關(guān)于“微小形變”的替代實(shí)驗(yàn)

張亮

1 改進(jìn)原因

蘇教版小學(xué)科學(xué)4年級(jí)下冊第4單元《物體的形狀改變以后》一課，涉及“彈性”與“彈力”的科學(xué)概念。受認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的限制，對(duì)于彈性形變較為明顯的物體，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)其彈性。然而，有些物體的彈性形變很微小，一般無法用肉眼直接觀察到。

教材中通過“彈硬幣”的活動(dòng)介紹了物體“微小形變”的存在。實(shí)驗(yàn)是這樣設(shè)計(jì)的：將3

枚硬幣靠在一起成一排放置在桌上，用1根手指緊緊按住中間的那枚硬幣，取出另2枚硬幣中的任意1枚，沿桌面滑動(dòng)快速撞擊這枚固定的硬幣，都可以看到第3枚硬幣飛出去一段距離。

教師組織這樣的分組活動(dòng)，需要準(zhǔn)備多枚硬幣，而且受學(xué)生操作情況的影響，活動(dòng)的結(jié)果存在著一定的不確定性。更為嚴(yán)重的是，這個(gè)活動(dòng)看似很直觀地反映出中間這枚硬幣的“微小形變”情況，其實(shí)不然。第3枚硬幣飛出去，并不是中間的硬幣發(fā)生微小形變后彈力作用的結(jié)果，而是碰撞后能量經(jīng)中間固定的硬幣傳遞而作用于第3枚硬幣造成的。因此存在著科學(xué)性的錯(cuò)誤，不能用于課堂教學(xué)中。

2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

筆者經(jīng)過多次實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)用托盤秤演示“微小形變”現(xiàn)象，效果非常明顯。一般情況下，在托盤上放置物品，底座的刻度盤指針會(huì)指向相應(yīng)的讀數(shù)。打開側(cè)面的金屬蓋板，可以清楚地看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。指針是通過彈簧拉桿的牽引與托盤支架連在一起的，拉桿又通過鉚釘固定在底座內(nèi)壁一側(cè)。整個(gè)底座是金屬的，比較堅(jiān)硬，是一個(gè)側(cè)面呈梯形的柱體。在演示“微小形變”時(shí)，只需要用手指按壓底座的上部（注意不能碰到托盤支架），就能看到刻度盤的指針會(huì)移動(dòng)0.5～1小格的距離（約0.05～01 kg）。指針雖只有小幅度的移動(dòng)，但是在近距離觀察非常清楚。并且，這一變化是由于托盤秤底座側(cè)面的金屬在用力按壓下發(fā)生微小形變，連帶彈簧拉桿牽引指針造成的，有助于學(xué)生感受到“微小形變”的存在，意識(shí)到物體彈性的普遍性。

如果學(xué)生無法理解這一變化的話，我們還可以將托盤秤底座一側(cè)金屬蓋板上的螺絲擰去，這樣既演示了物體的“微小形變”現(xiàn)象，還讓學(xué)生了解了托盤秤的內(nèi)部構(gòu)造，可謂一舉兩得。同時(shí)，各學(xué)校根據(jù)電教館“四配套”要求，科學(xué)實(shí)驗(yàn)室均配有托盤秤，這一替代實(shí)驗(yàn)無需其他材料即可組織學(xué)生分組操作，便于教師在課堂教學(xué)中開展實(shí)驗(yàn)。