低成本、高智慧、深探究---从简易密度计的制作过程透视低成本实验开发的策略(三)
实验操作:把乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出(由于乒乓球与瓶口接触不严密),乒乓球不上浮,(这是因为乒乓球上表面受到水的压力,而下表面基本没有受到水的压力);接着用手掌堵住瓶口,可观察到乒乓球上浮起来.(原因是此时乒乓球上、下表面均受到水的压力,显然下表面所受的压力向上,而且大于上表面所受的压力,它才能浮起来)。
4、课本实验有替换的必要。有些课本演示实验的设计,还是停留在一些理想化的程度,实践操作起来有较多的缺点,影响实验效果。寻求更好的实验方法就显得十分必要。例如九年级《滑轮组》,课本实验在操作过程中,我发现拉力与重物移动的距离缺少准确直观的测量,定量实验变成了定性实验,对于后续学习功的原理造成了障碍。针对这个缺点,我加以了改进。
实验器材:挂板、铁钉、滑轮组、钩码、细绳
实验制作:在底版上划好5CM间隔的横线数十条,在实验板上固定铁钉。
实验操作:拉动细绳,观察动力作用点移动的距离和重物上升的距离,并找出它们之间的关系。
(二)、实验制作如何确保成功?
在明确了实验的主题后,就是一个如何进行实验制作的过程,将一种设想与需求转化为现实。在实践中我们会发现有些设想看起来较为简单,而实践操作起来却有较大的困难。如何确保成功,有两点至关重要。
1、选材上注重特性。分析上述简易密度计制作案例,橡皮比较于橡皮泥,保持了质量与形变的因素,却有不会溶解的优点。笔杆比较于吸管,保持了外观形状的因素,却有体积上的优势。从中我们可以得到一种启发,每种材料与器材都有其特性。将这种特性转化为一种优势,就会获得突出的效果。例如八年级《浮力》,在物体的浮沉条件的应用中,为了说明潜水艇的工作原理,我自制了潜水艇模型进行演示。
实验器材:有机玻璃水桶一个(足够高),集气瓶一只,橡皮塞、玻璃导管、橡皮管、注射器
实验制作:集气瓶、橡皮塞、玻璃导管装配成一个洗气瓶,较长导管用橡皮管连接注射器。
实验操作:在有机玻璃水桶内装入适量的水,将洗气瓶倒放入水中,模拟潜水艇。注射器抽气,桶中的水进入瓶内,洗气瓶就会下沉。反之上浮,可以根据需要加以浮沉的控制。
这个装置中,充分运用了洗气瓶具有储水与排水的功能,注射器的抽气与注气的功能,两者的巧妙结合,特性转化为优势,完全符合潜水艇的特点,演示效果明显。
2、方法上注重连续修正。案例中简易密度计里橡皮的大小,是连续不断修正中确定的。这启示我们,实验制作往往不能一步到位,难免设想觉得很好而实际效果很差,原有的设想并不是最优化的。这时,最为重要的是不要轻易放弃,而是要查找原因,不断替换改进,最终克服障碍。例如八年级《液体压强》中补充帕斯卡桶裂实验的制作过程。
实验器材:矿泉水瓶子2只,带孔橡皮塞2个,玻璃导管,橡皮导管50cm,水槽,刀片
实验制作:用刀片割去一个矿泉水瓶的底部,做成漏斗。在另一个瓶子的侧壁中上部用刀片竖直的划几条约3cm长刀痕,在刀痕处箍上一根橡皮筋,要将侧壁划透,刀片要薄。
实验操作:用橡皮塞、导管将矿泉水瓶与漏斗进行连接,使矿泉水瓶和漏斗装满水,手持漏斗与瓶口相对齐,此时无明显的渗水现象。将漏斗慢慢举高,就可见刀痕处有水流出来。当漏斗举高到一定高度时,只见水流从刀痕处喷射而出。
这个实验在制作过程中,开始由于刀片太厚,划痕太长,刀痕两边的塑料向内卷起,裂痕太大,漏水很严重,漏斗中来不及装水,瓶子里面的水早就漏完了。针对这个缺点,我尝试缩短划痕,选用较薄刀片,又在外壁箍上皮筋,最后克服了漏水现象。
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