多功能机械试验组合套件

王子龙 刘美君

一、研究背景

教科版小学《科学》六年级上册“工具和机械”单元中，有“轮轴的秘密”“定滑轮和动滑轮”“滑轮组”“斜面的作用”分组实验内容。在这些实验探究活动中，学生实验轮轴的作用，轮的大小对轮轴拉力的大小不同，实验器材没有大轮无法完成对比实验;定滑轮、动滑轮实验，滑轮组实验，新配置的实验器材底座轻，支架易倒，挂定滑轮的横杆较粗，挂钩小，挂起容易掉下;斜面的作用、不同坡度斜面的作用等相关实验时，实验器材存在不足，操作稳定性较差，实验数据不够精确等问题，影响实验的准确性和高效性。为此我们合作研究出适用于以上全部实验内容的“多功能机械实验组合套件”，用以提高实验器材的使用效率，使实验教具达到简约化、标准化及多功能化，而且方便组合使用。

二、制作工具

电工刀、手电钻、螺丝刀、剪刀、钢锯、小台虎钳、小型台钻等。

三、制作过程

1.如图1所示，制作黑色大轮轴和蓝色小轮轴。

2.如图2所示，用小型钻台钻孔制作铜质横杆。

3.如图3、4所示，将两根立杆一端车丝，其中一根另一端设计套管，使两根立杆可套起来使用;套管设标高数据，配上蝶形螺帽，组装在方形支架底座上。

4.如图5、6所示，制作两块木板，一块木板一端钉两颗小圆钉，另一块一端设计两颗套钉，两块可套起来延长使用，做斜面组合套件。

5.如图7所示，在方座支架的立杆上端组装大、小轮轴。

四、使用方法

1.轮轴实验

将绳子的两端各打一个结，留套环用来悬挂钩码;套绳在轮的卡槽内绕2圈，套绳的一端从轮的卡槽口伸出，再在轴上的卡槽里绕一圈。先在轮卡槽内的绳子套环上挂钩码，再在轴上卡槽里的绳子套环上挂钩码，受力达到平衡。通过对比实验得出：轮越大越省力。（如图8、9所示）

2.定滑轮和动滑轮实验

从立杆上取下轮轴，卡件上组装横杆，再在横杆的钻孔处挂上定滑轮，进行定滑轮实验。得出实验结论：定滑轮既不省力也不费力，但能改变用力方向。做动滑轮实验时，取下定滑轮，将套绳的一端挂在横杆上，另一端穿过动滑轮的卡槽，套环挂上测力计，再在动滑轮上挂上钩码，测量所用的拉力。得出实验结论：动滑轮能省力，但不能改变用力方向。（如图10、11所示）

3.滑轮组实验

将定滑轮挂在横杆的钻孔处，绳子穿过定滑轮和动滑轮上的卡槽，一端挂在定滑轮的挂钩上，另一端挂在测力计的挂钩上，在動滑轮的挂钩上挂上钩码，进行滑轮组实验。再用较长拉绳进行双滑轮组实验。得出实验结论：滑轮组能省力;滑轮组滑轮越多越省力。（如图12、13所示）

4.斜面实验

降低横杆的高度，将木板挂在横杆上后，用小车在木板上做斜面拉力实验;升高横杆的高度，再做斜面拉力实验。得出实验结论：斜面能省力，斜面的坡度越大越费力（或者斜面的坡度越小越省力）。（如图14、15所示）

五、创新点及价值

用“多功能机械实验组合套件”开展实验，具有功能多样、结构简单、操作便捷，实验效果好等优点。这一单元四个不同的实验都能轻松地完成，真正做到了组合实验套件，有利于构建高效课堂，能很好地帮助同学们完成轮轴、滑轮、滑轮组和斜面的探究实验。

将“多功能机械实验组合套件”放人木盒里，存放、组合、使用都很方便，能减少实验器材的购置成本，提高实验器材的使用效率。

这种“多功能机械实验组合套件”，用优质材料制作，突出创新，设计新颖，构思巧妙，有利于同学们进行分组实验，帮助理解科学原理，也有利于学习和掌握科学知识;更重要的是，便于组合，性能稳定，安全环保，造价低廉，外形小巧，适合批量生产和推广使用。