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物理是一门实验性很强的学科,学生在学习物理知识过程中,如果能运用身边的物品去探究验证物理现象和规律,那么学生对物理知识会更易于理解并会留下深刻的印象。在《浮力》一节的教学中,利用身边的物品设计了如下小实验,并且对阿基米德原理的探究实验进行了改进,反馈效果不错。
一、浮力产生原因的实验设计
通过形象的演示实验,使学生真正理解浮力產生原因。
1.原理
图甲:由于乒乓球与瓶口接触不严密,并且因为乒乓球直径略大于瓶口的内径,所以乒乓球上表面受到水的压力,而下表面基本没有受到水的压力,因而乒乓球不上浮。
图乙:此时乒乓球上、下表面均受到水的压力,且下表面所受的压力大于上表面所受的压力。
所以浮力产生的原因:液体对物体上、下表面的压力差。
2.效果
简单、醒目、直观性强、趣味性强。
二、浮力的方向演示实验设计
设计实验证明浮力的方向总是竖直向上,如图丙:用细线将乒乓球固定在烧杯底部,向烧杯中注水,观察细线与水面的关系。将水面倾斜不同角度再观察,发现细线始终处于竖直方向,从而证明了浮力的方向总是竖直向上。
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三、探究阿基米德原理的实验改进
实验器材:烧杯、注射器、沉体(金属块)、水、浮体(装了沙子的小药瓶)、弹簧测力计、细线、一次性塑料杯(质量可忽略不计)。
1.对选择实验物体的改进
由课本实验提供的单一的沉体变为沉体加浮体(金属块和小药瓶)。为了更好的理解原理中的“浸在”,把它分为“部分浸入”和“浸没”两部分,分别对应“浮体”和“沉体”。
2.收集排开的水的改进
课本实验中选用的是“溢水法”,而水“排出”只是“排开”的一种情况,对原理的验证不够全面。
实验改进:用注射器器将物体“排开”的水“吸出”,从而帮助学生正确理解“排开”的含义。
3.收集排开水的容器的改进
课本实验中接溢出水的小桶大多用小塑料桶,要先测出小桶的重力,消耗时间较长,并且实验误差较大。
装置改进:将排开的水注射到一次性塑料口杯中,因口杯很轻(用弹簧测力计称,示数几乎为零),这样直接测量即排开水的重力,不仅测得数据准确,并且大大节省了时间。
4.通过实验改进突出的效果
(1)帮助学生正确理解阿基米德原理内容。实验改进前,学生根据实验结果总结结论时,多数学生的回答是“浮力的大小等于物体排出水的重力”,或“浮力的大小等于溢出水的重力”,利用改进后的实验方法,“排开”的含义不再是本节课的教学难点。
(2)实验结果更加准确。
(3)增强了实验的趣味性。因为多数实验器材取自身边的物品,从而使学生真正的做到“从生活走向物理,从物理走向生活”。这样既符合新课标理念下鼓励学生利用好身边物品进行实验的要求,同时也是对学生动手创新能力的培养。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
一、浮力产生原因的实验设计
通过形象的演示实验,使学生真正理解浮力產生原因。
1.原理
图甲:由于乒乓球与瓶口接触不严密,并且因为乒乓球直径略大于瓶口的内径,所以乒乓球上表面受到水的压力,而下表面基本没有受到水的压力,因而乒乓球不上浮。
图乙:此时乒乓球上、下表面均受到水的压力,且下表面所受的压力大于上表面所受的压力。
所以浮力产生的原因:液体对物体上、下表面的压力差。
2.效果
简单、醒目、直观性强、趣味性强。
二、浮力的方向演示实验设计
设计实验证明浮力的方向总是竖直向上,如图丙:用细线将乒乓球固定在烧杯底部,向烧杯中注水,观察细线与水面的关系。将水面倾斜不同角度再观察,发现细线始终处于竖直方向,从而证明了浮力的方向总是竖直向上。
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三、探究阿基米德原理的实验改进
实验器材:烧杯、注射器、沉体(金属块)、水、浮体(装了沙子的小药瓶)、弹簧测力计、细线、一次性塑料杯(质量可忽略不计)。
1.对选择实验物体的改进
由课本实验提供的单一的沉体变为沉体加浮体(金属块和小药瓶)。为了更好的理解原理中的“浸在”,把它分为“部分浸入”和“浸没”两部分,分别对应“浮体”和“沉体”。
2.收集排开的水的改进
课本实验中选用的是“溢水法”,而水“排出”只是“排开”的一种情况,对原理的验证不够全面。
实验改进:用注射器器将物体“排开”的水“吸出”,从而帮助学生正确理解“排开”的含义。
3.收集排开水的容器的改进
课本实验中接溢出水的小桶大多用小塑料桶,要先测出小桶的重力,消耗时间较长,并且实验误差较大。
装置改进:将排开的水注射到一次性塑料口杯中,因口杯很轻(用弹簧测力计称,示数几乎为零),这样直接测量即排开水的重力,不仅测得数据准确,并且大大节省了时间。
4.通过实验改进突出的效果
(1)帮助学生正确理解阿基米德原理内容。实验改进前,学生根据实验结果总结结论时,多数学生的回答是“浮力的大小等于物体排出水的重力”,或“浮力的大小等于溢出水的重力”,利用改进后的实验方法,“排开”的含义不再是本节课的教学难点。
(2)实验结果更加准确。
(3)增强了实验的趣味性。因为多数实验器材取自身边的物品,从而使学生真正的做到“从生活走向物理,从物理走向生活”。这样既符合新课标理念下鼓励学生利用好身边物品进行实验的要求,同时也是对学生动手创新能力的培养。
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