“月球環(huán)形山的形成模擬實(shí)驗(yàn)”創(chuàng)新改進(jìn)

山東省平原縣龍門小學(xué) 吳振玲 王亞群

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力的主要方式之一。青島版小學(xué)四年級(jí)下冊科學(xué)第三單元第三課《登上月球》中設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)：探究月球上的環(huán)形山是怎樣形成的。

教材中的實(shí)驗(yàn)操作如圖1 所示，讓大小不同的石子從相同的高度落到沙子上，觀察石子撞出的“環(huán)形山”的不同，再讓大小相同的玻璃球從不同的高度落下，觀察玻璃球撞出的“環(huán)形山”的不同。

圖1 教材實(shí)驗(yàn)圖

一、發(fā)現(xiàn)問題

在實(shí)際教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)教材中的實(shí)驗(yàn)存在以下問題：

（一）用沙子模擬月面，沙子的顆粒和顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大，如沙堆不夠疏松，在遭受撞擊后形成的坑洞不夠明顯。

（二）用石子和玻璃球模擬撞擊物，我們一般是用鑷子或手從沙堆中取出石子和玻璃球后觀察坑洞，而這樣取出撞擊物很容易使被撞擊后的坑洞大小、形狀受到影響，如圖2 所示。

圖2 用手取出撞擊物會(huì)影響坑洞的大小和形狀

二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

我們在實(shí)驗(yàn)選材和操作方法等方面進(jìn)行了改進(jìn)，這樣能減小外力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，使實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。

（一）實(shí)驗(yàn)材料

沙土、面粉、大小不同的鐵質(zhì)球、條形磁鐵、水槽，如圖3 所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)材料

我們更換模擬月球表面的材料，將沙子換成沙土和面粉的混合物。

教材實(shí)驗(yàn)用沙子模擬月面時(shí)，因?yàn)樽矒粑锏某跏几叨鹊?、初始速度慢、質(zhì)量小，撞擊后形成的坑洞太淺，實(shí)驗(yàn)效果不明顯。如果只用面粉模擬月面，由于面粉太疏松，撞擊后形成的坑洞周壁過直過深，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確。因此，我們選擇用沙土和面粉的混合物來模擬月面，沙土顆粒比沙子小，質(zhì)地均勻，且具有一定的疏松度，這樣撞擊形成的坑洞的大小、深淺、邊緣等都易于觀察。

我們又改換模擬撞擊物的材料。撞擊物一般為流星體，因此，我們將石子、玻璃球改為大小不同的鐵質(zhì)球，其外形和質(zhì)地等方面更接近隕石。

（二）實(shí)驗(yàn)步驟

1.將沙土和面粉按一定比例混合后放到水槽內(nèi)（沙土所占的比例大于面粉），輕輕晃動(dòng)，使其表面平整。

2.從相同的高度投放大小不同的鐵質(zhì)球，用條形磁鐵取出，觀察坑洞的形狀。

3.從不同的高度投放大小相同的鐵質(zhì)球，用條形磁鐵取出，觀察坑洞的形狀。

我們改變撞擊物的取出方式，把用鑷子或手直接取出撞擊物改為用條形磁鐵豎直靠近鐵質(zhì)球，靠磁力吸出鐵質(zhì)球。這樣，能減小外力對(duì)坑洞的影響，幾乎可以做到使坑洞的形狀不變，如圖4 所示。

圖4 用磁鐵吸出鐵質(zhì)球

三、總結(jié)

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效果明顯，適合小學(xué)所有學(xué)段的學(xué)生操作，實(shí)驗(yàn)誤差小。

圖5 從相同的高度投放大小不同的鐵質(zhì)球后的實(shí)驗(yàn)效果

圖6 從不同的高度投放大小相同的鐵質(zhì)球后的實(shí)驗(yàn)效果

實(shí)驗(yàn)材料要求不高，其中沙土和面粉的混合物中沙土所占比例在55%～70%，可變范圍大。所用磁鐵的形狀不限，條形和蹄形均可。所用鐵質(zhì)球?yàn)閷?shí)驗(yàn)室常備材料。

實(shí)驗(yàn)操作幾乎無耗材，實(shí)驗(yàn)材料可以反復(fù)使用，實(shí)驗(yàn)可以重復(fù)進(jìn)行。

學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，有利于拓寬視野，提升科學(xué)思維能力，提高科學(xué)素養(yǎng)。