提升气球驱动小车实验精度

叶欢

Improving the Experimental Accuracy of Balloon Driven Car

YE Huan

（Hangzhou Changshouqiao Primary School， Hangzhou， Zhejiang310003）

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.24.043

实验原型及不足

《用气球驱动小车》一课中，教材先组织学生经历“感受反冲力”和“组装气球小车”两个探索活动，再引出本课的主体活动“气球小车行驶距离和什么因素相关”，教材中提示了两个因素，即“气球大小（充气多少）和小车行驶距离的关系”和“喷管粗细和小车行驶距离的关系”（如图1）。实际教学后笔者发现，该实验存在诸多操作难点，容易造成实验误差，影响整个实验结果。

1.发车前的“漏气操作”

“给小车上的气球充气，然后放开喷管再发车”这个看似简单的动手操作，要做到“不漏气”对四年级的学生而言却是颇有难度。参考实验装置，我们大致可用“堵放发车”“捏放发车”“直充发车”三种方法发车。

采用“堵放发车”（如图2），喷管离开打气筒气嘴的瞬间用手指将其堵住，就在这细微的时间差，压缩空气一泄而出，造成明显的实验误差。如果用“捏放发车”（如图3），即在拔去气嘴前先用手指捏住气球“颈部”，而后再发车，需要两人协调操作，动作或多或少会出现小纰漏，难免会发生漏气现象。“直充发车”（如图4）是指直接给放在起点线上的气球小车充气，然后拔去气嘴发车。这种方法似乎成功规避了漏气操作，但存有两个缺点：第一，充气时手位要比喷管高，充气过程中会将喷管往下压，最后造成喷管口倾斜朝上，影响实验结果；第二，在拔去气嘴的一刹那，习惯性地会给小车一个反推力，造成不必要的干扰。

2.充气时的“半筒现象”

上述定量研究实验除了操作中尽量不要“漏气”外，还要做到每次打气都要满筒。尽管教师会在实验前再三强调，但学生一手拿打气筒一手充气，往往会在充气的后半程变成“半筒充气”，这主要是由于手臂力量不够或变量意识不强引发的。

3.停车后的“烦琐测量”

常态课中，有的教师可能会让学生做一次实验测一次距离，两组实验共十多次测距读数显得十分烦琐，还会因各小组测量所用的地面粗糙程度不同导致实验数据有较大差异。

实验器材

发车机关（含打气筒，常用气球玩具车的配件）、气球、专用跑道。

实验优化

1.改手工发车为机关触动发车

我们将气球喷管做成专门的卡扣结构，该卡扣能装入空气动力玩具的扣位中，扣位内有一橡胶垫圈，可起到密封作用（如图5）。学生完成充气后，可将小车放到起点线上，然后按压玩具上的按鈕发车（如图6）。

我们还通过改变卡扣结构的内径（如图7），完成“喷管粗细和小车行驶距离的关系”实验。

2.改单手充气为双手下压充气

显而易见，该实验装置在充气时采用了双手下压充气的方法，学生有力可使，基本可做到满筒打气。

3.改地面测距为专用跑道测距

实验中，我们还专门配备了用喷绘布制作的跑道。专用跑道既可控制小车车轮接触面这个变量，又可在测距时随测随读，科学且方便。

实验优点

和原实验操作相比，改进后的实验操作简单，各种困难迎刃而解，所测数据既方便快捷又科学可靠，学生能快速得到相应的实验结论，顺利解决本课的教学重难点“小车运动距离与反冲力大小的关系”。同时，这一认知铺垫也为下一课“小车运动距离与弹力大小的关系”实现了概念的正迁移。