水的浮力科学论文
《水的浮力》是自然第五册的第十四课,教学重点是使学生认识水的浮力;小编整理的水的浮力科学论文，希望你能从中得到感悟!
水的浮力科学论文篇一
案例分析《水的浮力》
摘 要：本文在浙教版《水的浮力》案例分析基础上，立足初中生科学素养的培养，以生为本，以学定教，尊重学生原有经验，尊重事实。立足科学课堂教学，阐述了科学教学过程中如何促进科学概念的形成。
关键词： 原有经验 科学概念 科学概念的形成
北师大教授朱正威在《科学概念的教学是有规律的》一文中指出：科学教育，提高学生科学素养，是以形成阶段的、递进的、系列的科学概念为其重要特征的。朱老师同时指出，好的科学教育就是要帮助学生生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律，构建科学概念。中央教育科学研究所郁波老师这样表述：科学概念是用一句完整的话，表达的对事物或现象的理解和解释，反映了事物或现象间的联系，体现的是一种科学的观念。
在自我实践和听课观摩中发现，目前科学教学还存在以知识的灌输为主要方式的教学，学生的认知还停留在较低水平，阻碍着学生科学概念的形成。根据科学的统计结果显示，所有科学知识的90%都是近一百年里发现的，而且还在迅速地增加。所以，事实性的科学知识是穷其一生也学不完的，因此超越主题和事实进行思维，在教学中帮助学生获得重要的和可迁移的科学概念，有深层次的理解能力，以形成科学概念，才能适应知识膨胀和复杂的环境。
以《水的浮力》第二课时“阿基米德原理”课堂教学为例，在科学教学中促进初中生科学概念的形成可从以下几点出发。
一、要促进科学概念的形成，需要了解学生的原有经验
原有经验是学生通过探索世界并获得的知识基础和生活中逐步建立的经验。现代研究表明，教学要基于学生的原有经验，才能产生有意义的影响，实现有效教学。比如在学习了浮力的概念后，课前提问：“物体在水中的不同深度受到的浮力大小是否一样?”，会有非常多的学生回答说不一样，越深处浮力越大。学生知道浮力是指浸在液体或气体中的物体受到向上托的力，他们认为如果把一个漂浮在水面的物体，按入水中时，按的越深用的力越大。这种来自生活的体验因为缺少实验数据的测量，加之学生运用知识的局限性，很难消除。了解了学生原有经验就能开展有针对性的教学，以帮助学生完善知识结构，形成科学概念。
二、要促进科学概念的形成，需要大量的事实为基础
科学概念的形成离不开事实，大量的事实是学生抽象概念、初步建立概念的依据。例如：
当人躺在浴缸的水中时，人会有什么感觉?水发生了什么变化?人为什么会变轻?水面为什么会上升?人占据了水的空间，将水排开，水面上升，而向上的力越来越大。那么，你认为浮力的大小可能跟什么因素有关?
……
以事实为基础，要求事实应是饱满的丰富的，帮助学生在观察搜集科学事实中感知和了解，学生才有话可说。相关的事例越丰富，就越有可能抽象、概括地形成一种理性的解释和表述，初步建立科学概念。同样的阿基米德的原理的得出，不是在浴缸中的一次偶然发现就能得出的。实际教学中举一个实例，做一个实验，做一个探究，就匆匆忙忙总结一个概念，比比皆是。对于科学教学来说，很显然是不合适的。
三、要促进科学概念的形成，需要以学生活动为载体
学生活动是科学教学的有效组织形式，科学教育课程改革中非常重视学生的亲身经历，把学生活动提到了教学中很高的地位，但就目前课堂实践发现，尽管活动很精彩，学生很兴奋，但课后反思我们组织的活动目的，教师却无法说得清楚，为活动而活动，失去了活动本身的主旨。针对这种情况，笔者认为应注意以下几点：
在组织学生活动中，先要明确教学目标。
教学目标关注知识、能力、情感态度价值观三个维度，以及在学习过程中的有机统一。体现在教师是否对教学内容的透彻理解和把握上，是否能真正贯彻于教学之中。如何贯彻，应重视教学目标是否指向科学概念的形成不只是备教材，还应备学生，依据学生的认知规律，要引导学生从亲身体验，观察实验，由表及里，层层深入帮助学生形成科学概念。
在组织学生活动中，要有充足的变式。
很显然生活中的情景是多样化的，单一的某一个实验要得出一个普遍的科学概念，那是苍白无力的，也不利于学生的掌握与运用。充足的变式为学生提供多样的情景，在此基础上，寻找共同的特性，归纳总结规律，有利于科学概念的形成。活动中多一些变式有利于培养学生思维的深刻性;也有利于学生对实际问题的动态处理.克服思维和心理的定势。所以本节课上，我设计了如下学生活动：浮力与物体排开水的多少之间的关系
【实验器材】弹簧秤、铁块、水、细线、溢水杯、小烧杯、量筒
【讨论并设计实验】：如何利用这些器材进行实验?怎么样安排实验的步骤?应当设计怎样的实验数据记录表?
