繆躍林

蘇科版物理教材（八下）第十章最后安排了綜合實(shí)踐活動(dòng)：制作簡(jiǎn)易的密度計(jì).教材是按照原理——實(shí)驗(yàn)（即制作密度計(jì)、標(biāo)度、檢驗(yàn)刻度誤差、測(cè)量液體密度及思考如何增大兩刻度線之間的距離以提高測(cè)量精度）——交流（撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告）的順序展開.

學(xué)生根據(jù)學(xué)過的物理知識(shí)，利用生活中常見的吸管、鐵（銅）絲、蠟燭等制作簡(jiǎn)易密度計(jì)，這對(duì)學(xué)生來說是一次極好的理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì).楊振寧教授說過：自制的儀器永遠(yuǎn)比買來的好.因?yàn)閯?dòng)手制作的過程對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)很有意義.實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)非傳統(tǒng)教學(xué)，雖結(jié)果可能導(dǎo)致失敗，但學(xué)生依然會(huì)有很大的收獲.筆者在準(zhǔn)備這堂課前，通過自身的實(shí)踐體會(huì)到要制作好簡(jiǎn)易密度計(jì)，有好多細(xì)節(jié)值得研究.本文從以下六個(gè)方面介紹“綜合實(shí)踐活動(dòng)”開展的心得.

1關(guān)于密度計(jì)下端的密封

按教材的說法是：將一段鐵絲或銅絲從吸管的下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來.教材這樣的設(shè)計(jì)有它的理由，即石蠟封的下端可能不太牢靠，如果從上端塞入可能將下面的石蠟打掉.但是這也帶來一個(gè)缺點(diǎn)，即可能密度計(jì)下端過輕而不能直立漂浮在液體上（圖1）.也有可能過重而一下子沉到容器底部（圖2）.用蠟燭密封密度計(jì)的下端，該做法在實(shí)際操作中可行，能保持密度計(jì)整體為圓柱體，但蠟燭也要達(dá)到一定的厚度（圖3），太薄容易漏水.但是對(duì)于直徑稍大的飲料管是有一定難度的，因?yàn)闊崦浝淇s的原因，長(zhǎng)時(shí)間浸在水里面可能有水滲漏進(jìn)去，而導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確.另外由于石蠟和飲料管都比較光滑，導(dǎo)致其摩擦力較小.如果學(xué)生在往密度計(jì)里加配重物時(shí)，有可能向下的沖擊力使得堵住的蠟塊掉下來而影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程.

筆者在實(shí)驗(yàn)中是這樣密封的，用飲料管的一端靠近火焰（打火機(jī)或酒精燈），觀察其有一點(diǎn)點(diǎn)熔化變形就用鉗子或手迅速一夾（捏），使管子粘起來（如圖4）.然后在另一端吹氣，如果吹不動(dòng)就說明密封性很好.這樣做，再往里面增加配重時(shí)不易破裂，并且比用蠟燭密封要方便得多.但它的下端有一小部分不是圓柱體，實(shí)驗(yàn)時(shí)有一定的誤差.

2關(guān)于配重物及調(diào)試

教材中使用的是一些鐵絲或銅絲作為配重.筆者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)使用Ф1.5 mm的銅絲剪成大小不等的小段（如圖5）.它的效果略優(yōu)于鐵絲，因?yàn)樵谫|(zhì)量（重力）一定時(shí)，由于銅的密度略大于鐵，而導(dǎo)致銅的體積更小，重心更向下，有利于在液體中迅速直立漂浮.銅的質(zhì)地比鐵軟，更容易剪成大小不等的小塊，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以很方便地加減和調(diào)節(jié).如果使用的直徑比較大的飲料管，也可以用小鋼球作為配重.

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)制作好的密度計(jì)在調(diào)配重物時(shí)，應(yīng)首先放到鹽水里.因?yàn)橛袝r(shí)制好的密度計(jì)在清水中能直立漂浮，也有的在鹽水里可能會(huì)變成圖1的樣子，而不能直立漂浮.此時(shí)應(yīng)將上面用剪刀一小段一小段的剪掉，或者適當(dāng)增加配重物，使其直立漂浮.

