“浮沉子”的制作与创新

“浮沉子”是初中物理“物体的浮与沉”教学中的小实验。为追求更好的实验演示效果,便于分析实验原理,在以往实验教学的基础上,对“浮沉子”实验进行了器材选择优化、实验方法改进探索和实验思想的质疑创新,助力学生获得方法性知识,发展他们的高阶思维。

基于真实问题情境的反常浮沉子实验设计

以“反常浮沉子”为主题,研发基于真实问题情境的实验设计,拓展八年级“浮力”的难点教学与科普教学。从课本例子潜水艇出发,挖掘其背后的真实问题情境素材,从实验原理、实验仪器、实验操作三个方面进行创新设计,聚焦发展学生学科素养与问题解决能力,指向核心素养的物理实验教学新样态。

深度剖析浮沉子制作的成功要素

浮沉子是初中物理浮力教学中常做的演示实验之一,操作时偶尔会出现无法下沉或下沉后不再上浮的现象。从三种配重不同的浮沉子浮与沉的实验现象出发,对浮沉子浮与沉的原理进行深度剖析,找到有的浮沉子不下沉而有的浮沉子下沉后不上浮的原因,为成功制作浮沉子提供理论支持。

2023年安徽省中考物理“浮沉子”试题中模型建构思维的剖析与试题疑点的解析

以2023年安徽省中考物理“浮沉子”试题为蓝本,从试题疑点入手,通过建构理想模型,剖析试题的模型建构思维,实现试题模型建构思路的澄明,并结合实物模型建构,以创新实验进行验证性测量,逐一击破试题疑点.

浮沉子实验中不可逆现象的研究

浮沉子是与浮力相关的趣味装置,浮沉子的不可逆现象是研究其运动机制的关键问题.设计了参量可控的浮沉子实验装置,研究了浮沉子的运动过程,利用夹逼的方法获得了浮沉子不可逆现象的临界深度,并且研究了影响临界深度的参量,验证了基础的理论模型和修正后的理论模型的适用性.实验结果表明:浮沉子的初始气柱越长,临界深度越深,二者基本呈线性关系;浮沉子的长度越小,临界深度越深;浮沉子的截面积越大,临界深度越深.

浮沉子不可逆现象的探究

对处于漂浮、悬浮、临界位置3个状态的浮沉子进行了动力学分析,给出了浮沉子出现不可逆现象的原因以及浮沉子临界位置的理论表达式,解释了相关参数对实验现象的影响,并通过实验验证了此理论的可靠性.

更准确地探究浮沉子临界深度与其初始气体体积和初始气压关系的方法

本研究的目的是研究初始气体体积和气压对浮沉子临界深度的影响。以透明长圆柱管为容器,塑料管为浮沉子,我们通过实验证明了临界深度hc与浮沉子内部初始气体体积V_(air0)的线性关系,以及临界深度hc与长管内初始气压Ptube的线性关系。为了提高实验的准确性,必须仔细控制自变量V_(air0)。因此,我们重点关注临界深度hc与初始气体体积变化量ΔV_(air0)之间的关系,而不是原来的V_(air0),从而通过使用注射器向浮沉子内添加空气,将气体体积控制精度从1mL提高到了0.01mL。

看清“浮沉子”沉浮的奥秘

原实验装置分析。“浮沉子”是五年级“沉与浮”单元阅读材料里面的一个小拓展活动。从教学看,学生对这个活动比较感兴趣,特别想制作这样一个玩具。但阅读材料短短的一段话(如图1),学生不能明白:“浮沉子”怎么做才容易成功?“浮沉子”为什么会沉浮自如?

大气压下磁力浮沉子法测量中国标准海水的密度

用自行设计安装的磁力浮沉子法密度装置测量溶液密度具有±3×10^(-3)kgm^(-3)的灵敏度,±3.5×10^(-3)kgm^(-3)的精密度。25℃时测定Nacl溶液的密度与Millero测量值平均偏差为2.6×10^(-3)kgm^(-3),求得NaCl的φ_v^0值为16.61(cm)~3mol^(-1)。 对12批中国标准海水及24个稀释中国标准海水的密度测量值(温度在15～25℃之间)与1980年国际海水状态方程计算值之间平均偏差为3.4×10^(-3)kgm^(-3)。实验结果表明中国标准海水及其稀释海水的密度与盐度及温度的关系遵从1980年国际海水状态方程。为中国标准海水作为溶液密度测量标准提供实验依据。