【实验步骤，收集证据】
在帮助学生建立“阿基米德原理”的概念时，老师既要考虑全部浸没的物体所受浮力大小与排开液体重力之间的关系，又要考虑部分浸没时关系;既要考虑密度比水大在水中能下沉状态的物体，又要考虑密度比水小在水中处于漂浮状态的物体。因此在实验的最后环节，我是这样设计变式的：
一小块石蜡，尝试通过实验来探究石蜡在水中所受浮力大小与哪些因素有关。结合二力平衡知识，由学生设计活动，参与到活动中来完成科学概念的形成过程，这是一个为学生呈现事物复杂实况的过程;是一个向学生展示事物个性的过程;是一个为学生提供丰富感性认识的过程。
很显然，如果这一步没有深究下去，只按照课本设计“浮力与物体排开水的关系”一个活动得出“阿基米德原理”，写在黑板上，让学生记牢、背熟，你会发现这样建立起来的概念是肤浅的，是不深刻的，是死的。同样类型的题目，做三遍，讲三遍，还是会错，这是为什么?不是学生笨，也不是题目难，而是知识没懂，是概念不清。如果这时候继续做题，想通过题海来弥补，结果只有一个，老师和学生一起在苦海中挣扎。
3.在组织学生活动时，要重视引导学生观察。 学生在活动中首先形成对某种事物的行为、运动或变化的初步印象，用科学的研究方法，设计实验分析问题，解决问题，理性的观察事物。在观察中思考并对所观察的现象加以解释能形成初步的具有说服力的概念;这种初步的概念在孩子们进行下一个类似现象的观察中，常常被运用，并可能被证实、修正或发展。漫无目的的观察无异于浪费时间，失去学生活动的的真实意义。
四、要促进科学概念的形成，需要关注概念的正确表述
在科学概念的形成过程中我们做了许多工作，从学生原有经验、大量事实出发，依托学生活动探究以形成科学概念，接下来我们要用语言和文字表达出来，分享交流掌握。语言、文字是思维的工具，当概念以简练的、确切的语言、文字来表述时，就有了一个较缜密的思维工具，促进学生更深入的学习和研究。
当把同一铁块缓慢地浸入水中时，学生得出结论：物体所受浮力与物体在水中的深度有关。教师在再实验再观察的基础上，引导学生正确表述，在物体没有完全浸没在水中时，物体在水的所处深度越大，浮力就越大;当物体完全浸没时，浮力将不再改变。
五、要促进科学概念的形成，应注重知识的迁移
科学概念的实际意义旨在解决实际的问题，在知识的运用过程中，应指导学生对问题背后本质分析和理解，如在物体浮沉条件学习过程中，有很多学生认为漂浮在液面上的物体所受浮力大于重力，因为在他看来既然能浮在水面必然是这样的，缺少用理论解决实际问题时的能力。教师应该创设许多机会，让学生在新情景下运用已有概念去理解这些不在身边的事例，如“瓦良格”号航空母舰试航; “蛟龙”号攻克我国深海技术领域难关等。
结束语：
教学的过程本就是促进学生科学概念形成的过程，只教会学生知识，永远是狭隘的，永远不能帮助学生建立正确的科学观，培养良好的科学素养，唯有知识目标、活动目标、科学概念形成目标具体到课堂教学中，学生的能力才能得到最大限度的发展，学生才能学会主动学习，在所有这些目标装在每个老师的心里，贯彻到每一节课的教学中，新课程所倡导的三维目标就能得以实现。
参考文献：
[1]朱正威 《生物学通报》 2011第03期 《科学概念的教学是有规律的》
[2]郁波 《关注科学概念》讲座 2010年12月
[3]乐水仙 《中学物理》2011年08期 《初中物理概念课新解》
水的浮力科学论文篇二
