一种称象教学实验器材的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种称象教学实验器材，包含一只重量可调的实验大象模型，一个装有水的水槽，两只以上大小不等的小船，一只称重装置，若干重量不等的石块；所述的小船漂浮在水槽内，并且所述的大象模型放置在任一只小船上，小船可保持漂浮在水面；所述的称重装置的最大量程小于所述重量可调的大象模型的最小重量，所述石块的总重量大于所述重量可调的大象模型的最大重量。通过对曹冲称象的故事进行实验化，建立学生的精确思维习惯，加强学生的动手能力，并可在实验中进一步学习和巩固称量误差控制、平均吃水线的计算等数学知识。
【专利说明】一种称象教学实验器材
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种称象教学实验器材。
【背景技术】
[0002]曹冲称象是我们每个中国人都耳熟能详的典故，年仅六岁的曹冲，利用漂浮在水面上的物体的重力等于水对物体的浮力这一物理原理，解决了一个连许多有学问的成年人都一筹莫展的大难题。通过这个故事我们知道这个叫“曹冲”的祖先，非常聪明，这个故事还教给了后代一个重要的数学思维方法“化整为零”，成为教育后代良好的精神财富。不过很多人，知道称重一头大象后，都不会再往下想，是不是这样就足够了？在现代制造业中，仅仅知道如何去做一件事还远远不够，还需要知道如何把事情做到最精确，才能把事情做成功。比如在曹冲称象的故事中，如果把问题细化到如何执行每一步，则不是很多人知道如何才能用船称好一头大象。如何选择称象的船，如何称取石块的重量，如何控制误差，如何确定吃水线，这些都是需要进一步思考与设计的事情，而这些细节的考虑与选择，对于最终能否准确得到大象的重量至关重要，对于细节考虑较少正是现在很多学生甚至成年人在做事情时比较欠缺的东西，精细化思维习惯需要通过学习训练进行建立和加强。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供一种称象教学实验器材，通过对曹冲称象的故事进行实验化，建立学生的精确思维习惯，加强学生的动手能力，并可在实验中进一步学习和巩固称量误差控制、平均吃水线的计算等数学知识。
[0004]本实用新型通过以下技术手段实现:
[0005]一种教学实验器材，包含一只重量可调的实验大象模型，一个装有水的水槽，两只以上大小不等的小船，一只称重装置，若干重量不等的石块；所述的小船漂浮在水槽内，并且所述的大象模型放置在任一只小船上，小船可保持漂浮在水面；所述的称重装置的最大量程小于所述重量可调的大象模型的最小重量，所述石块的总重量大于所述重量可调的大象模型的最大重量。
[0006]进一步的，为了使实验对比性更强，所述的小船有三只，分别为大号船，中号船和小号船。
[0007]进一步的，所述的称重装置为杆秤，所述杆秤的最小称重量为lg，所述最大石块的重量小于杆秤的最大量程。
[0008]进一步的，所述大象模型设有可拆卸的腿部或者耳朵或者鼻子，所述大象的身体、可拆卸的腿部或者耳朵或者鼻子内填充填料，调节填料的重量以调节大象模型的重量。
[0009]进一步的，所述大象模型设有4只可拆卸的腿，并有另外I只以上替换腿，所述的4只可拆卸腿和I只以上的替换腿的重量各不相同，不同的4只腿的组合形成重量不同的大象模型。
[0010]更进一步的，所述的替换腿有4只，所述的每只可拆卸腿与替换腿外形相同，重量不等。
[0011]最后，还包含一电子台秤，所述的电子台秤的最大量程大于所述大象模型的重量，所述的电子台秤用于精确测量大象模型的准确重量。
[0012]以上实现的教学实验器材，可以充分锻炼学生的动手能力，调动并建立学生的精细思维能力，将理论与所学数学知识结合，对比不同实验工具的选择对实验结果的影响，分析误差产生的原因，激发进一步改进实验结果的兴趣。
[0013]设图说明
[0014]图1是水槽的示意图；
[0015]图2是二种大小规格的小船不意图；
[0016]图3是大象模型示意图；
[0017]图4是可拆卸象腿的大象模型示意图；
[0018]图5是不同重量的大象腿示意图；
[0019]图6是小船称大象的示意图；
[0020]图7是杆秤示意图；
[0021]图8是石头示意图；
[0022]图9是杆秤称石头重量的示意图；
[0023]图10是胶纸的示意图；
[0024]图11是胶纸贴在小船的示意图；
[0025]图12电子台秤示意图；
[0026]图13是电子台秤称大象模型重量的示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下将结合设图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。
