杠杆原理是我们生活中最常用的一种机械活动,有一次我让憨憨自己打开一瓶易拉罐,可是那个搭扣很紧,小家伙力气不够,所以拉不动。于是,我给了他找了一个起子,插入搭扣下面,让他再试,结果他很轻松地就打开了易拉罐,我跟他说,这个就是杠杆原理。
要教孩子杠杆原理的话,首先要让他们明白杠杆的核心思想,其实就3句话:
找准一个支点,施加一个力道,举起一个东西。
有三个类型的杠杆小实验可以和孩子一起做。
(1) Lift Off(抬起实验)实验材料:1把勺子,1支笔,1个装满物体的盒子
实验步骤:
1. 将笔放在盒子前3厘米处
2. 将勺子放在笔上,勺子顶部放在盒子下方
3. 缓缓地下压勺子,看看能否抬起盒子?抬起盒子是很容易呢还是很难呢?
4. 再换一把长度不一样的勺子,做同样的实验,然后比较一下哪一把勺子最容易抬起箱子?哪一把勺子最难?
(2) Shut That Door(关门实验)
实验材料:1扇门,3张贴纸
实验步骤:
1. 将贴纸贴在门上的不同部位,分别是A、B、C(如下所示)
2. 将门打开,然后用一根手指推A,把门关上。感觉一下,关门容易吗?
3. 重复这个实验推B和C点,分别感受一下关门是否容易?
4. 总结一下在哪一个点推门最容易,哪一个点最难?
(3) Gone Fishing(钓鱼实验)
实验材料:1根竹棍,1支水笔,1把尺,1卷绳子
实验步骤:
1. 竹竿尽头绑一根绳子,绳子下吊一袋重物
2. 从竹竿另一头开始,分别标出25厘米、50厘米和75厘米
3. 右手抓住竹竿尽头,左手抓住25厘米处,抬起重物,感受一下是否容易?
4. 重复上面步骤,分别抓50厘米和75厘米处,感受一下是难还是容易?
这三个实验其实都从不同角度阐述一个道理,如果你的发力点距离支点越远,对于同一个重物,所需要的力度就越小。它所解决的问题是,让人可以用更小的力举起更大的重量,这样更省力。掌握了这个,小孩子对杠杆就有了一个基本的认识啦!
二、看看轮子
基本上每个宝宝都会有一辆小汽车玩具吧,其实汽车最大的魅力之一就是那4个轮子。
在做实验之前,我们需要问孩子一个问题,“为什么需要轮子呢?”
咱们接下来看下面这个实验:
1. 拿一个砖头,在平地上推,看看是否推行很容易?
2. 将一些蜡笔放在砖头下方,然后再推,看看推行变容易了,还是变难了?
3. 找一个盒子,下面装上4个轮子,然后再把砖头放进去,看看推起来容易还是难了?
做完这个实验后,孩子就能回答之前的问题,那就是轮子带来的帮助是:帮助物体的行走更容易。这样孩子对轮子这个概念也算掌握了。
三、玩玩齿轮
齿轮是一种特殊的轮子,它四周都有锯齿状,所以,美国老师会把齿轮称为Wheels with Teeth(带有牙齿的轮子)。
如果想带孩子认识齿轮,最简单的道具就是自行车。我曾经将自行车倒置在地上,然后娃可以用手转动脚踏板,就能看到踏板带动链条,以及轮子的转动。小家伙充满了好奇,摇着踏板转个不停。
齿轮是一个很有意思的玩具,美国有很多关于齿轮的教具,比如Learning Resource、Lego的齿轮玩具都是超级受欢迎。
当孩子在玩齿轮的时候,TA有考虑过齿轮的转动方向吗?当一个齿轮在顺时针旋转的时候,另外紧挨着的那个齿轮转动方向是怎样呢?
关于这个可以做一下下面这个实验。
1. 将2个齿轮紧挨着放在一起,转动第一个齿轮,然后看第二个齿轮的转向,和第一个齿轮比较一下,是否一样?
2. 将3个齿轮紧挨着放在一起,转动第一个齿轮,然后看2、3齿轮的转向,和第一个做比较?
3. 尝试一下4个齿轮的情况,最后画一张下面的图,看看每个齿轮的转向是怎样的?
齿轮是钟表、水车等各种机械的基础,像乐高的机械组就是提供了一堆齿轮可以完成很多超有创意的作品。掌握了齿轮,孩子就可以做很多很酷的玩意了!
四、资料
我手头有一本叫做《Science Experiments with Simple Machines》的书,这本书一共介绍了12个和机械相关的科学小实验,
每个实验都提供了实验步骤、实验插图、引申思考,锻炼的是孩子Problem Solving(解决问题)的能力,我今天提供的参考案例也都是来源于这本书。