的等式关系；对于物体悬浮的特殊情况，物体排开液体的体积等于物体的体积，即V排=V物，所以可以得出物体在悬浮时，物体密度与液体密度ρ液=ρ物的特殊关系；当物体由悬浮开始上浮时，此时物体的浮力大于重力，则ρ液>ρ物；而当物体由悬浮开始下沉时，此时物体的浮力小于重力，则ρ液

通过联想教学，帮助学生利用数学关系，掌握了物体发生沉浮的决定因素和影响因素。

三、运用实质，破解沉浮的实际应用

在现实生活中我们可以发现很多利用浮力原理进行实际的应用，如飞艇、潜艇等，它们也反映出通过控制物体的重量或密度实现飞艇或潜艇的升降。但在教学中教师要将实际模型抽象为物理模型，通过受力分析，运用物体沉浮的实质来解决物理问题。

例：一根绳子向上拉着一个实心铝球浸没在一个水槽中，铝球的体积为1×103cm3，铝球的密度为已知，求铝球浸没在水中时绳子的拉力是多少？解析：由受力情况可知，铝球浸没在水中时竖直向上F拉+F浮的和等于竖直向下的铝球的重力，即：F拉+F浮=G球，所以F拉=G球-F浮，又因为浸没时V排=V球，所以F拉=（ρ球-ρ水）・V排・g（解题过程略）。变式一，如果绳子承受的最大拉力为20N，铝球露出水面多少体积时，绳子被拉断？解析：拉断时，绳子达到最大的承受拉力，同样F拉+F浮=G球，则F浮=G球-F拉，而F浮=ρ液gV排，所以G球-F拉=ρ液gV排，得出V排，可以求出露出的体积。变式二，将铝球改为乒乓球，拉力的方向改为向下，求乒乓球浸没在水中时绳子的拉力是多少？解析：因为F浮=G球+F拉，所以F拉=F浮-G球，则F拉=（ρ水-ρ球）・V排・g。这样教学让学生对浮力的应用有了更深刻的理解，提高了教学效率。

综上所述，物体的沉浮及应用的学习要求我们在厘清概念的基础上，明确变化过程的实质，归纳影响变化的因素，整合出应对实际问题的方法，通过原有知识的联想和变式练习，加深了学生对物理知识的深化和理解。

（责编 林 剑）