浮力相关的演示实验的现状分析及研究文献综述

 2022-08-31 10:18:02

浮力相关的演示实验的现状分析和研究

摘要:科学是一门以实验为基础的综合性学科,许多现象和结论只有通过实验才能解释,物理演示实验是物理教学的重要内容、方法和手段,是其他任何教学内容、方法及手段都无法替代的,因此加强物理演示实验的开发,使理论在实践中得到应用,能够增强学生的科学素养,全面提高教师的教学质量。

关键词:浮力; 演示实验; 现状分析; 改进

一、文献综述

  1. 研究背景

浮力是初中科学的重要组成部分,是力学的基础,该节的知识对以后的运动、能量、功等内容的学习有很大的影响,是组成整个初中物理知识的一块“基石”。通过对与浮力相关的演示实验的探究,学生能够知道并掌握阿基米德原理,熟悉得出该原理的方法及过程,并能运用该原理来解释生活和生产中常见的现象。在实验探究过程中,学生像科学家一样观察周围的世界,用科学的方法发现事物的变化、事物之间的联系及事物本身所具有的规律,用平常心去接受实验或好或坏的结果。通过实验培养学生的观察和组织能力,培养学生克服困难、解决问题的能力,培养学生分析、归纳的思维能力及创新、创造能力,这些能力能够增加学生学习的信心,提高学习的兴趣,从而培养学生实事求是的科学态度、严谨细致的科学作风及不畏困难、探求真理的科学精神。

  1. 发展历程

传说希罗国王请阿基米德去测定金匠刚制好的王冠,看看是像工匠所说的那样是纯金的还是掺有银子的混合物,同时告诫阿基米德在测定时不得损坏王冠,期初阿基米德茫然不知所措,直到有一次当他泡在已满盆水里洗澡时他注意到水溢流出来,忽然一个闪念使他联想到溢出的水的体积等于他身体浸入水中的那部分体积,那么如果把王冠浸入水中,根据水面上升的情况他就能说出王冠的体积,他将王冠的体积与等质量的金子的体积进行比较,如果两者体积相同,就证明王冠是纯金的;假如王冠内掺有银子的话,王冠的体积就会大些。

这个答案上升为浮力定律,则是阿基米德从一些公理出发,通过严密的逻辑论证才建立了流体力学理论,他的基本假设是:在粒子均匀、连续分布的情况下,受挤压作用较小的粒子将被受挤压较大的粒子挤出来,从这个假设出发,他证明了与液体密度相同的物体将浮起,沉入水中的部分质量上的不足将有露出水面的部分的质量加以补足,从而使浮体建立平衡,这样与浸入水中的部分同体积的水的重量才等于整个物体的重量。于是他用以下两个推论确立了浮力定律:(1)比液体密度小的物体浸入液体中,将受到一个向上的力,这个力等于与该物体同体积的液体超过该物体质量的部分。(2)比液体密度大的物体浸入液体中将沉入底部,它在液体中所失去的重量等于与他同体积的液体的质量。概括起来说,浸在液体里的物体所失去的重量等于它所排开的液体的重量;浮力所排开的液体的重量等于它自身的重量,这就是浮力原理(即阿基米德定律)。

  1. 研究现状

(一)华东师范大学出版社初中《科学》教材在探究阿基米德原理有关实验时,应用了下图中的实验器材:量筒、弹簧秤和重物

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