“找拱形”实验设计与改进

2020-05-26 08:35许水勇
湖北教育·科学课 2020年2期
关键词:圆顶拱形卡住

许水勇

实验原型及不足

为了让学生了解圆顶形的受力特点,教材设计的活动是:观察剖成两半的乒乓球,看一看球壳的厚薄,捏一捏壳的软硬;把半个乒乓球扣在桌上,向下压它,感觉如何;试一试,在三个这样的半个乒乓球上放书,看能放多少本?通过这三个活动,让学生感受到圆顶形具有承载压力大的特点,而且不产生向外推的力。

教材实验的不足在于:

1.只能通过对半个乒乓球看一看、捏一捏、压一压来体验、感受圆顶形受力时的特点,没有数据的定量对比,活动体验有余而探究不足。

2.没有很好地落实“圆顶形可以看成拱形的组合,几个相同的拱形可以拼成一个半圆形”这个目标。

3.用半个乒乓球作为圆顶形模型,个体较小,不便于观察研究。

实验改进

为了使学生明白圆顶形可以看成拱形的组合,教学中,教师可以用纸条弯成拱形,演示几个相同的拱形可以拼成一个圆顶形,然后在上面放上若干垫圈,观察其受力的变化情况。实验的难点主要在于怎样使各个拱足相连,让学生理解拱形承重时拱足是要用力抵住的,而圆顶形则不需要抵住。

1.用环形纸条作拱足的圆顶形

实验材料:环形纸条、纸拱、垫圈等。

操作方法:用环形纸条抵住若干纸拱的拱足,搭成一个圆顶形,在上面放垫圈,观察圆顶形受力后的变化(如图1)。

实验优点:

拱形的个数可以逐个增加,验证不同数量的拱形与承重能力的关系。

顶部受力后,拱足部位即环形纸条也变形了,说明圆顶形上部受到的力传递到了拱足的位置,有利于解释圆顶形力传递的特点。

2.互相卡住拱足的圆顶形

实验材料:工字型纸拱、垫圈等。

操作方法(如图2):

(1)用稍厚的卡纸裁剪6张长28厘米、宽4厘米的工字型纸拱。

(2)其中3张纸拱的底部向外裁一条缝,另外3张纸拱的底部向内裁一条缝,使两个纸缝之间可以相互卡住。

(3)将6张纸拱的24条纸缝相互卡住,组成了一个圆顶形模型。

(4)在搭成的圓顶形上面放上垫圈,观察受力后的变化。

实验优点:

(1)圆顶形模型的组装看似简单,实际操作过程中却有一定的难度。学生可以先把6张纸拱围成一个圆顶形,再把相邻的两张互相卡住(如图3),在组装过程中,培养了学生的合作能力、动手能力。

(2)教师可以引导学生开展对比实验,先测试底部未卡住的圆顶形能承受几个垫圈,再测试底部相互卡住后可以承受几个垫圈,通过对比发现圆顶形底部各个拱足紧密相连,把拱形产生的外推力相互抵消,因此圆顶形不产生向外推的力。此模型的运用,有效突破了思维的难点,把书上有关圆顶形力传递的特点完美地呈现出来。

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