研究背景和意义
学生对声音在空气中可以传播这一概念有一定认识,但对声音传播必须通过介质、真空中不能传播等知识缺乏感性认识。
针对教材中“真空不能传播声音”演示实验存在的不足,我充分发挥探究实验教学的教育功能,对实验主题作进一步改进。
研制真空传声实验装置并应用于小学科学课堂教学,既能有效激发学生学习科学的兴趣,又能辅助学生理解声音必须通过介质传播的原理。减轻科学教师实验教学负担的同时,更能培养学生的创新意识和实践能力。
研究设想和过程
基于过去对真空传声实验装置的研究,本次研究目的在于借鉴前人研制项目的优点,制作出新的真空传声实验装置,改进教材中真空传播声音的演示实验,辅助课堂实验教学。
实验教具应具备的特点:
1.符合学生认知现状;
2.便于学生直观、全面地观察实验现象;
3.操作简单、快捷、安全;
4.能重复使用,体现绿色环保理念。
项目主要围绕两个问题展开研究:
1.如何在有限的实验条件下模拟真空状态?
2.如何使实验装置操作简捷、效果明显,便于学生亲自探究?
初期研究
实验用品:100ml带管套玻璃注射器、音乐芯片。
实验方案:1.把播放的音乐芯片放入注射器的针管内;
2.向下推活塞,用管套盖住管口,听音乐芯片的声音;
3.用力往外拉活塞,观察声音的变化。
实验结果:多次试验后发现声音由强变弱,与教科书相比,实验时间缩短。
有学生提出实验中不便于观察音乐芯片是否在工作。
改进研究
1.改为发光音乐芯片
学生在用力往外拉活塞后没有听到声音,从而质疑音乐芯片没有工作。针对这一现象,我将音乐芯片作了改进,改为发光的音乐芯片,只要观察到音乐芯片发光就知道它在正常工作。
2.改为塑料材质注射器
玻璃材质的注射器容易破碎,实验时存在潜在危险,将其换成塑料制品可以提高安全性能。
3.管口处用纸巾封堵
注射器的管口会有一些空气占据空间,为了达到近乎真空的状态,纸巾或棉花可以有效堵住管口,而且在向下推活塞时可以省力。
研究成果
为了验证实验装置效果,我做了如下对比试验(见表)。
实验装置图片如下:
荣获奖项
真空传声实验装置获2015年度江苏省青少年科技创新大赛辅导员创新成果二等奖、2015年度连云港市青少年科技创新大赛辅导员创新成果一等奖。
项目完善设想
半年多的研究实践证明,围绕这一项目所开展的研究方向是正确的,也取得了良好的研究成果和应用效果。
当然,由于受学校条件和研究能力的限制,项目还存在诸多不足,需进一步改进和完善。
虽然发光音乐芯片来自音乐贺卡,属于废物利用,但纽扣电池会污染环境。本人正在研究将太阳能电板和发光音乐播放器结合在一起,固定在注射器的一侧,播放器的开关固定在注射器的外部,使装置更加绿色环保。
注射器的管口改成细小的圆柱形,进一步模拟真空状态(如下图)。
研究人员在后期研究中应吸收新的科学理念,敢于创新、大胆实践,以求得到更佳的实验效果。