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摘 要：“浮力方向”问题在苏科版初中物理八年级下册仅提出了“浮力是向上的”，并未对其“竖直向上”进行实验。教学中，教师应结合浮力概念，巧妙参照“重力方向”与“水平面”的关系进行理论分析、实验观察。
关键词：初中物理；浮力方向；实验探究；概念
中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2018）18-0064-01
在苏科版初中物理教材中，对“浮力方向”未给予严格说明，仅提出“浮力是向上”的。根据《义务教育物理课程标准（2011）》的要求，对于“浮力”，应该通过实验方式来认识，并定义为二级要求。所以，教师在教学中应该通过具体可行的实验方式，帮助学生验证“浮力的方向是竖直向上的”。
一、结合“二力平衡”理论进行概念探析
在“浮力方向”理论验证中，教师准备了乒乓球、烧杯和适量的水，并将乒乓球静置于水面，然后通过实验现象来推导其理论内涵。实验中，乒乓球受到“重力”和“浮力”的影响，因静置状态，所以两种力的作用是“平衡的”。学生通过“平衡力”的概念，可以得出“重力”和“浮力”应该是在同一条直线上，且“方向相反”，从而推导出乒乓球所受的“浮力”，其方向是与重力方向相反的，即“竖直向上”。
二、利用“运动轨迹”来观察“浮力”现象
为了更好地通过实验来展现浮力的方向是竖直向上的，教师可以借助轻质物体在水上的运动轨迹，来获得“浮力方向是竖直向上的”的普遍性规律。同样，教师还可以利用乒乓球、胶带纸、黑板擦背面的小磁片，还有1个片状磁体，将乒乓球与小磁片浸没于水中，然后利用强力磁铁吸引住乒乓球，让学生观察乒乓球在水中的运动轨迹。该实验的设计有几个要点：一是乒乓球与小磁片固定，并浸没于大烧杯底部；二是利用两个小木块将烧杯架高，中间便于放置强力磁体，以改变烧杯内乒乓球的位置；三是将水注入烧杯内，观察乒乓球是否被吸住，便于记录观察过程。最后得出实验现象，当强力磁体取下时，乒乓球在浮力作用下，由瓶底沿竖直向上的方向运动至水面。当然，也可以利用氢气球或者氦气球来验证空气中的浮力方向。在实验中要关闭教室的门窗，确保室内空气流动降到最低，然后释放氢气球，观察氢气球的运动轨迹，从而验证气体中浮力的方向也是竖直向上的。
三、借助于“平行重力方向”来验证浮力方向
物理实验的设计与演示，要能够结合实验目的，灵活组织实验器材，便于学生直观验证实验现象，得出实验结论。在对液体中浮力方向的判断中，教师可准备铁架台、重锤线、乒乓球、胶带纸、细线、大烧杯、木块和适量的水。在构建实验条件时，教师可利用胶带纸将细线固定于乒乓球表面，细线的另一端固定到烧杯底部偏侧方向，使其能够通过调节细线长度来调整乒乓球的位置。接着，教师将烧杯置于铁架台上，并利用木块支在铁架台下，使其倾斜，利用重锤线固定于铁架台的横杆上，便于与乒乓球的运动方向形成参照，最后注入适量的水，使乒乓球“漂浮”于水面。根据实验过程，教师可让学生观察两根细线之间的关系，当调节烧杯底部木块的位置时，乒乓球的位置也发生了变化，但其与烧杯底板相连的细线，与铁架台上的重锤线始终处于平行状态。这说明，当铁架台的倾斜角发生变化时，两根细线始终是平行的。而重力的方向是“竖直向下的”，则与之平行的“浮力”方向必然是“竖直向上”的。
四、利用“垂直水平面”来验证浮力方向
