擺動科學

陶仙娟

摘 要：本文以教科版五年級下冊第三單元中的“擺”為研究對象，根據實際操作時候所反映出的問題，對實驗裝置進行改進，從而達到高效精準，體現實驗的科學與嚴謹。

關鍵詞：小學科學； 擺的實驗； 改進案例

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）02-106-002

小學科學新課程標準指出：小學科學課程是一門以培養學生科學素質為宗旨的義務教育階段的核心課程。該門學科以實驗為基礎，以探究為核心。為提高學生科學素養，培養學生學習科學的興趣，促進動手操作能力，觀察能力，思維能力和表達能力，實驗教學尤為重要。但在實際教學過程中，教材中的實驗并不是完美的，由于種種原因，教師在實際備課授課過程中，要做出適當的調整，或對實驗做出創新設計，更好地讓學生理解科學知識，提升科學素養。

一、實驗改進內容

教科版五年級下冊第三單元《時間的測量》中的《機械擺鐘》《擺的研究》《做一個鐘擺》《做一個一分鐘計時器》四課時的內容。

二、實驗目標

本實驗研究的擺是“單擺”。所謂單擺是指在細線的下面拴一個小球重物，且細線的質量與小球相比可以忽略，球的直徑與線長相比也可以忽略的擺。單擺的擺動具有等時性，即在擺長一定、擺角較小的情況下，擺來回擺動一次所需要的時間總是一樣的。對擺的等時性的研究要著重解決學生操作方面的一些問題，讓學生的測量盡量地精確一些。之后，學生將測量不同重量擺錘的擺在15秒鐘內擺動的次數，不同長度擺繩的擺在15秒鐘內擺動的次數。他們在對測量數據的分析過程中會發現，影響擺的快慢的因素只是擺繩的長短。為了更好地理解鐘擺，并學會控制鐘擺的快慢。根據前面的學習基礎，學生也將進一步制作一個每分鐘擺動60次的擺，也就是擺鐘的擺，從而將整個擺的實驗做到很好的綜合。

教材中涉及到的實驗的具體目標如下：

1.《機械擺鐘》：該課要求我們做一個擺，并觀察擺在擺動時候的特點——等時性。

2.《擺的研究》：該課要求我們對自己做的擺，改變擺錘重量以及擺繩長度后，觀察擺動的快慢，從而了解擺的快慢與什么因素有關。

3.《做一個鐘擺》：該課研究擺長怎樣影響擺的次數。需要在木條或塑料棒上不同位置固定金屬圓片，從而測量擺動次數。

4.《做一個一分鐘計時器》：該實驗要求學生通過改變擺繩的長度，從而調整出一個一分鐘擺動60次的擺。

三、教材實驗存在的問題

小學科學是以實驗為基礎的學科，在對“擺的研究”實驗準備及實際授課過程中，發現有如下問題：

1.《機械擺鐘》：擺繩的固定雖然簡單，但考慮到之后的實驗，一般用夾子夾住，操作難度較高。

2.《擺的研究》：擺繩長度的改變是實驗的關鍵，需要提前做好不同長度的擺繩，給實驗準備帶來麻煩，或用夾子將擺繩夾住，以調整不同長短，操作難度較高。

3.《做一個鐘擺》：金屬圓片的固定一般用雙面膠黏住，不易多次使用，而且小棒在擺動過程中，容易打轉，影響實驗的結果。

4.《做一個一分鐘擺動60次的擺》：實驗過程中需要反復調整擺繩的長度，而學生在實際操做過程中難度高，導致實驗不夠嚴密，實驗數據不夠精確。

四、實驗改進思路

1.化繁為間：減少材料的準備，也方便于操作，提高精確度。

2.實驗整合：將4個實驗進行簡單整合，有助于實驗的連貫。

五、實驗改進設計

2.《機械擺鐘》——擺繩的固定方式。制作單擺時，通常用打結的方式固定在支架上，或者借用小夾子，操作時需要將架子打開，把繩子與支架一同夾住，同時還涉及到角度問題，所以很多學生操作起來會有一定的困難。而我采用有洞的桿子作為支架，擺繩直接從小孔穿過，一端用回形針固定，操作方便。

3.《擺的研究》——擺繩長度調節方法。實驗要求通過改變擺繩的長度，擺錘的重量，起擺的角度來研究影響擺動快慢的因素。改變角度以及重量較為簡單，但教材中未體現改變擺繩的長度，多數老師的操作方法是直接制作不同長度的擺繩供學生使用，但該方法加大了材料準備的時間，也有老師指導學生用小夾子固定擺繩，從而改變繩子長度。但對于小學生來說，操作復雜，難度較大。

我采用自制標有刻度的鐵架臺作為標尺，將擺繩通過一根廢棄的風鈴管，下端由鐵架臺螺母固定，通過改變下端螺母高度，間接改變擺繩長度。

4.擺幅與擺動快慢的關系。利用廢棄太陽高度測量器穿入風鈴管作為量角器，可以直接讀出擺幅大小，操作直觀。

5.《做一個鐘擺》——擺錘的重心改變方式。教材中改變擺錘重心的方法是在木條上用雙面膠固定一個金屬圓片，而實際操作的時候，由于金屬圓片需要經常改變位置，而使得粘性減弱，不宜長期使用。于是通過磁鐵代替金屬圓片在小鋼尺上進行實驗，方便數據的獲得。

學生在操作時發現，小鋼尺在擺動過程中會動，于是改進鋼尺固定方式，用栓代替繩子上。

一個成功的實驗可以減少許多繁瑣的敘述，往往能起到實驗后無需多言的效果。目前科學教科書科學實驗教學還有不少內容儀器欠缺或者不夠完善。為此，需要教師對已有的實驗做出有益的改進，并不斷創造新的科學實驗，從而促進科學實驗教學的發展。 上述將4個實驗改進整合后，減少了材料的準備，有助于相關實驗的連貫操作，化繁為簡，便于操作，還提高了實驗數據的精確性。