市青少年科技创新奖
成果研究报告
创新成果名称
制作斜面实验操作仪
——《斜面》实验的改进与创新
项目亮点
（300字以内）
斜面实验操作仪的制作材料和方法：
斜面选取一块长60厘米作为斜面板，在斜面板40厘米处加上一个荷叶，可以折叠成长为40厘米的木板，也可以展开成一块长60厘米的木块；木板一端的下方装有挂钩，上方装有一个滑轮.支架：支架选用不锈钢铁架；在支架的上方安装了一个减速电机；重物选用小车，测力计选用电子数显拉力计；实验中增加了一个数显倾角仪。
斜面实验操作仪的优点：
（1）性能稳定，经久耐用。
（2）一板多用，省时省力。
（3）档位设计，便于搭建。
（4）拉力均匀，读数准确。
（5）坡度数显，便于比较。
总之，改进后的实验教具，取材方便，操作简单，效果明显，运用现代技术创新设计教具，优化了实验过程，突破了教学重难点。在实验过程中学生兴趣浓，思维活，方法多，效果好，学生学习科学的兴趣更加浓厚，突出了科学可以实验探究为核心的目标。
成果作者
姓名
性别
家长姓名
联系方式
所在学校（盖章）
所在年级
五
辅导教师
姓名
手机
职务
项目目标
知道斜面是简单机械之一，利用斜面可以省力，能够对斜面的作用提出假
（研究目的和意义）
设，设计科学合理的对比实验来研究斜面，用科学实验的证据来说明斜面的作用及省力的规律。让学生经历这个实验探究的过程。
研究过程
（研究中遇到的难点和解决过程）
1、需多次搭建，费时费力
解决方法：设计时选取一块长60厘米作为斜面板，在斜面板40厘米处加上一个荷叶，可以折叠成长为40厘米的木板，也可以展开成一块长60厘米的木块；木板一端的下方装有挂钩，上方装有一个滑轮.这样斜面的木板是可折叠的，可方便搭建不同长度的斜面，操作起来更加简单
1、稳定性差，难于操作
解决方法：利用三角形的稳定性制作斜面实验操作仪把木质教具和不锈钢铁架结合，坚固耐用。
3、拉力不均，读数不准
解决方法：在支架的上方安装了一个减速电机；重物选用小车，测力计选用电子数显拉力计；利用电机匀速转动并拉动测力计和小车，用电子数显拉力计读数更加准确，对比更加严谨。
4、坡度大小，数据模糊
解决方法：实验中增加了一个数显倾角仪。只要把数显倾角仪放在所搭建的斜面的上就可以准确的测出所搭建斜面的坡度，对比数据更加准确。
项目研究报告（可另附页。字数应不少于
千字、不超过
万字。其中发明奖报告中还需附实物照片、研究照片、成果结构简图等辅助图片，创意奖需附成果结构简图，图片大小应均不超过5MB）
（一）原有的实验分析
纵观各种版本的科学教材，无论是教科版的《斜面的作用》、还是苏教版的《斜坡的启示》等等，关于斜面的作用，都研究了这两个实验，大多采用的实验材料和方法如图所示：
图1
图2
图3
在实践中，我发现原实验存在以下不足：
1.需多次搭建，费时费力
实验室提供的材料，研究一个实验要搭建一次斜面，操作繁琐，导致课堂效率低下。
2.稳定性差，难以操作
这些实验器材基本上是纯手动，需要小组多人合作探究才能完成，受操作能力的影响，所搭建斜面的固定性差。
3.拉力不均，读数不准
在实验中常常会出现小车和测力计难以达到匀速运动，测力计在拉的过程中指针不稳定，难以读出牵引力大小的准确数字，导致实验的对比不够严谨。
4.坡度大小，数据模糊
所搭建斜面的坡度没有准确的数据，学生难以对对比实验中的变量——坡度的大小数据进行准确分析。
（二）改进后的实验
1.需要的材料和方法
（1）斜面：选取一块长60厘米的木板作为斜面板，在斜面板40厘米处加上一个荷叶，可以折叠成长为40厘米的木板，也可以展开成一块长60厘米的木块；木板一端的下方装有挂钩，上方装有一个滑轮；（如图4）
（2）支架：选用不锈钢铁架；（如图5）
（3）电机：在支架的上方安装了一个减速电机；（如图6）
（4）重物：选用小车，小车摩擦力小，运动起来更方便；（如图7）
（5）测力计：选用电子数显拉力计；（如图8）
（6）数显倾角仪：实验中增加了一个数显倾角仪。（如图9）
图
图
图
图
图
图
2.斜面实验操作仪（如图10）的优点：
（1）性能稳定，经久耐用。
图10
取材容易，结构简单，利用三角形的稳定性制作斜面实验操作仪固定性好，造价低廉；木质教具和不锈钢铁架结合，坚固耐用。
