有趣的“离心现象”——“馆校结合活动”之“离心现象”教育活动研发

 

郑州科学技术馆  陈允靓

摘要  2018年，郑州科技馆和郑州市教育局联合开展了“馆校结合活动”，努力寻求场馆教育与学校教育的结合点，在不断创新场馆教育形式的同时，也为学校的科学课提供了一种全新的授课模式。实践证明，“馆校结合活动”是一种有效的将科技馆的教育资源和学校的科学课相结合的全新的模式和方法。它丰富了科技馆的科普形式，为学校科学课提供了更多生动的素材，有力地促进了馆校结合的深入发展。本文总结了我馆开展“馆校结合活动”中的“离心现象”项目的活动过程与经验，并反思了开展活动中存在的问题，以便为更好地开展“馆校结合活动”提供参考。

关键词“馆校结合活动” 科学教育   离心现象

1、设计思路

1.1设计背景

本活动研发是针对“离心现象”知识点，基于郑州科学技术馆力学展区“离心现象”展品，面向小学生参观群体设计开发。结合小学科学课教材，通过引导学生体验科学探究过程，加深对课本中知识的理解，激发学生学习科学知识的兴趣。

2、教育目标

2.1知识与技能：

2.1.1知道什么是离心现象

2.1.2知道物体做离心运动的条件

2.1.3能结合理论分析实际问题，知道离心运动的应用和危害以及防治办法。

2.1.4通过对离心现象的实例分析，提高学生综合知识解决问题的能力。

2.2过程与方法

学生在老师的指导下，通过观察实验现象，初步了解什么是离心现象及影响离心现象的因素。运用所学的知识解决实际问题，学生通过在实验中动手动脑，进一步加深对离心现象的认识，寻找、探究生活中的离心现象。

2.3情感、态度、价值观

2.3.1通过离心现象应用及防止的实例分析，使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题。

2.3.2让学生在学习中体会、探讨知识的乐趣，认识到科学与生活的紧密联系。激发学生学习科学知识的兴趣。

3、教学重点、难点及资源

3.1教学重点：

a. 理解物体做离心运动的条件。

b. 知道影响离心现象的因素。

3.2教学难点：物体做离心运动的条件。

3.3教学方法：实验演示、图板展示。

3.4教学用具：实验器材、实验材料、图板等。

4、表现手法

4.1通过实验帮助学生理解离心现象的概念，为进一步探究离心现象打下基础。

4.2通过实验进一步探究影响离心现象的因素，引导学生总结出影响离心现象的两大因素。

4.3通过图板帮助学生了解生活中的离心现象，以及离心现象的应用、危害和防止办法。

4.4理论联系实际，分小组动手探究，运用所学的知识解决问题。

4.5亲自动手制作、分享棉花糖，体会离心现象带来的乐趣。

5实施流程

5.1引入

1、 观看展厅的展品

引导学生观察展品在运动前后的变化，让学生口述观察到的离心现象。

2、 导入语

提问交流。除了通过展品观察到的离心现象，大家还知道哪些离心现象？你对离心现象的理解是什么？（引导学生思考发言）下面，我们通过一系列小实验帮助大家进一步了解离心现象。

5.2通过实验探究离心现象

什么是离心现象

a. 比较带绳子的乒乓球在不转动时和快速转动时松手落地方式有何不同，引导学生理解做匀速圆周运动的物体在所受向心力突然消失的情况下，会产生逐渐远离圆心的现象，即离心现象。

b. 带绳子的海绵浸水后，快速转动使水飞出，引导学生了解做匀速圆周运动的物体，在所受的外力不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，会产生逐渐远离圆心的现象，即离心现象。

c. 引导学生总结离心现象的定义（物体做离心运动的条件）：做匀速圆周运动的物体，当所受的向心力突然消失或所受的合外力不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，物体将会做逐渐远离圆心的运动，这就是离心现象。

影响离心现象的因素：

a. 把浸湿的棉球放入迷你甩干桶中脱水，并与之前手动脱水的海绵进行比较，引导学生总结出影响离心现象的因素——速度。转速越快，离心现象越明显。

b. 把两个相同的物体放在水平转盘上，一个离圆心近，另一个远一些。当转盘转动时，观察哪一个先滑离原来的位置。引导学生总结出影响离心现象的因素——距离。在同一转台上，离转轴越远的物体越容易滑动，与物体的质量无关，仅由物体与转轴的距离决定。

