任務背景
2021年,疫情在全球多地反復,蘇州立達中學注重防控知識再宣傳,疫情防控不放松,立達物理組老師結合防疫知識液體密度計原理,給2019級學生布置了暑假作業,利用吸管、木棍等工具制作簡易密度計。
目前新冠病毒仍在多國肆虐,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%。小明發現身邊沒有75%(V/V)的乙醇,只有95%(V/V)左右的高濃度乙醇和蒸餾水,于是準備自己配制。
請幫助小明利用吸管、木棍等器材制作一個密度計,唯一能用到的測量工具是尺子,可以準確配制75%(V/V)的乙醇。學生需要記錄制作密度計的過程液體密度計原理,并做實驗報告。實驗報告的紙張要求為A4紙,可以手寫、畫圖,也可以拍照插入Word做電子報告。
看似簡單的任務,卻需要學生克服諸多困難:木棍或吸管的選擇、吸管的阻塞方法、配重物的選擇、75%(V/V)乙醇密度的計算、提高測量工具準確度的方法……雖然老師在課上已經講授過這部分知識,但往往以考題的形式呈現。這次,學生們自己找到合適的設備,在家中相對獨立地完成任務,并記錄制作過程,形成完整的實驗報告。他們需要面對的挑戰依然不小。從收集到的實驗報告來看,大部分學生都能理解任務的要求,但能夠完成制作并完整呈現實驗過程的學生并不多。
欣慰的是,同學們的作品中不乏亮點,如:有的同學根據物理原理,推導出密度計浸入各種液體的深度h與浸入水中的深度H的反比例函數表達式,并結合反比例函數及其圖像,了解密度計刻度不均勻的原因;有的同學推導出密度計相鄰刻度線間距離Δh的表達式,并從數學角度分析材料選擇方案;還有的同學想出了巧妙的設計思路,盡量減少嘗試次數,體現了工程設計的理念。
通過本次活動,學生們的科學、數學、工程技術素養將得到進一步提升。初中物理備考組老師們精心篩選了18份實驗報告,經過集中評審,評選出一等獎11份、二等獎7份,并對每一份優秀作品進行了點評。希望孩子們在獲得證書的同時,繼續努力,讓學習成為一種快樂,讓追求成為一種夢想,讓夢想成為現實。
以下是部分優秀的實驗報告表及導師的點評。
導師點評:實驗報告設計非常嚴謹、到位,實驗過程中不僅標注了需要的75%酒精刻度,還標注了其他不同密度的液體組別。通過這樣的步驟,不僅達到了實驗目的,還完成了一個比較完整的密度計制作流程。同時要求實驗的材料選擇、用量等細節問題細化,并結合實際操作過程中遇到的問題,提出自己的思路,提供解決方案。實驗體會深刻,富有創意,論述合理細致,有個人的見解和想法。
導師點評:梁毅在實驗前對任務進行了分解,首先分析了實驗原理,計算了75%酒精的密度,并推導出簡明的表達式,為后續的制作做準備。接著,梁毅分析了任務的難度——“盡量測量準確”,經過嚴謹的公式推導,找到了選材和制作的標準——“選擇更細的吸管,增加重量”。最讓我欣賞的是,梁毅根據吸管的總長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,增加了成功率。
本次活動榮獲一等獎的學生有:
01
02
03
04