第12章

折紙實驗的餘溫還未消散,顧修遠剛在黑板上寫下“角平分線性質”的核心要點,教室後門就傳來了課代表急促的腳步聲。“顧同學,陸老師讓我轉告你,下午第三節課全校大掃除,咱們班負責三樓走廊和多媒體教室,重點是擦淨多媒體教室的高窗。”課代表話音剛落,教室裏就響起一片哀嚎。

江濤把剛折好的角平分線模型往桌上一扔,苦着臉哀嚎:“不是吧?那扇高窗至少三米高,咱們班最高的趙宇踮腳都夠不着,難不成要搬桌子疊羅漢?上次隔壁班就這麼,結果桌子倒了,把同學的手都砸腫了。”他的話瞬間引發共鳴,蘇小小下意識地攥緊了手中的彩紙,指尖微微泛白——她上周擦窗台時,就因爲夠不到外側,差點從椅子上摔下來。

顧修遠抬眼望向多媒體教室的方向,那扇高窗鑲嵌在教室後牆,外側玻璃積滿了灰塵,顯然是長期無人清理的“重災區”。他收回目光,嘴角勾起一抹意味深長的笑:“疊羅漢既危險又低效,咱們可是掌握了幾何和力學知識的‘學霸預備役’,難道還解決不了一個擦窗戶的問題?”

“力學知識?”李萌放下手中的筆記本,筆尖還停留在“角平分線性質”的例題旁,“顧同學,你該不會是想用水平線和垂直平分線算窗戶高度吧?就算算出來了,還是夠不着啊。”她的疑問說出了所有人的心聲,就連一直默默整理筆記的蘇小小,也抬起頭露出了困惑的神情。

顧修遠沒有直接回答,而是拿起黑板擦在黑板上畫了一個簡單的示意圖:一個帶凹槽的輪子,繩子繞過輪子,一端系着重物,另一端由人拉動。“大家看這個裝置,有沒有見過?”他指着示意圖問道。江濤率先舉手:“我見過!工地裏吊鋼筋用的就是這個,還有我爺爺家的水井,拉水桶的那個輪子也是這樣的!”

“沒錯,這就是滑輪。”顧修遠在示意圖旁寫下“滑輪”二字,字跡工整有力,“今天我們就用初一物理即將學到的滑輪知識,做一個‘升降擦窗器’。不僅能輕鬆搞定高窗,還能提前掌握一個中考核心考點——簡單機械的應用。”他話音剛落,原本哀嚎的同學們瞬間來了精神,趙宇甚至興奮地拍了下桌子:“要是真能做出來,以後大掃除咱們班就能省大勁兒了!”

“想要做好升降擦窗器,首先得搞懂滑輪的工作原理。”顧修遠拿起講台上的粉筆盒,當作“重物”,又找來一跳繩當作“繩子”,“大家注意看,我把繩子繞在粉筆盒上,用手往上拉繩子,粉筆盒就會跟着上升——這是最基礎的滑輪雛形。但這種固定在一個地方、不能移動的滑輪,我們稱之爲‘定滑輪’,它的核心作用是改變力的方向,而不能省力。”

他邊說邊演示:“比如我們往高處提水桶,直接往上提需要克服水桶的重力向上用力,用了定滑輪後,我們可以向下拉繩子,力的方向變了,但拉繩子的力和水桶的重力差不多,並沒有省多少力。”江濤若有所思地說:“難怪我爺爺拉水井的時候,感覺還是挺費勁的,原來定滑輪不省力啊。”

“那要是想省力怎麼辦?”蘇小小輕聲問道,她已經拿出筆記本,認真地畫下了顧修遠剛才畫的示意圖,旁邊還標注了“定滑輪”“改變力的方向”等關鍵詞。顧修遠贊許地看了她一眼,補充道:“這就需要用到‘動滑輪’——把滑輪和重物綁在一起,拉動繩子時,滑輪會跟着重物一起移動。這種滑輪能省一半的力,但缺點是不能改變力的方向,而且會讓重物上升的距離變成拉力移動距離的兩倍。”

爲了讓大家更直觀地理解,顧修遠讓江濤和趙宇配合演示:江濤抱着粉筆盒(重物),趙宇用跳繩繞過粉筆盒,兩人同時發力——趙宇輕輕一拉繩子,江濤抱着的粉筆盒就輕鬆上升了。“你們看,趙宇只用了一小部分力,就能拉動粉筆盒,這就是動滑輪的省力作用。”顧修遠解釋道,“但如果我們想既省力,又改變力的方向,該怎麼辦呢?”

