高中物理创新实验说课-探究向心力
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《向心力》说课稿一、使用教材人民教育出版社高二物理必修II第五章第6节《向心力》二、实验器材自制向心力演示仪、各种圆周运动实验模块,向心力大小体验教具三、实验创新要点(一)利用电子测力计的数据锁定功能解决了测力计旋转时难于读数的问题;(二)利用霍尔传感器与强磁铁组合实现对角速度的精确测量;(三)测力计与小车在轨道上的位置可方便调整从而可以任意改变物体做圆周运动的轨道半径(四)多种实验模块可选,既可实现对向心力大小的实验探究,又可提供多种物体做圆周运动的真实情境,帮助学生分析理解向心力的来源。
四、实验原理电子测力计可以测量物体做圆周运动时向心力的大小,在数据稳定2s后锁定数据,停止转动就可读出向心力的大小;利用霍尔传感器和磁体组合可以测量物体做圆周运动的周期,计算出角速度,并直接在屏上显示出来。
利用控制变量法和图像法验证向心力(F)大小与物体质量(m)、转动半径(r)、角速度(ω)的关系。
如:验证向心力大小与角速度的关系,可保持物体的质量和转动半径不变,改变物体做圆周运动的角速度并测出对应的向心力大小,测量多组数据,用Excle软件描绘出F-ω2图像,如果图像是一条过原点的直线就可以验证F与ω2成正比。
同理,若研究向心力与质量的关系,可以画F-m图象;若研究向心力与半径的关系,可以画F-r图象。
五、实验教学目标(一)物理观念理解向心力的概念,会分析向心力的来源。
(二)科学思维控制变量法、图像法。
(三)科学探究根据实验数据推导出向心力与质量、半径和角速度的关系。
(四)科学态度与责任严谨认真、实事求是科学态度。
六、实验教学内容(一)体验性实验。
体验、观察向心力的大小与哪些因素有关;(二)探究性实验。
探究向心力大小与物体质量、转动半径、角速度的关系;(三)拓展性实验。
分析各种做圆周运动物体向心力的来源。
七、实验教学过程(一)魔术引入,激发兴趣图1甲、乙是两个双层杯子,内层杯子可以旋转。
表演分两步:先用甲杯子盖住桌上的两个小球,让学生看见球被盖上的过程,此时乙杯中的小球附着在旋转的内层杯子上,学生看不到小球;然后让甲杯内层杯子开始旋转,小球随着杯子旋转被隐藏起来,与此同时让乙杯内层杯子停止旋转,乙杯里的小球掉落在桌上,学生看到的现象好像是甲杯中的小球转移到乙杯中。
高中物理创新实验说课探究向心力尊敬的各位老师,大家好!今天我要说课的是高中物理中的创新实验——探究向心力。
一、实验目的通过创新实验,让学生深入理解向心力的概念和特点,掌握向心力的计算方法,探究不同因素对向心力的影响,提高学生的实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理向心力是物体做圆周运动时,受到指向圆心的合力,它的大小等于物体质量m和圆周运动角速度ω的乘积。
即:F = mω²r,其中r表示物体到圆心的距离。
实验中,我们将通过改变小球的运动轨迹、小球的质量和圆周运动的半径等因素,探究向心力的大小与这些因素的关系。
三、实验步骤1、准备实验器材,包括小球、细绳、支架、光滑小滑轮、刻度尺、天平、电源等。
2、将细绳的一端系在小球上,另一端绕过支架上的滑轮并悬挂起来。
3、将天平测量小球的质量,并将小球挂在细绳上,使其能在水平面上做圆周运动。
4、使用刻度尺测量小球到圆心的距离。
5、开启电源,让小球在水平面上做圆周运动,并使用秒表记录小球的运动时间。
6、改变小球的运动轨迹、质量和小球到圆心的距离,重复步骤2至5。
7、收集实验数据,并进行数据处理和分析。
四、实验数据分析1、向心力与小球运动轨迹的关系:保持小球的质量和小球到圆心的距离不变,改变小球的运动轨迹,观察向心力的大小变化。
根据实验数据,可以发现向心力与小球的运动轨迹有关,运动轨迹越小,向心力越大。
2、向心力与小球质量的关系:保持小球的运动轨迹和小球到圆心的距离不变,改变小球的质量,观察向心力的大小变化。
