范建华

苏州工业园区星洲学校，江苏 苏州 215021

从中考题谈“冰块漂浮”问题教学中的“框”

范建华

苏州工业园区星洲学校，江苏 苏州 215021

从中考题中常考查的“冰块漂浮”问题着手，分析目前教学中有部分教师出于教学的功利性，在教学中常常给学生总结出一些“框”供学生使用，不能真正培养学生的物理素养。分析在物理教学中应该如何真正培养学生的物理素养从而促进学生的长久发展。

浮力；冰块漂浮；中考；核心素养

初中物理中浮力的教学是一个难点内容，学生对于该板块知识的理解与掌握一直有不小的困难。教师们在教学中一直在探寻最优的途径进行教学，以期达到最好的教学效果。在浮力形形种种的题型中，不同的教师常常根据自己对题目的理解进行教学，将题目归为几种比较典型的类型，好似编了几个不同的“框”，指导学生在遇到对应的题目时用相应的“框”去套。这种教学常常是“就题论题、就题讲题”，以致学生眼里永远都是树木，从未见森林。缺少从更高的视角去审视题目考查的本质，不能从知识的本质着手去培养学生的物理核心素养和技能。长期以往地以这种方式教学，不仅不能让学生真正理解物理知识的本质、培养物理探究的能力，还有可能由于给的“框”不能正确解决学生遇到的问题，从而使学生茫然。

下面笔者就两道中考试题来谈一谈“冰块漂浮”问题中常见的问题，进而探寻在此类问题教学中应抓住的核心内容。

（2015.福建漳州）如图1所示，在水平桌面上放置一个装有适量水的锥形瓶，瓶内漂浮着一块冰，冰融化过程中

A.瓶内水面上升

B.水对瓶底的压强减小

C.桌面受到的压力增大

图1

D.桌面受到的压强不变

在这道题中，瓶子对桌面的作用是固体对固体的作用。不管冰块是否熔化，瓶子和其内所装的物体由于都一直处于静止状态，看作一个整体。其总重力不变，所以对水平桌面的压力不变，同时压强也不发生变化。这里所运用的整体思想在教学中可以对学生进行渗透，因为在物理的学习中“整体法”是一个常用的方法。水对瓶底的压强取决于冰块熔化后水面高度的变化情况。冰块漂浮，由阿基米德原理可知：冰块重力等于受到的浮力，冰块熔化成水后重力不变。则得到，所以水面高度不变，则水对瓶底的压强也就不变。

拓展：瓶内装着的是盐水，冰块漂浮在盐水中，冰块熔化过程中水面高度如何变化？

解题思路同上，冰块重力等于受到的浮力，冰块熔化成水后重力不变。由于，所以，则液面上升。

在刚刚的两种题型的教学中，不少教师在上述问题教学后会给学生总结出一个结论：水面的变化是由熔化后液体的密度和容器中液体的密度关系决定的：如果熔化后液体密度小于容器中液体密度，则熔化后的体积大于之前排开液体的体积，液面上升；如果密度相等，则液面不变；如果密度大于容器中液体密度，则液面下降。且在教学中还推广到冰块中含有杂质的情形，可用熔化后的液体和杂质的平均密度和容器中的液体密度来进行判断。殊不知，这种结论是有漏洞的。

（2016.四川遂宁）如图2，底面积为100cm2的圆柱形容器内装有足够多的水，在水面上有一体积为4.5×10-4m3的冰块，冰块内含有质量为

60g的物体，冰块有的体积露出水面。（ρ冰=0.9×103kg/m3，g=10N/kg），求：

（1）冰块受到的浮力。

（2）物体的密度。

（3）当冰块全部熔化后，容器底部受到水的压强变化量是多少？

图2

该题的第（3）问中要求压强的变化，其实是需要判断熔化后水面的变化情况。可通过阿基米德原理来判定：熔化前，冰块和内部的物体一起漂浮，它们受到的浮力为______；熔化后，冰块变为水，物块沉底（在第（2）问中计算出物体的密度是），受到的总浮力为______。由阿基米德原理可知：液面高度的变化取决于浮力的变化。其中，所以，排开水体积变化量，水面下降的高度及容器底部受到的压强的变化量均可以求得。

我们来试着用刚刚得到的结论来判断：在第（2）问中计算出物体的密度是，则熔化后的水和物块的平均密度大于容器中水的密度，得到熔化后水和物块的总体积小于之前排开水的体积，所以水面会下降。可以看出在这里运用刚刚得到的结论是可以解决这个问题的。这个问题中的物块在冰块熔化后是沉底状态，如果换一个不同密度的物块还会是这种情况吗？我们一起来看下面的模型。

拓展：冰块内含有一质量为50g，密度为0.5g/cm3的泡沫，冰块熔后水面高度如何变化？

如果按照上面的结论来进行判断：熔化后水和泡沫的平均密度小于容器中水的平均密度，则总体积大于之前排开水的体积，所以水面会上升。

我们再来运用阿基米德原理进行分析：液面高度的变化还是取决于熔化前后排开液体体积的变化，而排开液体的体积取决于该过程中浮力的变化。熔化前后冰与水的重力相同，本模型中熔化前后泡沫都是漂浮状态，所以熔化前后受到的总的浮力没有变化，排开液体的体积也没有变化，则水面的高度不会变化。

很明显在上面的四个例子中，前三个例子运用总结的所谓“结论”是能得到答案的，但在第四个例子的解释中出现了错误。这其中问题的出现很大程度上是出于教学的功利性，教师希望学生在考试中能更好更快地拿分，就编织了这样一个“框”让学生在解题中去用。殊不知这个“框”的总结只是基于少量题目和特殊情境下得出来的，不具有一般性。就算教师能总结出更多、更详细的“框”让学生记住了并运用且得出题目的正确答案，那又有何用？其实物理教学讲究“大道至简”，浮力在教学中的核心其实是带领学生进行实验探究，从而理解、领会和掌握阿基米德原理，这样才能使得学生在运用中得心应手，从而从本质上培养学生的物理核心素养。希望在物理教学中多一些原理的探究和理解，少一些“框”的总结。

[1]张晓梅，杨净，冯松.2015年中考物理试题分析与2016年复习建议[J].教育实践与研究，2016（3）.

[2]杜祥.冰融化时液面变化的规律[J].科技信息（学术研究），2008（7）.

范建华（1982-），男，江苏如皋人，中学一级教师。研究方向：中学物理教育教学研究。

张华伟）