對《測量泡沫塑料塊受到的浮力》實驗的改進設計

1、對測量泡沫塑料塊受到的浮力實驗的改進設計陳君芬雙塘中心學校1.實驗設計背景1.1實驗在小學教材中所處的地位與作用浮力是教科版五年級下第一單元沉和浮的第五課，主要研究浮著的物體浸入水中時受到的浮力。本單元安排了三個實驗：（1）在測量泡沫塑料塊受到的浮力時，通過學生的討論和分析，得出以下方法：在杯子底部裝上一個小滑輪，再利用一根線穿過小滑輪，一端與泡沫塑料塊相連，一端與彈簧測力計相連，就可以測量出泡沫塑料塊受到的拉力了，再分析泡沫塑料塊的受力情況，得出：重力拉力浮力。（2）測量泡沫塑料塊小部分、大部分、全部浸入水中的拉力大小和各自的排開的水量，再用上面的關系計算浮力，尋求兩者之間的關系。（3）再測

2、量大小不同的泡沫塑料塊全部浸入水中受到的水的浮力。通過實驗學生能用彈簧測力計測量泡沫塑料塊在水中受到的浮力，能運用浮力和重力的關系來解釋物體沉浮的現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)物體浸入水中體積（排開的水量）越大，受到浮力也越大。1.2實驗原型及不足之處（一）實驗原型（見上圖）“測量泡沫塑料塊受到的浮力”教材上是這樣設計的：未放入水前先測量泡沫塑料塊受到的重力，再在水槽底部用橡皮泥固定定滑輪改變使力方向，用線拉住泡沫塑料塊，使它浸入水中一定的位置，然后讀出測力計上拉力的數(shù)值。（如上圖）（二）實驗不足之處（1）概念超前。用小滑輪改變拉力的方向超出五年級知識范疇，得出浮力等于泡沫塑料重力加拉力，這個計算學生難以理解。

3、（2）操作不太方便。實驗室很難找到底部帶小滑輪的精確刻度杯，鉤碼代替小滑輪用橡皮泥也很難固定，且棉線容易從鉤子滑出造成實驗失敗，另外，泡沫塑料太輕，自重很難測出。（3）實驗器材處理麻煩，實驗現(xiàn)象不明顯。自制有刻度的水槽比較麻煩并且水槽太大排開的水量難以觀察。（4）誤差較大。鉤碼代替定滑輪改變方向時候，會產(chǎn)生較大的摩擦力，從而導致誤差1.3本實驗改進思路（1）原理簡單易懂。采用浮力拉力（初始）拉力（泡沫塑料浸入水中），簡單易懂。（2）操作簡單。在泡沫塑料下面固定鉤碼，使泡沫塑料在沒有拉力或者較小拉力的情況下可以下沉，除去測自重一步，解決了水槽難以固定定滑輪或者鉤碼的難題。（3）實驗器材常見，處理

4、方便。處理簡單采用帶有刻度的量杯代替水槽，易于觀察排開的水量，采用有色水，效果更好。（4）減少誤差。除去了原先的摩擦力誤差，另外選用鐵架臺，使實驗操作更加方便穩(wěn)定，避免因為手的不穩(wěn)定性操作而損壞儀器或者讀數(shù)不準確。2.實驗器材泡沫塑料（較規(guī)則的立方體形狀）、鉤碼、250ml量杯、1N彈簧測力計、鐵架臺、棉線、水（有色水效果更明顯）3.實驗步驟（實驗裝置見下圖）1、固定。把鉤碼和泡沫塑料用棉線固定在一起，并在規(guī)則泡沫塑料上做標記，把泡沫塑料分成三等份，把測力計固定在鐵架臺上。2、加水（或配置有色水）170ml左右于250ml量杯中。3、實驗（如下圖）。用測力計勾住泡沫塑料，調(diào)節(jié)鐵架臺高度，首先使

5、鉤碼恰好浸沒，讀出測力計讀書及量杯的讀數(shù)并記錄；之后依次使泡沫塑料浸入三分之一、三分之二、全部浸沒時，讀測力計讀數(shù)及量杯的讀數(shù)并記錄。4.計算分析及整理實驗臺。（當泡沫塑料三分之二浸入水中時）4.實驗結(jié)果泡沫塑料在水中受到的浮力記錄表測量方法1鉤碼在水中泡2泡沫塑料三3泡沫塑料三4泡沫塑料沫塑料在水中分之一在水中分之二在水中全部在水中測力計讀數(shù)（N）浮力N量杯讀數(shù)（ml）排開水的體積（ml）從數(shù)據(jù)中我們知道5.實驗注意事項1、在選用泡沫塑料、鉤碼、測力計時候要進行計算，泡沫塑料不能太大，否則會導致泡沫塑料全部浸沒，另外也不能太小，太小會導致排開水量不明顯。2、固定時注意鉤碼在下面，與泡沫塑料距

6、離較近，避免高度超過量杯，一定確定固定泡沫塑料，否則容易使兩者分開，泡沫塑料上浮而鉤碼下沉。3、量杯內(nèi)盛水量適宜（本實驗選擇水量為170ml），不能過多或過少，過少不能使泡沫完全浸入，過多則會當泡沫全部浸入時水位超過量杯自身量程，不宜讀數(shù)。4、在實驗過程中注意泡沫塑料及鉤碼不與量杯壁相碰，防止摩擦力的產(chǎn)生。且鉤碼不與量杯底部相接觸，防止支持力對實驗的影響。6.實驗分析對照實驗，分析實驗（1）和（2），1和（3）、（1）和（4）的數(shù)據(jù)，為什么測力計的讀數(shù)會減?。恐挥幸粋€原因，泡沫塑料受到了水的浮力。浮力是多大？減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難事。從排開水量的變化中會發(fā)現(xiàn)：物體浸入水中體積越大，排開水的體積越大，受到的浮力也越大。7.實驗設計評價1、改進實驗后可以達到以下優(yōu)點：實驗器材簡單常見，操