“我们的小缆车”实验器材改进

黄郁如

(深圳市宝安区西乡西湾小学 广东深圳 518000)

一、实验内容

“我们的小缆车”是小学科学教科版五上“运动和力”单元第一课。玩具小车是学生都感兴趣也是玩过的东西，但是他们并没有用实验手段研究过小车运动与力的关系。用重力拉动小车，拉力的大小可以测量而且容易控制，所以本单元第一课安排研究用重力拉动的小车，同时认识我们最常见的力——重力。本课有两个活动：

第一，组装用重力拉动的小车。在重力小车装置中，铁垫圈有重量，绳子对小车可以产生一个水平方向的拉力。改变垫圈的数量，就改变了重力的大小，也就改变了小车拉力的大小。第二，研究拉力大小与小车运动的关系。

本节课的教学目标设定如下：

(一)科学知识

1.知道物体受到足够的力，才会运动；

2.理解物体受力越大，运动越快。

(二)科学探究

1.会用小车、线绳、垫圈组装一辆“小缆车”，测量使小车运动需要的力；

2.学会使用数字计时器测量小车通过一定路程所需要的时间；

3.能通过实验收集证据验证并解释拉力大小与小车运动快慢的关系。

(三)科学态度

1.注重用对比实验的方法获取准确的证据，用证据来证明观点。

2.乐于分工协作，进行多人合作的探究学习。

(四)科学、技术、社会与环境

了解并意识到测量工具和技术的改进可以帮助我们更精确、更方便地进行测量。

二、存在问题

在实验室上小缆车一课时，一般使用的是学具里材料，如图1、图2。

图2 小缆车在拼接实验桌上运行

很多教室和实验室的桌子都是拼接而成的，如果直接让小车在桌面上运动，会有以下问题：桌面不平整，有缝隙，小车运行的时候缝隙会对小车产生障碍；小车的绳子和桌子以及桌子边缘摩擦；小车容易掉下桌子损坏，且难以计时，实验误差大。因为这些问题，有些小组通常要重复好几次实验才能完成，且实验存在很大的误差。因此，我重新设计制作了小车的跑道，如图3。

图3 改进的跑道

三、改进方法

新的跑道由表面光滑程度适宜的长条木板做成，跑道的起点和终点都设置了挡板，终点挡板上加装了滑轮。

与桌面比较，这一跑道有以下几个优点：

1.跑道平整，减少阻力；

2.滑轮和小车系绳子处高度一致，减少误差。跑道的终点让绳子绕过滑轮，这样可以确保小车在跑的过程中不会跑偏，还能减小棉绳与跑道接触产生的摩擦，从而避免因摩擦力过大导致小车停止运动的问题；

3.跑道的起点和终点都设置了挡板，避免小车摔坏；

4.有了起点和终点，学生可以用秒表准备计算时间，实验更容易操作。

四、课堂实录

(一)谈话引入

师：在今天的课上，老师给大家准备了小车、吊绳和一些垫圈。借助这些材料，我们可以做些什么？

生：挂上垫圈，让小车运动起来。

师：垫圈为什么可以拉动小车呢？

师：垫圈的重力通过绳子转化成对小车的拉力。

师：重力这个词用得真准确！哪位同学有了解过重力？

生：……

师：在地球上，由于地球引力的作用，所有物体都受到一个竖直向下的力，这个力就是重力。(简单举例说明)

(二)展开探究

1.多大的拉力才能使静止的小车运动起来？

师：这节课我们就利用垫圈的重力转化成对小车的拉力，让小车运动起来。因为小车容易掉，黄老师特意设计了一个跑道，跑道前后有挡板，尾部还有一个滑轮，绳子可以从上面经过，方便小车运动。现在我想请一位同学给小车挂上一个垫圈，你们猜猜看小车运动情况会怎样？

