一、從熟悉到陌生：雨傘的基礎(chǔ)認(rèn)知演講人CONTENTS從熟悉到陌生：雨傘的基礎(chǔ)認(rèn)知防水性的秘密：從材料到結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用折疊與防水性的“愛恨糾葛”：影響與平衡動手驗(yàn)證：折疊與防水性的關(guān)系實(shí)驗(yàn)總結(jié)與拓展：從雨傘到生活的科學(xué)思維目錄2025小學(xué)三年級科學(xué)下冊雨傘折疊與防水性影響課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓孩子用眼睛觀察生活，用雙手觸摸原理，用大腦連接現(xiàn)象與本質(zhì)。今天我們要探討的“雨傘折疊與防水性影響”，正是這樣一個貼近生活、充滿探究趣味的主題。它既涉及日常工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，又隱含材料科學(xué)的基礎(chǔ)原理，更能通過簡單實(shí)驗(yàn)讓孩子們體會“觀察—猜想—驗(yàn)證—結(jié)論”的科學(xué)思維。接下來，我們將從雨傘的“基礎(chǔ)認(rèn)知”“折疊原理”“防水奧秘”“相互影響”四個維度展開，最后通過實(shí)踐實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論，讓科學(xué)知識真正“活”起來。01從熟悉到陌生：雨傘的基礎(chǔ)認(rèn)知從熟悉到陌生：雨傘的基礎(chǔ)認(rèn)知三年級的孩子們對雨傘再熟悉不過——雨天上學(xué)要帶傘，體育課下雨要躲傘，甚至有些同學(xué)還玩過“旋轉(zhuǎn)傘面看水花”的游戲。但如果問：“雨傘由哪些部分組成？”“為什么折疊傘能變??？”“傘面為什么能防水？”可能很多孩子會愣住。這就是科學(xué)探究的起點(diǎn)：從“習(xí)以為?！钡健白穯柋举|(zhì)”。1雨傘的基本結(jié)構(gòu)拆解0504020301為了讓大家更直觀理解，我特意帶來了三把不同類型的雨傘：一把傳統(tǒng)長柄直骨傘、一把五折便攜傘、一把兒童卡通傘。我們一起來拆解它們的“身體”：傘面：覆蓋在最外層的布料，是直接接觸雨水的部分（展示不同傘面材質(zhì)：尼龍、聚酯纖維、棉布）；傘骨：支撐傘面的“骨架”，通常由金屬（鋼、鋁合金）或塑料制成（指出直骨傘的“粗骨架”與折疊傘的“多關(guān)節(jié)細(xì)骨架”區(qū)別）；傘柄：手持的部分，長柄傘的傘柄是一根直桿，折疊傘的傘柄則由多節(jié)套管組成（現(xiàn)場拉伸折疊傘，展示套管收縮過程）；傘珠：傘面邊緣的小塑料球，防止傘面邊緣割手，同時引導(dǎo)雨水下流（用手指輕觸傘珠，感受其光滑度）；1雨傘的基本結(jié)構(gòu)拆解開關(guān)裝置：長柄傘多為按鈕彈簧式，折疊傘則可能是手動拉伸或自動彈開（現(xiàn)場演示兩種開關(guān)方式，對比操作差異）。2折疊傘的“變小魔法”從何而來？觀察長柄傘與折疊傘的“體型”差異：長柄傘撐開后傘骨長度約50cm，收攏后長度接近30cm；五折傘撐開后傘骨同樣約50cm，但收攏后僅15cm左右。這種“壓縮”能力源于折疊傘的多關(guān)節(jié)傘骨設(shè)計(jì)。以五折傘為例，每根傘骨由5段細(xì)桿通過金屬關(guān)節(jié)連接（展示傘骨拆解圖），關(guān)節(jié)處設(shè)計(jì)了可90折疊的轉(zhuǎn)軸，類似我們的“指關(guān)節(jié)”。當(dāng)需要收攏時，依次折疊每個關(guān)節(jié)，傘骨就像被“折疊”的手臂，逐漸縮短；同時，傘柄采用多節(jié)套管嵌套結(jié)構(gòu)（類似望遠(yuǎn)鏡的伸縮），進(jìn)一步減少整體長度。這里可以請孩子們聯(lián)想：生活中還有哪些物品用了“多關(guān)節(jié)折疊”或“套管伸縮”原理？（提示：折疊凳、伸縮晾衣桿、便攜式小桌子）通過類比，孩子們能更快理解折疊傘的設(shè)計(jì)邏輯。02防水性的秘密：從材料到結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用防水性的秘密：從材料到結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用雨傘的核心功能是“防水”，但“防水”不是單純靠一塊布。