提升氣球驅動小車實驗精度

葉歡

Improving the Experimental Accuracy of Balloon Driven Car

YE Huan

（Hangzhou Changshouqiao Primary School， Hangzhou， Zhejiang310003）

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.24.043

實驗原型及不足

《用氣球驅動小車》一課中，教材先組織學生經歷“感受反沖力”和“組裝氣球小車”兩個探索活動，再引出本課的主體活動“氣球小車行駛距離和什么因素相關”，教材中提示了兩個因素，即“氣球大小（充氣多少）和小車行駛距離的關系”和“噴管粗細和小車行駛距離的關系”（如圖1）。實際教學后筆者發現，該實驗存在諸多操作難點，容易造成實驗誤差，影響整個實驗結果。

1.發車前的“漏氣操作”

“給小車上的氣球充氣，然后放開噴管再發車”這個看似簡單的動手操作，要做到“不漏氣”對四年級的學生而言卻是頗有難度。參考實驗裝置，我們大致可用“堵放發車”“捏放發車”“直充發車”三種方法發車。

采用“堵放發車”（如圖2），噴管離開打氣筒氣嘴的瞬間用手指將其堵住，就在這細微的時間差，壓縮空氣一泄而出，造成明顯的實驗誤差。如果用“捏放發車”（如圖3），即在拔去氣嘴前先用手指捏住氣球“頸部”，而后再發車，需要兩人協調操作，動作或多或少會出現小紕漏，難免會發生漏氣現象。“直充發車”（如圖4）是指直接給放在起點線上的氣球小車充氣，然后拔去氣嘴發車。這種方法似乎成功規避了漏氣操作，但存有兩個缺點：第一，充氣時手位要比噴管高，充氣過程中會將噴管往下壓，最后造成噴管口傾斜朝上，影響實驗結果；第二，在拔去氣嘴的一剎那，習慣性地會給小車一個反推力，造成不必要的干擾。

2.充氣時的“半筒現象”

上述定量研究實驗除了操作中盡量不要“漏氣”外，還要做到每次打氣都要滿筒。盡管教師會在實驗前再三強調，但學生一手拿打氣筒一手充氣，往往會在充氣的后半程變成“半筒充氣”，這主要是由于手臂力量不夠或變量意識不強引發的。

3.停車后的“煩瑣測量”

常態課中，有的教師可能會讓學生做一次實驗測一次距離，兩組實驗共十多次測距讀數顯得十分煩瑣，還會因各小組測量所用的地面粗糙程度不同導致實驗數據有較大差異。

實驗器材

發車機關（含打氣筒，常用氣球玩具車的配件）、氣球、專用跑道。

實驗優化

1.改手工發車為機關觸動發車

我們將氣球噴管做成專門的卡扣結構，該卡扣能裝入空氣動力玩具的扣位中，扣位內有一橡膠墊圈，可起到密封作用（如圖5）。學生完成充氣后，可將小車放到起點線上，然后按壓玩具上的按鈕發車（如圖6）。

我們還通過改變卡扣結構的內徑（如圖7），完成“噴管粗細和小車行駛距離的關系”實驗。

2.改單手充氣為雙手下壓充氣

顯而易見，該實驗裝置在充氣時采用了雙手下壓充氣的方法，學生有力可使，基本可做到滿筒打氣。

3.改地面測距為專用跑道測距

實驗中，我們還專門配備了用噴繪布制作的跑道。專用跑道既可控制小車車輪接觸面這個變量，又可在測距時隨測隨讀，科學且方便。

實驗優點

和原實驗操作相比，改進后的實驗操作簡單，各種困難迎刃而解，所測數據既方便快捷又科學可靠，學生能快速得到相應的實驗結論，順利解決本課的教學重難點“小車運動距離與反沖力大小的關系”。同時，這一認知鋪墊也為下一課“小車運動距離與彈力大小的關系”實現了概念的正遷移。