根据实验数据,可以发现向心力与小球的质量成正比关系。
3、向心力与小球到圆心距离的关系:保持小球的质量和小球的运动轨迹不变,改变小球到圆心的距离,观察向心力的大小变化。
根据实验数据,可以发现向心力与小球到圆心的距离的平方成反比关系。
五、实验结论通过本次创新实验,我们可以得出以下结论:1、向心力是物体做圆周运动时所受的合力,其大小由物体质量、圆周运动角速度和物体到圆心的距离决定。
《向心力》说课教学过程分析第一环节:创设情境,引入新知一、认识向心力的存在向心力与圆周运动密切相关,而圆周运动是生活中常见的运动,也是中学物理要研究的重点运动,同时也是带电体、带电粒子在磁场中做圆周运动的基础。
同学们之前接触的都是匀速圆周运动,而圆周运动中物体的速度方向不断变化,是变速圆周运动,同学们对此缺乏感性认识。
所以我为此创设了三个情景,并提出问题“做圆周运动的物体为什么不沿直线飞出去而沿着一个圆周运动?”,引导学生认识向心力的存在,增强学生的感性认识。
问题:做圆周运动的物体为什么不沿直线飞出去而沿着一个圆周运动? 示例:绳拉物体在水平面上转动(播放动画)玻璃杯中的转动的小球,提起杯子后沿直线飞出去(播放视频) 太阳和地球、地球和地球卫星(播放动画)第二环节:合作探究,构建新知二、认识向心力的作用:产生向心加速度创设情境,建构概念通过观察实例,提出问题:匀速圆周运动有哪些特点?引导学生发现:物体做圆周运动时,速度的方向不断变化,具有向心加速度FGNOFFFV VVO 1得出结论:必然受到指向圆心的合力的作用。
创设情境,自主探究 三、向心力的大小设置问题:什么是向心力?定义:做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。
设置问题:怎样确定向心力的大小?在上一章学习了牛顿第二定律,本章前两节学习了线速度、角速度和向心加速度的概念,引导学生把向心加速度的表达式带入牛顿第二定律,得到向心力表达式:创设情境,实验探究到此学生可能会有疑问:向心加速度本身是数学推导得出,那么推导出的向心力的这两个公式可靠吗?有没有办法验证?引出下面的实验。
进入“用圆锥摆粗略验证向心力表达式”的实验 提出问题:怎样验证向心力表达式?目的:通过圆锥摆实验增强学生对圆周运动的感性认识,同时体验科学探究过程。
学生自主阅读课本实验,课件展示问题(原理、器材、需测数据表格),让学生自主讨论,教师点评、分析可不测r 、m分析问题:实验需要测量的数据有哪些?如何测量?h gT hrmgmg F rTm r m F n =====222224tan 4πθπω只需证明:合分析后可知只需测量: 转n 圈数所用时间t 、 悬点到轨道圆心的距离h引导学生设计实验,设计表格,与学生共同参与演示实验(测长度、可以老师测,学生帮助,与学生一起数圈),采集好数据后,当场进行计算。
高中物理教案向心力5篇教案取材内容合理,切合课程宗旨,符合培养目标定位的要求,适应现实需要,讲述内容观点正确,有实际应用价值。
这里由小编给大家分享高中物理教案向心力,方便大家学习。
高中物理教案向心力篇1一、教材分析首先介绍热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。
进而分析系统在单纯的热传递过程中系统内能的变化,自然引出热量与系统内能概念的区别与联系,最后研究做功与热传递在改变系统内能上的异同。
二、教学目标知识与技能1.了解热传递的三种方式。
2.知道热传递是改变系统内能的一种方式。
3.能区分热量与内能的概念。
4.知道热传递与做功对改变系统的内能是有区别的过程与方法能举例说明热传递能够改变系统内能情感、态度与价值观了解感受能量的转移,增强我们学习物理、探索自然的兴趣。
三、教学重点难点重点:热传递对内能的改变。
难点:热量与内能的区别四、学情分析本节内容稍简单,易于学生接受。
