在浮力教学中培养学生的创新能力

在浮力教学中培养学生的创新能力

徐国梅

徐国梅（黑龙江省大兴安岭地区呼玛县韩家园林业局励志学校黑龙江呼玛165100）

中图分类号：G661.8文献标识码：A文章编号：1671-5691（2018）05-0146-02

在初中物理教学中浮力是初中力学的重点,有是学好简单机械、功和能的基础.学好浮力的知识,在力学中起着举足轻重的作用,浮力的题型多样化,综合性强.解决浮力的方法多样,这就能有效的提高学生分析问题和解决问题的能力.在教学中培养学生的创新能力是学好物理知识的必备条件,也是新一代中学生应有的素质.

一、在教学中培养学生的创新能力

新课标九年义务教育九年级物理教材第十四章第五节阿基米德原理中的例题就制约了学生的积极性,制约了学生的创新能力.在多年积累的教学经验中,我是这样培养学生的创新能力的。

例题1如右图：边长为L的一个立方体铜块，浸没在密度为ρ的液体内，受到的浮力是多少？如果立方体处于图乙的位置，浮力又是多少？如果把这个铜块压扁再让它浸没在液体中，所受到的浮力会不会发生变化？

根据阿基米德原理,铜块受到的浮力等于它所排开的液体所受的重力.这个问题中,铜块排开的液体的体积等于铜块本身的体积,计算出这个体积之后,乘以液体的密度,可以得到排开的液体的质量,再乘以g,就是排开的液体所受的重力,也就是铜块所受的浮力了。

已知：立方体的边长L，液体的密度ρ求：浮力F浮

解：铜块排开液体的体积V排，即铜块的体积V铜

V排=V铜=L3

排开液体的质量m排

m排=ρV排=ρgL3

排开液体所受的重力

G排=m排g=ρgL3

根据阿基米德原理

F浮=G排=ρgL3

答:铜块所受的浮力等于ρgL3

如果铜块处于图12-8乙的位置,由于它仍然全部浸没在液体中,所以排开液体的多少体积与图甲相同,所以受的浮力仍为

F浮=G排=ρgL3

如果把铜块压扁,体积不会变化,排开液体的多少也不变,所以受到的浮力也不会变化.

解题方式老化,制约孩子求异思维的发展,在教学中我用例题作为引导者,培养学生的创新能力.

变式一:通过例题我们可以得出什么结论.教师引导学生总结,最后教师做小结,浸没在同一液体里同一物体受到的浮力是相等的,与物体处于的深度无关.

变式二:通过例题,让甲图不完全浸没,进入水中的深度浅一些,乙图也是不完全浸没,但进入水中的深度大一些,这样我们就可以得出同一物体不完全浸没在同一液体中受到的浮力与深度有关.(ρ物>ρ液)

变式三:甲乙两图中的相同的物体完全浸没水中,它们所受浮力也相等.不同物体浸没在同一液体中,只要体积相等,所受浮力相等与物体的密度无关.

变式四;甲乙两图中的外形不相等但体积相同两物体,浸没在水中时它们受到的浮力也相等.所受到的浮力只跟排开液体的体积有关,与其形状无关.

变式五:甲乙两图中盛有不同的液体,将同一物体分别浸没其中,物体受到的浮力大小不等,液体的密度越大,物体所受到的浮力就越大.

变式六:甲图不变,乙图中的物体与容器表面密合,它们所受浮力的关系.甲受到的浮力不变,但乙受到的浮力却为零,因为乙图中不产生浮力,主要的原因是没有对物体向上的压力.

变式七:质量相等的不同物体,漂浮在水中.它们受到的浮力都等于物体的重力,这样漂浮在液面的物体受到的浮力只与物体的重力有关.

变式八;同一物体放在不同的液体中漂浮,它们受到的浮力无论在哪种液体中都漂浮,浮力都等于物体的重力.所以同一物体在不同的液体中漂浮所受的浮力相等,都等于物体的重力.

变式九:同一物体在水中漂浮,在煤油中下沉.表明同一物体再水中漂浮,浮力等于物体的重力,在煤油中下沉浮力小于物体的重力,由此,得出同一物体漂浮(或悬浮)时受到的浮力大.

例题2有一重7.02N的铁球,当它浸没在水中时受到多大的浮力?如果是一个重7.02N的铝球,浮力又是多少?(取g=10N/Kg)

我们以铁球为例分析这个问题,根据阿基米德原理,铁球受到的浮力等于它所排开的液体所受的重力.由于铁球浸没在水中,它排开的液体的体积等于铁球.铁球的体积可以由体积、质量、密度的关系式V=m/ρ求出.