（2）一板多用，省时省力。
斜面的木板是可折叠的，可方便搭建不同长度的斜面，操作简单。
（3）档位设计，便于搭建。
支架每5厘米有一个档位，共有5个档位，可方便搭建多种坡度不同的斜面，对比现象更直观，探究活动更加多维。
（4）拉力均匀，读数准确。
利用电机匀速转动并拉动测力计和小车，用电子数显拉力计读数更加准确，对比更加严谨。
（5）坡度数显，便于比较。
增加数显倾角仪，只要把数显倾角仪放在所搭建的斜面的上就可以准确的测出所搭建斜面的坡度，对比数据更加准确。
（三）、用斜面实验操作仪的实验过程
1.活动一：斜面省力吗
怎样研究斜面是否能够省力呢？引导学生拟定简单的实验研究计划，学生设计直接提升重物和使用斜面提升重物的对比实验（如图11、图12）：
展示学生的实验记录单，（如下表）
探究活动一：斜面省力吗第一次实验
第一组
我们的猜测
斜面的状况
提升不同的物体
我们的发现
重物1
重物2
重物3
斜面能
省力
直接提升物体的力(N)
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
沿斜面
提升物
体的力
用力(N)
0.7
1.2
1.8
角度（坡度）
50°
50°
50°
探究活动一：斜面省力吗
第二组
我们的猜测
斜面的状况
提升不同的物体
我们的发现
重物1
重物2
重物3
斜面能
直接提升物体的力
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
省力
沿斜面
提升物
体的力
用力(N)
0.05
0.25
0.35
角度（坡度）
10°
10°
10°
探究活动一：斜面省力吗
第三组
我们的猜测
斜面的状况
提升不同的物体
我们的发现
重物1
重物2
重物3
斜面能
省力
直接提升物体的力(N)
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
沿斜面
提升物
体的力
用力(N)
0.3
0.5
1.2
角度（坡度）
30°
30°
30°
通过数据分析、比较，学生发现：斜面能省力。
2.活动二：怎样的斜面更省力
由于实验器材的改进，每一次搭建的斜面坡度不同，就产生了不同的数据，这时产生了新的疑问：同样的重物，同样是斜面，为什么省力情况却不同？我猜测可能和斜面的坡度有关系，那么怎样搭建坡度不同的斜面？通过再思考，我想要再次设计一个“对比实验”，在实验过程中，“要控制不变的条件（提升的物体相同）”、“要改变的条件（坡度大小不同）”，经过再思考再研究，有两种思路：
(1)搭建高度相同，长度不同的斜面，提升同一重物作比较；
(2)搭建长度相同，高度不同的斜面，提升同一重物作比较。
这样就开始研究第二个探究活动:怎样的斜面更省力。
从实验中发现当斜面高度相同时，斜面越长越省力；斜面长度相同时，斜面越低越省力。
怎样的斜面更省力实验探究单
1、斜面高度相同，长度不同
斜面的高度
斜面的长度（cm）
角度（坡度）
用力大小（N）
我们的结论
20cm
20°
0.673
斜面高度相同时，斜面越长越省力。
26.9°
0.9032、斜面长度相同，高度不同
斜面的长度
斜面的高度（cm）
角度（坡度）
用力大小（N）
我们的结论
60cm
5.2°
0.256
斜面长度相同时，斜面越低越省力。
14.7°
0.603
纵观两组实验（如上表），对数据进行有针对性的分析，得出：斜面坡度越小越省力。
辅导教师评语
该学生谦虚谨慎，勤奋好学，喜欢动手操作，善于动脑，善于钻研，注重理论和实践相结合，将大学所学的课堂知识能有效地运用于实验操作中，认真听取同学的建议和老师的指导，对于别人提出的疑问和解决问题的办法，能够虚心听取，表现出较强的求知欲，并能够仔细观察切身体验独立思考综合分析，灵活运用所学知识解决学习中遇到的实际困难和实验中遇到的问题。最终经过多次实验与研究，所设计的斜面实验操作仪在实验中取得了好的效果。
教师：周雪
常晓波
2019
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