五、教学方法自主学习、讨论、讲解六、课前准备铁丝、布、酒精灯七、课时安排1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑基础知识提问:1、焦耳的两个实验说明了什么?2、什么是内能?内能于什么有关?(二)情景引入、展示目标想一想,使一段铁丝的温度升高有哪些方法?回答:将铁丝来回多次弯折,用布摩擦,将铁丝放在火上烧,与高温物体接触……教师:可以通过做功改变物体内能,今天我们来学习改变物体内能的另一种方式——热传递。
(三)合作探究、精讲点播教师:引导学生阅读教材62页有关内容,思考并回答问题。
(1)什么是热传递?(2)热传递有几种方式?举例说明。
(3)热传递过程的实质是什么?1.热传递(1)热量从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分,叫做热传递。
(2)热传递的三种方式:热传导、热对流和热辐射。
(3)热传递的实质:能量的转移①热传导:不借助于物质的宏观移动,而靠分子、原子等粒子的热运动,使能量由高温物体(或物体的高温部分)向低温物体(或物体的低温部分)传递的过程,这种过程在气体、液体和固体中都能发生。
高中物理创新实验说课-探究向心力在教材分析中,本章重点是向心力和向心加速度,对前是牛顿运动定律的延伸,对后是圆周运动的应用。
教材设计思路是通过向心加速度公式结合牛顿第二定律从理论推导向心力表达式,再利用实验验证向心力的表达式。
教师在教学过程中需要培养学生的物理核心素养,包括物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任。
教学目标包括理解向心力的概念和让学生感受向心力,学生实验探究向心力的表达式是教学难点。
学生的知识层面已经掌握了匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量,可以运用牛顿第二定律结合向心加速度公式,从理论上推导出向心力表达式。
学生的能力层面已经掌握了使用EXECL软件处理数据、合理选择变量、拟合图像的方法,初步具备探究实验的能力。
实验方法包括定性关系实验和定量关系实验,控制小球质量、半径、角速度不变,探究向心力与角速度、半径、质量的关系。
同时,图像法也是一种实验方法。
为了提高教学效果,教师需要注重培养学生的实验探究能力,让学生从实验中得到经验,再通过推理猜想和实验验证得出结论。
同时,教师也需要引导学生形成正确的科学态度和责任感,理解科学与技术与社会、环境的关系,形成正确的科学观念。
在本实验中,我们使用了Excel软件来绘制F-ω、F-r和F-m图像,并得出结论。
同时,我们还采用了验证法,将实验数据代入向心力表达式F=mrω计算出结果,比较理论值与测量值,验证实验结论,并得出结果。
在实验创新设计方面,我们提出了兴趣实验“感受向心力”,旨在让学生初步认识向心力与其影响因素之间的关系,并通过控制变量法完成实验。
我们设计了一个简单的实验装置,让学生通过甩动摆球,感受绳对手的拉力去体验向心力的大小。
该实验现象明显,能很快让学生得到定性地结论,并很好地激发了学生的研究兴趣。
在讨论向心力定量关系的实验中,我们发现传统的向心力仪器存在精度不够、操作困难等问题。
为了解决这些不足,我们自制了创具——无线向心力测量仪,突破了教学难点。
《定量探究圆周运动向心力的大小》说课稿一、使用教材教科版高中《物理必修2》第2章第二节。
二、实验器材自制教具:力传感器、光电门、电机、半径调节装置、质量调节装置、角速度调节装置、电脑、Dislab软件。
三、实验创新要求/改进要点实验装置:利用力传感器便于直接测量向心力的大小、利用光电门便于间接扫描角速度。
通过半径调节便于直接调节半径、通过最新步进电机调节转速来改变角速度。
Dislab 软件随机拟合向心力与角速度的图像四、实验原理/实验设计思路受轻杆拉力的圆柱体,在水平面内做匀速圆周运动。
利用半径调剂装置、质量调节装置、角速度调节装置来改变半径、质量、角速度。
