任務(wù)背景
2021年，疫情在全球多地反復(fù)，蘇州立達(dá)中學(xué)注重防控知識(shí)再宣傳，疫情防控不放松，立達(dá)物理組老師結(jié)合防疫知識(shí)液體密度計(jì)原理，給2019級(jí)學(xué)生布置了暑假作業(yè)，利用吸管、木棍等工具制作簡(jiǎn)易密度計(jì)。
目前新冠病毒仍在多國(guó)肆虐，75%（V/V）的乙醇是滅活病毒最有效的。75%（V/V）是指乙醇占總體積的百分比為75%。小明發(fā)現(xiàn)身邊沒(méi)有75%（V/V）的乙醇，只有95%（V/V）左右的高濃度乙醇和蒸餾水，于是準(zhǔn)備自己配制。
請(qǐng)幫助小明利用吸管、木棍等器材制作一個(gè)密度計(jì)，唯一能用到的測(cè)量工具是尺子，可以準(zhǔn)確配制75%（V/V）的乙醇。學(xué)生需要記錄制作密度計(jì)的過(guò)程液體密度計(jì)原理，并做實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的紙張要求為A4紙，可以手寫、畫圖，也可以拍照插入Word做電子報(bào)告。
看似簡(jiǎn)單的任務(wù)，卻需要學(xué)生克服諸多困難：木棍或吸管的選擇、吸管的阻塞方法、配重物的選擇、75%（V/V）乙醇密度的計(jì)算、提高測(cè)量工具準(zhǔn)確度的方法……雖然老師在課上已經(jīng)講授過(guò)這部分知識(shí)，但往往以考題的形式呈現(xiàn)。這次，學(xué)生們自己找到合適的設(shè)備，在家中相對(duì)獨(dú)立地完成任務(wù)，并記錄制作過(guò)程，形成完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。他們需要面對(duì)的挑戰(zhàn)依然不小。從收集到的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)看，大部分學(xué)生都能理解任務(wù)的要求，但能夠完成制作并完整呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的學(xué)生并不多。
欣慰的是，同學(xué)們的作品中不乏亮點(diǎn)，如：有的同學(xué)根據(jù)物理原理，推導(dǎo)出密度計(jì)浸入各種液體的深度h與浸入水中的深度H的反比例函數(shù)表達(dá)式，并結(jié)合反比例函數(shù)及其圖像，了解密度計(jì)刻度不均勻的原因；有的同學(xué)推導(dǎo)出密度計(jì)相鄰刻度線間距離Δh的表達(dá)式，并從數(shù)學(xué)角度分析材料選擇方案；還有的同學(xué)想出了巧妙的設(shè)計(jì)思路，盡量減少嘗試次數(shù)，體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的理念。
通過(guò)本次活動(dòng)，學(xué)生們的科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程技術(shù)素養(yǎng)將得到進(jìn)一步提升。初中物理備考組老師們精心篩選了18份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)過(guò)集中評(píng)審，評(píng)選出一等獎(jiǎng)11份、二等獎(jiǎng)7份，并對(duì)每一份優(yōu)秀作品進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)。希望孩子們?cè)讷@得證書的同時(shí)，繼續(xù)努力，讓學(xué)習(xí)成為一種快樂(lè)，讓追求成為一種夢(mèng)想，讓夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。
以下是部分優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告表及導(dǎo)師的點(diǎn)評(píng)。
導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)非常嚴(yán)謹(jǐn)、到位，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅標(biāo)注了需要的75%酒精刻度，還標(biāo)注了其他不同密度的液體組別。通過(guò)這樣的步驟，不僅達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模€完成了一個(gè)比較完整的密度計(jì)制作流程。同時(shí)要求實(shí)驗(yàn)的材料選擇、用量等細(xì)節(jié)問(wèn)題細(xì)化，并結(jié)合實(shí)際操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，提出自己的思路，提供解決方案。實(shí)驗(yàn)體會(huì)深刻，富有創(chuàng)意，論述合理細(xì)致，有個(gè)人的見解和想法。
導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)：梁毅在實(shí)驗(yàn)前對(duì)任務(wù)進(jìn)行了分解，首先分析了實(shí)驗(yàn)原理，計(jì)算了75%酒精的密度，并推導(dǎo)出簡(jiǎn)明的表達(dá)式，為后續(xù)的制作做準(zhǔn)備。接著，梁毅分析了任務(wù)的難度——“盡量測(cè)量準(zhǔn)確”，經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓酵茖?dǎo)，找到了選材和制作的標(biāo)準(zhǔn)——“選擇更細(xì)的吸管，增加重量”。最讓我欣賞的是，梁毅根據(jù)吸管的總長(zhǎng)度反推了吸管浮在水面上的最佳入水深度，最大程度減少了嘗試的次數(shù)，增加了成功率。
本次活動(dòng)榮獲一等獎(jiǎng)的學(xué)生有：
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