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第4章

折纸实验的余温还未消散,顾修远刚在黑板上写下“角平分线性质”的核心要点,教室后门就传来了课代表急促的脚步声。“顾同学,陆老师让我转告你,下午第三节课全校大扫除,咱们班负责三楼走廊和多媒体教室,重点是擦净多媒体教室的高窗。”课代表话音刚落,教室里就响起一片哀嚎。

江涛把刚折好的角平分线模型往桌上一扔,苦着脸哀嚎:“不是吧?那扇高窗至少三米高,咱们班最高的赵宇踮脚都够不着,难不成要搬桌子叠罗汉?上次隔壁班就这么,结果桌子倒了,把同学的手都砸肿了。”他的话瞬间引发共鸣,苏小小下意识地攥紧了手中的彩纸,指尖微微泛白——她上周擦窗台时,就因为够不到外侧,差点从椅子上摔下来。

顾修远抬眼望向多媒体教室的方向,那扇高窗镶嵌在教室后墙,外侧玻璃积满了灰尘,显然是长期无人清理的“重灾区”。他收回目光,嘴角勾起一抹意味深长的笑:“叠罗汉既危险又低效,咱们可是掌握了几何和力学知识的‘学霸预备役’,难道还解决不了一个擦窗户的问题?”

“力学知识?”李萌放下手中的笔记本,笔尖还停留在“角平分线性质”的例题旁,“顾同学,你该不会是想用水平线和垂直平分线算窗户高度吧?就算算出来了,还是够不着啊。”她的疑问说出了所有人的心声,就连一直默默整理笔记的苏小小,也抬起头露出了困惑的神情。

顾修远没有直接回答,而是拿起黑板擦在黑板上画了一个简单的示意图:一个带凹槽的轮子,绳子绕过轮子,一端系着重物,另一端由人拉动。“大家看这个装置,有没有见过?”他指着示意图问道。江涛率先举手:“我见过!工地里吊钢筋用的就是这个,还有我爷爷家的水井,拉水桶的那个轮子也是这样的!”

“没错,这就是滑轮。”顾修远在示意图旁写下“滑轮”二字,字迹工整有力,“今天我们就用初一物理即将学到的滑轮知识,做一个‘升降擦窗器’。不仅能轻松搞定高窗,还能提前掌握一个中考核心考点——简单机械的应用。”他话音刚落,原本哀嚎的同学们瞬间来了精神,赵宇甚至兴奋地拍了下桌子:“要是真能做出来,以后大扫除咱们班就能省大劲儿了!”

“想要做好升降擦窗器,首先得搞懂滑轮的工作原理。”顾修远拿起讲台上的粉笔盒,当作“重物”,又找来一跳绳当作“绳子”,“大家注意看,我把绳子绕在粉笔盒上,用手往上拉绳子,粉笔盒就会跟着上升——这是最基础的滑轮雏形。但这种固定在一个地方、不能移动的滑轮,我们称之为‘定滑轮’,它的核心作用是改变力的方向,而不能省力。”

他边说边演示:“比如我们往高处提水桶,直接往上提需要克服水桶的重力向上用力,用了定滑轮后,我们可以向下拉绳子,力的方向变了,但拉绳子的力和水桶的重力差不多,并没有省多少力。”江涛若有所思地说:“难怪我爷爷拉水井的时候,感觉还是挺费劲的,原来定滑轮不省力啊。”

“那要是想省力怎么办?”苏小小轻声问道,她已经拿出笔记本,认真地画下了顾修远刚才画的示意图,旁边还标注了“定滑轮”“改变力的方向”等关键词。顾修远赞许地看了她一眼,补充道:“这就需要用到‘动滑轮’——把滑轮和重物绑在一起,拉动绳子时,滑轮会跟着重物一起移动。这种滑轮能省一半的力,但缺点是不能改变力的方向,而且会让重物上升的距离变成拉力移动距离的两倍。”

为了让大家更直观地理解,顾修远让江涛和赵宇配合演示:江涛抱着粉笔盒(重物),赵宇用跳绳绕过粉笔盒,两人同时发力——赵宇轻轻一拉绳子,江涛抱着的粉笔盒就轻松上升了。“你们看,赵宇只用了一小部分力,就能拉动粉笔盒,这就是动滑轮的省力作用。”顾修远解释道,“但如果我们想既省力,又改变力的方向,该怎么办呢?”

