潮新闻客户端记者金丹丹通讯员胡伟
1月19日上午,杭州市丁兰实验中学的同学们迎来了本学期休业式前的最后一项挑战,为学校饲养的黑猪称体重。
“挑战二师兄”是学校传统的项目化学习活动,自2017年学校建造了小型生态牧场以来,“挑战二师兄”项目化课程已经陪伴同学们8年。每年,师生都会齐心协力“大开脑洞”,运用科学知识来给猪称重。
往年,大家用过的方法有不少,比如模拟天平法、沙坑测猪压强、杠杆原理、胡克定律、改良“马德堡半球”实验等给猪称重。
今年,一个新创意又诞生了——通过“液体压强”来“称猪”。
同学们画的称猪示意图图片由学校提供
怎么用这个原理,测量出“二师兄”的体重?
为了更好地完成称猪挑战,同学们反复“彩排”,进行多次模拟实验,在尽可能地减小误差的基础上,确保方案的可行性及称猪数据的有效性。
上午9点不到,“赶猪小队”的队员们穿上了防水服,向着“二师兄”的住所出发。
每年的“赶猪”环节都充满了欢乐和挑战。
称猪现场图片由学校提供
今天的黑猪个头大,但特别乖巧。可能是一只对科学实验很感兴趣的黑猪,没一会,它就很配合地走进了笼子。
称猪现场图片由学校提供
很快,同学们运送黑猪来到了模型池。
等待中的称猪小队,在老师的指导下,早早组装好了液压称猪装置。
称猪现场图片由学校提供
两个水囊分别连接粗管,一端用矿泉水瓶剪下的一部分固定在一起,再接上透明软管。透明软管里是红色的液体,方便读数。
911班的洪晨凯介绍了称猪的原理。
黑猪放上水囊后,对水囊产生的压力相当于猪的重力,而产生的压强相当于软管中液体增加的压强,根据G猪/s=ρ水g(h2-h1),可以推导出猪的质量m=ρ水(h2-h1)s。
称猪现场图片由学校提供
同学们将猪和猪笼一起放到水囊上,标记此时的液面高度h2。此前,大家已经测好了水囊的上表面积s,并将猪笼放在水囊上,标记液面高度h1。
称猪现场图片由学校提供
称猪现场图片由学校提供
称猪现场图片由学校提供
用刻度尺测量出液面高度差后,就可以通过推导出的公式测出猪的质量。
多次实验取平均值后,同学们测出黑猪的质量为134.75千克,这与直接称出的黑猪质量133千克非常接近。
洪晨凯说,这是他第三次参加称猪活动。“从初一到初三,每年我都参加了,非常有意思!”
他表示,称猪活动让大家尝试用课本所学知识来解决实际问题,同学们和老师们不断尝试,修改称量方案,感受到科学探究的魅力和科学家们的不易。
一位七年级的称猪队员告诉记者,以前就听说过学校的“挑战二师兄”活动,一直想来参与。“公式可以这么有趣,课本知识应用到实际生活中后,变得通俗易懂了。我们下学期科学课会学到测量,我超级期待!”
杭州市丁兰实验中学校长钱佳芹表示,学校在2017年开始尝试“挑战二师兄”项目,源于希望改变学生的学习方式,通过项目带领学生到真实的情境中去,利用所学学科知识去解决生活中的实际问题。
“2017年,我们只有‘挑战二师兄’一个项目,现在,学校每个备课组至少有两个项目的优化和迭代。实践育人的方式,已经在学校生根发芽。”她表示,很欣喜看到孩子们利用多门学科的知识自主探究、解决问题,“不仅是科学的学科知识,还有数学的计算能力、美术的设计方案能力等等。孩子在真实学习的情境中,运用和迁移知识,能力不断提升,学习品质也在不断发展。”
来看看这些年
大家如何给“二师兄”称重——
2018年,模拟天平法称猪
2019年,通过在学校沙坑里测出猪站立时的压强,来推算体重
2020年,用杠杆原理支起了猪,并算出它的体重
2021年,利用阿基米德定律和等效替代法,向“曹冲称象”致敬
2022年,运用平衡力称猪
2023年,利用了胡克定律
2024年,改良“马德堡半球”实验称重