8、关于钟摆的探究实验

速读摘要
岁的儿童游戏,是公号里最多的,对哪些主题适合哪个年龄段的孩子,我都做了整理。就是这个钟摆,钟摆摆动的时候,会带动齿轮转动。理解比较好的孩子可以参与,那我们要让时钟的时间走快一点,怎么调整钟摆会比较好呢?(这个答案是缩短钟摆线,之前说的改变钟摆的高度,虽然钟摆速度变快,但是钟摆到最低点的时间是一样的。在这个阶段内,少年儿童能够运用假设演绎推理,推论出问题的结论。
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【经典实验】如何在家锻炼孩子的推理能力?(时间启蒙第8期)

原创ki妈亲子启蒙 ki妈亲子启蒙社
本期的特色是,皮亚杰的经典测试实验用于儿童的探究活动。
同时,本期也是“时间启蒙”专辑的第8期:
接时间启蒙上两期:

Ki妈说


先回答群里爸妈最多的问题,因为最近我们更新的内容都是幼小衔接,适合小学的主题游戏。

很多幼儿园的爸妈就有疑问:是不是,我们只设计小学的游戏?

其实,3-6岁的儿童游戏,是公号里最多的,对哪些主题适合哪个年龄段的孩子,我都做了整理。

目前这些内容都分门别类放在小程序,大家有需求,可以按文章的提示点击到相应的专辑。

本期继续延续时间的专题:

之前我们已经有过7期的主题,这一期我们回到时间测量工具——时钟上面,而且是最古老的机械摆钟,去初步了解钟摆的工作原理,以及对钟摆的运动做一个深入的探究工作。

接上两期:

本工作适合6岁以上儿童。


游戏1:认识古代的时钟


材料:准备图片,打包在素材里,可打印,可在电脑上看。
跟孩子说:
古代的时钟,都是机械的。
我们拆开时钟看一看,大概是这样的。
(圆柱体的是铃,圆形的是钟摆)

这里面看到了很多圆形带牙齿的,我们叫做齿轮,时针分针的转动就是齿轮带动的,那么什么带动齿轮呢?

就是这个钟摆,钟摆摆动的时候,会带动齿轮转动。
(上面这个钟增加了月相)
钟摆会一直不停的摆动吗?
钟摆会慢下来。
如果钟摆停了,那么时钟就不动了。
这时候,我们会给钟摆一点能量。现在我们用电池,以前的人用发条。就像音乐盒的发条一下。

发条保持的时间会长一点,有时候可以维持一整天。
所以,以前人们需要一天给时钟上一次发条。


哪些会影响机械钟的工作


问问孩子,对于一个时钟,哪些部分会影响它的工作。

 这其实是帮助孩子整理刚才说的那段话,Kiki说:钟摆、齿轮和发条。


钟摆小实验

准备材料:两个立杆,中间放一个棍子,准备两样相同的物体,挂在杆子上当钟摆。(我用了质量相同的木片,大家自由发挥,乐高或者其他都可以,尽量多多少几个一样的)、细绳;或者,你也可以用一个大衣架。


01

提出问题:如何让钟摆变快?



将一个钟摆挂上,跟孩子说。这是一个钟摆。

假设我们现在把时钟里的钟摆拿出来,我们单独分析这个钟摆。

当我们推一下钟摆,它就会摆动。

只要是在动的物体,它都有快慢。有时候,我们把快慢叫做速度。快的速度就快一点,慢的速度就慢一点。

我现在想让你帮我解决一个问题:

怎么让这个钟摆摆的快一点?


02

建立参照系



如何让钟摆摆快一点?

Kiki想了一想,就说,那摆的时候起点高一点就可以了?