我曾帶學(xué)生做過一個小實(shí)驗(yàn)：用普通棉布傘面淋水，結(jié)果水直接滲透；而用防水傘面淋水，水卻像露珠一樣滾落。這說明“防水”是材料特性與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共同作用的結(jié)果。1傘面材料的“防水基因”常見的傘面材料有三種，它們的防水性各有特點(diǎn)：尼龍（錦綸）：最常見的傘面材料，重量輕、強(qiáng)度高。優(yōu)質(zhì)尼龍會經(jīng)過“拒水整理”——在纖維表面涂一層納米級的拒水劑（類似荷葉表面的蠟質(zhì)層），使水無法滲透纖維間隙（展示水滴在尼龍傘面上滾動的視頻）；聚酯纖維（滌綸）：比尼龍更耐磨，常與其他材料混紡。高端雨傘會在聚酯纖維表面復(fù)合一層薄膜（如PTFE膜），形成“物理屏障”，即使纖維有微小縫隙，薄膜也能阻擋水滲透；棉布：傳統(tǒng)材質(zhì)，本身不防水，但通過“涂蠟”或“涂膠”處理后可具備防水性（展示老式油布傘，觸摸表面感受蠟層的光滑）。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的“防水補(bǔ)丁”1即使材料本身防水，傘面仍有“薄弱環(huán)節(jié)”——比如傘面縫合處的針孔、傘骨與傘面的連接點(diǎn)。這時候需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來“補(bǔ)漏”：2壓膠工藝：在傘面縫合處覆蓋一層防水膠條（類似沖鋒衣的壓膠處理），用高溫壓合機(jī)將膠條與傘面粘合，完全覆蓋針孔（用放大鏡觀察折疊傘的縫合處，可見透明或彩色膠條）；3傘珠固定：傘面邊緣的傘珠不僅是裝飾，更重要的是將傘面邊緣布料緊密壓合在傘骨末端，減少邊緣滲水風(fēng)險(xiǎn)（對比無傘珠的舊傘，邊緣常因布料松弛而滲水）；4傘頂加固：傘面最頂端是多塊布料的縫合點(diǎn)，容易積水滲漏。優(yōu)質(zhì)雨傘會在傘頂加縫一塊圓形“補(bǔ)強(qiáng)布”，并涂抹防水膠（展示新舊傘頂對比，舊傘頂可能有發(fā)黃的滲水痕跡）。03折疊與防水性的“愛恨糾葛”：影響與平衡折疊與防水性的“愛恨糾葛”：影響與平衡現(xiàn)在回到核心問題：折疊設(shè)計(jì)會如何影響雨傘的防水性？這需要從“折疊對材料的影響”和“折疊對結(jié)構(gòu)的影響”兩個角度分析。1折疊次數(shù)與材料磨損的正相關(guān)1去年雨季，我和學(xué)生做了一個為期3個月的長期觀察實(shí)驗(yàn)：選取兩把同款五折傘，A傘每天折疊10次（模擬上下學(xué)收傘、放傘），B傘僅在雨天使用（平均每天折疊2次）。3個月后對比發(fā)現(xiàn)：2傘面涂層脫落：A傘傘面局部出現(xiàn)“發(fā)白”區(qū)域（用手指摩擦可見涂層粉末），這是因?yàn)檎郫B時傘面與傘骨反復(fù)摩擦，導(dǎo)致表面拒水涂層磨損（B傘涂層基本完整）；3纖維間隙擴(kuò)大：用顯微鏡觀察A傘傘面，纖維間隙比B傘寬約0.05mm（相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/10），這是長期折疊導(dǎo)致纖維松弛的結(jié)果（纖維間隙越大，水越容易滲透）；4接縫處膠條開裂：A傘縫合處的壓膠條出現(xiàn)2處小裂縫（用強(qiáng)光照射可見透光點(diǎn)），而B傘膠條完整（折疊時傘面彎曲，膠條承受拉力，長期疲勞導(dǎo)致開裂）。2折疊結(jié)構(gòu)的“先天薄弱區(qū)”折疊傘的多關(guān)節(jié)傘骨雖然實(shí)現(xiàn)了“變小”，但也帶來了防水隱患：關(guān)節(jié)處傘面褶皺：傘骨折疊時，傘面會在關(guān)節(jié)處形成褶皺（展示折疊狀態(tài)的傘面，可見明顯折痕）。這些褶皺在撐開時無法完全展開，導(dǎo)致局部傘面松弛，雨水容易在褶皺處積聚，增加滲透風(fēng)險(xiǎn)；套管傘柄的滲水通道：折疊傘的傘柄由多節(jié)套管組成（展示套管結(jié)構(gòu)），套管之間存在微小縫隙。