教室裏瞬間安靜下來,大家都皺着眉頭思考。林曉突然開口:“把定滑輪和動滑輪組合起來?”顧修遠眼中閃過一絲驚喜:“完全正確!這種組合裝置叫做‘滑輪組’,它兼具了定滑輪和動滑輪的優點,既能改變力的方向,又能省力,是生活中應用最廣泛的簡單機械之一。我們今天要做的升降擦窗器,核心就是一個簡易滑輪組。”

他詳細講解了滑輪組的省力原理:“滑輪組的省力程度取決於承擔重物的繩子段數,段數越多,越省力。比如我們用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組,承擔重物的繩子有2段,那麼拉力就是物重的二分之一;如果有3段繩子承擔,拉力就是物重的三分之一。不過大家要記住,省力必然費距離,這是力學中的守恒規律,就像我們做人一樣,想要得到什麼,必然要付出相應的努力,沒有不勞而獲的道理。”

這番話不僅講清了物理知識,還暗含了德育道理。李萌若有所思地點點頭,她以前總想着不努力就能提高成績,結果每次考試都墊底,現在才明白,學習和力學規律一樣,沒有捷徑可走。江濤也攥緊了拳頭,他決定以後再也不偷懶了,認真跟着顧修遠學習,靠自己的努力逆襲。

接下來就是制作環節。顧修遠列出了所需材料:兩個廢舊的礦泉水瓶蓋子(當作滑輪)、一結實的尼龍繩(學校倉庫裏有)、一塊木板(用來固定定滑輪)、一個廢舊的抹布架(當作擦窗器的框架),還有幾顆釘子和錘子。“這些材料都很容易找到,大家分工:江濤和趙宇去倉庫找尼龍繩和木板,蘇小小和李萌負責收集礦泉水瓶蓋子,把裏面的塑料膜去掉,林曉和我一起設計滑輪組的固定方案。”

分工明確後,大家立刻行動起來。江濤和趙宇扛着木板回來時,臉上滿是汗水,但眼神卻異常明亮:“顧同學,你看這木板行不行?倉庫管理員說這是廢棄的課桌面板,結實得很!”顧修遠敲了敲木板,點點頭:“沒問題,這個厚度足夠固定定滑輪了。”

蘇小小和李萌收集了十幾個礦泉水瓶蓋子,蘇小小還細心地用剪刀把蓋子邊緣的毛刺修剪淨,避免組裝時劃傷手。“蘇小小,你也太細心了吧!”李萌忍不住贊嘆道。蘇小小靦腆地笑了笑:“顧同學說過,做實驗和做事一樣,都要嚴謹細致,不然很容易出問題。”

顧修遠和林曉已經在黑板上畫好了滑輪組的組裝示意圖:將一個礦泉水瓶蓋子(定滑輪)用釘子固定在木板上,木板再固定在教室頂部的橫梁上;另一個蓋子(動滑輪)系在抹布架上,尼龍繩一端固定在橫梁上,繞過動滑輪,再繞過定滑輪,最後垂到地面。“這樣一來,承擔擦窗器的繩子有2段,我們拉動繩子時,只需要用擦窗器重量一半的力,就能把它拉到高處,而且我們站在地面上向下拉繩子,擦窗器就會向上移動,完美解決了夠不着的問題。”顧修遠詳細講解了組裝步驟。

組裝過程並不順利。江濤用錘子釘釘子時,總是釘歪,要麼就是釘子砸到了手,疼得他齜牙咧嘴,但他卻沒有放棄,反而越挫越勇:“這點小傷不算什麼,要是連個釘子都釘不好,還怎麼學物理、搞發明?”顧修遠看到後,走過去手把手教他:“釘釘子時,要先把釘子垂直放在木板上,用錘子輕輕敲幾下固定位置,然後再用力砸,這樣就不會歪了。做任何事都要講究方法,盲目發力只會事倍功半。”

在顧修遠的指導下,江濤很快就掌握了釘釘子的技巧,順利把定滑輪固定在了木板上。蘇小小在幫林曉系繩子時,因爲繩子太滑,總是打結,她急得眼圈都紅了。林曉耐心地安慰她:“別着急,我們慢慢來。你把繩子繞在滑輪上時,先打一個活結固定住,再慢慢繞,這樣就不會滑了。”在林曉的幫助下,蘇小小終於成功繞好了繩子,臉上露出了開心的笑容。

經過一個多小時的努力,簡易升降擦窗器終於做好了。顧修遠把抹布固定在抹布架上,又在抹布上噴了點清潔劑,然後對大家說:“現在,就讓我們來檢驗一下成果。誰願意來試試?”趙宇第一個舉手:“我來!我力氣大!”