已知:铁球重G铁=7.02N,铁的密度ρ铁=7.9X10Kg/m3

求:铁球受到的浮力F浮

解:由铁球所受的重力G铁=7.02N可以求得铁球的体积.

V铁=M铁/ρ铁=0.72/7.9X103m3.=8.9X10-5m3.

铁球排开水的体积等于铁球的体积

V排=V铁=8.9X10-5m3.

铁球排开水的质量

m排=ρ水V排

=1.0X103kg/m3X8.9X10-5m3

=8.9X10-2kg

铁球排开水受到的重力

G排=m排g=8.9X10-2kgX10N/kg=0.89N

根据阿基米德原理,铁球受到的浮力与它排开的水受到的重力相等,即

F排=G排=0.89N

答:铁球受到的浮力是0.89N

例题的解题步骤是非常清晰的,是从浅入深,在计算中7.02N的铝球受到的浮力不让学生进行仿照.此例题的步骤繁多,不易学生掌握,能不能开发一下学生的潜能,让学生在解题繁琐的步骤中解脱出来,减少一些不必要的计算过程,这样使学生学习兴趣得到了提高,更有效的是提高了效率,得到了事半功倍的效果.我在教学中按照例题步骤讲解完之后，让学生思考此题用一步就能解出，培养学生的创新能力.

F浮/G铁=G排/G铁=M排g/M铁g=ρ液V排g/ρ铁V铁g=ρ液/ρ铁

最后的结论是F浮/G物=ρ液/ρ物

(浸没在液面的物体)利用此规律在浮力中应用的比较广泛.

二、从液面的升降中培养学生的分析问题、解决问题、综合能力和创新能力的培养

问题水缸的水面上浮着一个木盆，盆中放着一个木块，如果将物体从盆中取出后放入水缸中，则缸中水面高度将发生怎样变化？（ρ木<ρ水）

分析木块在盆中是漂浮的,所以木块和盆受到的浮力等于木块和盆本身的重力.将木块从盆中取出后放入水缸中,木块和盆仍然漂浮,其所受浮力又仍等于它们本身的重力.所以两次(木+木盆)受到的浮力相等,即两次排开物体的体积是相等的,故缸内水面高度保持不变.

变式(1):问题和条件不变,盆中放着一块冰,则缸内水面怎么变?(ρ冰<ρ水)

答案:不变

变式(2):水在木盆中盆是漂浮的,将盆中的水倒入缸内,则缸内液面保持不变.

变式(3):如果盆中物体是石头,(ρ石>ρ水)液面将如何变化?

分析:石块在盆中是漂浮,F浮(1)=G石,将石块放入水缸中,石块下沉.F浮(2)<G石,有F浮(1)>F浮(2),石块在盆中排开水的体积大于在水中排开水的体积,故缸内的液面下降.

变式(4):如果盆中物体是金子(ρ金>ρ水),缸内液面将如何变化?

分析:金子在木盆中漂浮F浮(1)=G金,将金子放在水中,金子下沉,F浮(2)<G金,有F浮(1)>F浮(2).根据阿基米德原理,金在盆中排开水的体积大于金在水中排开水的体积.故缸内的液面下降.

变式(5):如果盆中物体是木块和石头,(ρ木<ρ水)液面将如何变化?

分析:木块和石头在木盆中漂浮,F浮(1)=G水+G石,将木块和石块放入水缸中,木块仍然漂浮在水面上,F浮木=G木,而石块下沉,F浮石<G石,则F浮(2)=F浮木+F浮石,有F浮(1)>F浮(2),故缸内水面高度下降.

变式(6):木盆中装有水和木块(ρ水=ρ水)(ρ木<ρ水)液面将如何变化?

变式(7):木盆中装有水和木块(ρ水=ρ水)(ρ石>ρ水)液面将如何变化?

综上所述,如果木盆中所放物体的密度小于或等于缸内液体的密度,将物体从木盆中取出后放入缸内液体中,则缸内液面高度保持不变,如果木盆中所放物体的密度大于缸内液体的密度,将物体从木盆中取出后放入缸内液体中,则缸内液面高度下降,通过同一类型的题进行变式,让学生学会分析问题,解决问题,培养综合概括能力、语言叙述能力和创新能力.

学生通过实验和理论证明得到这一规律,在以后学习中遇到这样的题后,会在短时间内得到正确的答案,发挥学生学习的积极性,提高学生的学习成绩,这样达到事半功倍的效果.