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        “我們的小纜車”實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)

        2020-04-01 03:43:34黃郁如
        科學(xué)咨詢 2020年10期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量探究實(shí)驗(yàn)

        黃郁如

        (深圳市寶安區(qū)西鄉(xiāng)西灣小學(xué) 廣東深圳 518000)

        一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

        “我們的小纜車”是小學(xué)科學(xué)教科版五上“運(yùn)動(dòng)和力”單元第一課。玩具小車是學(xué)生都感興趣也是玩過(guò)的東西,但是他們并沒(méi)有用實(shí)驗(yàn)手段研究過(guò)小車運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。用重力拉動(dòng)小車,拉力的大小可以測(cè)量而且容易控制,所以本單元第一課安排研究用重力拉動(dòng)的小車,同時(shí)認(rèn)識(shí)我們最常見(jiàn)的力——重力。本課有兩個(gè)活動(dòng):

        第一,組裝用重力拉動(dòng)的小車。在重力小車裝置中,鐵墊圈有重量,繩子對(duì)小車可以產(chǎn)生一個(gè)水平方向的拉力。改變墊圈的數(shù)量,就改變了重力的大小,也就改變了小車?yán)Φ拇笮 5诙?,研究拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

        本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下:

        (一)科學(xué)知識(shí)

        1.知道物體受到足夠的力,才會(huì)運(yùn)動(dòng);

        2.理解物體受力越大,運(yùn)動(dòng)越快。

        (二)科學(xué)探究

        1.會(huì)用小車、線繩、墊圈組裝一輛“小纜車”,測(cè)量使小車運(yùn)動(dòng)需要的力;

        2.學(xué)會(huì)使用數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)量小車通過(guò)一定路程所需要的時(shí)間;

        3.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)驗(yàn)證并解釋拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)快慢的關(guān)系。

        (三)科學(xué)態(tài)度

        1.注重用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法獲取準(zhǔn)確的證據(jù),用證據(jù)來(lái)證明觀點(diǎn)。

        2.樂(lè)于分工協(xié)作,進(jìn)行多人合作的探究學(xué)習(xí)。

        (四)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境

        了解并意識(shí)到測(cè)量工具和技術(shù)的改進(jìn)可以幫助我們更精確、更方便地進(jìn)行測(cè)量。

        二、存在問(wèn)題

        在實(shí)驗(yàn)室上小纜車一課時(shí),一般使用的是學(xué)具里材料,如圖1、圖2。

        圖2 小纜車在拼接實(shí)驗(yàn)桌上運(yùn)行

        很多教室和實(shí)驗(yàn)室的桌子都是拼接而成的,如果直接讓小車在桌面上運(yùn)動(dòng),會(huì)有以下問(wèn)題:桌面不平整,有縫隙,小車運(yùn)行的時(shí)候縫隙會(huì)對(duì)小車產(chǎn)生障礙;小車的繩子和桌子以及桌子邊緣摩擦;小車容易掉下桌子損壞,且難以計(jì)時(shí),實(shí)驗(yàn)誤差大。因?yàn)檫@些問(wèn)題,有些小組通常要重復(fù)好幾次實(shí)驗(yàn)才能完成,且實(shí)驗(yàn)存在很大的誤差。因此,我重新設(shè)計(jì)制作了小車的跑道,如圖3。

        圖3 改進(jìn)的跑道

        三、改進(jìn)方法

        新的跑道由表面光滑程度適宜的長(zhǎng)條木板做成,跑道的起點(diǎn)和終點(diǎn)都設(shè)置了擋板,終點(diǎn)擋板上加裝了滑輪。

        與桌面比較,這一跑道有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

        1.跑道平整,減少阻力;

        2.滑輪和小車系繩子處高度一致,減少誤差。跑道的終點(diǎn)讓繩子繞過(guò)滑輪,這樣可以確保小車在跑的過(guò)程中不會(huì)跑偏,還能減小棉繩與跑道接觸產(chǎn)生的摩擦,從而避免因摩擦力過(guò)大導(dǎo)致小車停止運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題;

        3.跑道的起點(diǎn)和終點(diǎn)都設(shè)置了擋板,避免小車摔壞;

        4.有了起點(diǎn)和終點(diǎn),學(xué)生可以用秒表準(zhǔn)備計(jì)算時(shí)間,實(shí)驗(yàn)更容易操作。

        四、課堂實(shí)錄

        (一)談話引入

        師:在今天的課上,老師給大家準(zhǔn)備了小車、吊繩和一些墊圈。借助這些材料,我們可以做些什么?

