任务背景
2021年,疫情在全球多地反复,苏州立达中学注重防控知识再宣传,疫情防控不放松,立达物理组老师结合防疫知识液体密度计原理,给2019级学生布置了暑假作业,利用吸管、木棍等工具制作简易密度计。
目前新冠病毒仍在多国肆虐,75%(V/V)的乙醇是灭活病毒最有效的。75%(V/V)是指乙醇占总体积的百分比为75%。小明发现身边没有75%(V/V)的乙醇,只有95%(V/V)左右的高浓度乙醇和蒸馏水,于是准备自己配制。
请帮助小明利用吸管、木棍等器材制作一个密度计,唯一能用到的测量工具是尺子,可以准确配制75%(V/V)的乙醇。学生需要记录制作密度计的过程液体密度计原理,并做实验报告。实验报告的纸张要求为A4纸,可以手写、画图,也可以拍照插入Word做电子报告。
看似简单的任务,却需要学生克服诸多困难:木棍或吸管的选择、吸管的阻塞方法、配重物的选择、75%(V/V)乙醇密度的计算、提高测量工具准确度的方法……虽然老师在课上已经讲授过这部分知识,但往往以考题的形式呈现。这次,学生们自己找到合适的设备,在家中相对独立地完成任务,并记录制作过程,形成完整的实验报告。他们需要面对的挑战依然不小。从收集到的实验报告来看,大部分学生都能理解任务的要求,但能够完成制作并完整呈现实验过程的学生并不多。
欣慰的是,同学们的作品中不乏亮点,如:有的同学根据物理原理,推导出密度计浸入各种液体的深度h与浸入水中的深度H的反比例函数表达式,并结合反比例函数及其图像,了解密度计刻度不均匀的原因;有的同学推导出密度计相邻刻度线间距离Δh的表达式,并从数学角度分析材料选择方案;还有的同学想出了巧妙的设计思路,尽量减少尝试次数,体现了工程设计的理念。
通过本次活动,学生们的科学、数学、工程技术素养将得到进一步提升。初中物理备考组老师们精心筛选了18份实验报告,经过集中评审,评选出一等奖11份、二等奖7份,并对每一份优秀作品进行了点评。希望孩子们在获得证书的同时,继续努力,让学习成为一种快乐,让追求成为一种梦想,让梦想成为现实。
以下是部分优秀的实验报告表及导师的点评。
导师点评:实验报告设计非常严谨、到位,实验过程中不仅标注了需要的75%酒精刻度,还标注了其他不同密度的液体组别。通过这样的步骤,不仅达到了实验目的,还完成了一个比较完整的密度计制作流程。同时要求实验的材料选择、用量等细节问题细化,并结合实际操作过程中遇到的问题,提出自己的思路,提供解决方案。实验体会深刻,富有创意,论述合理细致,有个人的见解和想法。
导师点评:梁毅在实验前对任务进行了分解,首先分析了实验原理,计算了75%酒精的密度,并推导出简明的表达式,为后续的制作做准备。接着,梁毅分析了任务的难度——“尽量测量准确”,经过严谨的公式推导,找到了选材和制作的标准——“选择更细的吸管,增加重量”。最让我欣赏的是,梁毅根据吸管的总长度反推了吸管浮在水面上的最佳入水深度,最大程度减少了尝试的次数,增加了成功率。
本次活动荣获一等奖的学生有:
01
02
03
04