促进初中学生浮力公式运用能力的策略研究

促进初中学生浮力公式运用能力的策略研究

 楼佳

 浙江省杭州市富阳区富春中学

摘要：浮力是初中科学学习的核心内容之一，浮力的计算是浮力的重要考查项目，如何帮助学生灵活运用公式进行浮力的计算一直是一线教师探索的问题。本文以公式的建构和进阶为主线，阐述如何帮助学生灵活运用浮力公式解决问题，提高分析能力和抽象思维能力，与同行分享。

关键词：公式 浮力

一、问题的提出

公式模型是科学考察的必考项目，也是很多学生觉得科学难学的因素之

一，主要原因在于学生对公式建构的过程不理解，对公式表示的意义不清楚导致不能灵活运用。笔者以浮力公式为例，通过让学生自主提炼、展示、点评等活动来加强对公式建构的体验，通过设计层层递进的情境和任务帮助学生加深对公式的认识和理解，提高对公式的灵活运用能力，拓展思维。

二、关于浮力公式

初中阶段常用的浮力公式包括: F浮=G物- F拉; F浮=G排液=ρ液gV排液; F浮

= F向上- F向下；F浮=G物（漂浮或悬浮）。公式的正确书写要求包括：能正确表示出各个物理量之间的逻辑关系；物理量的符号要书写正确；物理量的单位书写正确。在运用公式进行计算的过程中，还要特别注意灵活运用公式的变形、单位的换算以及公式推导后的结果的运用。

三、提高初中学生浮力公式运用能力的策略及实际应用

（一）教学目标

1.科学观念;知道浮力的测量和计算。

2.科学思维;能灵活运用浮力公式进行浮力的计算。

3.探究实践：通过小组互助，自主学习养成合作学习、独立思考的学习习

惯，学会灵活运用浮力公式进行计算，能分析与解决浮力相关的问题，提高抽象思维能力。

4.态度责任;养成团结互助的学习习惯、认真严谨的科学态度。

(二)具体操作

1.规范公式的书写要求

情境1：2021年7月7日山西永济6名孩子在黄河边玩水失联，7月10日下午湖南省湘潭县涓水河柳树湾发生意外溺水事件，5名溺水孩子抢救无效死亡。溺水成了孩子暑假非正常死亡的头号杀手。那么人落入河水中是否受到了水的浮力？如果是，人受到的浮力到底有多大？

任务1：请你正确选择和使用提供的器材（弹簧测力计、铁架台、钩码、烧杯、水），设计测量在水中下沉的物体所受浮力大小的实验方案并写出公式进行原理说明。要求：小组合作设计方案，然后根据方案写出公式，再利用评价量表1对所写的公式进行自评和互评，并修正公式（用红笔表示出来）。

表1  公式模型构建评价量表

学生活动：

   （1）学生板书展“学路”。

学生上台板演展示自己学习的思路，分享自己的成果，为大家提供一种公式建模的思路，能聚焦全班同学的注意力，开拓大家的思维。

（2）同学点评促发展

黑板展示往往能抛砖引玉，当全班的注意力聚焦在同一个点上时，会极大地激发学生的创造性思维，在问题解决的过程中能加深对物理量的意义，建构原因以及用途的理解，为公式的灵活运用打下基础。

2.提高灵活运用公式能力

   科学公式是高度概括的科学模型，能反映更普遍的科学规律，连通不同的公式模型，发现其中的规律，找到解决问题的多种方法和更简单有效的方法，实现公式模型的进阶，能拓展学生思维，提升学生能力。

情境1：图甲用弹簧秤悬挂一物体保持静止，当物体浸没在水中时示数如图乙所示（g＝10N/kg）。

任务1：求物体浸没在水中受到的浮力？物体的体积？物体的密度？

学生通过观察，联系浮力计算的方法F浮=G物- F拉和F浮=G排液=ρ液gV排液，挖掘题目中隐藏的V排液和V物的等量关系，结合密度公式和重力公式找到利用浮力和液体密度求物体密度的方法，过程如下

ρ物====

情境2：用弹簧秤悬挂一物体，静止时如图甲，当它分别浸没在水和某液体中静止时示数如图乙、丙。

任务2：课后小组讨论交流，找出求液体的密度方法并相互评价。

设计意图：从利用浮力和液体密度可以求物体密度，到利用浮力和

物体来求液体密度，激发了学生的逆向思维。一般情况下学生会通过观察，利用已有公式模型进行分部计算，在对公式进行两次变形后找到解决问题的方法。通过小组讨论评价后发现两个平衡态的受力分析中隐藏着一个等量即V排液，以此为突破口，利用数学知识获得求液体密度的方法如下。

情境3：一边长4cm的木块，静止在水面上时恰好一半体积浸入水中，当它漂浮在另一液体中时有1/4体积浸入液体。

任务3：求该液体的密度？若有3/4体积浸入液体，液体密度又是多少？对此你有什么想法？

设计意图：从利用下沉物体求液体密度到利用漂浮物体求液体密度，学生的思维不断拓展延伸，学生感受了到公式串联背后巨大魅力，同时也为后面密度计刻度特点的原因分析提供了理论依据。

通过对上述三个问题的分析计算，学生体验了公式模型的现实意义，也感受了公式模型进阶后给问题解决带来的方便和高效，并且建构了核心知识网络如图所示。

主要参考文献：

    1. 林静，王若冰，韦文婷，张乐潼，科学建模测评的进展：从个体建模认识到建模学习进阶［J］.中国考试，2021（8）：51-57。