“匀速直线运动”实验改进

2019-09-09 03:10何美玲金海峰
中学物理·初中 2019年7期
关键词:实验

何美玲 金海峰

摘 要:匀速直线运动是初中科学需要重点研究的主要运动形式.然而,由于其运动模型的理想化,使演示实验的完成和探究活动的开展都很难进行,更不用说让学生开展课外小实验了.其实只要让学生能设计并开展匀速直线运动的实验就能达到很好的效果.

关键词:图片;匀速直线运动;实验

文章编号:1008-4134(2019)14-0023中图分类号:G633.7文献标识码:B

匀速直线运动是浙教版《科学》教材(下文简称教材)七年级下册第二章第一节“运动和力”重点研究的运动形式.对速度的教学、运动和力的分析过程也有很重要的作用.教材中是让学生通过对比图片获得匀速直线运动的感受.如图1所示.

教材的处理存在以下几点不足:一是图片不够直观.与单一的图文信息相比,实验现象更具真实感,也更容易激发学生学习的热情.手、眼、脑并用的多纬度体验也更能使学生注意力专注于对科学现象的认识与探索.二是根据平时的教学经验,无论是拉小车还是物体滚动均很难做到匀速直线运动.拉小车时由于人的原因,很难使拉力一直等于摩擦力,所以小车不能保持匀速直线运动.小车在斜面上以匀速直线运动滑下,需要特定的条件,即斜面倾角θ和摩擦系数μ需满足tgθ=μ.而对初二学生是不可能讲清这一条件的,即使用“适当地选择斜面倾角”也是学生所不能理解的.为了更直观地将物体做匀速直线运动展示出来,使学生能很好地感受匀速直线运动,建构匀速直线运动的概念,急需一个匀速直线运动实验装置.匀速直线运动的教学装置到目前为止有过很多,用的比较多的是气泡在充水玻璃管中的运动,笔者进行了大量的实验,发现气泡的运动并不是匀速直线运动.在小学的学习中,同学们学过把水滴到油里水会向下运动,会做怎样的向下运动呢?对此进行实验,并进行视频拍摄和分析,设计了匀速直线运动实验装置.下面结合自己的实践,谈谈实验研究过程中的一些做法和思考.

1 简易取材,创建真实的实验情景

两块长木板(一块作底座另一块竖直放置)、一根米尺、一根一米长的亚克力管(一段封闭)、红墨水. 在管中注油,使其一端封闭,如图 2 所示. 在油中滴入一滴红墨水观察并研究红墨水的运动情况.水下降的过程中受到三个力,重力G、浮力F及摩擦力f,水的密度大于油的密度,所以G>F,又因为油的粘度大,水在油中受到了阻力f,所以G与F+f的大小很接近.水做初速度为0的加速运动,随着v的增大,阻力f增大,当G=F+f,合力为0时,水滴就开始保持匀速直线运动了.这个实验取材简单,操作方便.可让学生在课外进行分组实验.可让学生测出水滴通过 10cm、20cm、30cm 和 40cm 所用时间,把测得的数据填入图4表中,并计算出各区间的时间和相应的速度.与单一的图文信息相比,实验现象更具真实感,也更容易激发学生学习的热情.使注意力专注于对科学现象的认识与探索.但是同学们在实际的操作过程中,由于每个同学的反应不同,即使是同一个人测每一段相同的路程也存在着反应的快慢,所以这样的误差就比较大.那如何才能解决这个问题呢?

2 寻求突破,运用电子技术发现匀速直线运动的特征

在亚克力管里注满油,用注射器在油中滴入一滴红墨水,选取距离0刻度线20厘米处作为起点,观察红墨水的运动情况并进行视频拍摄.视频拍摄导入电脑,进行分析.可以用相同的时间比距离的方法或用相同的距离比时间的方法比较水滴运动的快慢,我们先选择通过相同距离比时间的方法进行比较.如图3所示.

因为运用电子产品把实验现象拍摄下来,那么选取路程的时候就非常方便.同学们只需要将鼠标分别移到20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm,然后再看在该点的时间就可以.记录数据到表格并绘制表格.如图4所示.

然后再描点作图,用图像法深入领会运动特征. 图像法直观、形象、生动,让人一目了然. 许多复杂的物理规律、物体的运动变化过程以及物理量之间的相互依存关系都可以用坐标图像清楚地描述出来,更重要的是学生经历了图像的描绘过程,更能体会和感悟到一些抽象物理量或是复杂现象的变化规律,同时为速度公式的应用奠定基础.

3 感悟过程,领会实验的真正意义

从书本让学生通过对比图片获得匀速直线运动的感受到真实情景的创建到探究过程的深入,笔者深深体会到开展课外小实验活动具有非常重大的意义.课外小实验使学生不拘泥于书本,不迷信权威,不墨守成规,充分发挥学生的主观能动性,独立思考,大胆探索,标新立异,积极提出自己的新观点、新思路和新方法.课外小实验也能使学生更好地应用科学知识和方法,在这个实验中,因为实验现象明显,红墨水的运动速度很小,可以很好观察水滴的运动路线,提供感性素材,帮助学生更好地建构匀速直线运动.

通过实验可以获取s-t图像,更深入领会匀速直线运动的特征.通过相同距离比较所用的时间或用相同时间比较运動的距离,可以更好理解速度的概念.可以帮助学生更好地理解运动和力的关系,如果能理解此实验中红墨水的运动情况,那么对雨滴下落过程、跳伞运动员的降落过程等类似的运动情况就很理解了.

参考文献:

[1]李军,刘庆红,唐京武.关于《匀速直线运动》探究实验的改进和研究[J].湖南中学物理,2016,31(03):55-56.

[2]谭世略.匀速直线运动实验方案的研究与改进[J].物理教师,2015,36(09):45-46.

[3]颜沸,莫滨.关于匀速直线运动实验的改进[J].物理通报,2014(09):86-88.

[4]任端奇.匀速直线运动“研究气泡的运动规律”实验的改进[J].物理教师,2014,35(08):55.

[5]史亚萍.关于匀速直线运动实验装置的改进[J].物理教师,2011,32(04):35.

[6]华权.匀速直线运动演示实验的改进[J].科学教育,1996(02):43-44.

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