粉身碎骨粉笔落地成段

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内容摘要

为了解开粉笔落地与摔成的段数之间的奥秘,我运用简单的实验器材,通过控制变量等方法进行对比实验。在实验过程中,我对生活中观察到的现象进行提问、猜测、探究、查阅资料,最后得出实验结论。

提出问题

在我们的学习生活中,除了铅笔橡皮外,与我们形影不离的就是粉笔。教室讲台上总会有几大盒的粉笔。人来人往不免会有粉笔摔落到地上。幸运时不会摔断,而有时,则会摔成两段,三段甚至四段,五段。粉笔落地为何会摔断?是如何摔断的?又为什么会摔成不同的段数?这又与哪些因素有关?

提出猜想1.粉笔摔成的段数与粉笔下落的高度(即落地的速度)有关;2.粉笔摔成的段数与粉笔落地的状态有关;3.粉笔摔成的段数与粉笔的长度有关。获取事实证据一

根据第一、二个猜想,我准备好材料进行第一次实验。

实验材料

材料、长度、粗细等完全相同的若干支粉笔、一把卷尺、一支记号笔。

实验过程1.准备实验:

用卷尺分别测量出高度为50cm、cm、cm处用记号笔标注。检查粉笔的材料、长度、粗细等是否相同。

2.开始实验:

将粉笔分别放置在50cm、cm、cm高度处,横向释放、落地观察粉笔段数,纵向释放、落地观察粉笔段数。每个高度、方向重复进行三次实验。

①纵向50cm处

②纵向cm处

③纵向cm处

④横向50cm处

⑤横向cm处

⑥横向cm处

4.实验现象:

(1)cm处比cm处和50cm处摔成的段数多。

(2)横向落地比纵向落地摔成的段数多。

5.实验结论:

(1)粉笔摔成的段数与粉笔下落的高度(即落地的速度)有关。粉笔落地速度越大,摔成的段数越多;粉笔落地速度越小,摔成的段数越少。

(2)粉笔摔成的段数与粉笔落地的状态有关。横向落地比纵向落地摔成的段数多。

获取事实证据二

根据第三个猜想,我准备好材料进行第二次实验。

实验材料

材料、粗细相同,长度分别为7.5cm、4.5cm、3.5cm、2.5cm的若干支粉笔、一把直尺、一把卷尺、一支记号笔。

实验过程

1.准备实验:

用直尺量取长度分别为7.5cm、4.5cm、3.5cm、2.5cm的粉笔若干。检查粗细、材料是否相同。

2.开始实验:

将长度分别为7.5cm、4.5cm、3.5cm、2.5cm的粉笔,分别放置在50cm、cm、cm高度处,横向释放、落地观察粉笔段数,纵向释放、落地观察粉笔段数。每个高度、方向重复进行三次实验。

①7.5cm横向

②4.5cm横向

③3.5cm横向

④2.5cm横向

⑤7.5cm纵向

⑥4.5cm纵向

⑦3.5cm纵向

⑧2.5cm纵向

3.实验现象:

长度为7.5cm的摔成段数最多,2.5cm的最少。

4.实验结论:

粉笔摔成的段数与粉笔的长度有关。粉笔长度越长,摔成的段数越多;粉笔长度越短,摔成的段数越少。

查阅资料

这次实验结束后,我知道了影响粉笔摔成的段数的因素。但是,还有很多的问题没有得到解决,如,粉笔落地为何会摔断?是如何摔断的?又为什么会摔成不同的段数?于是,我查阅了相关资料。

1.在粉笔下落的过程中,粉笔的一端先触及地面,竖直向上反弹,地面对粉笔突然施加一个力矩。如果其速度足够大,地面对粉笔施加的力矩会使得粉笔直接断裂为两段,断裂位置一般在接近中心位置的缺陷处。如果其速度尚且不够大,不能够直接断裂,在粉笔一端触及地面时,其两端的速度大小相同,后落地的一端在突然施加的力矩作用下在落地时会得到比先落地一端更大的速度,这个速度如果足够大也会使得粉笔断裂,这便是粉笔断为两段的情景。

2.每次碰撞会伴随一定的能量损耗,粉笔在较低的高度落下时,就会多次在地面反弹而不发生断裂;如果粉笔在较高处落下,其首先断裂为两段,然后未触及地面的一段在下落速度足够大时很可能断裂为两段,这是断裂为三段的情况;如果其首先断裂的一段速度也足够大,当其另一端触及地面时也可能发生断裂,这是断裂为四段的情况。

3.特定长度的粉笔落地断裂的段数与落地高度直接相关,同时其断裂的方向以及位置与粉笔的内在缺陷分布,粉笔落地的倾角也直接相关。

教师点评

你为了解开粉笔落地与摔成的段数之间的奥秘,运用简单的实验器材,通过控制变量等方法进行对比实验。在实验过程中,对生活中观察到的现象进行提问、猜测、探究、查阅资料,最后得出实验结论,体验科学源于生活,提高了自己的科学素养。

指导老师陈懋

本期编辑

供稿:陈懋

制作:祝烨烨

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