[0028]一种教学实验器材，用于模拟“曹冲称象”的实验过程，包含如图1所示的水槽，水槽内盛有适量的水，2只以上的小船，本实施例中，优选3只小船，分别为如图3所示的大号船、中号船、小号船，重量可调节的大象模型，若干石头及测量石头的称重装置，本实施例中选择杆秤作为称量石头的称重装置，在实验的过程中还可以练习杆秤的使用方法，弘扬和继承杆秤这一传统称重装置。
[0029]具体来说，所述的大象模型如图3所示，大象的部分结构为可拆卸式，比如大象的鼻子、耳朵以及4条腿可拆卸，通过在大象的身体以及鼻子、耳朵、腿灌输沙子等任意部分添入填料来改变大象的重量，也可以将大象的4条腿设置为不同重量，另再设I条以上外形相同的替换腿，本实施例中设有4条替换腿，形成8条如图5所示的腿，每条腿内填充了不同重量的填料，使每条腿的重量不同。实验前，随机选择4条腿安装到如图4所示的大象身体上，就会形成一只重量不同的大象模型，使每位实验者都不能事先预知大象的重量，为实验增加神秘感与趣味性。
[0030]所述的石头外形不限，如图8所示，为了使实验达到有效的科教目的，石头的大小要适当，最大石块的大小不能超过杆秤的最大量程，也不能小于杆秤的最小精确度，本实施例中，如图7所不杆砰的最大量程为60g,最小精确度为lg。
[0031]实验时，随机选择4只象腿安装到大象身体，形成一只完整大象模型，然后选择一只船作为第一次测量船，比如选择大号船；然后将大号船放入水槽中，大号船漂浮在水面，接着把大象模型放到大号船上，保持如图6所示的状态，此时大号船会向下沉入水中一定幅度，等到船稳定停止在水面，用油性笔记录此时大号船的吃水线，为了使船能反复使用，在船上贴上如图10所示防水胶纸，可以在船的多处贴上防水胶纸，如图11所示，以便多点记录船的吃水线，平均计算可以得到更准确的吃水线，油性笔画在防水胶纸上划出记录线，实验完毕后，撕去胶纸，小船可以干净的继续给后面实验使用。
[0032]记录好吃水线位置后，将大象模型取下，接着在大号船内放置石头，石头如图8所示，大小各不相同，可以先放大块石头，再放小块石头，这样比较容易控制实验的速度以及实验误差，直到大号船下沉到水面到达前面记录的吃水线位置，停止放置石头。然后按照图9所示的方法，用杆秤称量石头的重量，石头较多时，可以分次称量石头重量，记录并计算得到所有石头的重量，这些石头的重量就是所要称的大象的重量。
[0033]然后将大象模型放在事先准备好的如图12所示的电子台秤上测量大象模型的准确重量，称量状态如图13所示，将大象模型的准确重量与杆秤测得的石头重量进行比较，计算误差，得到重量误差值一。
[0034]选择中号船按照前面的方法重复测量与大象模型相同吃水线时的石头总重量，计算大象模型精确重量与石头称得重量之间的误差，得到重量误差值二。
[0035]选择小号船再按照前面的方法重复测量与大象模型相同吃水线时石头总重量，再计算大象模型精确重量与石头重量之间的误差，得到重量误差值三。
[0036]比较误差一、误差二、误差三之间的差异，讨论误差产生的原因。
[0037]学生或实验者可以在这样的试验中受到如下启发:不同的称量工具会影响称量结果的准确性，不同的石块添加顺序以及杆秤精度掌握、最后石块的大小选择对实验结果也会有影响，了解实验方法不等于一定能得到预期结果，实验过程的设计与掌控对实验结果的影响非常大，通过这些启发实验者建立精确思维的习惯。
【权利要求】
1.一种称象教学实验器材，其特征在于，包含一只重量可调的实验大象模型，一个装有水的水槽，两只以上大小不等的小船，一只称重装置，若干重量不等的石块；所述的小船漂浮在水槽内，并且所述的大象模型放置在任一只小船上，小船可保持漂浮在水面；所述的称重装置的最大量程小于所述重量可调的大象模型的最小重量，所述石块的总重量大于所述重量可调的大象模型的最大重量。
2.根据权利要求1所述的称象教学实验器材，其特征在于，所述的小船有三只，分别为大号船，中号船和小号船。
3.根据权利要求1所述的称象教学实验器材，其特征在于，所述的称重装置为杆秤，所述杆秤的最小称重量为lg，所述最大石块的重量小于杆秤的最大量程。
4.根据权利要求1所述的称象教学实验器材，其特征在于，所述大象模型设有可拆卸的腿部或者耳朵或者鼻子，所述大象的身体、及可拆卸的腿部或者耳朵或者鼻子内填充有填料，调节填料的重量以调节大象模型的重量。
5.根据权利要求1所述的称象教学实验器材，其特征在于，所述大象模型有4只可拆卸的腿，并有另外I只以上替换腿，所述的4只可拆卸腿和I只以上的替换腿的重量各不相同，不同的4只腿的组合形成重量不同的大象模型。
6.根据权利要求5所述的称象教学实验器材，其特征在于，所述的替换腿有4只，所述的每只可拆卸腿与替换腿外形相同，重量不等。
7.根据权利要求1所述的称象教学实验器材，其特征在于，还包含一电子台秤，所述的电子台秤的最大量程大于所述大象模型的重量。
【文档编号】G09B23/12GK204117442SQ201420381940
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】王建忠 申请人:王建忠