◆山東省青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物與化工學(xué)院 曹雨晴

孔子曰：“吾聽(tīng)吾忘，吾見(jiàn)吾記，吾做吾悟。”我在中小學(xué)親歷了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)三大學(xué)科中抽象難懂的知識(shí)帶來(lái)的學(xué)習(xí)困惑與煩惱。從2009年起，我便開(kāi)始研究各種教學(xué)裝備。

進(jìn)入大學(xué)后，隨著創(chuàng)業(yè)條件的成熟及學(xué)校對(duì)項(xiàng)目的培育和孵化，我在2020年組建了啟夢(mèng)教學(xué)裝備團(tuán)隊(duì)，對(duì)小初高各年級(jí)教育教學(xué)裝備進(jìn)行研發(fā)，力圖讓學(xué)科中復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，抽象的問(wèn)題具體化，讓同學(xué)們?cè)诳鞓?lè)中學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)。下文介紹的這項(xiàng)作品就是目前研究的最新產(chǎn)品。

可展示能量變換原理的聽(tīng)話(huà)透明圓桶

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，“調(diào)皮的奶粉桶”是一個(gè)介紹能量轉(zhuǎn)換的著名實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)利用生活中的常見(jiàn)物品橡皮筋、螺母、牙簽和奶粉桶做成，能讓奶粉桶在滾動(dòng)后原路返回，從而展示彈性勢(shì)能與動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化。

實(shí)驗(yàn)者在解釋該原理時(shí)，多利用文字和動(dòng)畫(huà)圖片。如何直觀地展示？我設(shè)計(jì)制作了一個(gè)可用于觀測(cè)的透明圓筒。

一、實(shí)驗(yàn)材料

有機(jī)玻璃圓筒（15 cm~20 cm）、皮筋(6根)、螺母（1~6個(gè)，總質(zhì)量50 g左右）、細(xì)鐵絲（可用廢舊的自行車(chē)鋼條代替）、細(xì)繩（線(xiàn)）。

二、制作方法

螺母的兩側(cè)用線(xiàn)繩把2~4根皮筋拴在一起，2~4根皮筋的另一側(cè)用自鎖式尼龍?jiān)鷰c細(xì)鐵絲的十字交叉點(diǎn)固定。

將兩根細(xì)鐵絲固定在有機(jī)玻璃圓筒的兩端。

有機(jī)玻璃圓筒的兩頭外側(cè)可以套一塊圓形橡膠墊，便于運(yùn)動(dòng)時(shí)防止?jié)L動(dòng)摩擦損傷有機(jī)玻璃圓筒的外壁。

三、使用方法

將連接好的有機(jī)玻璃圓筒放在平整的地面上輕輕滾動(dòng)，滾動(dòng)的有機(jī)玻璃圓筒與未滾動(dòng)的螺母使皮筋纏繞。停止?jié)L動(dòng)后，在皮筋彈性勢(shì)能的作用下，有機(jī)玻璃圓筒反向滾動(dòng)，從而展示動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)換，而且可以直觀地看到皮筋的纏繞和展開(kāi)。

圖1 裝置示意圖

圖2 組裝好的實(shí)物圖（皮筋未纏繞）

圖3 滾動(dòng)后的實(shí)物圖（皮筋纏繞）

圖4 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在指導(dǎo)老師馬雪（前排左二）、左長(zhǎng)江（前排右一）的帶領(lǐng)下參觀青島金山園精密模具有限公司

制作之初，我使用的皮筋彈性較差，易纏繞導(dǎo)致超出彈性限度。后來(lái)，我購(gòu)買(mǎi)了多種皮筋，從中選出彈性勢(shì)能與動(dòng)能轉(zhuǎn)換最合適的，經(jīng)過(guò)多次調(diào)整最終制作出教具。教具成品在高中物理課堂上試用后，得到了師生的一致好評(píng)。隨后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還與器件供應(yīng)商簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議。

之后，我邀請(qǐng)了更多的行業(yè)專(zhuān)家進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，與意向?qū)＜液炗喠碎L(zhǎng)期技術(shù)顧問(wèn)合同。今后，我還將研發(fā)更多的產(chǎn)品，與更多行業(yè)結(jié)合，制作出更多教學(xué)裝備，為師生的教與學(xué)提供更多便利！