五、实验教学目标(1)知识与技能:1、让学生体验向心力。
2、联系生活实际,让学生充分感受向心力大小与半径,质量,以及描述圆周运动快慢物理量之间关系。
3、通过定量探究向心大小实验,让学生领悟实验探究的基本过程和基本方法。
(2)过程与方法:通过两个兴趣实验感受向心力的抽象概念、通过两个分组探究实验探究向心力大小。
(3)情感、态度、价值观:1、让学生领悟定量探究向心力大小的思想方法,努力培养学生的科学家思维能力。
2、利用数字化实验,培养高中学生信息化数据处理的能力。
3、对实验数据测评,培养学生实验设计的能力。
六、实验教学内容本节课是,从生活情境中引入,利用硬币在气球内做圆周运动、质量小的小球拉质量较大的大球,引入向心力的概念。
利用自制向心力大小实验仪探究向心力的大小。
七、实验教学过程1、兴趣引入:引出向心力的概念。
教师引导1:硬币为什么在气球内做圆周运动?学生讨论回答1:是由于有向心力的作用。
2、兴趣引入:引出向心力的大小。
教师引导2:为什么质量较轻的小球能将质量较重的大球拉起来呢?学生讨论回答2:是由于有向心力的作用。
3、探究实验:引出向心力大小因素。
教师引导3:向心力大小与那些因素有关呢?学生讨论回答3:向心力大小可能与质量、轨道半径、速度等有关。
论文所属学科:物理(理科)题目:有关“向心力”创新实验的研究有关“向心力”创新实验的研究随着新课程改革的深入,实验教学的创新对展现物理学科特色和功能发挥着不可估量的作用。
一堂好的物理课决不能少了一个或几个精彩的物理实验,具有创造性的实验会让一些看似枯燥的内容立刻变得生动无比,让人在充满乐趣的氛围中欣然接受。
圆周运动是同学们比较熟悉但又难以准确把握的一种运动,尤其对向心力的定义、作用、大小及来源缺乏形象直接的实验体会。
在这里我对有关“向心力”的常规实验做了一些改进及补充。
一、小试身手——简易水流星表演:本实验能轻易打破同学们源于对生活印象的错误“前概念”。
我们可以直接利用装砝码的透明塑料小桶,为了看得更清楚给小桶加注滴有红墨水的自来水,然后用手捏住细线的一端,抡动细线使小桶在竖直平面内做圆周运动。
现象表明速度较快时,水不会流出来。
如果让细线加长一些,则抡动的频率可以减慢一些。
操作非常简单,每个学生都能轻易完成,该实验使每个学生不由自主地想去探究水为什么没有洒出来,这为讲解向心力的作用作了铺垫。
二、展现“绝技”——神奇剥鸡蛋术:本实验富有趣味性,给人多种感官刺激和愉悦,耐人寻味。
在看电影《天下无贼》时,我们对刘德华扮演的大盗神奇的剥鸡蛋表演叹为观止,以为这肯定是电影特技,生活中不可能完成。
殊不知我们凡人也能练就“神偷”一样的绝技,只要注意技巧就行了。
找一个大“肚子”而小口径的玻璃杯(塑料杯也行),把一熟鸡蛋放入杯中,手握杯口迅速地向怀抱内沿螺旋线移动杯子,边移动边倒转杯子,然后继续快速转动手腕使鸡蛋沿杯壁运动,我们可以听到鸡蛋壳与杯壁碰撞时悦耳的交响乐,接着就能享受已剥了壳的鸡蛋了。
三、自制教具——化繁为简,直达目标:自制系列(一):本教具克服了实验室大部分仪器只能定性研究向心力的缺点,能直接读出做匀速圆周运动的小球的向心力,并可计算出小球所需的向心力大小,定量验证向心力公式。
制作材料:直径20厘米的三合材料圆板(有机玻璃材料更好),自制带洞铁管轴,手摇离心转台,带洞小球若干,尼龙绳,测力计一个,滑轮两个,秒表,方形木板制作方法:(1)制作空心金属圆筒,圆筒的内径尽可能小一些,并打磨光滑,固定在离心转台的小转轴上。
向心力说课稿一.开场白学生已经在前面学习了匀速圆周运动,通过对以上内容的回顾激发学生探讨圆周运动是一种生活中常见的机械运动形式的积极性。
二.教材简介本节内容是高中物理教材第五章匀速圆周运动中的一节,在此之前,学生已经学习过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量。
本节是本章的重点,学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力知识作必要准备。