验证浮力的方向是“竖直向上”的，还可以通过水平面來判断浮力的方向是否与之垂直。考虑到在液体、气体中浮力方向都是“竖直向上”的，教师还应以水为实验条件，利用水平面的变化来验证浮力的方向。需要准备的材料有：乒乓球、胶带纸、大烧杯、细线、木块、食用油、适量的水。实验制作过程如下：教师利用胶带纸将细线固定于乒乓球的表面，将细线的另一端固定于烧杯底部偏侧位置，可以通过细线的长度调节乒乓球的位置，但不能让乒乓球露出烧杯。接着，教师在烧杯内注水，水量约为烧杯容量的一半，再向烧杯里注入适量的食用油，让乒乓球处于“漂浮”状态，且连接乒乓球的细线处于拉直状态。随后，教师可带领学生从实验中观察细线与“食用油”和“水”的分界面关系，通过调节水量或食用油的量，来优化实验状态。最后，教师利用烧杯底座下的木块来移动位置，改变烧杯倾斜角，观察细线与水平面、油平面的关系是否为“垂直”，从而得出浮力也是“竖直向上的”结论。
在进行气体环境下浮力方向的实验中，教师也可以利用氢气球、胶带纸、细线、大烧杯、木块以及适量水开展实验。首先，教师利用细线捆扎气球，防止漏气，细线长度要高于烧杯高度。其次，教师将细线连接于乒乓球的表面，并将之置于烧杯底部，使其受到浮力而自由上浮。第三，教师在烧杯中注入水，使得水面与烧杯最大容量刻度线相平。第四，教师引导学生观察细线与水平面之间的是否“相互垂直”，并将木块置于烧杯底部，通过移动木块的位置来改变烧杯的倾斜角，再让学生从观察记录中来判断细线与水平面之间的关系，即“相互垂直”，得出浮力的方向是“竖直向上”的。
总之，对“浮力方向”的探究性实验教学，调动了学生的积极性，促进了学生的思考和发问，使他们对知识的掌握更加牢固。
参考文献：
[1]朱文军.探究影响浮力大小的因素中的逻辑正误辨析[J].中学物理教学参考，2013（09）.
[2]鲍欣.初中物理实验与学生创新能力培养的教学研究[D].东北师范大学，2010.
关键词：初中物理；浮力方向；实验探究；概念
中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2018）18-0064-01
在苏科版初中物理教材中，对“浮力方向”未给予严格说明，仅提出“浮力是向上”的。根据《义务教育物理课程标准（2011）》的要求，对于“浮力”，应该通过实验方式来认识，并定义为二级要求。所以，教师在教学中应该通过具体可行的实验方式，帮助学生验证“浮力的方向是竖直向上的”。
一、结合“二力平衡”理论进行概念探析
在“浮力方向”理论验证中，教师准备了乒乓球、烧杯和适量的水，并将乒乓球静置于水面，然后通过实验现象来推导其理论内涵。实验中，乒乓球受到“重力”和“浮力”的影响，因静置状态，所以两种力的作用是“平衡的”。学生通过“平衡力”的概念，可以得出“重力”和“浮力”应该是在同一条直线上，且“方向相反”，从而推导出乒乓球所受的“浮力”，其方向是与重力方向相反的，即“竖直向上”。
二、利用“运动轨迹”来观察“浮力”现象
为了更好地通过实验来展现浮力的方向是竖直向上的，教师可以借助轻质物体在水上的运动轨迹，来获得“浮力方向是竖直向上的”的普遍性规律。同样，教师还可以利用乒乓球、胶带纸、黑板擦背面的小磁片，还有1个片状磁体，将乒乓球与小磁片浸没于水中，然后利用强力磁铁吸引住乒乓球，让学生观察乒乓球在水中的运动轨迹。该实验的设计有几个要点：一是乒乓球与小磁片固定，并浸没于大烧杯底部；二是利用两个小木块将烧杯架高，中间便于放置强力磁体，以改变烧杯内乒乓球的位置；三是将水注入烧杯内，观察乒乓球是否被吸住，便于记录观察过程。最后得出实验现象，当强力磁体取下时，乒乓球在浮力作用下，由瓶底沿竖直向上的方向运动至水面。当然，也可以利用氢气球或者氦气球来验证空气中的浮力方向。在实验中要关闭教室的门窗，确保室内空气流动降到最低，然后释放氢气球，观察氢气球的运动轨迹，从而验证气体中浮力的方向也是竖直向上的。
