《抛体运动》教学中实验器材的“改、制” 论文.docx

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1、抛体运动教学中实验器材的改、制摘要：教材在抛体运动部分提供的实验方案有可改进的空间。1.由定性到定量的改进；2.对有缺陷或者在思维、逻辑上有连接缺失不连贯的实验方案改进。利用日常用品、废旧材料改进或制作实验器材，使实验现象更明显、直观。关键词：核心素养，改进实验器材，自制实验器材引言：抛体运动是高中物理新人教版必修2第五章教学内容，本章既要讨论曲线运动的规律，又要用牛顿运动定律关曲线运动的问题进行分析，是运动学和动力学知识在曲线运动中的具体应用。是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸。从核心素养方面看，本章内容与前面所学内容是学生的运动与相互作用观由简单到复杂、由浅入深的逐渐深化过程。

2、本章教学对学生运动与相互作用观的形成起到承前启后的作用。提供实例让学生观察和实验探究必然是本章教学的特点，也是培养学生核心素养的有效手段。教材提供的实验方案仍然有可改进的空间，有些实验方案有缺陷或者在思维逻辑上有连接缺失不连贯的现象，必须通过自制、改进实验器材或实验方案进行弥补。1.由定性到定量的改进(1)曲线运动的速度教材的方案是：1、观察两幅照片描述的现象，让学生说清楚：砂轮打磨下来的炽热微粒和飞出去的链球，分别沿什么方向运动？如图Io2、演示实验：钢球离开轨道时的速度方向，如图2。在教学中，播放图1的视频，用图2的器材演示，学生通过观察能够得到或接受“曲线运动的速度方向是沿该点轨迹切线方

3、向的结论，缺少探究分析和参与的过程。美国物理教师协会主席乔梅尔曾引用一段他的老师的格言说：“讲给我听，我将忘记演示给我看，而我将记得与我有关，我一定要学这说明：听、看、动手在教学中的作用并不完全一样2。因此笔者对该部分教学，先按照教材思路，播放图1的视频，让学生对曲线运动速度先有感性的认识，然后提供：16寸液晶手写板（儿童画画涂鸦的电子写字板，物体压在面板上会留下压痕）、直径17Cm的塑料圈、直径L6cm的钢球、三角板、双面胶、长条形木棒等物品让学生设计实验：探究圆周运动物体速度方向沿切线方向。如图3学生用初中圆的几何知识找到轨迹圆的圆心，利用直角三角板测量脱离圆轨道后的径迹与脱离处的圆半径垂

4、直，实现由定性感知到定量的转变。（2）运动的合成与分解教材的实验方案：如图4,蜡块在竖直的玻璃管内匀速上浮的同时随玻璃管又匀速水平移动。课本用了一定的篇幅进行了讨论，但是没有具体的位移和速度的数据。在引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力方面有所欠缺。为了弥补此处欠缺和有效的培养学生物理核心素养,自制了运动合成与分解演示实验器材，如图5翌l杆（固定于正反转开关 白纸支架面板电机iffii开关学生电琼平台光电2（测水电磁打点计时器披球租滑块！（带 挡骨坡2（带 当光柱）平速度）图5如图5示意，把滑块1推到平台上，电机调速开关调至合适位置，扳动正反转开

5、关，启动电机，使滑块1运动，学生观察其同时参与水平和竖直方向的两个分运动，其实际运动为曲线运动。光电门1、2同时测出滑块1、2经过图中划横线处的挡光时间和Atxy并记录，固定在滑块1上的描迹笔绘出轨迹，与横线有一交点。拆去固定于竖直导轨上的竖直杆和其上的滑块，移动固定于铁架台上的光电门2到交点正前方（垂直于白纸），并调整光电门方向，使光电门平面垂直轨迹。再次把滑块1推到平台上，不改变电机转速，启动电机，光电门测出滑块1在该处挡光时间并记录。用游标卡尺测出两根2x2y挡光柱的直径d、d,算出v、V和V,根据平行四边形定则计算V=V+V,比较VxyJTfiIV的大小.以合道的卜度在秋透和怏线交.L

6、%巡吱v-V和V的矢MtSXy为比较V的方向和该处轨迹切线方向的关系，如图6。实现对运动合成分解难点的速度理分解合成的定量探究，使矢量的分解由力的分解拓展到运动的分解。学生经历思维上的历练，其运动观念得到进一步完善。图62.对有缺陷或者在思维、逻辑上有连接缺失不连贯的实验方案改进在第三节“探究平抛运动的特点”教学中，教材采用图7的器材，通过比较两球落地时间的先后来探究竖直分运动是自由落体运动，但是人耳对两次声音间隔的分辨率是0l秒，Ol秒相比两球在空中运动时间还是比较大的。对该实验录像，再逐帧播放，通过录像视频判断是否同时落地也是一个不错的方法，但是两球同时落地时没有拍到这种可能性还是有的，而

