提升氣球驅(qū)動(dòng)小車實(shí)驗(yàn)精度

葉歡

Improving the Experimental Accuracy of Balloon Driven Car

YE Huan

（Hangzhou Changshouqiao Primary School， Hangzhou， Zhejiang310003）

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.24.043

實(shí)驗(yàn)原型及不足

《用氣球驅(qū)動(dòng)小車》一課中，教材先組織學(xué)生經(jīng)歷“感受反沖力”和“組裝氣球小車”兩個(gè)探索活動(dòng)，再引出本課的主體活動(dòng)“氣球小車行駛距離和什么因素相關(guān)”，教材中提示了兩個(gè)因素，即“氣球大?。ǔ錃舛嗌伲┖托≤囆旭偩嚯x的關(guān)系”和“噴管粗細(xì)和小車行駛距離的關(guān)系”（如圖1）。實(shí)際教學(xué)后筆者發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)存在諸多操作難點(diǎn)，容易造成實(shí)驗(yàn)誤差，影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.發(fā)車前的“漏氣操作”

“給小車上的氣球充氣，然后放開噴管再發(fā)車”這個(gè)看似簡(jiǎn)單的動(dòng)手操作，要做到“不漏氣”對(duì)四年級(jí)的學(xué)生而言卻是頗有難度。參考實(shí)驗(yàn)裝置，我們大致可用“堵放發(fā)車”“捏放發(fā)車”“直充發(fā)車”三種方法發(fā)車。

采用“堵放發(fā)車”（如圖2），噴管離開打氣筒氣嘴的瞬間用手指將其堵住，就在這細(xì)微的時(shí)間差，壓縮空氣一泄而出，造成明顯的實(shí)驗(yàn)誤差。如果用“捏放發(fā)車”（如圖3），即在拔去氣嘴前先用手指捏住氣球“頸部”，而后再發(fā)車，需要兩人協(xié)調(diào)操作，動(dòng)作或多或少會(huì)出現(xiàn)小紕漏，難免會(huì)發(fā)生漏氣現(xiàn)象。“直充發(fā)車”（如圖4）是指直接給放在起點(diǎn)線上的氣球小車充氣，然后拔去氣嘴發(fā)車。這種方法似乎成功規(guī)避了漏氣操作，但存有兩個(gè)缺點(diǎn)：第一，充氣時(shí)手位要比噴管高，充氣過程中會(huì)將噴管往下壓，最后造成噴管口傾斜朝上，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；第二，在拔去氣嘴的一剎那，習(xí)慣性地會(huì)給小車一個(gè)反推力，造成不必要的干擾。

2.充氣時(shí)的“半筒現(xiàn)象”

上述定量研究實(shí)驗(yàn)除了操作中盡量不要“漏氣”外，還要做到每次打氣都要滿筒。盡管教師會(huì)在實(shí)驗(yàn)前再三強(qiáng)調(diào)，但學(xué)生一手拿打氣筒一手充氣，往往會(huì)在充氣的后半程變成“半筒充氣”，這主要是由于手臂力量不夠或變量意識(shí)不強(qiáng)引發(fā)的。

3.停車后的“煩瑣測(cè)量”

常態(tài)課中，有的教師可能會(huì)讓學(xué)生做一次實(shí)驗(yàn)測(cè)一次距離，兩組實(shí)驗(yàn)共十多次測(cè)距讀數(shù)顯得十分煩瑣，還會(huì)因各小組測(cè)量所用的地面粗糙程度不同導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較大差異。

實(shí)驗(yàn)器材

發(fā)車機(jī)關(guān)（含打氣筒，常用氣球玩具車的配件）、氣球、專用跑道。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

1.改手工發(fā)車為機(jī)關(guān)觸動(dòng)發(fā)車

我們將氣球噴管做成專門的卡扣結(jié)構(gòu)，該卡扣能裝入空氣動(dòng)力玩具的扣位中，扣位內(nèi)有一橡膠墊圈，可起到密封作用（如圖5）。學(xué)生完成充氣后，可將小車放到起點(diǎn)線上，然后按壓玩具上的按鈕發(fā)車（如圖6）。

我們還通過改變卡扣結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑（如圖7），完成“噴管粗細(xì)和小車行駛距離的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。

2.改單手充氣為雙手下壓充氣

顯而易見，該實(shí)驗(yàn)裝置在充氣時(shí)采用了雙手下壓充氣的方法，學(xué)生有力可使，基本可做到滿筒打氣。

3.改地面測(cè)距為專用跑道測(cè)距

實(shí)驗(yàn)中，我們還專門配備了用噴繪布制作的跑道。專用跑道既可控制小車車輪接觸面這個(gè)變量，又可在測(cè)距時(shí)隨測(cè)隨讀，科學(xué)且方便。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

和原實(shí)驗(yàn)操作相比，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，各種困難迎刃而解，所測(cè)數(shù)據(jù)既方便快捷又科學(xué)可靠，學(xué)生能快速得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，順利解決本課的教學(xué)重難點(diǎn)“小車運(yùn)動(dòng)距離與反沖力大小的關(guān)系”。同時(shí)，這一認(rèn)知鋪墊也為下一課“小車運(yùn)動(dòng)距離與彈力大小的關(guān)系”實(shí)現(xiàn)了概念的正遷移。