市青少年科技創新獎
成果研究報告
創新成果名稱
制作斜面實驗操作儀
——《斜面》實驗的改進與創新
項目亮點
（300字以內）
斜面實驗操作儀的制作材料和方法：
斜面選取一塊長60厘米作為斜面板，在斜面板40厘米處加上一個荷葉，可以折疊成長為40厘米的木板，也可以展開成一塊長60厘米的木塊；木板一端的下方裝有掛鉤，上方裝有一個滑輪.支架：支架選用不銹鋼鐵架；在支架的上方安裝了一個減速電機；重物選用小車，測力計選用電子數顯拉力計；實驗中增加了一個數顯傾角儀。
斜面實驗操作儀的優點：
（1）性能穩定，經久耐用。
（2）一板多用，省時省力。
（3）檔位設計，便于搭建。
（4）拉力均勻，讀數準確。
（5）坡度數顯，便于比較。
總之，改進后的實驗教具，取材方便，操作簡單，效果明顯，運用現代技術創新設計教具，優化了實驗過程，突破了教學重難點。在實驗過程中學生興趣濃，思維活，方法多，效果好，學生學習科學的興趣更加濃厚，突出了科學可以實驗探究為核心的目標。
成果作者
姓名
性別
家長姓名
聯系方式
所在學校（蓋章）
所在年級
五
輔導教師
姓名
手機
職務
項目目標
知道斜面是簡單機械之一，利用斜面可以省力，能夠對斜面的作用提出假
（研究目的和意義）
設，設計科學合理的對比實驗來研究斜面，用科學實驗的證據來說明斜面的作用及省力的規律。讓學生經歷這個實驗探究的過程。
研究過程
（研究中遇到的難點和解決過程）
1、需多次搭建，費時費力
解決方法：設計時選取一塊長60厘米作為斜面板，在斜面板40厘米處加上一個荷葉，可以折疊成長為40厘米的木板，也可以展開成一塊長60厘米的木塊；木板一端的下方裝有掛鉤，上方裝有一個滑輪.這樣斜面的木板是可折疊的，可方便搭建不同長度的斜面，操作起來更加簡單
1、穩定性差，難于操作
解決方法：利用三角形的穩定性制作斜面實驗操作儀把木質教具和不銹鋼鐵架結合，堅固耐用。
3、拉力不均，讀數不準
解決方法：在支架的上方安裝了一個減速電機；重物選用小車，測力計選用電子數顯拉力計；利用電機勻速轉動并拉動測力計和小車，用電子數顯拉力計讀數更加準確，對比更加嚴謹。
4、坡度大小，數據模糊
解決方法：實驗中增加了一個數顯傾角儀。只要把數顯傾角儀放在所搭建的斜面的上就可以準確的測出所搭建斜面的坡度，對比數據更加準確。
項目研究報告（可另附頁。字數應不少于
千字、不超過
萬字。其中發明獎報告中還需附實物照片、研究照片、成果結構簡圖等輔助圖片，創意獎需附成果結構簡圖，圖片大小應均不超過5MB）
（一）原有的實驗分析
縱觀各種版本的科學教材，無論是教科版的《斜面的作用》、還是蘇教版的《斜坡的啟示》等等，關于斜面的作用，都研究了這兩個實驗，大多采用的實驗材料和方法如圖所示：
圖1
圖2
圖3
在實踐中，我發現原實驗存在以下不足：
1.需多次搭建，費時費力
實驗室提供的材料，研究一個實驗要搭建一次斜面，操作繁瑣，導致課堂效率低下。
2.穩定性差，難以操作
這些實驗器材基本上是純手動，需要小組多人合作探究才能完成，受操作能力的影響，所搭建斜面的固定性差。
3.拉力不均，讀數不準
在實驗中常常會出現小車和測力計難以達到勻速運動，測力計在拉的過程中指針不穩定，難以讀出牽引力大小的準確數字，導致實驗的對比不夠嚴謹。
4.坡度大小，數據模糊
所搭建斜面的坡度沒有準確的數據，學生難以對對比實驗中的變量——坡度的大小數據進行準確分析。
（二）改進后的實驗
1.需要的材料和方法
（1）斜面：選取一塊長60厘米的木板作為斜面板，在斜面板40厘米處加上一個荷葉，可以折疊成長為40厘米的木板，也可以展開成一塊長60厘米的木塊；木板一端的下方裝有掛鉤，上方裝有一個滑輪；（如圖4）
（2）支架：選用不銹鋼鐵架；（如圖5）
（3）電機：在支架的上方安裝了一個減速電機；（如圖6）
（4）重物：選用小車，小車摩擦力小，運動起來更方便；（如圖7）
（5）測力計：選用電子數顯拉力計；（如圖8）
（6）數顯傾角儀：實驗中增加了一個數顯傾角儀。（如圖9）
圖
圖
圖
圖
圖
圖
2.斜面實驗操作儀（如圖10）的優點：
（1）性能穩定，經久耐用。
圖10