3關(guān)于自制密度計(jì)的規(guī)格及盛裝液體的容器

按教材要求制作好的密度計(jì)要測(cè)密度為0.8～1.2 g/cm3范圍內(nèi)的液體;還要測(cè)可樂、食用油、醬油等液體的密度.筆者認(rèn)為密度計(jì)的整體長(zhǎng)度9～10 cm，直徑Ф為3～5 mm的飲料吸管均可.實(shí)驗(yàn)時(shí)通過調(diào)節(jié)配重，使密度計(jì)浸入水中深度H約6 cm為宜.盛裝液體用高度約為9～10 cm、直徑約為7 cm的燒杯較為合適.實(shí)驗(yàn)室里有一種帶有刻度的很深的透明盛液筒（如圖2），內(nèi)徑約為10 cm，深約為30 cm，它的容積約為2300 mL.這么大的容器裝滿食用油、醬油等液體后質(zhì)量還真不小，但學(xué)生測(cè)量了這些液體之后，這些液體只能倒掉造成浪費(fèi).

4關(guān)于密度計(jì)的標(biāo)度

筆者試過多種方法，用水筆在吸管外面標(biāo)注，容易被液體沖洗掉;用小刀刻畫但印記不清晰.用2B鉛筆較好，但對(duì)直徑較小的飲料管，其密度值不太好標(biāo)記.于是模仿市場(chǎng)上的密度計(jì)，用小紙條來進(jìn)行標(biāo)度.首先選取一張長(zhǎng)約7cm、寬約0.7cm左右的不容易被水融解的輕質(zhì)薄紙片，在上面中間的位置橫著畫一條線，標(biāo)上1.0的字樣，然后卷起來，讓線朝外，塞進(jìn)密度計(jì)內(nèi).將密度計(jì)放入水中，上下調(diào)整紙條，使紙條上的橫線對(duì)準(zhǔn)水面以確定H的位置（如圖6），用鉛筆標(biāo)出水面的位置.取出密度計(jì)，用刻度尺測(cè)出密度計(jì)在水中浸入的深度H（如圖7）.用公式h=（ρ水/ρ液）H算出表格中液體密度對(duì)應(yīng)的浸入深度h，并填入表1.

將紙條下端指向刻度尺的零刻度線，橫線對(duì)準(zhǔn)刻度尺H的刻度位置，在紙條上標(biāo)出每一個(gè)深度所對(duì)應(yīng)的密度（如圖8）.將紙條再次卷好塞進(jìn)密度計(jì)里面，調(diào)整紙條的高度，使橫線對(duì)準(zhǔn)密度計(jì)浸在水面處的位置， 即鉛筆所標(biāo)的位置（如圖9）. 這樣用自己制作好的密度計(jì)就可以進(jìn)行測(cè)量液體密度了.

5關(guān)于教材中思考如何增大密度計(jì)上兩條刻度線之間的距離，以便測(cè)量結(jié)果更精確

筆者認(rèn)為根據(jù)公式h=（ρ水/ρ液）H可知，增大密度計(jì)浸在水中的深度H即可，因?yàn)棣阉挺岩菏且欢ǖ?要增大H有兩個(gè)辦法：一是在吸管粗細(xì)相同時(shí)，可采取增大配重物的方法;二是在配重不變時(shí)，換用比較細(xì)的飲料吸管.即F浮=G=ρ水gsH，當(dāng)s減小時(shí)，H增大，也可以達(dá)到類似的效果.這個(gè)問題是教材中提出的，學(xué)生能分析推導(dǎo)出來的話，不僅對(duì)浮力知識(shí)有更深的理解，還能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力.

6結(jié)束語

針對(duì)不同基礎(chǔ)的學(xué)生和不同學(xué)?？梢园才诺臅r(shí)間長(zhǎng)短，可采取不同的教學(xué)策略.既可以放手讓學(xué)生做，再跟學(xué)生一起分析.這樣做可以最大限度地讓學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，實(shí)現(xiàn)真正的自主、合作、探究;時(shí)間不允許的時(shí)候，也可以先由教師自己制作一個(gè)半成品密度計(jì)拿給學(xué)生進(jìn)行標(biāo)度并測(cè)量一些液體的密度，然后再給原材料讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，動(dòng)手制作密度計(jì).這樣做有利于課堂順利進(jìn)行，即使學(xué)生在課堂上失敗了，也會(huì)把思考的方法帶回家繼續(xù)進(jìn)行探索.

物理的綜合實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)學(xué)生是很有趣也很有用的.但是如果教師不預(yù)先自己動(dòng)手實(shí)踐一下，不去做一些深入的研究，就盲目地直接去上課，學(xué)生在課堂上可能真的學(xué)不到東西，實(shí)現(xiàn)不了綜合實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)目標(biāo).