三.教学的目的要求1.知识与技能:理解什么是向心力。
能运用向心力的公式解答有关问题。
2.过程与方法:懂得用控制变量法研究物理问题,培养学生的实验能力、分析能力、解决实际问题的能力。
3.情感与价值观:通过这节课的教学,培养学生的学习科学研究方法和科学研究态度。
高一学生的思维比较单一,抽象思维尚不成熟,但已具备一定的逻辑分析推理。
他们以被动接受学习为主,对高中物理的学习还不得法,应在学习方法上指导。
四.教学的重点与难点如果能抓住圆周运动中向心力与各物理量的变化规律,也就把握了向心力的知识要领。
所以在本节中,要把探讨向心力大小与m、r、ω的关系作为教学的重点,把理解向心力的概念作为难点。
使学生能理解和掌握向心力的相关知识。
五.教学方法由于学生刚刚步入高中,对高中物理学习还缺乏方法,习惯于硬套公式,而本节内容涉及公式较多,会给学生带来较大的困难,所以需要教师引导学生主动探究,自己归纳结论,理解记忆公式,从而达到能灵活运用的目的。
因此本课采用“引导探究”式教学法,该教学法以解决问题为中心,注重学生的独立钻研,着眼于创造思维的培养,充分发挥学生的主动性。
其主要程序是:提出问题→科学猜想→设计实验→探索研究→得出结论→指导实践。
它不仅重视知识的获得,而且更重视学生获取知识的过程及方法,更加突出了学生的主动学习。
学生活动约占课时的1/2,课堂气氛将比较活跃,能真正体现“以教为主导,以学为主体”的教学思想。
六.教学程序从以上分析,教学中以了解,学习研究物理的方法为基础,掌握知识为中心,培养能力为方向,紧抓重点,突破难点,设计如下教学程序:1. 导入新课(需要5分钟)创造学习物理情景,激发学习兴趣为导入新课的指导思想,列举生活中的一些例子,展示几个生活中一些做圆周运动实例的图片,引导学生观察归纳出它们的共同特征,让学生思考做圆周运动的条件,以及怎样才能满足这些条件,让学生的思维进入新课教学的轨道。
《探究向心力的表达式》说课稿一、教材与学情分析(一)教材分析该节是人教版高中《物理必修2》第五章第6节的实验内容。
本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动的,是本章的重点和难点,是学好圆周运动的关键点,为学好天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动做准备。
(二)学情分析:1.知识层面:学生通过前面的学习,理解了牛顿第二定律,在本章学习了线速度、角速度、周期和向心加速度的概念,能数学推导向心力的表达式。
2.能力层面:在实验中,学生掌握了控制变量法,具备利用图象法解决物理问题的能力。
二、实验教学目标(一)知识目标:1.会判断向心力的大小与什么因素有关2.能用控制变量法定量探究向心力的表达式(二)学科素养目标:1.【物理观念】认识向心力公式的确切含义。
2.【科学思维】能通过动手实验、观察实验现象并猜想向心力大小与什么因素有关,提出自己的见解。
3.【实验探究】能合理设计实验,动手实验验证猜想是否正确。
4.【科学态度与责任】在实验中培养学生严谨、认真、实事求是的科学态度,并体会物理与生活的联系,能利用身边物品进行实验探究,体验成功的快乐、实验的意义。
三、教学重难点重难点:利用控制变量法定量探究向心力表达式四、实验方法(一)控制变量法1.控制小球质量、半径不变,探究向心力与角速度的关系。2.控制小球质量、角速度不变,探究向心力与半径的关系。3.控制小球角速度、半径不变,探究向心力与质量的关系。(二)图象法:记录数据,用EXCEL软件作F-ω2、F-r、F-m 图像并得出结论。(三)验证法:将实验数据代入向心力表达式F=mrω2计算出结果,理论值与测量值比较,验证实验结论,得出结果。五、教学过程设计(一)引入实验:感受向心力的魅力(4分钟)(二)定性实验:猜想影响向心力大小的因素(8分钟)(三)定量实验:探究向心力与各因素的定量关系(23分钟)(四)验证实验:验证向心力的表达式(5分钟)六、实验内容设计(一)引入实验:感受向心力的魅力演示实验:绳子一端接一个塑料小球,中间穿过圆管,另一端接一瓶矿泉水,通过使小球做圆周运动可以拉起一瓶矿泉水,还可以控制水瓶上下运动。