趙宇走到繩子旁,雙手抓住繩子向下一拉——奇跡發生了!原本沉重的抹布架竟然輕鬆地向上移動,很快就到達了高窗的位置。趙宇來回拉動繩子,抹布架也跟着上下移動,把窗戶玻璃擦得淨淨。“太神奇了!真的太輕鬆了!”趙宇興奮地大喊,臉上滿是成就感。

同學們都圍了過來,輪流體驗拉動滑輪組的樂趣。李萌拉的時候,驚訝地說:“真的一點都不費勁!我一個女生都能輕鬆拉動,這滑輪組也太好用了吧!”顧修遠趁機提問:“大家現在明白滑輪組的工作原理了嗎?誰能說說,我們這個滑輪組爲什麼能省力?”

蘇小小舉手回答:“因爲我們這個滑輪組有2段繩子承擔擦窗器的重量,所以拉力是擦窗器重量的二分之一,所以很省力。而且定滑輪改變了力的方向,我們站在地面上向下拉繩子,擦窗器就會向上移動,解決了夠不着高窗的問題。”她的回答條理清晰,準確無誤,顧修遠滿意地點點頭:“蘇小小同學說得非常好,完全掌握了滑輪組的核心知識點。”

這時,陸平凡老師走進了教室,看到大家圍着升降擦窗器歡呼雀躍,又看了看黑板上的滑輪示意圖和知識點,眼中閃過一絲贊許。“顧修遠同學,你這是把物理課搬到大掃除現場了啊?”陸平凡笑着說。顧修遠走上前:“陸老師,我們用滑輪組原理做了一個升降擦窗器,既能提高大掃除的效率,又能讓大家提前掌握簡單機械的知識點,一舉兩得。”

陸平凡仔細檢查了滑輪組,滿意地說:“這個裝置做得很精致,原理也完全正確。定滑輪固定在橫梁上,動滑輪與擦窗器相連,繩子的繞法也很規範,看來大家對滑輪組的知識已經掌握得很扎實了。不過,大家有沒有想過,這個滑輪組還能改進嗎?比如,怎麼才能讓它更省力?”

顧修遠心中一動,知道陸平凡是在引導大家深入思考。他看向同學們:“陸老師的問題很好,誰能想到改進方法?”林曉開口道:“可以增加動滑輪的數量,這樣承擔重物的繩子段數就會增多,拉力就會更小。比如我們再增加一個動滑輪,承擔重物的繩子段數就會變成3段,拉力就是物重的三分之一,會更省力。”

“沒錯,但大家也要注意,增加動滑輪雖然能更省力,但會讓擦窗器上升的距離變得更長,拉動繩子的距離也會增加,這就是‘省力費距離’的規律。”顧修遠補充道,“而且,動滑輪數量越多,裝置會越復雜,作起來也會更麻煩。所以在實際應用中,我們要據具體情況選擇合適的滑輪組,不能一味追求省力。這就像我們學習一樣,要據自己的基礎和能力選擇合適的學習方法,不能盲目跟風。”

陸平凡點點頭:“顧修遠同學說得很有道理。物理知識來源於生活,又應用於生活,我們學習物理,不僅僅是爲了考試,更是爲了用它來解決生活中的實際問題,提高生活質量。同時,大家在制作滑輪組的過程中,也體會到了的重要性——僅憑一個人的力量,很難在短時間內完成這個裝置,只有大家分工、互相幫助,才能事半功倍。”

大掃除正式開始後,同學們用自制的升降擦窗器擦高窗,效率極高。其他班級的同學看到後,都紛紛投來羨慕的目光,還有班級的老師特意過來請教制作方法。江濤一邊拉動繩子,一邊得意地說:“這可是我們班顧同學教我們做的,用的是物理滑輪組原理,你們想學啊?讓你們班老師來請教我們顧同學!”

蘇小小在擦窗台時,不再像以前那樣膽怯,而是自信地站在椅子上,動作麻利地擦着。她發現,經過這段時間的學習,自己不僅學到了很多知識,還變得更加自信了。李萌則和林曉一起擦走廊的欄杆,兩人一邊擦,一邊討論着剛才學到的滑輪知識,李萌還拿出筆記本,認真地記錄下自己的心得體會。

顧修遠沒有閒着,他一會兒幫江濤調整滑輪組的位置,一會兒指導李萌和林曉如何高效地擦欄杆,還時不時地提醒大家注意安全。他看到同學們都在認真地勞動,臉上洋溢着開心的笑容,心中滿是欣慰。他知道,這些孩子正在慢慢改變,不僅是學習成績,還有心態和性格。

大掃除結束後,教室和走廊都變得淨淨。陸平凡老師檢查時,對大家的勞動成果贊不絕口:“這是我們班大掃除做得最好的一次,尤其是多媒體教室的高窗,擦得一塵不染。這都要歸功於顧修遠同學和大家一起制作的升降擦窗器,更要歸功於大家認真負責的勞動態度。”

