“月球環形山的形成模擬實驗” 創新改進

吳振玲　王亞群

科學實驗是培養學生科學素養和科學探究能力的主要方式之一。青島版小學四年級下冊科學第三單元第三課《登上月球》中設計了一個模擬實驗：探究月球上的環形山是怎樣形成的。

教材中的實驗操作如圖1所示，讓大小不同的石子從相同的高度落到沙子上，觀察石子撞出的“環形山”的不同，再讓大小相同的玻璃球從不同的高度落下，觀察玻璃球撞出的“環形山”的不同。

一、發現問題

在實際教學中，我們發現教材中的實驗存在以下問題：

（一）用沙子模擬月面，沙子的顆粒和顏色對實驗影響較大，如沙堆不夠疏松，在遭受撞擊后形成的坑洞不夠明顯。

（二）用石子和玻璃球模擬撞擊物，我們一般是用鑷子或手從沙堆中取出石子和玻璃球后觀察坑洞，而這樣取出撞擊物很容易使被撞擊后的坑洞大小、形狀受到影響，如圖2所示。

二、實驗創新

我們在實驗選材和操作方法等方面進行了改進，這樣能減小外力對實驗結果的影響，使實驗效果更加明顯。

（一）實驗材料

沙土、面粉、大小不同的鐵質球、條形磁鐵、水槽，如圖3所示。

我們更換模擬月球表面的材料，將沙子換成沙土和面粉的混合物。

教材實驗用沙子模擬月面時，因為撞擊物的初始高度低、初始速度慢、質量小，撞擊后形成的坑洞太淺，實驗效果不明顯。如果只用面粉模擬月面，由于面粉太疏松，撞擊后形成的坑洞周壁過直過深，實驗結果不夠準確。因此，我們選擇用沙土和面粉的混合物來模擬月面，沙土顆粒比沙子小，質地均勻，且具有一定的疏松度，這樣撞擊形成的坑洞的大小、深淺、邊緣等都易于觀察。

我們又改換模擬撞擊物的材料。撞擊物一般為流星體，因此，我們將石子、玻璃球改為大小不同的鐵質球，其外形和質地等方面更接近隕石。

（二）實驗步驟

1.將沙土和面粉按一定比例混合后放到水槽內（沙土所占的比例大于面粉），輕輕晃動，使其表面平整。

2.從相同的高度投放大小不同的鐵質球，用條形磁鐵取出，觀察坑洞的形狀。

3.從不同的高度投放大小相同的鐵質球，用條形磁鐵取出，觀察坑洞的形狀。

我們改變撞擊物的取出方式，把用鑷子或手直接取出撞擊物改為用條形磁鐵豎直靠近鐵質球，靠磁力吸出鐵質球。這樣，能減小外力對坑洞的影響，幾乎可以做到使坑洞的形狀不變，如圖4所示。

三、總結

改進后的實驗效果明顯，適合小學所有學段的學生操作，實驗誤差小。

實驗材料要求不高，其中沙土和面粉的混合物中沙土所占比例在55%～70%，可變范圍大。所用磁鐵的形狀不限，條形和蹄形均可。所用鐵質球為實驗室常備材料。

實驗操作幾乎無耗材，實驗材料可以反復使用，實驗可以重復進行。

學生進行科學探究，有利于拓寬視野，提升科學思維能力，提高科學素養。

（欄目編輯：周星星）