利用实验解决《水的浮力》教学中学生的九个典型问题
摘要：尽管浙教版《科学》教材中安排了拉力差法测浮力、阿基米德原理、制作密度计等8个活动或实验。水的浮力》不仅是初中科学教学的重点内容。
关键词：实验，水的浮力
《水的浮力》不仅是初中科学教学的重点内容，也是学生学习科学困惑最多的一个地方。尽管浙教版《科学》教材中安排了拉力差法测浮力、阿基米德原理、制作密度计等8个活动或实验，但由于《浮力》内容难度较大，加上学生之前又从生活中积累了许多有关浮力的错误前概念，要取得较理想的教学效果，很需要教师在利用好书本实验的基础上，针对学生的典型问题补充相关实验。笔者结合自己多年的教学情况，例举《浮力》教学中学生存在的9个典型问题和针对性实验，以求抛砖引玉。
典型问题1：浸在水里上浮的物体原因是受到了水的浮力，那么浸在水里下沉的物体受到水的浮力吗?疑问缘起：水面上的木块、泡沫等物体需要用力往下摁，才能将它们压入水中，因为它们受到了水的浮力;而石头、铁块等物体放入水中，它们马上下沉，那么这些下沉的物体是不是不受水的浮力呢?
实验准备：200克钩码，弹簧秤，烧杯(装水)等器材。
实验过程：如图1所示，用弹簧秤测出钩码的重力(弹簧秤示数F1)和钩码浸没在水中时弹簧秤的读数F2，计算出钩码在水里受到水对它的浮力大小：F浮=F1-F2。
实验结论：浸在水里下沉的物体，水对它们也有浮力作用。
本质分析：浸在水里要下沉的物体原因是其受到的浮力小于本身的重力，浸在水里要上浮的物体原因是其受到的浮力大于本身的重力。
典型问题2，浸在水里的物体都会受到浮力作用吗?
疑问缘起：正如典型问题1所述，浸在水里下沉的物体和浸在水里上浮的物体，都要受到水的浮力，那么是否是浸在水里的任何物体都要受到水对它们的浮力呢?实验准备：剪掉瓶底的可乐瓶，乒乓球，烧杯(装水)等器材。
实验过程：如图2所示，将一个乒乓球放入剪掉瓶底的瓶口朝下的可乐瓶中，用烧杯往乒乓球上倒水，观察乒乓球的运动情况。发现水从瓶口流出，但乒乓球并没有上浮。
实验结论：浸在水里的乒乓球没有受到水对它的浮力，因此，并不是所有浸在水里的物体都会受到浮力作用。日常生活中常常见到的水里的桥墩、陷在河泥里的沉船、打在河床里的木桩等一般都不受浮力。
本质分析：浸在水里的物体是否受到浮力作用，关键是比较水对物体向上的压力F向上和水对物体向下的压力F向下的大小，若存在向上的压力差则物体受到浮力，否则就不受浮力。
典型问题3，浸在水里的物体受到的浮力大小与它们的形状有关吗?
疑问缘起：平时看到浸在水里的各种不同形状的物体，有的上浮，有的下沉，那么它们受到的浮力大小与它们的形状有关系吗?
实验准备：橡皮泥，弹簧秤，烧杯(装水)等器材。
实验过程：如图3所示，用弹簧秤测出橡皮泥的重力(弹簧秤的读数F1)和圆形橡皮
泥浸没在水里弹簧秤的读数F2以及橡皮泥被捏扁后浸没在水里弹簧秤的读数F3，计算出橡皮泥在不同形状时受到的浮力大小：F浮圆=F1-F2，F浮扁=F1-F3。实验结论：浸没在水里不同形状、相同质量的橡皮泥，受到的浮力大小相同。
本质分析：浸在水里的质量相同、形状不同的同种物体，由于其体积相同，所以它们排开水的体积和受到的浮力大小都相同。
典型问题4，浸在水中的物体受到的浮力与物体浸在水里的深度有关吗?
疑问缘起：游泳时，人从浅水区走向深水区，感觉受到水对人的浮力逐渐增大，那么浸在水里的物体受到水的浮力与它们在水里的深度有关系吗?