《探究向心力》说课
使用教材:人教版高中物理必修二、第五章第6节《向心力》
一、教材分析
(一)教材地位
向心力、向心加速度是本章教学的重点,具有承前启后在作用。对前是牛顿运动定律的延伸,对后是圆周运动的应用,以及为万有引力做知识储备。
(二)教材设计思路
课本用向心加速度公式结合牛顿第二定律从理论推导向心力表达式,再利用课本实验——用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,这个实验虽简单直观,但是实际操作困难,物理量难测量。
二、物理核心素养
教师在教学过程中,应该培养学生的物理核心素养,设计探究实验,让学生从事实经验出发,推理猜想,再用实验验证,像科学家一样思考,得出结论。
(一)物理观念:从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识,是
物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华
(二)科学思维:基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判,进而提出创
造性见解的能力与品质
(三)实验探究:提出物理问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据得出结论并
做出解释,以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力
(四)科学态度与责任:在认识科学本质,理解科学·技术·社会·环境(STSE)的关系基
1
础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感
三、教学目标和实验内容
(一)教学重点
1.理解向心力的概念
2.学生感受向心力和实验探究向心力的表达式
(二)教学难点
学生实验探究向心力的表达式
(三)教学对象分析
1.学生知识层面:学生已经学过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量,从理论上推出了向心加速度的表达式,对数学的一次函数、二次函数关系已经熟练掌握。学生可以运用牛顿第二定律结合向心加速度公式,从理论上推导出向心力表达式
2.学生能力层面:学生理解向心力是效果力,是指向圆心的合力;已经掌握用EXECL软件处理数据,合理选择变量,拟合图像的方法,初步具备探究实验的能力
(四)实验方法
定性关系实验:感受向心力
定量关系实验:自制创新教具——无线向心力测量仪(图1)
2
图1
1.控制变量法
(1)控制小球质量、半径不变,探究向心力与角速度的关系。
(2)控制小球质量、角速度不变,探究向心力与半径的关系。
(3)控制小球角速度、半径不变,探究向心力与质量的关系。
2.图像法
把数据输入计算机,用EXCEL分别作出F-ω2、F-r、F-m图像,得出结论。
3.验证法
将实验数据代入向心力表达式F=mrω2计算出结果,理论值与测量值比较,验证实验结论,得出结果。
四、实验创新设计
(一)兴趣实验——感受向心力
1.【实验目的】
(1)使学生初步认识向心力与其影响因素之间的关系。
(2)使学生通过控制变量法完成实验。
3
4
2.【实验装置】(图2)
图2
3.【实验创新点】 这个实验装置比较简单,让学生通过甩动摆球,感受绳对手的拉力去体验向心力的大小。该实验现象明显,能很快让学生得到定性地结论,在具体教学中,很好地激发了学生的学习兴趣。
教学的第一要素,是激发学生的兴趣,于是我设计了兴趣实验“感受向心力”。教师引导学生体会与猜想,小球做圆周运动的向心力大小与什么因素有关?