教室里瞬间安静下来,大家都皱着眉头思考。林晓突然开口:“把定滑轮和动滑轮组合起来?”顾修远眼中闪过一丝惊喜:“完全正确!这种组合装置叫做‘滑轮组’,它兼具了定滑轮和动滑轮的优点,既能改变力的方向,又能省力,是生活中应用最广泛的简单机械之一。我们今天要做的升降擦窗器,核心就是一个简易滑轮组。”

他详细讲解了滑轮组的省力原理:“滑轮组的省力程度取决于承担重物的绳子段数,段数越多,越省力。比如我们用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,承担重物的绳子有2段,那么拉力就是物重的二分之一;如果有3段绳子承担,拉力就是物重的三分之一。不过大家要记住,省力必然费距离,这是力学中的守恒规律,就像我们做人一样,想要得到什么,必然要付出相应的努力,没有不劳而获的道理。”

这番话不仅讲清了物理知识,还暗含了德育道理。李萌若有所思地点点头,她以前总想着不努力就能提高成绩,结果每次考试都垫底,现在才明白,学习和力学规律一样,没有捷径可走。江涛也攥紧了拳头,他决定以后再也不偷懒了,认真跟着顾修远学习,靠自己的努力逆袭。

接下来就是制作环节。顾修远列出了所需材料:两个废旧的矿泉水瓶盖子(当作滑轮)、一结实的尼龙绳(学校仓库里有)、一块木板(用来固定定滑轮)、一个废旧的抹布架(当作擦窗器的框架),还有几颗钉子和锤子。“这些材料都很容易找到,大家分工:江涛和赵宇去仓库找尼龙绳和木板,苏小小和李萌负责收集矿泉水瓶盖子,把里面的塑料膜去掉,林晓和我一起设计滑轮组的固定方案。”

分工明确后,大家立刻行动起来。江涛和赵宇扛着木板回来时,脸上满是汗水,但眼神却异常明亮:“顾同学,你看这木板行不行?仓库管理员说这是废弃的课桌面板,结实得很!”顾修远敲了敲木板,点点头:“没问题,这个厚度足够固定定滑轮了。”

苏小小和李萌收集了十几个矿泉水瓶盖子,苏小小还细心地用剪刀把盖子边缘的毛刺修剪净,避免组装时划伤手。“苏小小,你也太细心了吧!”李萌忍不住赞叹道。苏小小腼腆地笑了笑:“顾同学说过,做实验和做事一样,都要严谨细致,不然很容易出问题。”

顾修远和林晓已经在黑板上画好了滑轮组的组装示意图:将一个矿泉水瓶盖子(定滑轮)用钉子固定在木板上,木板再固定在教室顶部的横梁上;另一个盖子(动滑轮)系在抹布架上,尼龙绳一端固定在横梁上,绕过动滑轮,再绕过定滑轮,最后垂到地面。“这样一来,承担擦窗器的绳子有2段,我们拉动绳子时,只需要用擦窗器重量一半的力,就能把它拉到高处,而且我们站在地面上向下拉绳子,擦窗器就会向上移动,完美解决了够不着的问题。”顾修远详细讲解了组装步骤。

组装过程并不顺利。江涛用锤子钉钉子时,总是钉歪,要么就是钉子砸到了手,疼得他龇牙咧嘴,但他却没有放弃,反而越挫越勇:“这点小伤不算什么,要是连个钉子都钉不好,还怎么学物理、搞发明?”顾修远看到后,走过去手把手教他:“钉钉子时,要先把钉子垂直放在木板上,用锤子轻轻敲几下固定位置,然后再用力砸,这样就不会歪了。做任何事都要讲究方法,盲目发力只会事倍功半。”

在顾修远的指导下,江涛很快就掌握了钉钉子的技巧,顺利把定滑轮固定在了木板上。苏小小在帮林晓系绳子时,因为绳子太滑,总是打结,她急得眼圈都红了。林晓耐心地安慰她:“别着急,我们慢慢来。你把绳子绕在滑轮上时,先打一个活结固定住,再慢慢绕,这样就不会滑了。”在林晓的帮助下,苏小小终于成功绕好了绳子,脸上露出了开心的笑容。

经过一个多小时的努力,简易升降擦窗器终于做好了。顾修远把抹布固定在抹布架上,又在抹布上喷了点清洁剂,然后对大家说:“现在,就让我们来检验一下成果。谁愿意来试试?”赵宇第一个举手:“我来!我力气大!”