于是,我照做了。

但是我也提出了疑问。我现在不知道是不是比刚才的快了,因为我不知道之前的是什么样子的。
我提出解决方法:

所以,如果我们要比较的话,我们就要有一个参照物

如果一个钟摆正常运动,另一个钟摆放的高一点。这样有参照,就能知道钟摆是变快了还是变慢了。


03

比较1:摆动起点变高


kiki第一个想到的是,让摆从高一点的地方下来,速度会比较快。

于是我们开始做比较。

找了相同的摆:相同高度,相同重量。

我们发现,摆的起点变高,下来的速度确实是变快了。
(如果从侧面观察,会发现,他们一开始的时候,到达最低点的时间是一样的。

备注:
实验过程中,会有误差,因为角度、力度等差异,会让实验不精确。

这并不是我们主要考察的地方,我们是希望引导孩子逻辑的思考问题,假设,并演绎证明结果。

但是,如何保证实验尽量精确,这点可以跟孩子在实验中多加探讨)


04

比较2:钟摆重量增加



继续问Kiki,还有什么办法让摆。kiki因为看到我准备好的双层钟摆,她就说,把它变重一点。

于是,我把三层钟摆放上去比较。
其他都条件都一样,只是重量不一样,结果很明显,他们几乎同时到达,速度是一样的。
看来,改变钟摆重量并不能改变速度。

05

比较3:钟摆线缩短


问Kiki还有什么办法?Kiki想不出来了。

我说:我们观察这个钟摆,除了钟摆还有这根线。我们试试看,如果把线变短了,速度会不会有变化,可以让孩子先猜猜看?
结果,我们发现,其他条件都一样(下降起点一样、重量一样),短线的钟摆更快一点,晃动的频率更高,


06

比较4:摆动的时候,用力推一下



跟kiki说,还记得吗?
你荡秋千的时候,我经常推你。
我们这次试试看,如果推一下钟摆,速度会不会变得更快?
结果,我们发现,他们基本上都是同步的。


07

手绘结果



2年级以上的孩子可以手绘一个实验报告。
小龄的孩子体验思考过程为主。


08

跟孩子做小结


以口头为主,让孩子总结一下,哪些方法可以让钟摆变快,可以帮助孩子去回顾以及整理思路。

有些孩子而言,这点有点难,带着孩子一起总结和回顾:

增加钟摆的摆动起点,可以让钟摆速度变快(摆动幅度用的时间是相等的)。

减小钟摆摆绳的长度,可以让钟摆速度变快。

改变重量或者用力的推动,都不可以改变摆动速度。

有一个思考题:

理解比较好的孩子可以参与,那我们要让时钟的时间走快一点,怎么调整钟摆会比较好呢?

(这个答案是缩短钟摆线,之前说的改变钟摆的高度,虽然钟摆速度变快,但是钟摆到最低点的时间是一样的。所以,改变时间快慢,只能缩短钟摆线。)


共振游戏


我们既然都进行了钟摆实验,这些用具还可以展示一个“共振现象”,但是,这里需要用到的是,两个钟摆都悬挂在一根线上,或者铁丝上,如果是粗的木棍,共振可能不明显。

我们会发现,一个不动,摆动另外一个,慢慢的,不动的也开始晃动,渐渐的,两个钟摆差不多会同步晃动。

Kiki在观察这个现象的时候,她就说,是动的钟摆传到铁丝,铁丝的振动传到另外一个球上,最后,他们一起动了起来。

探索小练习


两三个小练习,可以跟孩子探讨:(打印素材)


后记



其实钟摆的小实验,也是皮亚杰(世界著名儿童心理学家)的一个非常著名的测试。他用这个测试来确认,不同年龄段的孩子的演绎推理能力的阶段。

实验也得出这样的结论:

1、少年期的儿童进入了形式运算阶段

2、在这个阶段内,少年儿童能够运用假设演绎推理推论出问题的结论

3、他们解决问题的思维特点是从假设出发提出问题的可能性

4、思维过程是,当他面临问题情境时,首先运用“一般的理论”思考影响结果的各种可能因素,并形成假设,然后通过实验验证假设的真伪,或者运用系统的科学方法,运用演绎推理检验假设,得出结论。

因为我们的孩子年龄都不是很大,所以,本期的实验主要还是引导为主,有条理的帮助孩子体验这次科学实验,并得出结论。



如何获取本期配套素材?


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