斜面实验的设计与改进

湖北省襄阳市襄州区第五中学(441199) 周 雪

1 教材实验设计

本实验来自鄂教版五年级科学教材上册“公路”单元第二课“盘山公路”中“斜面的实验”，主要探究斜面是不是省力及怎样使斜面更省力。

2 实验存在的问题

在教学实践中，笔者认为原实验存在如下不足：需多次搭建，费时费力；稳定性差，难以操作；拉力不均，读数不准；坡度大小，数据模糊。

3 实验改进设计

3.1 改进后的实验材料

600 mm×150 mm的木板1块，800 mm×150 mm的木板1块，600 mm×150 mm的铁架1个，合叶1个，挂钩2个，滑轮1个，150 cm长的线1根，电机1个，电池盒1个，小车1个，测力计1个，倾角仪1个。

3.2 改进后的实验装置

斜面实验改进装置如图1所示。

图1 改进实验装置

3.3 改进后的实验操作过程

(1)将实验装置放在水平桌面上，把电子数显拉力计归零，数显倾角仪归零。

(2)用测力计直接提升重物，记录下电子数显拉力计上的数据为1.0 N；搭建一个坡度为30°的斜面，在斜面上提升同一重物，记录下电子数显拉力计上的数据为0.3 N，通过对数据进行对比得出斜面能省力这个结论。

(3)搭建不同坡度的斜面，“要控制不变的条件(提升的物体相同)”“要改变的条件(坡度大小不同)”，设计以下两组对比实验。

①搭建高度相同，长度不同的斜面，提升同一重物作比较。把斜面的高度设定为200 mm，在长度为600 mm的斜面上提升重物，这时斜面的坡度为20°，用力为0.673 N；在长度为400 mm的斜面上提升重物，这时斜面的坡度为26.9°，用力为0.903 N。通过对数据进行对比，得出斜面高度相同时，斜面越长越省力。

②搭建长度相同，高度不同的斜面，提升同一重物作比较。把斜面的长度设定为600 mm，在高度为50 mm的斜面上提升重物，这时斜面的坡度为5.2°，用力为0.256 N；在高度为150 mm的斜面上提升重物，这时斜面的坡度为14.7°，用力为0.603 N。通过对数据进行对比，得出斜面长度相同时，斜面越低越省力。

分析两组实验数据，通过对数据进行有针对性的分析，得出斜面坡度越小越省力这个结论。

3.4 改进后的实验创新要点

(1)性能稳定，经久耐用。取材容易，结构简单，利用三角形的稳定性制作斜面实验操作仪稳定性好，造价低廉；木质教具和不锈钢铁架结合，坚固耐用。

(2)一板多用，省时省力。斜面的木板是可折叠的，可方便搭建不同长度的斜面，操作简单。

(3)档位设计，便于搭建。支架每50 mm有一个档位，共有5个档位，可方便搭建多种坡度不同的斜面，对比现象更直观，探究活动更加多维。

(4)拉力均匀，读数准确。利用电机匀速转动并拉动测力计和小车，用电子数显拉力计读数更加准确，对比更加严谨。

(5)坡度数显，便于比较。增加数显倾角仪，只要把数显倾角仪放在所搭建的斜面上就可以准确地测出所搭建斜面的坡度，对比数据更加精准。

4 实验评价效果

(1)现代技术融课堂，自制教具显高效。

本实验设计将现代技术融入到科学实验教学中，运用现代技术创新设计教具，能将本节课的所有实验活动通过本教具进行课堂演示或开展学生分组实验，优化了实验过程，突破了教学重难点，提高了课堂教学效率。

(2)电子数显更直观，证据意识更强。

利用电机匀速转动并拉动测力计和小车，通过电子数显测力计和数显倾角仪把原来模糊、不准现象变成具体的数据，便于学生对比分析，让学生用事实、用数据说话，证据意识得到增强，科学素养得到提升。

(3)合理创新效果好，科学探究兴趣浓。

改进后的实验教具，取材方便，操作简单，效果明显。实验中学生兴趣浓，思维活，方法多，效果好，有利于学生创新思维的发展。