5.3通过图板帮助学生了解生活中的离心现象，以及离心现象的应用、危害和防止办法。

离心现象的应用

体育运动项目链球、铁饼；洗衣机的脱水筒；体温计甩水银柱；游乐场的旋转飞椅；杂技表演笼中飞车；棉花糖机；离心机；旋转雨伞水向外飞出等。

离心现象的危害和防止（引导学生思考防止办法）

a、汽车在急转弯时如果速度过快会被甩出道路，所以在急转弯路段应设“减速慢行”的标志牌；乘车时应锁好车门、系好安全带；“F1”方程式赛车中，赛车手利用“漂移”技术来对抗离心现象。

b、砂轮如果转速过快会飞出伤人，所以应对砂轮限速，同时加装保护罩

5.4理论联系实际，运用所学的知识解决问题（分小组动手探究）

a、隔空取物：不用手接触小球，利用离心现象把球装入高脚杯中。

物品准备：高脚杯、小球

过程：杯口向下扣入小球，快速转动杯子，球入杯。

原理：小球快速旋转产生离心现象，使小球紧贴杯壁旋转入杯。

b、隔空运小球：用底部有孔的塑料小碗运送小球

物品准备：底部有孔的塑料小碗，小球

过程：小球放入碗中，快速转动小碗使球转动起来，在转动的过程中运送小球。

原理：小球快速旋转产生离心现象，使小球紧贴杯壁旋转而不会从孔中掉落。

c、小球提大球：（在老师指导下进行）

物品准备：橡皮泥、吸管、绳子

过程：绳子穿入吸管，用橡皮泥在绳子两端各捏一个球（一大一小）。转动小球，大球被提起。

原理：小球转动时产生离心现象，这股力量克服了大球的重力，将它提起。

d、最佳搬运工：（分组选代表参与）

物品准备：三个拖盘，一号托盘中间有木棍，最重也最稳；二号托盘最轻；三号托盘由三根绳子悬挂，可提起。托盘上各有三杯水。

过程：三位同学手持托盘前行一段距离并返回，看谁用时短且水不洒。

原理：三号托盘被提起前行时，会左右摇晃，这时托盘正是以提手为圆心运动的，就产生了离心现象。当水受到的这股力量大于自身的重力时，就不会洒出来了。

5.5结束语

同学们，这节课，我们通过实验了解了离心现象，学会了如何利用离心现象解决实际问题，发现了防止离心现象带来的危害的办法，感受到了科学的魅力！其实离心现象并不神秘，它在生活中很常见。希望同学们养成善于观察，勤于思考的好习惯，利用科学不断改善我们的生活。下面就让我们一起来享受离心现象带给我们的乐趣——自己动手制作、品尝棉花糖吧！

6、总结

6.1在实施过程中需要注意的几点问题

6.1.1因为该活动是在展厅中面向观众开放的同时进行，受场馆环境限制，活动时间不宜过长。

6.1.2由于该活动的受众是小学生，对于一些物理概念了解有限。因此应该尽量使用较为通俗易懂的语言来讲述抽象的物理概念，使学生更容易理解和接受。

6.1.3针对中低年级和中高年级的学生调整教学方案：中低年级以观察理解现象为主，加入简单动手项目；中高年级以理解探究为主，适当选择更多动手项目。

6.1.4受场地环境、受众年龄及时间的限制，探究性实验应尽量选择简单、安全、效果明显的实验。如果场地及时间允许，实验c小球提大球可以使用一个足球提一袋足球，效果更震撼。实验d最佳搬运工的极端现象是在水桶的提手上系上绳子，快速转动装满水的水桶，水会和桶一起运动，而不会洒落。

6.2需要明确的几点问题（可以不做专门讲解，只在学生提出疑问时解答）

6.2.1离心现象是物体逐渐远离圆心的一种物理现象。

6.2.2离心现象的本质是物体惯性的表现。

6.2.3运动轨迹：物体做半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动。（不是沿半径方向飞出）

6.2.4理解做离心运动的物体不存在“离心力”作用。“离心力”只是一种虚拟力，它的提出是为了更形象地理解离心现象。

6.3优势与不足

6.3.1优势

a、立足展品旁，利用科技馆得天独厚的条件和氛围，相比单一的课堂教学，更容易激发学生的学习兴趣。

b、采用实验等小朋友喜闻乐见的手段对展品进行深入的理解和探究，弥补了学校科学课堂的空白和不足，使得课堂更加生动，学习更加轻松。

6.3.2不足

a、如何将抽象的概念讲述的更加生动、通俗、易于理解还需要进一步提高。

b、由于受众年龄偏小，理解力和专注力有限，因此课堂节奏把握和课堂气氛的调节还需要进一步提高。

c、变传统的“传教”为现在的“探究”是一个并不简单的过程，方案实施者在其中扮演着很重要的引导者的角色，引导的过程和手法还需要进一步提高。

7、结语

本文在项目不完全成熟的情况下，对该案例的教学过程进行了分析总结，过程中还有许多不足。但我希望能用些许的经验和需要再探讨的做法，对“馆校结合活动”中探究式科学教育项目的开展起到一点微薄的作用，也希望通过有益的交流让“馆校结合活动”在科学教育中真正发挥应有的作用。