实验准备：圆柱体铜块，不规则石块，细线，弹簧秤，带刻度的烧杯(装水)等器材。
实验过程1：测出圆柱体铜块的重力G铜，将铜块慢慢浸入水中(不浸没)，测量铜块在水里的深度和对应弹簧秤的读数，并把实验数据记录在表1中。
表1
深度(铜块下表面到水面的距离)/(厘米)0123
弹簧秤读数(牛顿)4.54.44.34.2
浮力大小(牛顿)00.10.20.3
实验过程2：将铜块慢慢浸没水中，测量铜块浸没在水里的深度和对应弹簧秤的读数，并把实验数据记录在表2中。
表2
深度(铜块上表面到水面的距离)/(厘米)0123
弹簧秤读数(牛顿)4.04.04.04.0
浮力大小(牛顿)0.50.50.50.5
实验过程3：测出小石块的重力G石，将小石块慢慢浸入水中(不浸没)，测量石块在水里的深度和对应弹簧秤的读数，并把实验数据记录在表3中。
表3
深度(石块下表面到水面的距离)/(厘米)0123
弹簧秤读数(牛顿)1.51.41.351.22
浮力大小(牛顿)00.10.150.28
实验过程4：将小石块慢慢浸没水中，测量小石块浸没在水里的深度和对应弹簧秤的读数，并把实验数据记录在表4中。
表4
深度(石块上表面到水面的距离)/(厘米)0123
弹簧秤读数(牛顿)1.11.11.11.1
浮力大小(牛顿)0.40.40.40.4
实验结论：物体浸没水面之前，物体受到浮力的大小与深度有关(体积满足V=Sh的物体受到的浮力与浸入水中的深度成正比，体积V≠Sh的物体受到的浮力与浸入水中的深度不成正比，但也符合深度越大，浮力越大的规律);当物体浸没水面之后，物体受到的浮力大小与深度无关。
本质分析：水中的物体在浸没之前，受到的浮力随物体浸入水里深度的增加而增大，表面上看是浸入水里的深度影响了浮力的大小，实质上是浸入水里的深度增大了物体排开水的体积，从而改变了浮力的大小。当物体浸没在水里之后，物体在水里的深度不能继续影响物体排开水的体积，所以浮力大小不再改变。典型问题5，浸在水里的物体受到浮力的大小与它浸在水里的表面积大小有关吗?
疑问缘起：当物体浸入水里时，总可以发现随着物体浸入水里的表面积增大，物体受到的浮力也增大，那么浸在水里的物体受到浮力的大小与物体浸在水里表面积的大小有关吗?
实验准备：两个相同的圆柱体铜块，细线，弹簧秤，透明胶，烧杯(装水)等器材。
实验过程：如图示4所示，用弹簧秤测出两个铜块的总重力，测量两铜块用透明胶连在一起和独立分开后铜块浸没水里时弹簧秤的读数F2和F3，计算铜块受到的浮力，并将实验数据填写在表5中。
表5
铜块情况铜块重力(牛顿)弹簧秤读数(牛顿)浮力大小(牛顿)
用透明胶将铜块胶成一个圆柱体9.08.01.0
两个铜块独立分开9.08.01.0
实验结论：浸在水里的物体受到浮力的大小与它浸入水面的表面积大小无关。
本质分析：如典型问题4本质分析，水中的物体在浸没之前，物体排开水的体积随浸入水中物体表面积的增加而增大。表面上看是浸入水里的物体表面积大小影响浮力大小，实质上仍然是物体排开水的体积决定浮力的大小。待物体浸没水中后，尽管表面积变化，但受到浮力大小不变(典型问题3亦可说明结论)。
典型问题6，浮力的大小与浸入水中物体的密度大小有关吗?
疑问缘起：质量相同的石块和木块浸没水中，密度大的石块总会下沉，而密度小的木块总要上浮，是不是密度小的物体受到的浮力大，而密度大的物体受到的浮力要小些呢?
实验准备：体积相同的铝块、铜块，细线，弹簧秤，烧杯(装水)等器材。
实验过程：先用弹簧秤分别测出铝块、铜块的重力，再测出铝块、铜块浸没在水里时弹簧秤的读数，计算出铝块、铜块各自所受浮力大小。
实验结论：体积相同的铝块和铜块浸没水里时，受到的浮力大小相同。浮力的大小与物体本身密度大小无关，只与排开液体的密度和体积有关。
本质分析：物体受到水对它的浮力大小与物体排开水的体积多少有关，质量相同的铁块和木块，木块体积大，而铁块体积小，浸没水中时，木块排开水的体积大于铁块排开水的体积，所以木块受到的浮力大于铁块受到的浮力，并且大于其自身重力，因此总会上浮，而铁块受到浮力小于其自身重力，因而总要下沉。
典型问题7，1牛顿的水最多能产生大于1牛顿的浮力吗?
