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初中不倒翁科學(xué)論文
不倒翁為何不倒?難道只是因?yàn)橹匦牡蛦幔客ㄟ^引領(lǐng)學(xué)生對(duì)不倒翁原理的探討,以及設(shè)計(jì)與制作,下面小編就幫助學(xué)生深入地認(rèn)識(shí)了不倒翁不倒的原因。希望對(duì)你的學(xué)習(xí)有所幫助。
初中不倒翁科學(xué)論文
不倒翁是家喻戶曉人人皆知的玩具。由于它好玩,能夠吸引學(xué)生的眼球,所以在通用技術(shù)課堂教學(xué)中也不失為一個(gè)良好的載體。然而,從我們對(duì)學(xué)生的提問來(lái)看,他們對(duì)不倒翁到底為何不倒認(rèn)識(shí)得很膚淺,大部分學(xué)生認(rèn)為是重心低。問題真的這么簡(jiǎn)單嗎?下面我就以兩種不倒翁為例分析其不倒的原因。
一、不倒翁不倒的原理探析
讓我們先分析雞蛋殼不倒翁(如圖1),然后再分析竹簽不倒翁(如圖2)。
雞蛋殼不倒翁原理:將雞蛋殼不倒翁傾斜后,它的重心升高,這樣它的重力與著地點(diǎn)之間就產(chǎn)生了一個(gè)重力力矩。由于重力力矩的作用,使不倒翁擺動(dòng),擺動(dòng)的結(jié)果是:不倒翁的重心降低。當(dāng)重心降到最低點(diǎn)時(shí),重力力矩為零。由于慣性,不倒翁繼續(xù)擺動(dòng),但此時(shí)重力力矩又阻礙它擺動(dòng),往復(fù)運(yùn)動(dòng)多次后最終停下來(lái)。在物理學(xué)中,雞蛋殼不倒翁是穩(wěn)定平衡。如圖2(a)所示重力的力矩M= FL為零(因?yàn)橹亓αΡ蹫榱悖藭r(shí)不倒翁處于平衡狀態(tài)。如圖2(b)所示重力的力矩不為零,使不倒翁繞支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2(c)所示重力的力矩不為零,使不倒翁繞支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
竹簽不倒翁原理:如圖3所示,當(dāng)竹簽不倒翁傾斜時(shí),同樣是重心升高,產(chǎn)生的重力力矩,迫使它回到平衡位置,與雞蛋殼不倒翁原理相似,它仍然是穩(wěn)定平衡。如圖4(a)所示重力的力矩為零M=0(因?yàn)橹亓ψ饔镁通過支點(diǎn)使重力力臂為零),不倒翁處于平衡狀態(tài)。如圖4(b)所示重力的力矩不為零,使不倒翁繞支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4(c)所示重力的力矩不為零,使不倒翁繞支點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
綜上所述,不倒翁不倒的`原因是:當(dāng)不倒翁傾斜時(shí),它的重心升高,使之產(chǎn)生一個(gè)回到平衡位置的重力力矩,重力力矩使之?dāng)[動(dòng)。在平衡位置時(shí),重力力矩為零。因此確切地說,不倒翁不倒的原因是,不倒翁是一個(gè)穩(wěn)定平衡的物體,即不倒翁傾斜時(shí)總能在重力力矩的作用下回到平衡位置。
二、由不倒翁不倒引發(fā)的思考
在教學(xué)中,我先讓學(xué)生制作一個(gè)雞蛋殼不倒翁,并說明不倒翁不倒的原理。大部分學(xué)生給出的答案是:不倒翁的重心低,所以不倒。教師在認(rèn)同學(xué)生的觀點(diǎn)后,可以再給學(xué)生展示另一種不倒翁——竹簽不倒翁。讓學(xué)生體驗(yàn)制作過程后,教師提出問題:竹簽不倒翁為什么不倒?是因?yàn)橹匦牡蛦幔窟@兩種不倒翁原理一樣嗎?