取材容易，結構簡單，利用三角形的穩定性制作斜面實驗操作儀固定性好，造價低廉；木質教具和不銹鋼鐵架結合，堅固耐用。
（2）一板多用，省時省力。
斜面的木板是可折疊的，可方便搭建不同長度的斜面，操作簡單。
（3）檔位設計，便于搭建。
支架每5厘米有一個檔位，共有5個檔位，可方便搭建多種坡度不同的斜面，對比現象更直觀，探究活動更加多維。
（4）拉力均勻，讀數準確。
利用電機勻速轉動并拉動測力計和小車，用電子數顯拉力計讀數更加準確，對比更加嚴謹。
（5）坡度數顯，便于比較。
增加數顯傾角儀，只要把數顯傾角儀放在所搭建的斜面的上就可以準確的測出所搭建斜面的坡度，對比數據更加準確。
（三）、用斜面實驗操作儀的實驗過程
1.活動一：斜面省力嗎
怎樣研究斜面是否能夠省力呢？引導學生擬定簡單的實驗研究計劃，學生設計直接提升重物和使用斜面提升重物的對比實驗（如圖11、圖12）：
展示學生的實驗記錄單，（如下表）
探究活動一：斜面省力嗎第一次實驗
第一組
我們的猜測
斜面的狀況
提升不同的物體
我們的發現
重物1
重物2
重物3
斜面能
省力
直接提升物體的力(N)
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
沿斜面
提升物
體的力
用力(N)
0.7
1.2
1.8
角度（坡度）
50°
50°
50°
探究活動一：斜面省力嗎
第二組
我們的猜測
斜面的狀況
提升不同的物體
我們的發現
重物1
重物2
重物3
斜面能
直接提升物體的力
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
省力
沿斜面
提升物
體的力
用力(N)
0.05
0.25
0.35
角度（坡度）
10°
10°
10°
探究活動一：斜面省力嗎
第三組
我們的猜測
斜面的狀況
提升不同的物體
我們的發現
重物1
重物2
重物3
斜面能
省力
直接提升物體的力(N)
1.0
1.5
2.5
斜面有省力作用
沿斜面
提升物
體的力
用力(N)
0.3
0.5
1.2
角度（坡度）
30°
30°
30°
通過數據分析、比較，學生發現：斜面能省力。
2.活動二：怎樣的斜面更省力
由于實驗器材的改進，每一次搭建的斜面坡度不同，就產生了不同的數據，這時產生了新的疑問：同樣的重物，同樣是斜面，為什么省力情況卻不同？我猜測可能和斜面的坡度有關系，那么怎樣搭建坡度不同的斜面？通過再思考，我想要再次設計一個“對比實驗”，在實驗過程中，“要控制不變的條件（提升的物體相同）”、“要改變的條件（坡度大小不同）”，經過再思考再研究，有兩種思路：
(1)搭建高度相同，長度不同的斜面，提升同一重物作比較；
(2)搭建長度相同，高度不同的斜面，提升同一重物作比較。
這樣就開始研究第二個探究活動:怎樣的斜面更省力。
從實驗中發現當斜面高度相同時，斜面越長越省力；斜面長度相同時，斜面越低越省力。
怎樣的斜面更省力實驗探究單
1、斜面高度相同，長度不同
斜面的高度
斜面的長度（cm）
角度（坡度）
用力大小（N）
我們的結論
20cm
20°
0.673
斜面高度相同時，斜面越長越省力。
26.9°
0.9032、斜面長度相同，高度不同
斜面的長度
斜面的高度（cm）
角度（坡度）
用力大小（N）
我們的結論
60cm
5.2°
0.256
斜面長度相同時，斜面越低越省力。
14.7°
0.603
縱觀兩組實驗（如上表），對數據進行有針對性的分析，得出：斜面坡度越小越省力。
輔導教師評語
該學生謙虛謹慎，勤奮好學，喜歡動手操作，善于動腦，善于鉆研，注重理論和實踐相結合，將大學所學的課堂知識能有效地運用于實驗操作中，認真聽取同學的建議和老師的指導，對于別人提出的疑問和解決問題的辦法，能夠虛心聽取，表現出較強的求知欲，并能夠仔細觀察切身體驗獨立思考綜合分析，靈活運用所學知識解決學習中遇到的實際困難和實驗中遇到的問題。最終經過多次實驗與研究，所設計的斜面實驗操作儀在實驗中取得了好的效果。
教師：周雪
常曉波
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