黑猪|第五个年头!丁兰实验中学今年运用平衡力称年猪

称年猪,是杭州市丁兰实验中学历年来的大型活动。2018年年初至今,每到期末年初,学校便会广发英雄帖,号召全校学生开动脑筋,利用奇思妙想,结合学科知识设计称猪方案。今年,已是第五个年头。
从书本走向生活,将生活搬进课堂,真正将知识转化为“生产力”。称年猪活动趣味足、操作强,不仅深受丁中师生喜爱,还能帮助同学们在无形中把知识转化为技能和素养。众人拾柴火焰高,今年的这套称猪方案,就是同学们集思广益想出来的,运用的是初中所学知识——平衡力和F=PS。

黑猪|第五个年头!丁兰实验中学今年运用平衡力称年猪
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在科学老师金磊、顾枭杰的指导下,同学们独自完成方案的撰写、材料制作和活动的实施。利用课余时间,大家从回收站淘来轮胎和木板,洗净后制作“称猪测量仪”。从量尺寸切割木板,到木板打孔,拧螺丝固定,同学们分工合作、亲力亲为,深刻体验到动手制作的乐趣。
杭州市丁兰实验中学开设有“猪猪养成记”拓展实践课,在劳动课的时候,学生和老师都会参与到给猪喂食,打扫猪圈的活动当中。同时,学校也有专门喂养猪的张师傅,为了让猪伙食好一些,他甚至会在凌晨3点钟去菜场给猪捡新鲜菜叶吃。在大家精心照顾下,学校今年养的八头黑猪,个个膘肥滚圆。

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在称猪活动开始时,大伙儿本以为会颇费一番力气,才能将猪赶进笼内。许是黑猪已对同学们产生熟悉感,没想到,大家异常顺利地便将其中一头黑猪“呼呼”赶进了笼子。
在今天“正式”称猪之前,同学们也已经进行过模拟实验,在尽可能地减小误差的基础上,以确保方案的可行性以及称猪数据的有效性。根据压强公式F=PS,可以算出轮胎给笼子的力,然后根据受力分析可得,三个轮胎给笼子的力之和等于笼子加猪的重力。
第一步,同学们打算测量出压强。拼木板,接气压表,开干!同学们先将三块垫有轮胎的木板拼合在一起,并用打气筒进行打气,使三个轮胎的高度调整一致,并记下此时轮胎内气压分别为20KPa、16.3KPa和17KPa,并记录木板至地面的初始高度。
同学们齐心协力将带有黑猪“呼呼”的笼子抬至木板上,轮胎受力的作用发生了形变,开始变扁。这时,大家用打气筒向轮胎内打气,并反复调节气压,直至每块木板的高度与初始高度相同。记录数据的同学读出此时轮胎内气压,分别为14.3KPa、11KPa和12.3KPa。

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第二步,同学们取其中一个轮胎放置在一块透明玻璃板下方,使玻璃板离地高度与处事高度相同,并用圆环面积法测出受力面积S为0.2m3。
最后,同学们通过计算公式,减去笼子的质量60kg(往年已测量出),最终算出黑猪“呼呼”的质量为213kg。同学们进行了称猪的误差分析:一是气压表未接好,导致测量值偏小;二是在圆面积测量时,印迹不清楚,理论上应测量三个轮胎的接触面积,而非一个(由于形变量一致,所以只测量一个);三是黑猪在笼子内左摇右摆,没有稳定下来,这对实验也有一定的影响。
这样的实践对学习有什么帮助?804班应悠乐同学表示,称年猪活动,是真正让我们把所学的知识应用到解决实际问题中,也让我们体会到了真实和想象中的差距,我们在通过不断的尝试,并且修改称量方案,让我们也更感受到了科学探究的魅力和科学家们的不易。

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