生：一小段距离、不动、动起来。

师：诶，小车没动，为什么？

生：不够重。

师：那要继续挂才行。你们觉得要少挂几个垫圈，小车才运动起来呢？我们一起来预测一下。

生：3个、6个……

师：一会儿每个小组都有一套材料，我们想要知道各组的小车要受到几个垫圈的拉力才能运动起来，可以怎么做？

生： 一个一个挂上垫圈，看多少个能让小车运动起来。

师：大家同意吗？他说到了重点，看探究一记录表，要一个一个挂，那多大的拉力能让小车运动起来呢？

各组数据出来后，请组长把小组数据写在这个总表上，对探究一还有不明白的地方吗？没有的话我们就开始实验。

师：看到这些数据，有没有什么想法要跟同学们分享？

生：要使小车运动起来需要一定的重量，一定的拉力。

师：是啊，小车要受到足够的力才会运动。小车受到足够大的力才会运动起来，生活中还有其他类似的例子吗？想一想，看还能列举出哪些事例？

师：看来，不光小车，各种物体都必须受到足够的力才会运动。

2.小车运动快慢与受力大小有什么关系？

师：刚才我注意到有的小组在完成探究一之后，又进行了更多尝试，比如增加了垫圈的数量，好像有新的发现，有谁愿意分享一下？

生：加越多的垫圈，小车运动速度越快。

师：你们组呢？你们呢？看来很多小组已经注意到拉力大小与小车运动快慢的关系。

你们说物体受到拉力越大，运动越快是怎用什么发现的呢？(板书：物体受到拉力越大，运动越快)

生：用眼睛看。

师：科学探究需要通过观察、实验等多种途径来获得事实和证据，在这个探究中，仅用观察就得出结论，是否严谨呢？那要怎么才能获得可靠的、有说服力的证据来证明我们胡猜想是否正确，可以怎么做？(实验测量、收集证据)

师：是的，我们还需要测量工具——秒表，想想可以测量什么？怎样测量才能保证公平性？也就是说在做这个对比实验室，我们要注意哪些条件改变，哪些条件不改变？那怎么测量才能保证准确性呢？操作过程要注意什么？

生：下面先请各小组讨论一下，等会再分享你们的方案。(小组讨论)

师：哪个小组的同学先来说说你们的初步方案？有没有什么建议要补充？

生：不变的条件：行驶的路程、跑道光滑程度、小车运动方式、小车重量；

改变的条件：垫圈的数量。

实验过程要注意小车和秒表计时要同时。

师：集体的力量真大，这个实验方案大家已经考虑得很全面，下面有一个操作视频给大家参考。(播放视频)对于这个实验，还有不明白的地方吗？如果中途有不明白的可以查阅实验指南，并举手问老师，请组长上来领取补充材料，开始实验。

学生分组实验，教师巡视辅导。

研讨：

1.你们小组的数据呈现的变化趋势和其它小组相比是否相同，有没有不同的地方？

2.如果有不同？你觉得可能的原因是什么？

3.今天我们10个小组的实验数据都有共同的规律，现在要给这个探究下一个结论，可以怎么说？

生：运动时，物体受到的拉力越大，运动越快。

(三)引出新的探究问题

师：你们看，小小的一辆车里蕴含着这么多的科学。这节课用垫圈的重力作为拉力让小缆车运动起来，其实啊，还有其他的动力也能让我们的小车运动起来，下一节课我们继续研究。

五、评价反思

(一)实用性。新跑道结构简单，性能稳定，外形美观，可重复使用。

(二)科学性。使用学具里的小车做实验，学生只能凭感官来判断小车运动的速度快慢，即使用秒表计算小车运动时间，因小车容易冲出桌面，导致难计时，实验操作不便，也会导致误差。使用新的跑道，起点终点固定，学生容易操作，便于及时收集有效数据，也让学生明白测量会有误差，我们要尽可能控制误差，取得的数据才是可信的，要让孩子们有这样一个科学上的要求，让他们对科学测量有比较深刻的认识。这也是让学生明白科学的结论是如何得出的，从而让他们对科学本质的理解更深入一些。

(三)高效性。这个实验学生需要多次测量，并用计算器计算平均值，最后每个小组需要将数据绘制在折线图上进行数据分析，如果用原来的桌面和小车实验，一节课无法完成这么大容量的教学内容。使用新跑道值周，学生实验操作的效率提高，有利于教学推进。

(四)启发性。使用新跑道，效率提高，完成实验的小组会继续探究，他们尝试加大绳子的拉力，看小车运动速度会有怎样的变化。这个改进的材料引发学习兴趣和思考，适于探究式教学，有利于学生主动参与、互动、合作交流。

本次材料改进的重点在跑道上，而本单元“运动和力”多次用到小车，第2课时，用弹力驱动小车；第3课时，用反冲力驱动小车等，今后将在小车的性能上进行研究，将小车改造成多功能小车。