在探究“浮力大小与哪些因素有关的实验”中,教材中有这样一句话:”改变物体浸入液体中的体积(即物体排开液体的体积)”,为什么教材中后来都一直强调“浮力的大小与物体排开液体的体积有关”?而不说“与物体浸在液体中的体积有关”呢?原来一直以为是约定俗成的说法,但这种解释显然牵强,其实教材中这样说是有道理的。要说清楚这个道理,还要从“探究阿基米德原理”实验前的引入和过渡说起:“我们知道,浮力的大小和液体的密度、物体排开液体的体积有关。那么浮力的大小与物体排开液体的重力有什么关系呢?”这个问题问的很突然,作为老师,不但应该把阿基米德原理的实验操作和结论交给学生,更重要的是培养学生思维过程的延续性。
下面我就从“浮力的大小与哪些因素有关”怎样过渡到“浮力的大小与物体排开液体的重力有什么关系?”做一梳理:
既然浮力的大小F浮和液体的密度ρ液、物体排开液体的体积V排有关,而且液体的密度ρ液、物体排开液体的体积V排越大,浮力越大,这只是定性关系,那么它们之间有什么定量关系呢?显然,ρ液和V排不能相加减(因为不是同一个物理量),那么能不能是比值的关系呢?显然也不可以,因为如果是比值的关系的话,那么分母上的量增大时,则浮力必然减小,与定性关系不符。排除上述猜想,于是我们只能提出猜想:
F浮=ρ液·V排
那么这个关系有没有可能呢?答案是否定的,因为ρ液·V排是液体的密度和被物体排开液体的体积的乘积,应该是被物体排开的液体的质量m排,而F浮是力,所以二者不可能相等。那么,质量和力之间有怎样的关系呢?我们可以进一步做如下猜想:
F浮=ρ液·V排·g
这样,我们就可以看成,等式的右边就是被物体排开液体的重力G排=ρ液·V排·g,于是我们提出猜想:浸在液体中的物体所受浮力的大小与被物体排开的液体的重力是否相等呢?
所以,我们说”物体排开液体的体积”,是因为“液体的密度与物体排开液体的体积的乘积”就是“被物体排开的液体的质量”,进而推测“浸在液体中的物体所受浮力的大小与物体排开液体的重力可能相等”这一猜测。如果我们说“物体浸在液体中的体积”,重点强调的是“物体浸入液体中的体积”,那么“液体的密度乘以物体浸入液体中的体积”是什么物理量呢?用液体的密度乘以物体排开液体的体积,当然不容易得出结论啦!
所以,教材中简简单单的两句话,让不同的老师看来有不同的理解,如果让学生去理解的话,那应该是相当困难的!所以,我们当老师的,不仅仅是交给学生知识和解题方法,更重要交给学生思维的方法和思维的延续性,这样才能让学生“知其然,更知其所以然”!
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