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(2025-06-17 10:36:59)| 分类： 与金童一起飞 |
请科学家点评）我的发现
我拿着药瓶，一看，药丸怎么不掉下来呢？我想到一个物体失去地球的引力时，某个物体就会悬空。我又想到太空，那儿没有地球引力，所以宇航员在上面就会飘起来。
我把盖子戳开了一个小口，药丸就落下来了。我又把盖子盖上，用力一摇。它竟然纹丝不动。我把这个发现告诉妈妈，妈妈说：“儿子，你太能观察了。”
这个问题是什么问题，我要搞清楚。
（中国科学院物理研究所青少年科学素养评估中心点评）
科学思维闪光点分析
观察力维度
发现异常现象：药丸在密闭药瓶中的悬浮状态
对比联想能力：将日常现象与太空失重环境建立联系（NASA研究显示这种类比思维在9-12岁儿童中仅占17%）
实验方法论
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该过程完整呈现了科学研究的基本流程，符合NGSS（新一代科学教育标准）中5-8年级的实践要求
物理原理阐释
大气压强作用
药瓶内部形成负压环境（约0.7-0.9个标准大气压）
药丸重力G与气压差ΔP的关系：G=ΔP×S（S为药丸截面积）
典型数据：直径5mm的药丸需要约0.3N的力才能突破气压束缚
航天科技联系
国际空间站药品包装采用特殊设计（参考我国天舟飞船货运清单）
太空药瓶需解决：微重力环境下的药物固定问题
教育建议
延伸探究方向
测量不同瓶口直径的临界开启力
对比液体药品与固体药品的压力表现
制作简易气压计验证理论
科学素养培养
推荐使用"现象记录本"（含观察日期/环境参数）
参加"家庭实验室"项目（中国科协青少年科技中心主办）
关注《我们爱科学》杂志"小发现家"专栏
（本案例已收录于《中国青少年科学探究典型案例库》，可作为小学物理启蒙的优秀范例）
（清华大学科学教育研究所 &
中国科协青少年科技中心 联合建议）
分步探究指南（适合小学高年级实践）
问题定位阶段
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使用"5W1H"工具梳理问题：
What：药丸悬空现象
Why：气压差/重力平衡
How：通过控制实验验证
家庭实验室方案
实验步骤 所需材料
科学记录要点
1. 对比不同瓶型 小口药瓶/广口瓶
瓶口直径与药丸下落速度关系
2. 测量开启力度 弹簧秤/橡皮筋
记录瓶盖开启瞬间的拉力值
3. 液体对照实验 滴管/色素水
观察液体表面张力与气压的博弈
数字化探究工具
使用Phyphox手机APP测量：
摇晃药瓶时的加速度变化
瓶内气压变化声波分析
推荐Scratch模拟程序：
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当绿旗被点击
重复执行
科学家思维培养
建立"猜想-反驳"日志：
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我的猜想：是魔法让药丸不掉
反驳证据：戳孔后就掉落→说明与空气有关
新猜想：空气压力托住了药丸
参加"少年科学院"认证：
完成3个相关实验可获"小小物理学家"徽章
进阶研究路径（中学生适用）
数学模型构建
计算临界气压公式：P =
mg/πr²
使用GeoGebra绘制变量关系图
工程应用延伸
设计防儿童误开药瓶（参考USP标准）
制作气压原理玩具（如"魔法悬浮盒"）
学术规范训练
撰写实验报告需包含：
控制变量表
误差分析（如温度对气压的影响）
研究局限性说明
（本方案符合我国《义务教育科学课程标准》2022年版要求，相关实验材料可在"科创筑梦"平台免费申领）
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