自制教具《拱形的力量》

 

作品说明：

在学习《拱形的力量》时，我们发现用书本作抵挡物有很多不足：1、每个小组的纸拱跨度不一样，最后的数据有很大的不同；2、同学们在增加书本的时候，总是不小心移动跨度，影响之后的实验数据；3、同学们找齐一模一样的书本耗时耗力，而且不能保证每个小组找的书本都是一样的；4、增加书本的实验主要是为了让我们明白：外推力不仅仅在拱足有，拱形的各个部分都有，但按照课本内显示的实验材料使同学们理解这一点有困难。

为了解决这些难题，我们小组设计了如下的实验材料：

材料分别是：作为重物的垫圈、纸拱、划有标准线底部有磁贴的挡板、跨度固定的木块底座（在木块一个侧面同样有磁贴）、作为抵挡物的木块。

首先，是整个底座的介绍：

 

                      

底座木块和挡板上都有磁贴，方便材料的取放；挡板上划了黑线，因为课堂时间有限，为了有效利用时间又出现实验效果，我们制定了一条坍塌标准线，使纸拱形变现象明显的同时又节约了时间；底座的木板被固定在底座上，使每个小组的跨度相同，有利于全班数据的横向比较；纸拱上画了黑点统一放垫圈的位置。从照片中我们可以发现拱形从原来的半圆形变成了现在的类似长方形。

然后同学们就会发现，拱足被抵住了，纸拱的承压能力就变强了；同时，同学们也会发现外推力不能从拱足出去，就只能往上移到拱肩的位置了。因此，在拱肩就发生了形变。

接着，同学们就很容易想到如果要让纸拱的承压能力再强一些，就需要再去抵住外推力。这个时候，木块就派上了用场。我们根据老师的提示，为了让同学们更好地理解要想让纸拱承压能力变强，一定要牢牢抵住外推力，设计了两个实验：木块竖直叠放和木块贴着拱形斜着叠放。

                       

从实验现象中我们可以发现，沿纸拱斜着放木块纸拱的承压能力增强地更明显，而且纸拱的形变只发生在没有被木块挡住的拱顶部分；而直放木块，纸拱还是发生了比较严重的形变，直到纸拱碰到木头，形变才没有继续发生。

我们认为这套学具能从纸拱的形状前后变化和垫圈的叠放数量变化两个方面，帮助我们更好地理解拱形处处存在外推力；只有抵住外推力，才能真正增强拱形的承压能力。以上就是我们设计这套学具的所思所想。