赵宇走到绳子旁,双手抓住绳子向下一拉——奇迹发生了!原本沉重的抹布架竟然轻松地向上移动,很快就到达了高窗的位置。赵宇来回拉动绳子,抹布架也跟着上下移动,把窗户玻璃擦得净净。“太神奇了!真的太轻松了!”赵宇兴奋地大喊,脸上满是成就感。

同学们都围了过来,轮流体验拉动滑轮组的乐趣。李萌拉的时候,惊讶地说:“真的一点都不费劲!我一个女生都能轻松拉动,这滑轮组也太好用了吧!”顾修远趁机提问:“大家现在明白滑轮组的工作原理了吗?谁能说说,我们这个滑轮组为什么能省力?”

苏小小举手回答:“因为我们这个滑轮组有2段绳子承担擦窗器的重量,所以拉力是擦窗器重量的二分之一,所以很省力。而且定滑轮改变了力的方向,我们站在地面上向下拉绳子,擦窗器就会向上移动,解决了够不着高窗的问题。”她的回答条理清晰,准确无误,顾修远满意地点点头:“苏小小同学说得非常好,完全掌握了滑轮组的核心知识点。”

这时,陆平凡老师走进了教室,看到大家围着升降擦窗器欢呼雀跃,又看了看黑板上的滑轮示意图和知识点,眼中闪过一丝赞许。“顾修远同学,你这是把物理课搬到大扫除现场了啊?”陆平凡笑着说。顾修远走上前:“陆老师,我们用滑轮组原理做了一个升降擦窗器,既能提高大扫除的效率,又能让大家提前掌握简单机械的知识点,一举两得。”

陆平凡仔细检查了滑轮组,满意地说:“这个装置做得很精致,原理也完全正确。定滑轮固定在横梁上,动滑轮与擦窗器相连,绳子的绕法也很规范,看来大家对滑轮组的知识已经掌握得很扎实了。不过,大家有没有想过,这个滑轮组还能改进吗?比如,怎么才能让它更省力?”

顾修远心中一动,知道陆平凡是在引导大家深入思考。他看向同学们:“陆老师的问题很好,谁能想到改进方法?”林晓开口道:“可以增加动滑轮的数量,这样承担重物的绳子段数就会增多,拉力就会更小。比如我们再增加一个动滑轮,承担重物的绳子段数就会变成3段,拉力就是物重的三分之一,会更省力。”

“没错,但大家也要注意,增加动滑轮虽然能更省力,但会让擦窗器上升的距离变得更长,拉动绳子的距离也会增加,这就是‘省力费距离’的规律。”顾修远补充道,“而且,动滑轮数量越多,装置会越复杂,作起来也会更麻烦。所以在实际应用中,我们要据具体情况选择合适的滑轮组,不能一味追求省力。这就像我们学习一样,要据自己的基础和能力选择合适的学习方法,不能盲目跟风。”

陆平凡点点头:“顾修远同学说得很有道理。物理知识来源于生活,又应用于生活,我们学习物理,不仅仅是为了考试,更是为了用它来解决生活中的实际问题,提高生活质量。同时,大家在制作滑轮组的过程中,也体会到了的重要性——仅凭一个人的力量,很难在短时间内完成这个装置,只有大家分工、互相帮助,才能事半功倍。”

大扫除正式开始后,同学们用自制的升降擦窗器擦高窗,效率极高。其他班级的同学看到后,都纷纷投来羡慕的目光,还有班级的老师特意过来请教制作方法。江涛一边拉动绳子,一边得意地说:“这可是我们班顾同学教我们做的,用的是物理滑轮组原理,你们想学啊?让你们班老师来请教我们顾同学!”

苏小小在擦窗台时,不再像以前那样胆怯,而是自信地站在椅子上,动作麻利地擦着。她发现,经过这段时间的学习,自己不仅学到了很多知识,还变得更加自信了。李萌则和林晓一起擦走廊的栏杆,两人一边擦,一边讨论着刚才学到的滑轮知识,李萌还拿出笔记本,认真地记录下自己的心得体会。

顾修远没有闲着,他一会儿帮江涛调整滑轮组的位置,一会儿指导李萌和林晓如何高效地擦栏杆,还时不时地提醒大家注意安全。他看到同学们都在认真地劳动,脸上洋溢着开心的笑容,心中满是欣慰。他知道,这些孩子正在慢慢改变,不仅是学习成绩,还有心态和性格。

大扫除结束后,教室和走廊都变得净净。陆平凡老师检查时,对大家的劳动成果赞不绝口:“这是我们班大扫除做得最好的一次,尤其是多媒体教室的高窗,擦得一尘不染。这都要归功于顾修远同学和大家一起制作的升降擦窗器,更要归功于大家认真负责的劳动态度。”

