斜面實驗的設計與改進

湖北省襄陽市襄州區第五中學(441199) 周 雪

1 教材實驗設計

本實驗來自鄂教版五年級科學教材上冊“公路”單元第二課“盤山公路”中“斜面的實驗”，主要探究斜面是不是省力及怎樣使斜面更省力。

2 實驗存在的問題

在教學實踐中，筆者認為原實驗存在如下不足：需多次搭建，費時費力；穩定性差，難以操作；拉力不均，讀數不準；坡度大小，數據模糊。

3 實驗改進設計

3.1 改進后的實驗材料

600 mm×150 mm的木板1塊，800 mm×150 mm的木板1塊，600 mm×150 mm的鐵架1個，合葉1個，掛鉤2個，滑輪1個，150 cm長的線1根，電機1個，電池盒1個，小車1個，測力計1個，傾角儀1個。

3.2 改進后的實驗裝置

斜面實驗改進裝置如圖1所示。

圖1 改進實驗裝置

3.3 改進后的實驗操作過程

(1)將實驗裝置放在水平桌面上，把電子數顯拉力計歸零，數顯傾角儀歸零。

(2)用測力計直接提升重物，記錄下電子數顯拉力計上的數據為1.0 N；搭建一個坡度為30°的斜面，在斜面上提升同一重物，記錄下電子數顯拉力計上的數據為0.3 N，通過對數據進行對比得出斜面能省力這個結論。

(3)搭建不同坡度的斜面，“要控制不變的條件(提升的物體相同)”“要改變的條件(坡度大小不同)”，設計以下兩組對比實驗。

①搭建高度相同，長度不同的斜面，提升同一重物作比較。把斜面的高度設定為200 mm，在長度為600 mm的斜面上提升重物，這時斜面的坡度為20°，用力為0.673 N；在長度為400 mm的斜面上提升重物，這時斜面的坡度為26.9°，用力為0.903 N。通過對數據進行對比，得出斜面高度相同時，斜面越長越省力。

②搭建長度相同，高度不同的斜面，提升同一重物作比較。把斜面的長度設定為600 mm，在高度為50 mm的斜面上提升重物，這時斜面的坡度為5.2°，用力為0.256 N；在高度為150 mm的斜面上提升重物，這時斜面的坡度為14.7°，用力為0.603 N。通過對數據進行對比，得出斜面長度相同時，斜面越低越省力。

分析兩組實驗數據，通過對數據進行有針對性的分析，得出斜面坡度越小越省力這個結論。

3.4 改進后的實驗創新要點

(1)性能穩定，經久耐用。取材容易，結構簡單，利用三角形的穩定性制作斜面實驗操作儀穩定性好，造價低廉；木質教具和不銹鋼鐵架結合，堅固耐用。

(2)一板多用，省時省力。斜面的木板是可折疊的，可方便搭建不同長度的斜面，操作簡單。

(3)檔位設計，便于搭建。支架每50 mm有一個檔位，共有5個檔位，可方便搭建多種坡度不同的斜面，對比現象更直觀，探究活動更加多維。

(4)拉力均勻，讀數準確。利用電機勻速轉動并拉動測力計和小車，用電子數顯拉力計讀數更加準確，對比更加嚴謹。

(5)坡度數顯，便于比較。增加數顯傾角儀，只要把數顯傾角儀放在所搭建的斜面上就可以準確地測出所搭建斜面的坡度，對比數據更加精準。

4 實驗評價效果

(1)現代技術融課堂，自制教具顯高效。

本實驗設計將現代技術融入到科學實驗教學中，運用現代技術創新設計教具，能將本節課的所有實驗活動通過本教具進行課堂演示或開展學生分組實驗，優化了實驗過程，突破了教學重難點，提高了課堂教學效率。

(2)電子數顯更直觀，證據意識更強。

利用電機勻速轉動并拉動測力計和小車，通過電子數顯測力計和數顯傾角儀把原來模糊、不準現象變成具體的數據，便于學生對比分析，讓學生用事實、用數據說話，證據意識得到增強，科學素養得到提升。

(3)合理創新效果好，科學探究興趣濃。

改進后的實驗教具，取材方便，操作簡單，效果明顯。實驗中學生興趣濃，思維活，方法多，效果好，有利于學生創新思維的發展。