简易吸管浮沉子的制作及其探究教学建议

浮沉子是一个经典的演示实验，有趣且引人深思，而且随着时代的发展，制作浮沉子的材料也越来越丰富多彩．本文介绍了以吸管与回形针为主要材料制作浮沉子（包括旋转浮沉子）的各种方法，同时简单介绍其在探究教学中的运用．

“浮沉子”水下平衡的定量探究

关于“浮沉子”在水下存在平衡位置的问题，就笔者在中国知网搜索的关于“浮沉子”的文章来看，有一些涉及“浮沉予”的水下平衡问题，主要是定性的描述。笔者通过理论分析和计算得出水下平衡位置与“浮沉子”下沉的深度和玻璃容器上部分气压之间的关系。

增压条件下浮沉子不可逆下沉的动力学研究

研究了浮沉子在增压条件下发生的不可逆下沉现象,发现浮沉子在液体中存在不稳定平衡的临界位置.从受力的角度解释,浮沉子完全浸没时无法依靠增大气体的体积来增大浮力;从势能的角度解释,临界位置是浮沉子的不稳定平衡点,改变压强会导致不可逆平衡点改变,出现不可逆下沉现象.实验研究了浮沉子不可逆下沉的临界深度与浮沉子未置入水中时的气柱长度、液体的密度、试管的外径与内径之比以及总长度之间的关系,并对实验现象给出了直观的解释.

浮沉子的改进方法

笛卡尔创制的浮沉子,是用来说明液体的浮力、液体传递压强的性能以及气体具有压缩性的仪器。一个人形空壳,内贮空气,下部开有小孔,使水能进出壳中,以改变其重力的大小,将其置于盛水的玻璃圆筒中,刚好上浮。玻璃筒口蒙以绷紧的弹性膜,使其不漏气。用手推压弹性膜,壳内空气同时受到压缩而有水浸入其中,此时,壳重大于其浮力而下沉;放松手指,气体恢复原体积,水被排出壳外,壳重小于浮力而上浮(附图—(1))。

浮沉子的临界深度探究

基于浮沉子不可逆转的现象,利用阿基米德原理和玻意耳定律对浮沉子下沉过程进行分析,研究浮沉子不可逆转的原因,建立浮沉子临界深度模型,得到影响临界深度的因素。通过控制变量法探究各个因素对临界深度的影响的函数曲线;将实验测量数据与浮沉子临界深度模型进行对比,二者平均相对误差小于4.13%,为有关浮沉子的研究提供了理论支撑和实验方法。

浮沉子的不可逆转现象及其相关参数的研究

浮沉子,又名“笛卡尔浮沉子”“浮沉玩偶”“潜水娃娃”等,是一种用来演示液体浮力、气体具有可压缩性以及液体对压强的传递的一种装置;.探究了一种氧化物玻璃滴管制浮沉子的浮沉现象及相关参数的影响.从理论入手,建立了三维立体模型,根据其对称性简化出二维视角模型并进行受力分析,探究浮沉子出现不可逆转现象的原因.通过公式分析提取重要参数,采用控制变量法,对影响该现象的相关参数,如管径、管长、压强大小、液体密度等进行研究.浮沉子的浮沉原理与潜水器极为相似,该研究成果有利于研发和制作潜水器等.

将工程教育融入初中物理课堂的教学实践——以学生制作浮沉子和简易密度计为例

工程教育不仅对国家未来的创新能力和竞争力有决定性影响,而且是人类生存和发展的必要基础。文章以学生实践活动——制作浮沉子和简易密度计为例,试图把工程教育融入初中物理课堂教学中,努力激发和培养学生的工程意识和工程实践能力。

制作吸管浮沉子

浮沉子是科学教学中的一个经典实验，即好玩有趣又有探究意味。有教材在“沉和浮”的资料库中介绍了利用笔帽和橡皮泥制作“浮沉子”的方法，但这种制作方法不易调节，且橡皮泥时间长了也会“化”在水里。我们找到了一种材料，制作更简单的浮沉子——吸管浮沉子（如图1所示）。

浮沉子的巧妙制作及原理

在初中物理的学习过程中，浮力的计算及浮沉条件的应用是一大难点。良好的实验设计可以有效降低学生学习的难度并激发学生学习和思考的兴趣。