钱江晚报·小时新闻记者 金丹丹 通讯员 钱佳芹

今天(1月18日),杭州主城区中小学的期末考结束,校园里一片欢声笑语。

杭州市丁兰实验中学给同学们准备的期末“压轴”活动,非常“重磅”——给年猪称重!

杭州小学有哪些数学竞赛(杭州这所中学的期末)(1)

学校有一个小型生态牧场,养着黑猪。给年猪称重是学校的传统项目,从2018年开始,今年已经是第五个年头。每年的学期末,师生都会齐心协力“大开脑洞”——运用科学知识来给年猪称重。

一头黑猪,动不动就是两三百斤,要怎么称?

往年,大家用过的方法有不少,比如模拟天平法称猪、利用沙坑测猪压强、用杠杆原理给猪称重……

每年的“称猪”方案,都是同学们复习闲暇讨论最激烈的话题。

今年的这套称猪方案,是同学们集思广益想出来的,采用的是平衡力的方法,用到了压强公式。

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这个称猪方法用到的是七年级科学的知识点,根据压强公式F=PS,可以算出轮胎给笼子的力,然后根据受力分析可得,三个轮胎给笼子的力之和等于笼子加猪的重力。

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下午三点半,八年级几位人高马大的同学组成“赶猪小队”。今年的“赶猪”环节非常顺利,黑猪“呼呼”很快就乖乖进了笼子。

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想要保证测量的精准度,黑猪不乱动很重要。在称重开始前,有位男生专门负责安抚猪猪的情绪,他的绝招是不停地给黑猪投食花菜。

在今天正式称猪前,同学们已经进行过模拟实验,尽可能减小误差,确保方案的可行性以及称猪数据的有效性。

在科学老师金磊、顾枭杰的指导下,同学们独立完成方案的撰写、材料制作和活动的实施。

今年称猪大法的灵感来源于生活。因为骑车上下学的同学有不少,有学生发现打气筒上有气压表,汽修店上气泵上也有,而车轮在气不是很足的情况下,形变较为明显。由于物体形变与受力有关,通过这个关系,可以求出力的大小。

称猪的工具都很环保,同学们利用课余时间,从回收站淘来轮胎和木板,洗净后制作“称猪测量仪”。从量尺寸切割木板,到木板打孔,拧螺丝固定,同学们分工合作,体验动手制作的乐趣。

称猪开始!

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第一步,测量压强。同学们分头拼木板、接气压表。将三块垫有轮胎的木板拼合在一起,并用打气筒打气,三个轮胎的高度调整一致时,记下此时轮胎内气压和木板至地面的初始高度。

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同学们齐心协力将装有黑猪“呼呼”的笼子抬到木板上。瞬间,轮胎受力发生了形变,开始变扁。

有同学用打气筒向轮胎内打气,并反复调节气压,直至每块木板的高度与初始高度相同。记录数据的同学读出此时轮胎内气压。

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第二步,同学们取其中一个轮胎放置在一块透明玻璃板下方,调整玻璃板离地高度,并用圆环面积法测出受力面积。

到最后一步了!同学们通过公式,并减去笼子的质量60公斤,最终算出黑猪“呼呼”的质量为213公斤。

同学们还回顾了整个过程,进行了误差分析:一是气压表未接好,导致测量值偏小;二是在圆面积测量时,印迹不清楚,理论上应测量三个轮胎的接触面积,而非一个(由于形变量一致,所以只测量一个);三是黑猪在笼子内左摇右摆,没有稳定下来,这对实验也有一定的影响。

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杭州市丁兰实验中学开设了“猪猪养成记”拓展实践课,在劳动课的时候,学生和老师都会参与给猪喂食、打扫猪圈的活动当中。同时,学校也有专门喂养猪的张师傅,为了让猪伙食好一些,他甚至会在凌晨3点钟去菜场给猪捡新鲜菜叶吃。在大家精心照顾下,学校今年养的八头黑猪,个个膘肥滚圆。

我们看看这些年,同学们分别用了哪些方法称猪——

2018年,运用模拟天平的方法;

2019年,利用沙坑测出了猪站立时候的压强;

2020年,运用杠杆原理,一个人“撑起”一头猪;

2021年,采用了阿基米德定律和等效替代法,效仿“曹冲称象”的方式称猪。

804班应悠乐同学说,称年猪活动,真正让他们把所学的知识应用到解决实际问题中,也体会到真实和想象中的差距。“我们通过不断尝试,并修改称量方案,感受到了科学探究的魅力和科学家们的不易。”

每年杀掉的年猪,学校会进行义卖,所得善款会捐给偏远贫困地区的学校。

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