徐桁
通用技術(shù)本身是指信息技術(shù)之外較為寬泛的、體現(xiàn)基礎性和通用性并與專業(yè)技術(shù)相區(qū)別的技術(shù),和我們的生活息息相關(guān)。然而在很多學生看來,“通用技術(shù)”可有可無,原因就是高考沒考這一門。下面分析一下,是不是通用技術(shù)一點都不關(guān)高考的事。
《通用技術(shù)必修2——技術(shù)與設計2》中,有一節(jié)講“水火箭”的設計,其目的是想讓學生更直觀地了解運載火箭發(fā)射、升空、回收的過程,從而進一步掌握以系統(tǒng)分析的基本方法知道簡單的系統(tǒng)設計,提高系統(tǒng)的有序性和整體運行效果。課本中首先提到水火箭的一些性能指標,里面提到用600ml的飲料瓶做動力艙,升高高度>5m,射程>20m,初步思考應該跟拋物運動的相關(guān)知識有關(guān)。當提到到水火箭飛行時其本體的受力分析,里面說到了重力和空氣動力。學生馬上應結(jié)合課本分析天氣狀況,不但考慮空氣阻力,還應把風向、風速甚至雨的阻力、雪的阻力都考慮進去。自此,學生將進一步掌握物體受力分析,并學會考慮動態(tài)因素(雨天雪天)的影響,學會更全面更仔細地思考分析問題,這對解決物體受力分析是非常有幫助的。
接下來是重頭戲——水火箭飛行的基本原理分析,能使學生更好地理解動量守恒定律和反沖運動的相關(guān)知識。在設計出簡易水火箭后,往往第一次發(fā)射效果并不理想,如高度不夠,射程不遠等。此時教師需引導學生思考。首先,與動力艙內(nèi)氣壓有沒有關(guān)系,由動量守恒定律及其推導公式可以得出,“動力艙氣壓越大,水噴射速度越大,飛行高度越高,射程越遠”。但是提醒學生注意,并不是氣壓越大越好,一旦氣壓超過艙體承受能力,會引起艙體爆裂,這個一樣適用于真實火箭。接著,考慮在動力艙里面裝多少水的問題。一定范圍內(nèi),動力艙內(nèi)水量越大,水火箭獲得的初動能就越大,射程就越遠,飛行就越高??墒且坏┧鸺V箛娚洌ㄅ搩?nèi)外氣壓差等于零時),如果艙體殘留太多的水會增加水火箭的重力,使水火箭提前墜落。怎樣的水量才是最適合的,這就是在設計的時候要考慮的了。第三,根據(jù)拋體運動原理,飛行高度和射程還跟發(fā)射角有關(guān)。理想的斜上拋運動發(fā)射仰角為45°時射程最遠,但考慮到水火箭飛行中受到空氣阻力等影響,實際上發(fā)射仰角往往要略大于45°。
除了這些因素,我們還鼓勵同學們進行發(fā)散思維,從造型上考慮,使水火箭的性能更上一層樓。這里運用到運動力學和流體力學等知識。比如水火箭頭部的設計應該是尖狀的,減少空氣阻力對水火箭的阻礙;箭體應該是流線型的,便于氣流的通過,而飲料瓶的瓶身比較符合該要求,解釋了用飲料瓶做水火箭主體的原因。當然,還要考慮水火箭的箭翼以提高飛行的穩(wěn)定性。通過以上思考,對水火箭進行再設計,再試飛。解決了一級火箭后,還可以繼續(xù)深入拓展,水火箭能不能弄成三級水火箭呢?鼓勵一部分有能力的學生繼續(xù)思考并設計。
上好這樣一節(jié)通用技術(shù)課,學生通過一系列思考、動手、觀察、再思考、再動手、再觀察……不但比較直觀深刻地了解運載火箭的一些基本原理,而且對物理等學科的相關(guān)知識進行鞏固復習,大大加強了學生對動量守恒、拋體運動、受力分析等比較復雜的物理知識的理解和掌握,同時提高了其動手能力和創(chuàng)新能力。
再看一個電學的例子?!锻ㄓ眉夹g(shù)必修1——技術(shù)與設計1》中提到“電路圖的識讀”。課本中舉了兩個例子,一個是“燈泡亮度可調(diào)電路”。很多同學一看這個圖就能恍然大悟,通過控制滑動變阻器的大小改變電路中電流的大小,使燈泡的實際功率變大變小,燈泡亮度就能發(fā)生變化。我們的臺燈上那個調(diào)節(jié)燈泡亮度的旋鈕其實就是連接滑動變阻器。學生們還注意到有一個電容和燈泡并聯(lián)在一起,又起什么作用呢?聯(lián)系電容相關(guān)知識,通過教師引導、學生結(jié)合生活經(jīng)驗進行思考,可得出電容起到穩(wěn)壓的作用,使燈泡不會閃爍。通過學習這樣一個簡單的電路圖例,加強了學生對簡單電路的掌握和對電容器的進一步知識加工。
相關(guān)例子甚多,這里不再累述?!八街梢怨ビ瘛边@句話形容通用技術(shù)對物理等學科的幫助非常貼切。對平時在物理課堂上知識掌握不牢的學生來說,通用技術(shù)課是他們知識的再加工過程??梢姡ㄓ眉夹g(shù)不是一門“休閑課”,相反,應值得所有學生重視。
責任編輯 鄒韻文endprint