课程计划
返回课程计划索引打印机友好版
拓展学生的想像力-橡皮筋比赛
等级：5-8作者：Dr. Carin A. Helfer来源：原创
摘要
学生将使用由胶水和硼砂制成的聚腻子探索聚合物的特性。物理和化学变化，能量守恒和动摩擦将被解释。作为课程的延伸，学生们有机会参加AGPA青年发明家橡皮筋比赛。整个课程允许教师满足科学内容标准，并使用最佳教学实践实践/思考学习和真正的基于问题的学习来介绍聚合物和科学概念。
目标
通过这节课，学生应该知道什么？
- 学生将了解聚合物的一些特性，包括橡胶弹性、聚合物流动、高摩擦系数
- 学生将知道物理变化和化学变化的区别
- 学生将知道什么是动能、重力势能和弹性势能
- 学生将知道能量可以转化或转移，但永远不会丢失（能量守恒）
- 学生们会知道，动摩擦是当两个接触的物体相互滑动时产生的力
通过这节课，学生应该能做些什么？
- 学生将能够辨别物理变化和化学变化之间的区别
- 学生将能够识别动能、重力势能和弹性势能
材料
- 埃尔默的白色胶瓶
- 2个大塑料杯-一个用于胶水和水，一个用于硼砂和水
- 水
- 工艺棒
- 硼砂粉
- 测量液体的刻度钢瓶
- 小塑料杯
- 塑料勺子
- 食用色素，如果需要的话
程序
订婚
上课前，按60%的胶水浓度制作一批聚腻子（见“探索”章节中的表）。有关制作聚腻子的视频，请参见下面：
在上课开始时，给学生展示聚腻子。问学生以前是否做过或见过胶腻子。如果有，请他们描述一下这些材料。把他们的评论写在黑板上。
接下来，用油灰做一个球，并问学生，当你把球从桌子上抛到一定高度时，他们预计会发生什么。放手看看是否符合他们的期望。
向学生们解释你用60%的胶水和40%的水制作了聚腻子。专注的概念需要根据学生的年龄在适当的水平上进行解释。问学生：“如果胶水浓度是75%，你认为会发生什么？”如果胶水浓度是50%会怎么样？”把他们的猜测写在黑板上。
让学生分组制作不同胶水浓度的聚腻子，研究材料的性能。
评估：这个阶段的评估是非正式的。学生们都应该参与讨论。
探索
- 学生可以分成2、3或4组，以最适合你的班级为一组。
- 把工作表发给每个学生。
- 为每组分配一个样品编号，以确定胶水的浓度，如下表所示。
测量胶水和胶水稀释度：
- 测量胶水的时候，最好使用一个小的塑料杯，上面有42毫升的标记。首先，用刻度的圆筒测量42毫升的水。将水倒入小塑料杯中，用永久记号笔在42毫升的水平面上做一条线。在杯子上做记号后倒掉水。
- 用有标记的杯子（有42毫升的线）测量胶水。将42毫升胶水倒入一个大塑料杯中。
- 在刻度圆柱中测量样品所需的水量，并将此水加入大塑料杯中的胶水中。用工艺棒搅拌。
- 食用色素可以添加到胶水和水中。一两滴就够了。
- 让学生在工作表上记录选择的浓度。
- 让学生在工作表上记录胶水和水的观察结果。
- 让学生回答工作表上有关物理或化学变化的问题。
注：不同浓度的胶水会导致聚腻子具有不同的最终性能。
硼砂溶液的配制：
- 在装硼砂溶液的塑料杯中加入120毫升（约1/2杯）温水。
- 向水中加入5克（大约一茶匙）硼砂粉。用勺子搅拌，直到几乎所有硼砂粉都溶解。请注意，一些硼砂将留在溶液中。
制作聚腻子：
- 让学生使用下表中的测量值来确定添加到胶水和水溶液中的硼砂溶液的量。
- 用刻度筒量好，加入适量硼砂溶液到盛满胶水和水的杯子中。
- 搅拌混合物，直到它达到可以从杯子里拿出来揉捏的程度。
- 让学生回答工作表上有关物理或化学变化的问题。
- 让学生在作业表上描述聚腻子的性质。
- 让小组把他们的聚腻子分成两块，用一块聚腻子和另一组交换，检验用不同浓度的胶水制成的聚腻子。您应该预先确定交易，以便每个组的浓度不同于其原始浓度。