        生:掛上墊圈,讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)。

        師:墊圈為什么可以拉動(dòng)小車呢?

        師:墊圈的重力通過(guò)繩子轉(zhuǎn)化成對(duì)小車的拉力。

        師:重力這個(gè)詞用得真準(zhǔn)確!哪位同學(xué)有了解過(guò)重力?

        生:……

        師:在地球上,由于地球引力的作用,所有物體都受到一個(gè)豎直向下的力,這個(gè)力就是重力。(簡(jiǎn)單舉例說(shuō)明)

        (二)展開(kāi)探究

        1.多大的拉力才能使靜止的小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)?

        師:這節(jié)課我們就利用墊圈的重力轉(zhuǎn)化成對(duì)小車的拉力,讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)。因?yàn)樾≤嚾菀椎?,黃老師特意設(shè)計(jì)了一個(gè)跑道,跑道前后有擋板,尾部還有一個(gè)滑輪,繩子可以從上面經(jīng)過(guò),方便小車運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在我想請(qǐng)一位同學(xué)給小車掛上一個(gè)墊圈,你們猜猜看小車運(yùn)動(dòng)情況會(huì)怎樣?

        生:一小段距離、不動(dòng)、動(dòng)起來(lái)。

        師:誒,小車沒(méi)動(dòng),為什么?

        生:不夠重。

        師:那要繼續(xù)掛才行。你們覺(jué)得要少掛幾個(gè)墊圈,小車才運(yùn)動(dòng)起來(lái)呢?我們一起來(lái)預(yù)測(cè)一下。

        生:3個(gè)、6個(gè)……

        師:一會(huì)兒每個(gè)小組都有一套材料,我們想要知道各組的小車要受到幾個(gè)墊圈的拉力才能運(yùn)動(dòng)起來(lái),可以怎么做?

        生: 一個(gè)一個(gè)掛上墊圈,看多少個(gè)能讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)。

        師:大家同意嗎?他說(shuō)到了重點(diǎn),看探究一記錄表,要一個(gè)一個(gè)掛,那多大的拉力能讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)呢?

        各組數(shù)據(jù)出來(lái)后,請(qǐng)組長(zhǎng)把小組數(shù)據(jù)寫(xiě)在這個(gè)總表上,對(duì)探究一還有不明白的地方嗎?沒(méi)有的話我們就開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

        師:看到這些數(shù)據(jù),有沒(méi)有什么想法要跟同學(xué)們分享?

        生:要使小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)需要一定的重量,一定的拉力。

        師:是啊,小車要受到足夠的力才會(huì)運(yùn)動(dòng)。小車受到足夠大的力才會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái),生活中還有其他類似的例子嗎?想一想,看還能列舉出哪些事例?

        師:看來(lái),不光小車,各種物體都必須受到足夠的力才會(huì)運(yùn)動(dòng)。

        2.小車運(yùn)動(dòng)快慢與受力大小有什么關(guān)系?

        師:剛才我注意到有的小組在完成探究一之后,又進(jìn)行了更多嘗試,比如增加了墊圈的數(shù)量,好像有新的發(fā)現(xiàn),有誰(shuí)愿意分享一下?

        生:加越多的墊圈,小車運(yùn)動(dòng)速度越快。

        師:你們組呢?你們呢?看來(lái)很多小組已經(jīng)注意到拉力大小與小車運(yùn)動(dòng)快慢的關(guān)系。

        你們說(shuō)物體受到拉力越大,運(yùn)動(dòng)越快是怎用什么發(fā)現(xiàn)的呢?(板書(shū):物體受到拉力越大,運(yùn)動(dòng)越快)

        生:用眼睛看。

        師:科學(xué)探究需要通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等多種途徑來(lái)獲得事實(shí)和證據(jù),在這個(gè)探究中,僅用觀察就得出結(jié)論,是否嚴(yán)謹(jǐn)呢?那要怎么才能獲得可靠的、有說(shuō)服力的證據(jù)來(lái)證明我們胡猜想是否正確,可以怎么做?(實(shí)驗(yàn)測(cè)量、收集證據(jù))

        師:是的,我們還需要測(cè)量工具——秒表,想想可以測(cè)量什么?怎樣測(cè)量才能保證公平性?也就是說(shuō)在做這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)室,我們要注意哪些條件改變,哪些條件不改變?那怎么測(cè)量才能保證準(zhǔn)確性呢?操作過(guò)程要注意什么?

