对测量泡沫塑料块受到的浮力试验的改进设计.docx

对《测量泡沫塑料块受到的浮力》实验的改进设计

陈君芬 双塘中心学校

实验设计背景

实验在小学教材中所处的地位与作用

《浮力》是教科版五年级下第一单元《沉和浮》的第五课，主要研究浮着的物体浸入水中时受到的浮力。本单元安排了三个实验：（1）在测量泡沫塑料块受到的浮力时，通过学生的讨论和分析，得出以下方法：在杯子底部装上一个小滑轮，再利用一根线穿过小滑轮，一端与泡沫塑料块相连，一端与弹簧测力计相连，就可以测量出泡沫塑料块受到的拉力了，再分析泡沫塑料块的受力情况，得出：重力+拉力=浮力。（2）测量泡沫塑料块小部分、大部分、全部浸入水中的拉力大小和各自的排开的水量，再用上面的关系计算浮力，寻求两者之间的关系。（3）再测量大小不同的泡沫塑料块全部浸入水中受到的水的浮力。通过实验学生能用弹簧测力计测量泡沫塑料块在水中受到的浮力，能运用浮力和重力的关系来解释物体沉浮的现象，并发现物体浸入水中体积（排开的水量）越大，受到浮力也越大。

实验原型及不足之处

（一）实验原型（见上图）

（一）实验原型（见上图）“测量泡沫塑料块受到的浮力”教材上是这样设计的：未放入水前先测量泡沫塑料

块受到的重力，再在水槽底部用橡皮泥固定定滑轮改变使力方向，用线拉住泡沫塑料块，

使它浸入水中一定的位置，然后读出测力计上拉力的数值。（如上图）

（二）实验不足之处

概念超前。用小滑轮改变拉力的方向超出五年级知识范畴，得出浮力等于泡沫塑料重力加拉力，这个计算学生难以理解。

操作不太方便。实验室很难找到底部带小滑轮的精确刻度杯，钩码代替小滑轮用橡皮泥也很难固定，且棉线容易从钩子滑出造成实验失败，另外，泡沫塑料太轻，自重很难测出。

实验器材处理麻烦，实验现象不明显。自制有刻度的水槽比较麻烦并且水槽太大排开的水量难以观察。

误差较大。钩码代替定滑轮改变方向时候，会产生较大的摩擦力，从而导致误差

本实验改进思路

原理简单易懂。采用浮力=拉力（初始）—拉力（泡沫塑料浸入水中），简单易懂。

操作简单。在泡沫塑料下面固定钩码，使泡沫塑料在没有拉力或者较小拉力的情况下可以下沉，除去测自重一步，解决了水槽难以固定定滑轮或者钩码的难题。

实验器材常见，处理方便。处理简单采用带有刻度的量杯代替水槽，易于观察排开的水量，采用有色水，效果更好。

减少误差。除去了原先的摩擦力误差，另外选用铁架台，使实验操作更加方便稳定，避免因为手的不稳定性操作而损坏仪器或者读数不准确。

实验器材

泡沫塑料（较规则的立方体形状）、钩码、250ml量杯、1N弹簧测力计、铁架台、棉线、水（有色水效果更明显）

实验步骤（实验装置见下图）

1、固定。把钩码和泡沫塑料用棉线固定在一起，并在规则泡沫塑料上做标记，把泡沫塑料分成三等份，把测力计固定在铁架台上。

2、加水（或配置有色水）170ml左右于250ml量杯中。

3、实验（如下图）。用测力计勾住泡沫塑料，调节铁架台高度，首先使钩码恰好浸没，读出测力计读书及量杯的读数并记录；之后依次使泡沫塑料浸入三分之一、三分之二、全部浸没时，读测力计读数及量杯的读数并记录。

计算分析及整理实验台。

实验结果

（当泡沫塑料三分之二浸入水中时）

泡沫塑料在水中受到的浮力记录表

测量方法 (1)钩码在水中泡沫塑料在水中

测力计读数（N）

浮力(N)

量杯读数（ml）

泡沫塑料三分之一在水中

泡沫塑料三分之二在水中

泡沫塑料全部在水中

排开水的体积（ml）从数据中我们知道

实验注意事项

1、在选用泡沫塑料、钩码、测力计时候要进行计算，泡沫塑料不能太大，否则会导致泡沫塑料全部浸没，另外也不能太小，太小会导致排开水量不明显。

2、固定时注意钩码在下面，与泡沫塑料距离较近，避免高度超过量杯，一定确定固定泡沫塑料，否则容易使两者分开，泡沫塑料上浮而钩码下沉。

3、量杯内盛水量适宜（本实验选择水量为170ml），不能过多或过少，过少不能使泡沫完全浸入，过多则会当泡沫全部浸入时水位超过量杯自身量程，不宜读数。

4、在实验过程中注意泡沫塑料及钩码不与量杯壁相碰，防止摩擦力的产生。且钩码不与量杯底部相接触，防止支持力对实验的影响。

实验分析

对照实验，分析实验（1）和（2），(1)和（3）、（1）和（4）的数据，为什么测力计的读数会减小？只有一个原因，泡沫塑料受到了水的浮力。浮力是多大？减小的就是泡沫塑料在水中受到的浮力。由此，求出泡沫塑料浸入水中不同部分受到的浮力不是难事。从排开水量的变化中会发现：物体浸入水中体积越大，排开水的体积越大，受到的浮力也越大。

实验设计评价

1、改进实验后可以达到以下优点：实