如果雨水順著傘面流到傘柄，可能通過套管縫隙滲入傘柄內(nèi)部（倒置折疊傘淋水，可見套管接口處滴水）；彈簧開關(guān)的積水點(diǎn)：自動折疊傘的彈簧開關(guān)處有縫隙（按壓開關(guān)觀察），雨水可能滲入開關(guān)內(nèi)部，導(dǎo)致彈簧生銹，同時積水也可能沿傘柄倒流（對比手動折疊傘，開關(guān)結(jié)構(gòu)更簡單，滲水風(fēng)險(xiǎn)更低）。3設(shè)計(jì)中的“平衡藝術(shù)”既然折疊會影響防水性，為什么我們還需要折疊傘？這體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的“權(quán)衡思維”——在“便攜性”和“防水性”之間找平衡。設(shè)計(jì)師通過以下方法減少折疊對防水性的影響：使用高耐磨涂層：高端折疊傘會采用“納米級氟素涂層”，比普通PU涂層更耐摩擦（用硬幣刮擦兩種涂層，氟素涂層無劃痕，PU涂層有明顯刮痕）；優(yōu)化傘骨關(guān)節(jié)角度：將關(guān)節(jié)折疊角度從90調(diào)整為120，減少傘面褶皺（展示兩種關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)的傘面展開效果，120關(guān)節(jié)的褶皺更少）；密封套管接口：在套管接口處添加橡膠密封圈（拆解折疊傘柄，展示黑色橡膠圈），阻止雨水滲入；加強(qiáng)縫合處加固：在易褶皺的關(guān)節(jié)對應(yīng)傘面位置，額外縫合“加強(qiáng)片”（用手觸摸關(guān)節(jié)處傘面，感覺更厚實(shí)），減少纖維松弛。04動手驗(yàn)證：折疊與防水性的關(guān)系實(shí)驗(yàn)動手驗(yàn)證：折疊與防水性的關(guān)系實(shí)驗(yàn)理論需要實(shí)踐驗(yàn)證，我們設(shè)計(jì)了兩個簡單實(shí)驗(yàn)，讓孩子們親身體驗(yàn)“折疊如何影響防水性”。1實(shí)驗(yàn)一：折疊次數(shù)與滲水率對比實(shí)驗(yàn)材料：2把同款新折疊傘（A、B）、噴壺、量杯、吸水紙、計(jì)時器實(shí)驗(yàn)步驟：測量基準(zhǔn)防水性：用噴壺均勻噴灑A傘傘面（水量500ml），用吸水紙收集滲水，稱量滲水重量（記錄為M0）；模擬折疊磨損：對A傘進(jìn)行50次折疊-展開操作（B傘保持原狀）；再次測試防水性：重復(fù)步驟1，記錄A傘滲水重量M1，B傘滲水重量M2；分析數(shù)據(jù)：計(jì)算滲水率變化（M1-M0）/M0vs（M2-M0）/M0。預(yù)期現(xiàn)象：A傘滲水率明顯高于B傘，說明折疊次數(shù)增加會降低防水性。2實(shí)驗(yàn)二：不同折疊方式的防水性差異實(shí)驗(yàn)材料：1把折疊傘、防水標(biāo)記筆、噴壺實(shí)驗(yàn)步驟：用標(biāo)記筆在傘面畫出3個區(qū)域：A（關(guān)節(jié)褶皺區(qū)）、B（非褶皺區(qū)）、C（傘頂縫合區(qū)）；撐開傘，用噴壺在傘面均勻?yàn)⑺ㄋ?00ml）；觀察各區(qū)域滲水情況：用吸水紙按壓A、B、C區(qū)，對比吸水紙濕潤程度。預(yù)期現(xiàn)象：A區(qū)（關(guān)節(jié)褶皺區(qū)）吸水紙最濕，B區(qū)最干，C區(qū)（縫合區(qū)）次之，說明折疊導(dǎo)致的褶皺區(qū)是防水薄弱點(diǎn)。05總結(jié)與拓展：從雨傘到生活的科學(xué)思維總結(jié)與拓展：從雨傘到生活的科學(xué)思維通過今天的學(xué)習(xí)，我們不僅了解了雨傘的折疊原理和防水奧秘，更重要的是掌握了“觀察現(xiàn)象—分析結(jié)構(gòu)—探究原理—驗(yàn)證結(jié)論”的科學(xué)方法?；氐胶诵膯栴}：折疊與防水性的影響，可以總結(jié)為三點(diǎn)：折疊設(shè)計(jì)通過多關(guān)節(jié)傘骨和套管結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)便攜，但會導(dǎo)致傘面涂層磨損、纖維松弛、接縫開裂，降低防水性；防水性依賴材料（拒水涂層、纖維密度）和結(jié)構(gòu)（壓膠工藝、加強(qiáng)縫合）的協(xié)同作用，折疊會破壞部分結(jié)構(gòu)；優(yōu)秀的設(shè)計(jì)能在“便攜”與“防水”間找到