陆平凡顿了顿,继续说道:“劳动是光荣的,也是快乐的。通过这次大扫除,大家不仅美化了校园环境,还学到了物理知识,体会到了的乐趣。希望大家以后都能热爱劳动,积极参与到各种劳动中去,在劳动中学习,在劳动中成长。同时,也要把这种认真负责、互帮互助的态度用到学习中去,相信大家的成绩一定会越来越好。”

同学们都用力地点点头,心中充满了成就感。江涛感慨道:“以前我最讨厌大扫除了,觉得又累又无聊,现在发现,原来大扫除也能这么有意思,还能学到知识。以后我再也不逃避劳动了!”李萌也说:“我以前觉得物理很难,很枯燥,现在才发现,物理其实很有趣,而且非常实用。以后我一定要好好学物理!”

顾修远看着大家的变化,心中更加坚定了自己的信念。他不仅要带这些孩子逆袭中考,还要教会他们热爱生活、热爱劳动,培养他们的精神和责任感。这些品质,比任何知识都重要。

回到教室后,顾修远在黑板上写下了今天学到的核心知识点:“1. 定滑轮:改变力的方向,不省力也不费力;2. 动滑轮:省力,不改变力的方向,费距离;3. 滑轮组:兼具定滑轮和动滑轮的优点,省力且改变力的方向,省力程度取决于承担重物的绳子段数;4. 力学规律:省力必然费距离,费力必然省距离。”

他还补充了生活中的应用案例:“除了我们今天做的升降擦窗器,生活中还有很多地方用到了滑轮组,比如起重机、电梯、晾衣架等。大家回家后,可以仔细观察一下,看看哪些地方用到了滑轮,用到的是定滑轮、动滑轮还是滑轮组,下节课我们一起分享。”

林晓突然问道:“顾同学,那我们学到的角平分线性质和滑轮组原理,有什么联系吗?”顾修远笑着回答:“当然有联系。角平分线性质体现了几何中的对称性,而滑轮组的设计也离不开几何知识——比如绳子的绕法、滑轮的固定位置,都需要用到角度和距离的计算。数学和物理是紧密相连的,很多物理问题都需要用数学知识来解决,所以大家在学习时,一定要兼顾各科,不能偏科。”

放学前,顾修远宣布了一个好消息:“下周一学校要举办‘校园科技小发明’比赛,我们可以把这个升降擦窗器报名参赛,既能展示我们的学习成果,又能为班级争光。大家有没有信心?”“有!”同学们异口同声地回答,眼中闪烁着期待的光芒。

江涛兴奋地说:“顾同学,我们一定要好好准备,争取拿个一等奖!到时候,全校同学都会知道我们班的厉害!”苏小小也轻声说道:“我可以帮大家画参赛海报,把我们制作滑轮组的过程和用到的物理知识都写上去。”林晓则说:“我可以负责写参赛说明,详细介绍装置的原理和优点。”

顾修远点点头:“很好,我们分工,一起把这个作品打磨好。记住,无论比赛结果如何,只要我们付出了努力,展示了自己的实力,就是最大的胜利。重要的不是名次,而是我们在这个过程中学到的知识和培养的能力。”

放学铃声响起,同学们都带着满满的收获和期待离开了教室。苏小小收拾东西时,特意把今天画的滑轮组示意图小心翼翼地放进书包里,她觉得这是自己学到的最有意义的知识之一。江涛则和赵宇约定,周末一起去废品站找更多的材料,把升降擦窗器改进得更完美。

顾修远留在教室里,整理着今天用到的工具和材料。陆平凡老师走了进来,拍了拍他的肩膀:“顾修远,你做得很好。用这种趣味教学的方式,不仅让同学们学到了知识,还培养了他们的动手能力和精神,这比单纯的课堂讲解效果好太多了。”

“陆老师过奖了,我只是做了我该做的。”顾修远谦虚地说。陆平凡笑了笑:“我看得出来,你不仅有深厚的知识储备,还有很强的教学天赋。你和其他的孩子不一样,你的身上有一种超越年龄的成熟和责任感。好好加油,我相信你一定能带领这个班级创造奇迹。”

顾修远看着陆平凡离去的背影,心中充满了感激。他知道,陆平凡老师一直在默默支持着自己,是自己逆袭路上的重要后盾。他拿起黑板擦,擦掉了黑板上的知识点,但那些知识已经深深印在了同学们的脑海里,也印在了他的心里。

他走到窗边,看着窗外夕阳下的校园,心中感慨万千。穿越而来,他不仅要改变自己的命运,还要改变这些孩子的命运。他相信,只要大家一起努力,就没有克服不了的困难,未来一定充满希望。

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