- 让学生将他们制作的聚腻子的性能与工作表上用不同浓度的胶水制作的聚腻子的性能进行比较。
评估：确保学生遵守适当的实验程序。监督小组，确保他们记录了所有的观察和数据。
解释
在课堂上复习/讨论工作表。
- 水加入到胶水中是一种物理变化。如果需要的话，可以将水蒸发回胶水。
- 硼砂加入水中是一种物理变化。水可以蒸发回来硼砂粉。
- 在胶水和水中加入硼砂溶液是一种化学变化。氢键形成交联网络。
请参阅：http://chemistry.lsu.edu/site/Outreach/item1739.pdf了解制作聚腻子时发生的化学反应的更多信息。
物理变化：一种新的物质没有被创造出来，只是物质的形式发生了变化。物理变化是可以逆转的。
化学变化：发生化学反应，形成新的物质。化学变化不容易逆转。在这个过程中，能量不是释放就是吸收。更多信息请参见：http://www.ric.edu/faculty/ptiskus/chemical/。
能量守恒：提醒学生，当你把聚腻子球掉在桌子上的时候，这节课开始了。用这个事件来讨论能量守恒：重力势能被转换成动能。重力势能是物体因其在引力场中的位置而具有的能量。动能是物体因运动而产生的能量。
对于高年级学生来说，弹性势能是物体因变形而具有的势能。当一个橡皮球下落时，重力势能转化为动能，如上所述。球弹回来是因为在撞击时，当球压缩时动能转化为弹性势能。这个弹性势能然后转化为动能。球不会回到原来的高度，因为当球压缩时，一些能量被热能损失掉了。
对于#4和#5的工作表，学生将有各种属性的聚腻子分享。聚合物是非常独特的材料。AGPA的“什么是聚合物？”多媒体演示在/polymer/agpa-k12outreach/what-are-polymers/multimedia-presentation-intro-to-polymers/whatarepolymers.html是一个很好的介绍聚合物材料。
橡胶弹性-承受材料的大变形并完全恢复的能力（想想橡皮筋）。
聚合物流动——学生们应该注意到，当一个油灰球放在桌子上时，随着时间的推移，油灰链在重力的作用下相互滑动，油灰球会变平。
高摩擦系数——学生们在观察聚腻子时可能没有想到摩擦。如果学生在你的讨论中没有提到这个属性，问他们腻子是否容易在桌面上滑动。讨论为什么许多运动鞋有橡胶底。动摩擦是两个接触物体相互作用时产生的一种力。
评估：可以进行非正式评估，例如对所提出的概念进行口头审查。此外，还可以进行传统的评估，如简短的测验，以确定学生是否理解所呈现的概念。
细化
作为期末项目，让学生创造一项发明，参加AGPA青年发明家橡皮筋比赛。见http://rubberbandcontest.org/官方规则和参赛形式。
进入科学与工程部门的参赛作品将挑战学生进行工程设计。工程设计过程不同于科学方法，它包括以下步骤：
评估：包括评分学生的发明和论文的标题。学生也可以做口头报告，向全班解释他们的发明。
先决条件
学生需要知道如何使用刻度圆柱。看到的:
最佳教学实践
与标准保持一致
门店的标准:
- 建立模型来描述简单分子和扩展结构的原子组成。
- 收集和理解信息，描述合成材料来自自然资源和对社会的影响。
- 应用牛顿第三定律设计一个涉及两个碰撞物体运动的问题的解决方案。
- 计划一项调查，以提供证据证明物体运动的变化取决于物体上的力和物体质量的总和。
- 构建和解释数据的图形显示，以描述动能与物体质量和物体速度的关系。
- 当一个物体的动能改变时，能量会被转移到这个物体或从这个物体转移出去。
- MS-ETS1-1考虑到可能限制可能解决方案的相关科学原理和对人类和自然环境的潜在影响，以足够的精度定义设计问题的标准和约束，以确保成功解决方案。
