王子龍 劉美君

一、研究背景

教科版小學(xué)《科學(xué)》六年級(jí)上冊(cè)“工具和機(jī)械”單元中，有“輪軸的秘密”“定滑輪和動(dòng)滑輪”“滑輪組”“斜面的作用”分組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在這些實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)輪軸的作用，輪的大小對(duì)輪軸拉力的大小不同，實(shí)驗(yàn)器材沒(méi)有大輪無(wú)法完成對(duì)比實(shí)驗(yàn);定滑輪、動(dòng)滑輪實(shí)驗(yàn)，滑輪組實(shí)驗(yàn)，新配置的實(shí)驗(yàn)器材底座輕，支架易倒，掛定滑輪的橫桿較粗，掛鉤小，掛起容易掉下;斜面的作用、不同坡度斜面的作用等相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)器材存在不足，操作穩(wěn)定性較差，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠精確等問(wèn)題，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和高效性。為此我們合作研究出適用于以上全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的“多功能機(jī)械實(shí)驗(yàn)組合套件”，用以提高實(shí)驗(yàn)器材的使用效率，使實(shí)驗(yàn)教具達(dá)到簡(jiǎn)約化、標(biāo)準(zhǔn)化及多功能化，而且方便組合使用。

二、制作工具

電工刀、手電鉆、螺絲刀、剪刀、鋼鋸、小臺(tái)虎鉗、小型臺(tái)鉆等。

三、制作過(guò)程

1.如圖1所示，制作黑色大輪軸和藍(lán)色小輪軸。

2.如圖2所示，用小型鉆臺(tái)鉆孔制作銅質(zhì)橫桿。

3.如圖3、4所示，將兩根立桿一端車(chē)絲，其中一根另一端設(shè)計(jì)套管，使兩根立桿可套起來(lái)使用;套管設(shè)標(biāo)高數(shù)據(jù)，配上蝶形螺帽，組裝在方形支架底座上。

4.如圖5、6所示，制作兩塊木板，一塊木板一端釘兩顆小圓釘，另一塊一端設(shè)計(jì)兩顆套釘，兩塊可套起來(lái)延長(zhǎng)使用，做斜面組合套件。

5.如圖7所示，在方座支架的立桿上端組裝大、小輪軸。

四、使用方法

1.輪軸實(shí)驗(yàn)

將繩子的兩端各打一個(gè)結(jié)，留套環(huán)用來(lái)懸掛鉤碼;套繩在輪的卡槽內(nèi)繞2圈，套繩的一端從輪的卡槽口伸出，再在軸上的卡槽里繞一圈。先在輪卡槽內(nèi)的繩子套環(huán)上掛鉤碼，再在軸上卡槽里的繩子套環(huán)上掛鉤碼，受力達(dá)到平衡。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出：輪越大越省力。（如圖8、9所示）

2.定滑輪和動(dòng)滑輪實(shí)驗(yàn)

從立桿上取下輪軸，卡件上組裝橫桿，再在橫桿的鉆孔處掛上定滑輪，進(jìn)行定滑輪實(shí)驗(yàn)。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：定滑輪既不省力也不費(fèi)力，但能改變用力方向。做動(dòng)滑輪實(shí)驗(yàn)時(shí)，取下定滑輪，將套繩的一端掛在橫桿上，另一端穿過(guò)動(dòng)滑輪的卡槽，套環(huán)掛上測(cè)力計(jì)，再在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼，測(cè)量所用的拉力。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：動(dòng)滑輪能省力，但不能改變用力方向。（如圖10、11所示）

3.滑輪組實(shí)驗(yàn)

將定滑輪掛在橫桿的鉆孔處，繩子穿過(guò)定滑輪和動(dòng)滑輪上的卡槽，一端掛在定滑輪的掛鉤上，另一端掛在測(cè)力計(jì)的掛鉤上，在動(dòng)滑輪的掛鉤上掛上鉤碼，進(jìn)行滑輪組實(shí)驗(yàn)。再用較長(zhǎng)拉繩進(jìn)行雙滑輪組實(shí)驗(yàn)。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：滑輪組能省力;滑輪組滑輪越多越省力。（如圖12、13所示）

4.斜面實(shí)驗(yàn)

降低橫桿的高度，將木板掛在橫桿上后，用小車(chē)在木板上做斜面拉力實(shí)驗(yàn);升高橫桿的高度，再做斜面拉力實(shí)驗(yàn)。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：斜面能省力，斜面的坡度越大越費(fèi)力（或者斜面的坡度越小越省力）。（如圖14、15所示）

五、創(chuàng)新點(diǎn)及價(jià)值

用“多功能機(jī)械實(shí)驗(yàn)組合套件”開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，具有功能多樣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷，實(shí)驗(yàn)效果好等優(yōu)點(diǎn)。這一單元四個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)都能輕松地完成，真正做到了組合實(shí)驗(yàn)套件，有利于構(gòu)建高效課堂，能很好地幫助同學(xué)們完成輪軸、滑輪、滑輪組和斜面的探究實(shí)驗(yàn)。

將“多功能機(jī)械實(shí)驗(yàn)組合套件”放人木盒里，存放、組合、使用都很方便，能減少實(shí)驗(yàn)器材的購(gòu)置成本，提高實(shí)驗(yàn)器材的使用效率。

這種“多功能機(jī)械實(shí)驗(yàn)組合套件”，用優(yōu)質(zhì)材料制作，突出創(chuàng)新，設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)思巧妙，有利于同學(xué)們進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，幫助理解科學(xué)原理，也有利于學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)知識(shí);更重要的是，便于組合，性能穩(wěn)定，安全環(huán)保，造價(jià)低廉，外形小巧，適合批量生產(chǎn)和推廣使用。