        生:下面先請(qǐng)各小組討論一下,等會(huì)再分享你們的方案。(小組討論)

        師:哪個(gè)小組的同學(xué)先來(lái)說(shuō)說(shuō)你們的初步方案?有沒(méi)有什么建議要補(bǔ)充?

        生:不變的條件:行駛的路程、跑道光滑程度、小車運(yùn)動(dòng)方式、小車重量;

        改變的條件:墊圈的數(shù)量。

        實(shí)驗(yàn)過(guò)程要注意小車和秒表計(jì)時(shí)要同時(shí)。

        師:集體的力量真大,這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案大家已經(jīng)考慮得很全面,下面有一個(gè)操作視頻給大家參考。(播放視頻)對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),還有不明白的地方嗎?如果中途有不明白的可以查閱實(shí)驗(yàn)指南,并舉手問(wèn)老師,請(qǐng)組長(zhǎng)上來(lái)領(lǐng)取補(bǔ)充材料,開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

        學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),教師巡視輔導(dǎo)。

        研討:

        1.你們小組的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的變化趨勢(shì)和其它小組相比是否相同,有沒(méi)有不同的地方?

        2.如果有不同?你覺(jué)得可能的原因是什么?

        3.今天我們10個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都有共同的規(guī)律,現(xiàn)在要給這個(gè)探究下一個(gè)結(jié)論,可以怎么說(shuō)?

        生:運(yùn)動(dòng)時(shí),物體受到的拉力越大,運(yùn)動(dòng)越快。

        (三)引出新的探究問(wèn)題

        師:你們看,小小的一輛車?yán)锾N(yùn)含著這么多的科學(xué)。這節(jié)課用墊圈的重力作為拉力讓小纜車運(yùn)動(dòng)起來(lái),其實(shí)啊,還有其他的動(dòng)力也能讓我們的小車運(yùn)動(dòng)起來(lái),下一節(jié)課我們繼續(xù)研究。

        五、評(píng)價(jià)反思

        (一)實(shí)用性。新跑道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,外形美觀,可重復(fù)使用。

        (二)科學(xué)性。使用學(xué)具里的小車做實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能憑感官來(lái)判斷小車運(yùn)動(dòng)的速度快慢,即使用秒表計(jì)算小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間,因小車容易沖出桌面,導(dǎo)致難計(jì)時(shí),實(shí)驗(yàn)操作不便,也會(huì)導(dǎo)致誤差。使用新的跑道,起點(diǎn)終點(diǎn)固定,學(xué)生容易操作,便于及時(shí)收集有效數(shù)據(jù),也讓學(xué)生明白測(cè)量會(huì)有誤差,我們要盡可能控制誤差,取得的數(shù)據(jù)才是可信的,要讓孩子們有這樣一個(gè)科學(xué)上的要求,讓他們對(duì)科學(xué)測(cè)量有比較深刻的認(rèn)識(shí)。這也是讓學(xué)生明白科學(xué)的結(jié)論是如何得出的,從而讓他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解更深入一些。

        (三)高效性。這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)生需要多次測(cè)量,并用計(jì)算器計(jì)算平均值,最后每個(gè)小組需要將數(shù)據(jù)繪制在折線圖上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,如果用原來(lái)的桌面和小車實(shí)驗(yàn),一節(jié)課無(wú)法完成這么大容量的教學(xué)內(nèi)容。使用新跑道值周,學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的效率提高,有利于教學(xué)推進(jìn)。

        (四)啟發(fā)性。使用新跑道,效率提高,完成實(shí)驗(yàn)的小組會(huì)繼續(xù)探究,他們嘗試加大繩子的拉力,看小車運(yùn)動(dòng)速度會(huì)有怎樣的變化。這個(gè)改進(jìn)的材料引發(fā)學(xué)習(xí)興趣和思考,適于探究式教學(xué),有利于學(xué)生主動(dòng)參與、互動(dòng)、合作交流。

        本次材料改進(jìn)的重點(diǎn)在跑道上,而本單元“運(yùn)動(dòng)和力”多次用到小車,第2課時(shí),用彈力驅(qū)動(dòng)小車;第3課時(shí),用反沖力驅(qū)動(dòng)小車等,今后將在小車的性能上進(jìn)行研究,將小車改造成多功能小車。

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