學(xué)生經(jīng)過制作與討論,得出它們的區(qū)別:雞蛋殼不倒翁重心始終在支點(diǎn)的上方,當(dāng)不倒翁傾斜時(shí),支點(diǎn)發(fā)生改變,重力產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,使之回到平衡位置。而竹簽不倒翁重心始終在支點(diǎn)的下方,當(dāng)不倒翁傾斜時(shí),支點(diǎn)不發(fā)生改變,但重力也產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,使之回到平衡位置。無(wú)論哪一種不倒翁,它們都是穩(wěn)定平衡狀態(tài)的物體(如圖5)。
兩者看似一樣,但其實(shí)又不完全一樣。它們既有共性又有不同。學(xué)生通過實(shí)際制作,獨(dú)立思考,才能理解不倒翁不倒的原理。這個(gè)過程能夠讓學(xué)生進(jìn)一步去理解科學(xué)與技術(shù),而并不是僅讓學(xué)生知道一個(gè)大概的結(jié)論——重心低。
。ㄒ唬┘夹g(shù)探究的過程比結(jié)果更重要
當(dāng)然,學(xué)生的探究體驗(yàn),可能會(huì)得出不同的結(jié)果。但彼此沖突的結(jié)果,恰好是生成型的學(xué)科資源,在對(duì)彼此不同的分析論證中,使學(xué)生平時(shí)習(xí)得的學(xué)科思維方式得到具體的運(yùn)用。從學(xué)習(xí)的角度來(lái)說,我們認(rèn)為過程比結(jié)果更重要。也就是說,提出問題、解決問題遠(yuǎn)比知道問題、理解問題更為重要。就一定程度而言,認(rèn)識(shí)世界的目的在于改造世界,并且人們關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)也是隨著改造世界的實(shí)踐而不斷深化的。在探究不倒翁為什么不倒的過程中主要是科學(xué)活動(dòng),而怎樣研究不倒翁原理和怎樣制作不倒翁的過程則主要是技術(shù)活動(dòng)。
(二)技術(shù)是與科學(xué)同等重要的領(lǐng)域
目前,國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)教育呈現(xiàn)出重科學(xué)結(jié)論,輕技術(shù)方法的現(xiàn)象。家長(zhǎng)和教師都愿意把結(jié)論直接告訴學(xué)生,而不是讓學(xué)生通過探究得出結(jié)論。因?yàn)槟菢踊ㄙM(fèi)的時(shí)間比較多,況且探究的結(jié)果也不一定正確,所以有人會(huì)認(rèn)為這樣做會(huì)耽誤時(shí)間。然而,人類認(rèn)識(shí)世界的真實(shí)過程,從來(lái)就不是一帆風(fēng)順的。它是一個(gè)充滿錯(cuò)誤并逐步篩選接近真理的過程。一個(gè)正確的科學(xué)結(jié)論都是經(jīng)過很多科學(xué)家不斷努力,經(jīng)歷幾十年,甚至幾百年得出的。正像牛頓所說的:“我只是站在了巨人的肩膀上!边@個(gè)巨人是由伽利略、笛卡爾、胡克、哥白尼、開普勒等許許多多科學(xué)家構(gòu)成的。他們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)也不是百分之百的正確。而今天,教育的目的都落在了考試上,研究問題的答案是唯一的——標(biāo)準(zhǔn)答案。這樣的教育培養(yǎng)的學(xué)生只知其然而不知其所以然。在面對(duì)陌生環(huán)境時(shí),學(xué)生無(wú)法靈活運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題。因此面向未來(lái),我們應(yīng)該教給學(xué)生科學(xué)的思想以及科學(xué)探究中的技術(shù)。
。ㄈ┲匾暭夹g(shù)教育,培養(yǎng)創(chuàng)新人才
目前,新課程中的通用技術(shù)課程實(shí)施已有9年,但各省重視程度大不一樣。表面上,有些省設(shè)立了學(xué)業(yè)水平考試(形式上重視),有些省設(shè)為高考科目(報(bào)三本院校的考生考通用技術(shù),一、二本不考),這些省是真的重視技術(shù)嗎?難道上一、二本院校的學(xué)生就不需要學(xué)習(xí)技術(shù)嗎?根本問題是很多人還沒有認(rèn)識(shí)到:對(duì)一個(gè)真實(shí)的社會(huì)生活來(lái)說,技術(shù)問題無(wú)處不在?茖W(xué)認(rèn)識(shí)世界,技術(shù)創(chuàng)造生活。在知識(shí)既定的前提下,有怎樣的技術(shù)就會(huì)有怎樣的生活。目前,不少人還沒有把科學(xué)和技術(shù)區(qū)分開來(lái),認(rèn)為學(xué)了科學(xué)就等于學(xué)了技術(shù)。殊不知科學(xué)與技術(shù)是相關(guān)但不相同的兩件事。通過幾年的教學(xué)實(shí)踐,我們深刻地認(rèn)識(shí)到:只有重視了技術(shù)教育,掌握了技術(shù)方法,使每個(gè)公民的技術(shù)素養(yǎng)得以提高,“錢學(xué)森之問”才有可能獲得完滿的解答。
技術(shù)素養(yǎng)對(duì)國(guó)家和民族極為重要,它是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的主要因素。雖然每個(gè)公民的工作都需要各種不同的技術(shù),人人都有一定的技術(shù),但是技術(shù)是要不斷優(yōu)化和改進(jìn)的,這就對(duì)公民的技術(shù)素養(yǎng)提出了更高的要求。由此看來(lái),通用技術(shù)課程任重而道遠(yuǎn)!
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