7、且落地前两球的像已经比较模糊了，因此图7实验方案是有缺陷的。图7图8在探究平抛运动水平方向分运动的特点时，采用图8的法案，让钢球多次从斜轨道上同一位置静止滚下，通过倾斜的挡板挤压钢球，钢球挤压复写纸在白纸上留下多个点迹，然后把这些点用平滑曲线连接，得到钢球平抛运动轨迹。此处，在逻辑和思维的连续性方面有缺失，即：钢球每次运动轨迹是重合的吗？怎样才能证明是重合的？如果不重合这样做实验岂不就错了！针对这些教学中的问题，笔者对验证思路和方案做了如下的处理：（1）拆掉图5器材中部分零件，进行演示实验：对比平台上滑落的钢球与竖直导1轨上滑块1的运动，并录像，然后慢放，学生观察总结后得到结论：。平抛的小球和

8、运动的滑块相对静止，滑块的运动可以代替小球平抛运动。纸带上的点迹能说明平抛运动的水平方向的分运动是匀速直线运动，如图9。图9（2）演示实验：探究影响平抛运动轨迹的因素，操作步骤如下操作步骤：.调节电机电压，使滑块以某一速度V平抛，滑块上固定的中性笔自动描出运动11轨迹，标记为.234.重复步骤1两次，标记对应轨迹、.调节电机电压，增大滑块平抛初速度为V,描出运动轨迹2.调节电机电压，增大滑块平抛初速度为V,vv,描山运动轨迹332实验结果如图IOo学生对实验现象进行观察、分析、交流并形成结论：一个物体平抛运动的轨迹由初速度决定，以相同初速度多次从同一位置平抛的运动轨迹是重合的。图10（3）探究

9、平抛运动竖直分运动的特点采用分组实验方式进行教学。Ol实验器材：利用实验室的器材改制，如图11在斜轨末端加装了光电门，已经测量出直径d=1.60cm的小钢球一个。斜轨光电门W复写纸白纸水平泡长帙条fi%MM初速庾:水平0科/平M历N/.KBftI*/.111111*0.016016570.9656004830.14150.146540938aKH9.686020oi601657I0.9656004830.15860.1641465630.13S9Ia08755o0165TI0.9666004831755I0.1817521880.16059.7173020.016016570.96560048

10、30.1885I0.195215313i99.97139-9.8655672实验原理：小球直径为d,经过光电门挡光时间at,则平抛的初速度v=,当水平分位移XDt和竖直分位移y时，其平抛运动的时间t=-利用公式y=求出加速度方，测量出水平分位移X和竖直分位移丫,代入加速度。的公式,求出a的大22xDt小,比较a和重力加速度g的值，若a=g,则平抛运动竖直分运动为自由落体运动。实验结果如表1和表2剔除误差较大的第二组数据后是宜役/e%B4m初速度:水If位移/平H历时/g，0.9656004-MlS0.K654O9380.H49.686020942ooi0.016570.0.181752188a

11、1e0597l7302g74Ioi60.016570.96560(X830.18850.196215313i9鼠971393061女791572293a=9.79ms,考虑空气阻力因素，可以认为a=g=9.80ms,因此可得平抛运动竖直分运动是自由落体运动。本单元教学实验课程资源即利用了实验室的现有仪器和设备，也利用日常用品改进实验，例如探究曲线运动速度方向用的16寸液晶手写板就是儿童画画涂鸦的电子写字板，描迹笔是用中性笔芯、弹簧笔中的弹簧与电线绝缘皮做的。也利用家庭装潢剩余的木板、木条、电线等边角料制作新的实验器材，例如探究运动的合成与分解和探究平抛运动特点实验器材的框架。利用日常用品、废旧

12、材料做出来的这些实验器材，应力求使实验现象更明显、直观。对初涉物理学的中学生来说，复杂的仪器装置只有专门实验室才具备，而且常常会因此而令学生紧张地注视复杂的仪器结构和繁复的操作，导致他们疏忽了对某些重要实验现象的留意与观察。课本的“拓展学习：用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹”方案中计算机可以直接描出的平抛运动的轨迹给出平抛运动的初速度等其他物理量，在实验操作上是很快捷和方便的，但是在展现物理图景的真实性方面并不直接和直观，学生要建立可靠的物理图景中间还需要一定的思维转换。这些先进的实验仪器或者是电脑处理软件，可能会一定程度使学生动手能力“退化，因此本单元教学中多做一些看起来比较原始的实验，体现了对物理实验返璞归真的追求。参考文献张颖梁旭：高中物理必修第二册教师用书.人民教育出版社2019版，第1页2王志敏曹丰：物理实验教学与教具制作.华中理工大学出版社1998版，第27页