2013年1月29日

研習紀錄-20100513科學到民間研習


配合慶祝科學月刊四十週年的系列活動,行政院國科會和台大科教發展中心辦理了一系列全國科普活動。其中一個主軸,就是由各縣市的國教輔導團與需要的學校提出活動申請,就能邀請到長期投入科教活動的師資蒞臨演講。

在台南所舉辦的這一場次,邀請到退休的物理老師-伍瀀肇老師來到溪南區的歸仁國中,為自然領域的老師講授壓力與浮力這個單元的演示實驗。因為國二學生在學習浮力單元時,往往是學期末段,時間上的緊迫與抽象的概念使得學生學習起來感到比以往困難許多。

因此,如何透過一連串由淺入深的活動,由老師講解、示範,再讓學生以觸碰的方式親身體驗,提升學習興趣與成效,是伍老師和大家分享的主要目的。
首先,當然是從壓力介紹起。而壓力最簡單的演示工具就是氣球了
標題是「氣球、釘子與劍山」,則是在說明正向力的作用面積所扮演的角色

學生最簡單的體驗活動則是「原子筆與手指頭」以及「喝珍珠奶茶的吸管」
以上兩種物質隨手可得,各版本教科書也都有介紹 

不能演示時,也可以用圖片介紹
圖釘的構造與胸口碎大石的探討都是不錯的例證
(小小建議:其實不用人,氣球也能躺釘床)

介紹液體壓力時,可以把飲料杯杯底平順地切開,套上一層氣球膜用橡皮筋綁住
由上方加水時,可看見氣球膜的突起
(小小建議:用寶特瓶和保險套,可以作不同方向器壁壓力的演示)

再來則是透明圓筒與塑膠板了,應該每個老師都知道操作步驟,所以不贅述

但若是要在班級前面做,真的建議用有色液體方便觀察,紅色是最顯眼的

至於浮力,可以當作是壓力單元的延伸,計算時也跟物體上下壓力的總差異有關。因此,先前準備的道具之一,就是透明水箱,現在一樣可以派上用場。
將手中的球逐漸壓入水面下,感受所需下壓力量的差異
(小小建議:球越大越明顯,但是水箱相對的要增大)

也能用橡皮筋綁個重物,使用橡皮筋的目的是親身感受拉力的大小與伸長量的關係
慢慢由空中逐漸置入水中,體驗手的感覺並觀察橡皮筋長度的變化

慢慢放入水中,直到全部沉入水面,接著再逐漸沉到容器底部,感受重量如何變化
另外將手掌朝上,放在重物下面,輕輕往上施力,觀察彈簧的伸長量會如何變化
同樣能讓橡皮筋長度變短的兩種現象,請學生思索這個現象和浮力性質有何異同?
(小小建議:可以用水球取代重物)

這樣做的目的就是讓學生發現手的支撐力,就如同水會給重物一個「向上的」支撐力,我們就把它稱作「浮力」,巨觀的現象就是使伸長的橡皮筋縮短。也可以將手換成磅秤,而橡皮筋換成彈簧秤。當上方的彈簧秤讀數逐漸接近零時,下方的磅秤讀數即接近木塊的重量,表示重物幾近被磅秤支撐,磅秤的支撐力就如同手的支撐力。

上述的活動由手的支撐力類比成水的浮力,再到磅秤的支撐力,也就是減輕的重量。所以經由這一連串的活動,就很容易了解到「浮力等於物體減輕的重量」了。
最後,請大家猜猜看,老師在做什麼實驗呢?
(提示:牽涉到壓力與浮力哦!)

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