- MS-ETS1-2使用系统流程评估竞争设计解决方案，以确定它们在多大程度上满足问题的标准和约束。
- MS-ETS1-3分析来自测试的数据，以确定几个设计解决方案之间的异同，确定每个设计方案的最佳特征，这些特征可以组合成一个新的解决方案，以更好地满足成功的标准。
- MS-ETS1-4开发一个模型来生成数据，以便对提议的对象、工具或过程进行迭代测试和修改，从而实现最佳设计。
共同核心标准：
- RST.6-8.1引用特定的文本证据来支持科学和技术文本的分析。
- RST.6-8.3在进行实验、测量或执行技术任务时，精确地遵循多步骤程序。
- 编写资料性/解释性文本，包括历史事件、科学程序/实验或技术过程的叙述。
国家标准:
- 科学作为探究，内容标准A， 5-8年级
- 物理科学，内容标准B，物质的性质和性质的变化，5-8年级
- 物理科学，内容标准B，运动与力，5-8年级
- 物理科学，内容标准B，能量转移，5-8级
bet365官网的标准:
- bet365官网科学学术内容标准：
- 五年级-科学探究，基准A，做科学探究
- 六年级-物理科学，基准A，物质的性质；科学技术，基准B，工艺设计能力科学探究，基准A，做科学探究
- 七年级-物理科学，基准D，能源的性质；科学技术，基准B，工艺设计能力科学探究，基准A，做科学探究
- 八年级-物理科学，基准B，力与运动；科学技术，基准B，工艺设计能力科学探究，基准A：做科学探究
- bet365官网修订的科学教育标准和示范课程
- 五年级-物理科学，主题：光、声、运动：重力；所有学生将使用科学的过程来构建他们对所有科学内容领域的知识和理解；工艺与工程设计
- 六年级-物理科学，题目：物质与运动：动能和势能；所有学生将使用科学的过程来构建他们对所有科学内容领域的知识和理解；工艺与工程设计
- 七年级-物理科学，题目：质量和能量守恒：能量可以转化或传递，但永远不会丢失；所有学生将使用科学的过程来构建他们对所有科学内容领域的知识和理解；工艺与工程设计
- 八年级物理科学，题目：力与运动：摩擦力、重力势能、弹性势能；所有学生将使用科学的过程来构建他们对所有科学内容领域的知识和理解；工艺与工程设计
内容知识
适当地将内容知识添加到学习周期中。更多聚合物的基本信息可以在bet365官网 Macrogalleria找到，这是一个聚合物乐趣的网络仙境：http://www.pslc.ws/macrog/maindir.htm
安全
- 应遵守一般的教室安全规则。
- 制作聚腻子时应佩戴护目镜。
- 皮肤敏感的学生可能要避免处理聚腻子。
- 聚腻子不宜食用。
- 不要把聚腻子弄到地毯或衣服上。
- 聚腻子将保存在密封的塑料袋中。然而，随着时间的推移，霉菌会开始生长。它可以留在外面，让水蒸发，然后干燥成硬塑料。
- 聚腻子可以扔进垃圾桶。不要放下水槽排水管。
- 在使用橡皮筋和其他材料进行发明创造时要小心。
应用程序
高分子材料，无论是天然的还是人造的，对我们的日常生活都非常重要。因此，了解这些独特的材料及其性质是很重要的。
摩擦是我们每天都会遇到的科学概念。
评估
利用互联网或图书馆资源，让学生研究一个50年前不存在的项目。让学生在课堂上报告这项发明对社会的好处和可能的坏处。
其他的考虑
分组建议：理想情况下，小组学生更可取，让学生有更多的实践经验。然而，学生可以被分成2、3或4组，这取决于哪种方式最适合你的班级。
节奏/建议时间：45分钟用于参与、探索和解释。如果学生们要在课堂上研究他们的橡皮筋发明，则需要多次45分钟的课堂时间。
可打印的PDF工作表
拓展学生的想象力
拓展学生的想象力
