紙杯里的科學(xué)夢

王克偉 李蕾蕾

“紙杯里的科學(xué)”是我們學(xué)校獨(dú)創(chuàng)的活動(dòng)，以“玩創(chuàng)”為理念，以學(xué)校的吉祥物龍龍、騰騰的對話導(dǎo)入，設(shè)計(jì)了一系列簡單、有趣的小實(shí)驗(yàn)，通過準(zhǔn)備器材、體驗(yàn)操作、分析原理、拓展思維等環(huán)節(jié)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)紙杯，感知紙杯里的科學(xué)。

一、紙杯里的聲音科學(xué)

聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。為了驗(yàn)證聲音的存在，了解聲音的大小變化，教材中的實(shí)驗(yàn)用到了沙石、鋼尺、鼓、音箱等器材。用紙杯巧妙地代替這些器材，能大大降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)的門檻，因此，我們設(shè)計(jì)了“紙杯里的聲音科學(xué)”活動(dòng)，這項(xiàng)活動(dòng)包括“土電話”“紙杯母雞叫”“擴(kuò)音器”“小牛愛唱歌”等4個(gè)子活動(dòng)，從聲音的產(chǎn)生到聲音的大小變化，內(nèi)容層層遞進(jìn)。

紙杯母雞叫

我們先在紙杯底部打孔，再將毛線系在牙簽中間，接著把毛線和牙簽放入紙杯，將毛線從紙杯底部的小孔穿出，然后將浸濕的A4紙對折兩次，夾住毛線往后拉拽。毛線受力產(chǎn)生振動(dòng)，我們可以聽到紙杯內(nèi)發(fā)出聲響。

A4紙被浸濕后夾住毛線，與毛線的摩擦力增大。我們用力拉毛線會(huì)使毛線產(chǎn)生振動(dòng)，從而使與毛線相連的牙簽、紙杯以及杯內(nèi)空氣一起振動(dòng)，發(fā)出類似母雞“咯咯”的叫聲。

在學(xué)生充分了解聲音產(chǎn)生的原理后，我們又通過拓展延伸讓學(xué)生感知摩擦力在生活中的應(yīng)用。例如，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦，造成能量損耗，可以使用潤滑油減少機(jī)器的摩擦。

二、紙杯里的空氣動(dòng)力學(xué)

學(xué)生在探究風(fēng)的形成、熱氣球上升的秘密等時(shí)需用到可樂瓶、火柴、蚊香、蠟燭、抹布、螺母等材料。用紙杯替代這些材料，能節(jié)省實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。

我們設(shè)計(jì)的“紙杯里的空氣動(dòng)力學(xué)”活動(dòng)，包括彈跳紙杯、紙杯降落傘、小陀螺、氣球動(dòng)力小車等4個(gè)子活動(dòng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)探索空氣的奧秘。

彈跳紙杯

我們找來兩個(gè)紙杯，其中一個(gè)紙杯用保鮮膜封口，并在保鮮膜上開一個(gè)與紙杯底部一樣大的圓孔。將另一個(gè)紙杯放入封有保鮮膜的紙杯中時(shí)，因?yàn)榉庥斜ｕr膜的紙杯內(nèi)有一定量的空氣，所以這個(gè)紙杯會(huì)彈起，說明壓縮的空氣具有一定的彈性。

接著，我們引導(dǎo)學(xué)生撕掉保鮮膜，再輕輕地將兩個(gè)紙杯疊在一起，對著紙杯連接處吹氣，上面的紙杯會(huì)自動(dòng)彈跳。這是因?yàn)榧埍B接處的空氣流動(dòng)速度加快，氣壓減小，而紙杯下方的空氣流動(dòng)速度慢，氣壓大，就把上面的紙杯往上推，這就是著名的伯努利原理。

三、紙杯里的技術(shù)設(shè)計(jì)

小學(xué)科學(xué)課本里有技術(shù)與生活、電的本領(lǐng)、制作小臺(tái)燈等知識(shí)，學(xué)生需要領(lǐng)悟技術(shù)設(shè)計(jì)在科學(xué)中的應(yīng)用。

我們利用紙杯設(shè)計(jì)了“紙杯里的技術(shù)設(shè)計(jì)”活動(dòng)，其中包含節(jié)能小手電、七彩小臺(tái)燈、趣味甩干機(jī)、小風(fēng)扇4個(gè)子活動(dòng)，內(nèi)容從電能、動(dòng)能到太陽能，層層深入，讓學(xué)生充分展示紙杯藝術(shù)創(chuàng)意。

小風(fēng)扇

我們引導(dǎo)學(xué)生將小風(fēng)扇葉片、紙杯、小木條等組裝在一起，再將太陽能電池板和微型電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線連接在一起，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)微型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使其帶動(dòng)小風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。紙杯是小風(fēng)扇的底座，我們讓學(xué)生在紙杯上繪制多彩圖案，將技術(shù)和設(shè)計(jì)巧妙結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、紙杯里的航空科學(xué)

小學(xué)科學(xué)課本里有不少關(guān)于太空探秘、航天飛行器的相關(guān)知識(shí)，這些與學(xué)生的實(shí)際生活相距較遠(yuǎn)，僅僅通過圖片、視頻無法激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

我們設(shè)計(jì)的“紙杯里的航空科學(xué)”包含了彈力小火箭、紙杯飛行器、直升機(jī)、紙杯滑翔機(jī)4個(gè)子活動(dòng)。學(xué)生通過制作不同的紙杯航天模型，了解其中的科學(xué)原理，提升動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力。

彈力小火箭

我們將橡皮筋剪成等長的兩段，把橡皮筋的兩端都系在小木棒上，再把它們固定在紙杯口下方的杯壁上，使橡皮筋在紙杯中呈“十”字形。然后在紙杯口下方貼上火箭裝飾物，并涂上自己喜歡的顏色，這個(gè)紙杯則為“火箭杯”。

我們將另一個(gè)紙杯制作成“火焰杯”。將“火箭杯”套在“火焰杯”杯底，用力往下按，“火箭杯”在壓力的作用下向上沖。

橡皮筋具有彈性。當(dāng)受到外力作用時(shí)，橡皮筋發(fā)生形變，從而產(chǎn)生彈力，“火箭杯”就被彈出去了，受力越大，離地距離越遠(yuǎn)。簡易的火箭模型制作讓學(xué)生對航空航天產(chǎn)生了濃厚的興趣。

紙杯是生活中常見的物品，具有成本低、易獲取的特點(diǎn)，我們以紙杯為材料設(shè)計(jì)了一系列有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，涵蓋了聲音科學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、技術(shù)設(shè)計(jì)、航空科學(xué)等方面的內(nèi)容，拉近了科學(xué)與生活的距離，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力，真正做到了讓學(xué)生學(xué)在其中、樂在其中。