多功能機械試驗組合套件

王子龍 劉美君

一、研究背景

教科版小學《科學》六年級上冊“工具和機械”單元中，有“輪軸的秘密”“定滑輪和動滑輪”“滑輪組”“斜面的作用”分組實驗內容。在這些實驗探究活動中，學生實驗輪軸的作用，輪的大小對輪軸拉力的大小不同，實驗器材沒有大輪無法完成對比實驗;定滑輪、動滑輪實驗，滑輪組實驗，新配置的實驗器材底座輕，支架易倒，掛定滑輪的橫桿較粗，掛鉤小，掛起容易掉下;斜面的作用、不同坡度斜面的作用等相關實驗時，實驗器材存在不足，操作穩定性較差，實驗數據不夠精確等問題，影響實驗的準確性和高效性。為此我們合作研究出適用于以上全部實驗內容的“多功能機械實驗組合套件”，用以提高實驗器材的使用效率，使實驗教具達到簡約化、標準化及多功能化，而且方便組合使用。

二、制作工具

電工刀、手電鉆、螺絲刀、剪刀、鋼鋸、小臺虎鉗、小型臺鉆等。

三、制作過程

1.如圖1所示，制作黑色大輪軸和藍色小輪軸。

2.如圖2所示，用小型鉆臺鉆孔制作銅質橫桿。

3.如圖3、4所示，將兩根立桿一端車絲，其中一根另一端設計套管，使兩根立桿可套起來使用;套管設標高數據，配上蝶形螺帽，組裝在方形支架底座上。

4.如圖5、6所示，制作兩塊木板，一塊木板一端釘兩顆小圓釘，另一塊一端設計兩顆套釘，兩塊可套起來延長使用，做斜面組合套件。

5.如圖7所示，在方座支架的立桿上端組裝大、小輪軸。

四、使用方法

1.輪軸實驗

將繩子的兩端各打一個結，留套環用來懸掛鉤碼;套繩在輪的卡槽內繞2圈，套繩的一端從輪的卡槽口伸出，再在軸上的卡槽里繞一圈。先在輪卡槽內的繩子套環上掛鉤碼，再在軸上卡槽里的繩子套環上掛鉤碼，受力達到平衡。通過對比實驗得出：輪越大越省力。（如圖8、9所示）

2.定滑輪和動滑輪實驗

從立桿上取下輪軸，卡件上組裝橫桿，再在橫桿的鉆孔處掛上定滑輪，進行定滑輪實驗。得出實驗結論：定滑輪既不省力也不費力，但能改變用力方向。做動滑輪實驗時，取下定滑輪，將套繩的一端掛在橫桿上，另一端穿過動滑輪的卡槽，套環掛上測力計，再在動滑輪上掛上鉤碼，測量所用的拉力。得出實驗結論：動滑輪能省力，但不能改變用力方向。（如圖10、11所示）

3.滑輪組實驗

將定滑輪掛在橫桿的鉆孔處，繩子穿過定滑輪和動滑輪上的卡槽，一端掛在定滑輪的掛鉤上，另一端掛在測力計的掛鉤上，在動滑輪的掛鉤上掛上鉤碼，進行滑輪組實驗。再用較長拉繩進行雙滑輪組實驗。得出實驗結論：滑輪組能省力;滑輪組滑輪越多越省力。（如圖12、13所示）

4.斜面實驗

降低橫桿的高度，將木板掛在橫桿上后，用小車在木板上做斜面拉力實驗;升高橫桿的高度，再做斜面拉力實驗。得出實驗結論：斜面能省力，斜面的坡度越大越費力（或者斜面的坡度越小越省力）。（如圖14、15所示）

五、創新點及價值

用“多功能機械實驗組合套件”開展實驗，具有功能多樣、結構簡單、操作便捷，實驗效果好等優點。這一單元四個不同的實驗都能輕松地完成，真正做到了組合實驗套件，有利于構建高效課堂，能很好地幫助同學們完成輪軸、滑輪、滑輪組和斜面的探究實驗。

將“多功能機械實驗組合套件”放人木盒里，存放、組合、使用都很方便，能減少實驗器材的購置成本，提高實驗器材的使用效率。

這種“多功能機械實驗組合套件”，用優質材料制作，突出創新，設計新穎，構思巧妙，有利于同學們進行分組實驗，幫助理解科學原理，也有利于學習和掌握科學知識;更重要的是，便于組合，性能穩定，安全環保，造價低廉，外形小巧，適合批量生產和推廣使用。