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    多軌道同步小纜車裝置

    2022-05-22 08:20:02施曉益
    關(guān)鍵詞:定滑輪螺帽細(xì)繩

    施曉益

    科學(xué)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課堂上最具吸引力的環(huán)節(jié),然而教材上的一些實(shí)驗(yàn)往往無法滿足學(xué)生的好奇心和求知欲,教師常常需要自行改進(jìn)教具,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

    一、背景

    教科版小學(xué)科學(xué)四年級上冊第三單元第一節(jié)《讓小車運(yùn)動(dòng)起來》中,有一個(gè)探究小纜車運(yùn)動(dòng)快慢與拉力大小關(guān)系的實(shí)驗(yàn):如圖1所示,設(shè)定小纜車運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn),用細(xì)繩的一端拴住小纜車,另一端系在彎鉤上,再將墊圈放在彎鉤上,之后逐漸增加墊圈個(gè)數(shù),觀察小纜車的運(yùn)動(dòng)變化并記錄行駛時(shí)間,從而了解不同大小的拉力對小纜車運(yùn)動(dòng)的影響。

    經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),我發(fā)現(xiàn)了一些問題:

    1. 小纜車從起點(diǎn)滑向終點(diǎn)往往會走“彎路”,導(dǎo)致每次小纜車行駛的路徑都不同,無法得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

    2. 小纜車行駛到終點(diǎn)時(shí)無法精準(zhǔn)“剎車”,很容易從桌面掉落而毀壞。

    3. 實(shí)驗(yàn)需要多名同學(xué)配合,一個(gè)同學(xué)增加墊圈促使小纜車運(yùn)動(dòng),另一個(gè)同學(xué)需快速反應(yīng)、立刻計(jì)時(shí),同學(xué)們常常因默契度不夠而操作失誤,耽誤時(shí)間。

    二、創(chuàng)新

    為了更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),我設(shè)計(jì)了多軌道同步小纜車裝置,大大提高了實(shí)驗(yàn)成功率。

    (一)制作材料

    小纜車、同步計(jì)時(shí)器、細(xì)繩、定滑輪、材質(zhì)均勻的木板、墊圈或螺帽、鐵鉤、鐵絲或銅絲、大頭針、釘子、方形小木塊等。

    (二)制作過程

    1.在木板一端固定3根鐵絲或銅絲,搭建出3條直線軌道,設(shè)定起點(diǎn)和終點(diǎn),在木板另一端同一直線位置固定3塊方形小木塊,作為小纜車運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)(如圖2)。

    2.將3根細(xì)繩的一端分別系在3輛小纜車上,另一端系在S形彎鉤上(如圖3)。在木板一端安裝3個(gè)可調(diào)節(jié)高度的自制定滑輪(如圖4),通過調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使得直線軌道的高度一致。將細(xì)繩繞過定滑輪(如圖5),可以減小小纜車與細(xì)繩之間的摩擦力。

    3.為了使3輛小纜車運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和起步速度一致,將小纜車放置在起點(diǎn),用不銹鋼卡板和螺母制作一個(gè)關(guān)卡置于小纜車前方。提起關(guān)卡,小纜車即可同時(shí)起步(如圖6)。

    4.為了使小纜車在直線行駛過程中不脫軌,特意在小纜車底部正中間固定兩根平行排列的大頭針,使鐵絲或銅絲從兩根大頭針的空隙穿過。

    (三)實(shí)驗(yàn)操作

    同時(shí)進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn),取平均數(shù)為最終數(shù)據(jù)。

    第一組實(shí)驗(yàn),在S形彎鉤上放置1個(gè)稍重的墊圈或螺帽,提起關(guān)卡,同步計(jì)時(shí)。在重物的拉動(dòng)下,3輛小纜車沿軌道直線行駛,以小纜車碰撞方形小木塊為到達(dá)終點(diǎn)的指令,結(jié)束計(jì)時(shí)。第二、三組實(shí)驗(yàn),分別在S形彎鉤上加一兩個(gè)稍重的墊圈或螺帽,并記錄小纜車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

    根據(jù)最終數(shù)據(jù),我們可以得知:小纜車運(yùn)動(dòng)快慢與拉力大小有關(guān),S形彎鉤上的墊圈或螺帽越多,拉力越大,小纜車行駛得越快。

    三、總結(jié)

    優(yōu)化創(chuàng)新。本裝置彌補(bǔ)了之前教具的不足,創(chuàng)新設(shè)計(jì),運(yùn)用了定滑輪、拉力、重力等多方面的知識。

    形象生動(dòng)。實(shí)驗(yàn)操作簡單且容易理解,學(xué)生可以直觀地看出不同拉力作用下小纜車運(yùn)動(dòng)速度的變化,對比實(shí)驗(yàn)中的變量與不變量。

    精準(zhǔn)無誤。多軌道和同步起步裝置設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)3輛小纜車同時(shí)起步,這樣不僅可提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,還能提升實(shí)驗(yàn)效率。

    合作提升。實(shí)驗(yàn)的有序進(jìn)行離不開學(xué)生的合作,該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識,還可鍛煉學(xué)生的觀察力,有效提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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