12月10日下午,为了激发学生学习物理的积极性,提高学生的动手动脑能力,培养学生的创新思维能力,丰富学生的业余生活,培育学生的物理核心素养,万州中学高中物理课程创新基地在逸夫科技楼成功举办了第一届鸡蛋下落挑战赛。万州中学近百名物理爱好者参加了本次比赛活动,基地负责人、国家万人计划教学名师、学校副校长黄全安及部分物理教师全程参与了比赛活动。
本次挑战赛共有19个小组参赛,评委根据鸡蛋完整程度、下落高度、装置质量、定点下落综合评定成绩,根据评分规则评定周宇组、王思彬组、庞子麟组、邓珂组、牟国柱组、黄亮组共6个小组获得一等奖,9个小组获得二等奖,4个小组获得三等奖。获得一等奖的组别,装置都具有鸡蛋完整、6楼下落、装置轻等特点。
获得一等奖的小组得分统计 |
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鸡蛋下落挑战赛的关键是利用缓冲装置使鸡蛋从高空坠落至地面时不摔坏。同学们利用周末时间查阅资料,设计鸡蛋下落实验装置。班次比赛主要呈现了以下几种装置:
外包装型,就是用较多的减震材料将鸡蛋严严实实地包裹起来。比如泡沫、棉花、各种填充材料等。通过这些材料的缓冲作用,达到保护鸡蛋的目的。这种方案也较容易想到。平常生活中用各种填充材料保护贵重用品的方法相信大家都见到过。这的确是一个有效的方法。这种方案由于受空气阻力影响很小,所以准确性较高。由于所使用的材料都是密度极小的,所以可将整个装置的重量降到最低。但美中不足的是:整个装置是自由下落状态,到达地面时的速度较大,因而对装置的坚固度和缓冲效果要求较高,安全性稍差一点。
不倒翁型,就是使整个装置像不倒翁一样,把重心尽可能降低,使得装置下落时能保持稳定状态,确保始终让一个面着地。那保护工作只需要在这一个面做好就行了,从而节省了材料。这种方案充分考虑到了上一种方案可能出现在空中翻滚现象,经过改进形成的。其可靠性远远高于第一种方案,材料更节省,准确性更高。美中不足的就是为了确保装置的重心降低,势必要在底部放上一个质量较大的物体,这就大大加重整个装置,将影响比赛成绩。
多面体型,就是把整个装置制作成一个多面体,将鸡蛋用结实的绳子固定在多面体的中央,使整个鸡蛋悬空。装置落地后,不论哪个面着地,鸡蛋都不会着地,鸡蛋就完好无损了。这种方案无需额外的材料,只需要制作多面体的骨架和几根线即可,用料极其节省,因而重量会大大降低。因受空气阻力较小,所以稳定性较好。但这种方案也有一个大的缺点就是多面体不易扎制,结实程度不高,落地后可能会散架,鸡蛋也就岌岌可危了。
双气球型,就是将鸡蛋放在一个气球中,充入一定量空气,在外面再套一个气球,充入适量空气。这样两层气球之间就会形成一个气垫,会使鸡蛋免受地面的冲击。这种方案所用材料应该是所有方案中最省的,重量只是两个气球的重量,几乎可以忽略不计。但这种方案有一个致命的缺点就是两层气球之间有一块是紧密接触的,没有气垫的保护,如果此面着地,一切都完了。另外,由于重量太轻,受空气扰动影响,其稳定性也不是很好。
螺旋桨型,就是在整个装置上方安置一个螺旋桨,靠流动的空气推动或遥控,使螺旋桨旋转起来,以提高安全性和准确度。这极像直升飞机的飞行原理。这种方案因螺旋桨的转动而减小了装置下落的速度,安全性更高。如果是遥控,准确性也会很高。问题是如何保证螺旋桨始终朝上,螺旋桨一旦不朝上,准确性将无从谈起。如何保证螺旋桨平稳旋转也是一题。
滑翔机型, 滑翔机型,顾名思义,就是将鸡蛋悬挂在滑翔机下方,整个装置就会在空气中滑翔,最后会平稳地降落。这种方案准确性极差,降落地点不确定。如果不限制落地点的话,这无疑是一个好方案,安全性较高。在这种比赛规则下,不提倡这种方法。
盐水型,就是配一个密度很大的氯化钠溶液,让鸡蛋漂浮在上面,落地后盐水就充当了缓冲材料,保证鸡蛋不破。这种方案新颖独特,用盐水作缓冲,安全性较高,受到空气阻力影响很小,准确性较高。但装置不易控制,如果装置在空中翻滚,盐水洒出,就起不到保护作用了,因此,一定要保证装置重心要稳,并且尽可能降低。这种装置的重量问题也是不容忽视的,毕竟,盐水的密度要比泡沫大得多。
吸管组型,用几根吸管绑在一起做成吸管组,将几组吸管组搭成金字塔形,将鸡蛋夹在中间,用胶条固定。吸管由于是中空的,可以起到缓冲作用。这种方案材料来源广泛,重量轻,体积小,因而准确性较好。至于安全性嘛,可能要差一点,吸管的缓冲作用毕竟有限。
综合型,就是将几种保护措施结合起来使用,造出的装置也是五花八门。综合型装置的安全性肯定会大大提高,这是毫无疑问的。准确性很难说究竟是提高了还是降低了。不过有一点可以确定,那就是装置的总重量大大增加,可能会影响比赛成绩。
鸡蛋下落装置是低碳环保的科普器材,看似简单,实际蕴藏了不少窍门,要考虑到许多科学知识,这对学生理解课本知识很有帮助。连日来,参赛选手通过网上查阅资料,把平时学习的学科知识融入到了自己的创意之中,利用课余时间制作鸡蛋下落缓冲装置,在活动中,他们的知识水平和动手能力得到了显著的提高。学校通过本次鸡蛋下落比赛,大大地激发了学生科学创新的兴趣,也使更多的学生体验到科技竞技的魅力,有利于培育学生的物理核心素养。
课程基地负责人黄全安副校长介绍,近年来万州中学高中物理课程创新基地把科技教育作为培养学生核心素养的重要载体,基地各个科技社团活动都有整体规划,力求为孩子们搭建更广阔的舞台,发展学生学生个性特长,促进学生个性发展。在全体物理教师的辛勤努力下,全体学生参与活动的热情日益高涨,所有家长鼎力支持,校级物理竞技比赛规模越来越大,校级物理竞技比赛项目越来越多。课程基地奖继续开展丰富多彩的物理趣味挑战比赛,培养学生的创新思维能力,提高学生的动手动脑能力,将物理课程创新基地建成学生学习和成长的乐园。
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