疑问缘起：容器内1牛顿的水，全部被浸入的物体排开，也才只有1牛顿，况且容器内的水不可能被全部排开的，所以1牛顿的水怎么可能产生大于1牛顿的浮力呢?
实验准备：内径比250毫升矿泉水瓶直径略大的圆柱形容器，弹簧秤，装有150毫升水的250毫升容积的矿泉水瓶，量筒，烧杯(装水)。实验过程：如图5所示，先将装有150毫升水的矿泉水瓶放入圆柱形容器内，再用量筒量取100毫升水，并把量取的水慢慢地倒入圆柱形容器内，观察矿泉水瓶的浮沉情况，直至矿泉水瓶浮起，记录量筒内剩余水的体积，计算出已经倒入圆柱形容器内水的体积和重量。
实验结论：用了不到100毫升的水就能托起内装150毫升水的瓶子，所以1牛顿的水最多能产生大于1牛顿浮力。
本质分析：阿基米德原理中物体排开液体的体积实质上是指物体浸在液体里的那部分体积，而不是容器内液体本身的体积。当容器内液体体积不够大时，也可以产生较大的V排液，V排液可以大于容器内原有液体的体积，也可以小于容器内原有液体的体积。
典型问题8，湖面上一艘装有石块的轮船，将其中的石块投入湖中，湖面水位为什么变低呢?
疑问缘起：漂浮在湖面上装有石块的轮船，由于石块装在船中，所以石块没有排开湖水，当把石块投入湖里后，石块排开湖水了，它排开湖水的体积为石块本身的体积，所以此时湖水水面应该变高，怎么可能会变低呢?
实验准备：烧杯(装水)，蒸发皿，小石块若干，记号笔。
实验过程：如图示6，让蒸发皿漂浮在装水的烧杯里，将小石块放在蒸发皿中，在烧杯外壁用记号笔画上此时水面位置;再将蒸发皿里的小石块取出放到烧杯中水里，待水位稳定后比较此时烧杯内水面位置和原记号位置，即可知道水位变化情况。实验结论：湖面上装有石块的轮船，将其中的石块投入湖中，湖面水位变低。
本质分析：根据阿基米德原理和物体浮沉条件可知，石块在船里时，它受到的浮力等于其自身重力，此时它排开水的体积V1=m石块/ρ水;将它投入水里后，由于它受到的浮力小于其自身重力，所以沉入水中，此时它排开水的体积为其自身体积，大小为V2=m石块/ρ石块，显然有V1>V2，因此水位下降。
典型问题9，海面下的潜水艇在上浮时，潜水艇受到的浮力大小为什么不变呢?疑问缘起：海面下的潜水艇利用高压气体把水仓中的海水排入大海，减轻了潜水艇自身的重量，同时由于高压气体占据了水仓中原来由海水占据的空间，所以潜水艇排开海水的体积相应增大，因此潜水艇受到海水的浮力是增大的，怎么可能不变呢?
实验准备：带盖的青霉素药瓶一个，细线，量筒(装水)等器材。
实验过程：如图7所示，用细线系住装满水的用盖子密封的青霉素药瓶，并将瓶子浸没到量筒内的水底，读出量筒内水面上升的体积，转换成此时药瓶受到水的浮力;从量筒的水里提出药瓶，将其中的水倒出部分后仍旧用盖子密封，将瓶子浸没到量筒内水里一半深度处(预示潜水艇上浮了些)，读出量筒内水面上升的体积，转换为此时瓶子受到水的浮力。然后比较药瓶两次受到浮力大小的情况。
实验结论：药瓶内水量的多少不影响瓶子浸没到水里后瓶子所排开水的体积，即瓶子排开水的重力不变，也就是受到水的浮力大小不变。
本质分析：潜水艇水仓里水量的多少并不影响潜水艇本身排开液体体积的多少，即潜水艇的V排不会随水仓内水量的多少而改变，故潜水艇在海面以下上浮或下潜时受到海水的浮力大小都相同。