陸平凡頓了頓,繼續說道:“勞動是光榮的,也是快樂的。通過這次大掃除,大家不僅美化了校園環境,還學到了物理知識,體會到了的樂趣。希望大家以後都能熱愛勞動,積極參與到各種勞動中去,在勞動中學習,在勞動中成長。同時,也要把這種認真負責、互幫互助的態度用到學習中去,相信大家的成績一定會越來越好。”

同學們都用力地點點頭,心中充滿了成就感。江濤感慨道:“以前我最討厭大掃除了,覺得又累又無聊,現在發現,原來大掃除也能這麼有意思,還能學到知識。以後我再也不逃避勞動了!”李萌也說:“我以前覺得物理很難,很枯燥,現在才發現,物理其實很有趣,而且非常實用。以後我一定要好好學物理!”

顧修遠看着大家的變化,心中更加堅定了自己的信念。他不僅要帶這些孩子逆襲中考,還要教會他們熱愛生活、熱愛勞動,培養他們的精神和責任感。這些品質,比任何知識都重要。

回到教室後,顧修遠在黑板上寫下了今天學到的核心知識點:“1. 定滑輪:改變力的方向,不省力也不費力;2. 動滑輪:省力,不改變力的方向,費距離;3. 滑輪組:兼具定滑輪和動滑輪的優點,省力且改變力的方向,省力程度取決於承擔重物的繩子段數;4. 力學規律:省力必然費距離,費力必然省距離。”

他還補充了生活中的應用案例:“除了我們今天做的升降擦窗器,生活中還有很多地方用到了滑輪組,比如起重機、電梯、晾衣架等。大家回家後,可以仔細觀察一下,看看哪些地方用到了滑輪,用到的是定滑輪、動滑輪還是滑輪組,下節課我們一起分享。”

林曉突然問道:“顧同學,那我們學到的角平分線性質和滑輪組原理,有什麼聯系嗎?”顧修遠笑着回答:“當然有聯系。角平分線性質體現了幾何中的對稱性,而滑輪組的設計也離不開幾何知識——比如繩子的繞法、滑輪的固定位置,都需要用到角度和距離的計算。數學和物理是緊密相連的,很多物理問題都需要用數學知識來解決,所以大家在學習時,一定要兼顧各科,不能偏科。”

放學前,顧修遠宣布了一個好消息:“下周一學校要舉辦‘校園科技小發明’比賽,我們可以把這個升降擦窗器報名參賽,既能展示我們的學習成果,又能爲班級爭光。大家有沒有信心?”“有!”同學們異口同聲地回答,眼中閃爍着期待的光芒。

江濤興奮地說:“顧同學,我們一定要好好準備,爭取拿個一等獎!到時候,全校同學都會知道我們班的厲害!”蘇小小也輕聲說道:“我可以幫大家畫參賽海報,把我們制作滑輪組的過程和用到的物理知識都寫上去。”林曉則說:“我可以負責寫參賽說明,詳細介紹裝置的原理和優點。”

顧修遠點點頭:“很好,我們分工,一起把這個作品打磨好。記住,無論比賽結果如何,只要我們付出了努力,展示了自己的實力,就是最大的勝利。重要的不是名次,而是我們在這個過程中學到的知識和培養的能力。”

放學鈴聲響起,同學們都帶着滿滿的收獲和期待離開了教室。蘇小小收拾東西時,特意把今天畫的滑輪組示意圖小心翼翼地放進書包裏,她覺得這是自己學到的最有意義的知識之一。江濤則和趙宇約定,周末一起去廢品站找更多的材料,把升降擦窗器改進得更完美。

顧修遠留在教室裏,整理着今天用到的工具和材料。陸平凡老師走了進來,拍了拍他的肩膀:“顧修遠,你做得很好。用這種趣味教學的方式,不僅讓同學們學到了知識,還培養了他們的動手能力和精神,這比單純的課堂講解效果好太多了。”

“陸老師過獎了,我只是做了我該做的。”顧修遠謙虛地說。陸平凡笑了笑:“我看得出來,你不僅有深厚的知識儲備,還有很強的教學天賦。你和其他的孩子不一樣,你的身上有一種超越年齡的成熟和責任感。好好加油,我相信你一定能帶領這個班級創造奇跡。”

顧修遠看着陸平凡離去的背影,心中充滿了感激。他知道,陸平凡老師一直在默默支持着自己,是自己逆襲路上的重要後盾。他拿起黑板擦,擦掉了黑板上的知識點,但那些知識已經深深印在了同學們的腦海裏,也印在了他的心裏。

他走到窗邊,看着窗外夕陽下的校園,心中感慨萬千。穿越而來,他不僅要改變自己的命運,還要改變這些孩子的命運。他相信,只要大家一起努力,就沒有克服不了的困難,未來一定充滿希望。

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