錢江晚報·小時新聞記者 金丹丹 通訊員 錢佳芹
今天(1月18日),杭州主城區中小學的期末考結束,校園裡一片歡聲笑語。
杭州市丁蘭實驗中學給同學們準備的期末“壓軸”活動,非常“重磅”——給年豬稱重!
學校有一個小型生态牧場,養着黑豬。給年豬稱重是學校的傳統項目,從2018年開始,今年已經是第五個年頭。每年的學期末,師生都會齊心協力“大開腦洞”——運用科學知識來給年豬稱重。
一頭黑豬,動不動就是兩三百斤,要怎麼稱?
往年,大家用過的方法有不少,比如模拟天平法稱豬、利用沙坑測豬壓強、用杠杆原理給豬稱重……
每年的“稱豬”方案,都是同學們複習閑暇讨論最激烈的話題。
今年的這套稱豬方案,是同學們集思廣益想出來的,采用的是平衡力的方法,用到了壓強公式。
這個稱豬方法用到的是七年級科學的知識點,根據壓強公式F=PS,可以算出輪胎給籠子的力,然後根據受力分析可得,三個輪胎給籠子的力之和等于籠子加豬的重力。
下午三點半,八年級幾位人高馬大的同學組成“趕豬小隊”。今年的“趕豬”環節非常順利,黑豬“呼呼”很快就乖乖進了籠子。
想要保證測量的精準度,黑豬不亂動很重要。在稱重開始前,有位男生專門負責安撫豬豬的情緒,他的絕招是不停地給黑豬投食花菜。
在今天正式稱豬前,同學們已經進行過模拟實驗,盡可能減小誤差,确保方案的可行性以及稱豬數據的有效性。
在科學老師金磊、顧枭傑的指導下,同學們獨立完成方案的撰寫、材料制作和活動的實施。
今年稱豬大法的靈感來源于生活。因為騎車上下學的同學有不少,有學生發現打氣筒上有氣壓表,汽修店上氣泵上也有,而車輪在氣不是很足的情況下,形變較為明顯。由于物體形變與受力有關,通過這個關系,可以求出力的大小。
稱豬的工具都很環保,同學們利用課餘時間,從回收站淘來輪胎和木闆,洗淨後制作“稱豬測量儀”。從量尺寸切割木闆,到木闆打孔,擰螺絲固定,同學們分工合作,體驗動手制作的樂趣。
稱豬開始!
第一步,測量壓強。同學們分頭拼木闆、接氣壓表。将三塊墊有輪胎的木闆拼合在一起,并用打氣筒打氣,三個輪胎的高度調整一緻時,記下此時輪胎内氣壓和木闆至地面的初始高度。
同學們齊心協力将裝有黑豬“呼呼”的籠子擡到木闆上。瞬間,輪胎受力發生了形變,開始變扁。
有同學用打氣筒向輪胎内打氣,并反複調節氣壓,直至每塊木闆的高度與初始高度相同。記錄數據的同學讀出此時輪胎内氣壓。
第二步,同學們取其中一個輪胎放置在一塊透明玻璃闆下方,調整玻璃闆離地高度,并用圓環面積法測出受力面積。
到最後一步了!同學們通過公式,并減去籠子的質量60公斤,最終算出黑豬“呼呼”的質量為213公斤。
同學們還回顧了整個過程,進行了誤差分析:一是氣壓表未接好,導緻測量值偏小;二是在圓面積測量時,印迹不清楚,理論上應測量三個輪胎的接觸面積,而非一個(由于形變量一緻,所以隻測量一個);三是黑豬在籠子内左搖右擺,沒有穩定下來,這對實驗也有一定的影響。
杭州市丁蘭實驗中學開設了“豬豬養成記”拓展實踐課,在勞動課的時候,學生和老師都會參與給豬喂食、打掃豬圈的活動當中。同時,學校也有專門喂養豬的張師傅,為了讓豬夥食好一些,他甚至會在淩晨3點鐘去菜場給豬撿新鮮菜葉吃。在大家精心照顧下,學校今年養的八頭黑豬,個個膘肥滾圓。
我們看看這些年,同學們分别用了哪些方法稱豬——
2018年,運用模拟天平的方法;
2019年,利用沙坑測出了豬站立時候的壓強;
2020年,運用杠杆原理,一個人“撐起”一頭豬;
2021年,采用了阿基米德定律和等效替代法,效仿“曹沖稱象”的方式稱豬。
804班應悠樂同學說,稱年豬活動,真正讓他們把所學的知識應用到解決實際問題中,也體會到真實和想象中的差距。“我們通過不斷嘗試,并修改稱量方案,感受到了科學探究的魅力和科學家們的不易。”
每年殺掉的年豬,學校會進行義賣,所得善款會捐給偏遠貧困地區的學校。
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