优化浮力实验 提高实验效率

优化浮力实验 提高实验效率

——关于多功能浮力秤的发明与使用

　　“复杂的事情简单化——爽，简单的事情复杂化——累。”

　　初中物理中“浮力”一节的教学历来是教学中的一个难点。新教材应降低难度的要求，不得不作出对浮力的计算不作要求的做法。但是到了高中，对浮力的计算提出了很高的要求，浮力在实际应用中又很多，特别是没有升入高一级学校的学生，将来要实践，经常要用到浮力计算的知识，降低难度的做法严重影响了学生对物理知识的应用能力。

　　浮力计算的难度在哪里呢?由于浮力不能直接测量，对于浮力大小的研究依赖于做阿基米德实验。阿基米德实验的主要内容是：

　　测出石块的重力G石和空桶的重力G桶

　　将石块浸入水中测出石块在水中的称重G水并让水从溢出到溢水杯中

　　求出石块受到的浮力F浮力=G石-G水

　　测出溢水杯和水的总重量G水杯

　　算出溢出水的重量

　　比较溢出水的重量和石块受到的浮力。得出F浮=G排

　　由于实验步骤多，液体要倒来倒去，还要通过计算才能得出F浮=G排的规律。而且实验只能做一次，偶然性很大，可信性很差。基础较差的同学在“倒来倒去”的过程中就有点晕了，还要计算得出结论，就晕中带“迷糊”了。何况该实验演示时间长，一节课要完成如此多的内容，时间上也够呛，教师在教学中为了完成任务，不得加快速度，结果一堂课下来，只有少数几个同学能达到教学目标。

　　如果浮力能够直接测量，而且浮力与G排能直接读出话，一切难点就迎刃而解了。本人在教学中结合学生的认知特点，制作了“多功能浮力秤”，这个浮力实验器材简单，便于学生自己动手制作，如果让学生参与制作和使用的话，那学生有一个从感性认识上升到理性认识过程，不仅难点突破了，而且对浮力知识的应用就能达到融会贯通了。

　　本实验仪采用独特创新设计，使浮力与物体排开液体受到的重力能以同时读出，并且可以很方便地读出多组数据，增加实验的可信度。本实验仪还可在读出G排的同时，读出物体排开液体的体积V排，得出物体受到的浮力与物体排开液体的体积成正比。让学生体验从数据分析中得出浮力与物体排开液体的体积的关系。

　　使用多功能浮力秤，实验过程简单，便于取得多组数据，只要将实验置于液体的不同深度，同进直接读出不同深度的浮力、排开液体受到的重力和物体排开液体的体积。如下表所示

　　分析处理数据变得相当简单，从上表中就可以直接看到物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力。浸在液体里的物体受到的浮力还与物体排开液体的体积成正比例。

　　本多功能浮力秤的制作过程，原理如下：

　　制作原理：让浮子受到的重力与弹簧的拉力相平衡，这时浮力就可以从刻度板上直接读出。

　　制作过程：1、选用材料;k=2.5N/m的弹簧一个、刻度板一块(自制)、指针、水管20厘米、废注射器一个、细塑料杆40厘米

　　2、制作方法：

　　A、取50ml注射器一个，将底部用烙铁封闭，在注射器上分别刻上体积和对应的水的重力;

　　B、取细塑料杆一根焊在注射器的出口上备用。

　　C、取直径比弹簧稍大的自来水管一节，长度约为15厘米。两端封闭并开一个光滑的孔，供塑料可以自由移动即可。

　　D、制作刻度板一块，如图所示：刻度板的分度值与0.5N的弹簧测力计相同。

　　E、取k=2.5N/m的弹簧一个，一端封装在水管上部的隔板上，另一端封装在塑料杆上，

　　F、在塑料杆上装上指针，并认真仔细校正零刻度线，最后测力计测出浮力，制作成刻度板，由于刻度是线性的，刻度板的制作就显得非常方便。

　　本多功能浮力秤就制成了。

　　性能特点:

　　多功能浮力秤采用了独特的创新设计,使传统的浮力测量从间接测量变为直接测量，大大地降低了浮力大小计算的教学难度。

　　浮力和G排水，可以同时读出，使阿基米德原理变得一目了然。

　　可以同时演示阿基米德原理、浮力与深度无关;又可以测量液体密度;一物多用!

　　使用方法：

　　1、演示阿基米德原理：将浮子沉入液体的不同深度，同时读出浮力和浮子排开水的重力，读出几组数据，从数据中可以看出不管排开水的体积如何，都有F浮=G排 ，比传统的间接测量方便快捷。

　　2、 演示浮力与深度无关：只要保证将浮子完全浸入液体中，不管浮子的深度如何，浮力都不会变化。演示时非常方便。

　　3、测量液体的密度：将浮子浸入待测液体中，同时读出F浮、G排 ，利用P=F浮/V排g即可求出液体的密度，也可以将液体密度值也刻在刻度板上，这样液体的密度值也可直接读出，测量液体的密度就更方便了。

　　注意事项：1、本仪器在制作时，由于没有找到透明的管子封装，机械强度较差，需要轻拿轻放，不要单拿浮子和刻度的一端，如果找到透明的管子封装后，就更坚固耐用了(这在厂家是十分容易的)

　　2、由于手工制作，精度较差，使用前要注意调整零刻度线。

　　3、要注意防止指针连杆变形，变形时可手动调整。

　　本实验仪已在教学中反复使用，证明效果显著，采用本实验进行课堂教学时，实验时间少，数据多，演示方便，直观性好，若能让学生课外制作，则可以大大激发学生的学习兴趣，使学生的综合素质得到了很大的提高。