一个有待改进的实验
一个有待改进的实验
————“探究浮力的大小与什么因素有关”
兴国六中(邮编：342400）刘世泉（电话：[1**********])
职称：中学高级 邮箱：[email protected]
摘要：实验是一门科学，应坚持实事求是的原则, 来不得半点虚假. 关键词：实验、浮力、改进 .
实验，是一门非常严谨的科学。必须坚持以事实为依据，坚持实事求是的原则。对待实验教学来说：容不得半点虚假行为。这是培实事求是的唯物主义者还是培养弄虚作假的唯心主义者的大事大非的问题。在我们的物理实验教学中就存在着虚假行为或者是说不科学的行为。这不是危言耸听，而是要引起我们的高度重视。
2012年赣州市中考物理实验操作考试中有一个“探究浮力的大小与什么因素有关”实验 。它的实验步骤是：“1、用弹簧测力计分别测量铁块、铜块、较大体积的铁块在空气中的重力。2、用弹簧测力计分别测量铁块、铜块、较大体积的铁块浸没在水中时对弹簧测力计的拉力。3、用弹簧测力计分别测量铁块、铜块、较大体积的铁块浸没在盐水中时对弹簧测力计的拉力。4、分析数据得出结论。5、整理器材。”这些步骤是看不出什么问题的，但在实际操作中出现的问题还是比较多。首先，在开考前半个月，有一学校的校长和副校长亲临我校借铜圆柱体。我觉得奇怪，说：“你们怎么不用石块代替呢？”答：“这是考试步骤中要求的”。后来我在网上认真查看了这些步骤，觉得这个步骤隐藏的一些问题不容忽视，并立即向县、市教研员反映了我所担心的问题。我担心：一是盐水的腐蚀性强，对弹簧测力计等仪器的损坏大；二是铜、铁圆柱体的体积偏小，浸没在水和盐水中所受浮力的大小差距小；三是水和盐水的密度相差很小，同一物体浸没在水和盐水中时所受浮力的大小难于区别。
2012年的5月，我被抽调参加中考的物理实验操作考试的监考工作，而且刚好是监考“探究浮力的大小与什么因素有关”这个实验。在我所监考的16所学校中，使用的铁块、铜块都是体积为10立方厘米的铁铜圆柱体，大铁块有的学校是把两个10立方厘米铁块捆在一起，大多数学校用的是质量为200克的钩
码，弹簧测力计的量程有13所学校用的是5牛的，两所学校用的是10牛的，只有一所学校用的是2牛的。由于铁块的体积小，弹簧测力计的量程和分度值偏大，加上水和盐水的密度相差很小（我用密度计测得饱和盐水的密度为1.1多一点，水的密度是1.0），所以，把铁铜块浸没在水和盐水中时弹簧测力计的示数几乎是一样的，差别很难看出。因此，老师为了方便学生记实验数据，有些莫名其妙的数据就出现了。例如：有近半的学校测得铁铜块（体积为10立方厘米）浸没在水中的浮力是0.1牛，浸没在盐水中的浮力是0.2牛（有一所学校把铁铜块浸没在水中的浮力是0.05牛，浸没的盐水中的浮力是0.1牛）；大铁块（200克的钩码）浸没在水中的浮力是0.3牛，浸没在盐水中的浮力写的是0.6牛；我测的结果是：大铁块浸没在水中的浮力约为0.3牛，浸没在饱和盐水中的浮力约为0.4牛。实际上，只要学生在实验时会认真观察弹簧测力计的示数，一定会轻易发现“大铁块浸没在盐水中的浮力与0.6牛相差甚远”。另一方面，只要学生稍微思考一下也能发现：如果物体浸没在盐水中受到的浮力是浸没在水中的两倍，那么，根据阿基米德原理，盐水的密度就应该是水的密度的两倍。这显然是错误的。如此多的学校出现同样的错误，这又说明了什么呢？我认为：实验步骤中没有考虑到仪器室的铁铜块体积小、盐水与水的密度相差很小是引发这一现象的主要原因。我问有的课任教师：“为什么要叫学生这样写 ？” 答：“反正都测不出来，这样写学生更容易记住。”
改进方法：我上课做这个实验用的液体是水和工业酒精（水和酒精的密度相差较大，并且对仪器没有腐蚀），选用量程是2牛的弹簧测力计，物体选用200克的钩码和阿基米德原理实验器材中的圆柱体，由于这些物体的体积偏大、弹簧秤的分度值偏小，浸没在水和盐水中受到的浮力明显不同，实验效果清淅明了，根本就不需要让学生写假数据。