三、借助于“平行重力方向”来验证浮力方向
物理实验的设计与演示，要能够结合实验目的，灵活组织实验器材，便于学生直观验证实验现象，得出实验结论。在对液体中浮力方向的判断中，教师可准备铁架台、重锤线、乒乓球、胶带纸、细线、大烧杯、木块和适量的水。在构建实验条件时，教师可利用胶带纸将细线固定于乒乓球表面，细线的另一端固定到烧杯底部偏侧方向，使其能够通过调节细线长度来调整乒乓球的位置。接着，教师将烧杯置于铁架台上，并利用木块支在铁架台下，使其倾斜，利用重锤线固定于铁架台的横杆上，便于与乒乓球的运动方向形成参照，最后注入适量的水，使乒乓球“漂浮”于水面。根据实验过程，教师可让学生观察两根细线之间的关系，当调节烧杯底部木块的位置时，乒乓球的位置也发生了变化，但其与烧杯底板相连的细线，与铁架台上的重锤线始终处于平行状态。这说明，当铁架台的倾斜角发生变化时，两根细线始终是平行的。而重力的方向是“竖直向下的”，则与之平行的“浮力”方向必然是“竖直向上”的。
四、利用“垂直水平面”来验证浮力方向
验证浮力的方向是“竖直向上”的，还可以通过水平面來判断浮力的方向是否与之垂直。考虑到在液体、气体中浮力方向都是“竖直向上”的，教师还应以水为实验条件，利用水平面的变化来验证浮力的方向。需要准备的材料有：乒乓球、胶带纸、大烧杯、细线、木块、食用油、适量的水。实验制作过程如下：教师利用胶带纸将细线固定于乒乓球的表面，将细线的另一端固定于烧杯底部偏侧位置，可以通过细线的长度调节乒乓球的位置，但不能让乒乓球露出烧杯。接着，教师在烧杯内注水，水量约为烧杯容量的一半，再向烧杯里注入适量的食用油，让乒乓球处于“漂浮”状态，且连接乒乓球的细线处于拉直状态。随后，教师可带领学生从实验中观察细线与“食用油”和“水”的分界面关系，通过调节水量或食用油的量，来优化实验状态。最后，教师利用烧杯底座下的木块来移动位置，改变烧杯倾斜角，观察细线与水平面、油平面的关系是否为“垂直”，从而得出浮力也是“竖直向上的”结论。
在进行气体环境下浮力方向的实验中，教师也可以利用氢气球、胶带纸、细线、大烧杯、木块以及适量水开展实验。首先，教师利用细线捆扎气球，防止漏气，细线长度要高于烧杯高度。其次，教师将细线连接于乒乓球的表面，并将之置于烧杯底部，使其受到浮力而自由上浮。第三，教师在烧杯中注入水，使得水面与烧杯最大容量刻度线相平。第四，教师引导学生观察细线与水平面之间的是否“相互垂直”，并将木块置于烧杯底部，通过移动木块的位置来改变烧杯的倾斜角，再让学生从观察记录中来判断细线与水平面之间的关系，即“相互垂直”，得出浮力的方向是“竖直向上”的。
总之，对“浮力方向”的探究性实验教学，调动了学生的积极性，促进了学生的思考和发问，使他们对知识的掌握更加牢固。
参考文献：
[1]朱文军.探究影响浮力大小的因素中的逻辑正误辨析[J].中学物理教学参考，2013（09）.
[2]鲍欣.初中物理实验与学生创新能力培养的教学研究[D].东北师范大学，2010.