学生通过实验猜想:向心力可能与半径、质量、角速度、线速度等有关系。
看到学生的兴趣被激发出来,教师继续提问:角速度、线速度、周期有什么关系?学生根据线速度公式r T
r ωπ==2v 可以推理出其关系,于是缩小研究范围,讨论F 与m 、r 、ω、这4个物理量的关系。那么它们有什么样的定量关系呢?
目前讨论向心力定量关系的实验有这些,通过实验研究我发现它们存在以下不足:课本圆锥摆实验操作困难,物理量难测量。传统的向心力仪器,只能粗测,不够精确。现在市面上最新、普及率最广的郎威传感器也存在以下不足:1、向心力间接测得,误差大。 2、只能生成F-ω图像,不满足多次控制变量的需求。 3、数据图像直接生成,没有让学生充分体验“过程学习”。为了解决以上不足,我自制创新教具——无线向心力测量仪(图3),突破教学难点。
图3 无线向心力测量仪,是一个可以直接测F和ω的仪器。
无线向心力测量仪各部分结构介绍如图4—11所示。
图4
这是角速度仪,可以直接显示角速度的大小,利用单片机驱动步进式电机获得稳定的角速度,调节旋钮,可以改变角速度的大小。外壳采用透明材料,让学生清晰看到内部构造,激发学生的兴趣。
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图5
这是测力计,内部安装拉力传感器,采用无线发射与接收的方式显示向心力的大小。我设计了2种显示力大小的方式,第一种、数字显示。第二种、通过自编软件,在电脑上显示。显示力的大小有2种方式:(图6、7)
图6 第1种:数字显示图7 第2种:通过自编软件,在电脑上显示这是圆心(图8),通过轨道上的标尺可以读出小球运动的半径(图9),改变线长,改变半径(图10),改变小球,改变质量图(11),小球的质量可以用天平测量出,还有可以调节水平的水平仪。
6
图8 圆心图9 读半径
图10 改变线长,改变半径图11 改变小球,改变质量
学生通过自制创新实验教具可以测出实验所需要的物理量——F、m、r、ω(图12)
图12
(二)创新实验——无线向心力测量仪
1.【实验目的】
(1)使学生探究向心力于其影响因素之间的定量关系。
(2)使学生通过控制变量法、图像法完成实验。
2.【实验装置】(图13)
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图13 无线向心力测量仪
3.【实验创新点】
教师自制教具简单直观,该仪器可以直接显示向心力和角速度的大小,并且读数方便准确,非常有说服力。这个实验装置满足多次控制变量的要求,让学生充分体验“过程学习”,并且通过科学探究过程,树立科学探究意识,掌握科学探究方法。
教师引导学生用无线向心力测量仪分组设计探究实验方案,学生通过观察讨论,得到本节课的实验方法:
4.【实验方法】
(1)控制变量法
①控制m、r不变,讨论F、ω关系。
②控制m、ω不变,讨论F、r关系。
③控制ω、r不变,讨论F、m关系。
(2)图象法:把数据输入电脑,用EXCEL分别作出F-ω2、F-r、F-m图像,得出结论。
(3)验证法:实验数据代入F=mrω2计算,计算值与测量值比较,验证结论。
下面我们来看一段学生实际操作的视频 (图14)
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图14
5.【实验数据处理】如图15、16、17所示
(1)控制m、ω不变,探究F—r关系。 (图15)
图15
实验结论:F与r成正比。
(2)控制m、r不变,探究F—ω关系。(图16)
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图16
学生通过观察F—ω图像,发现是一条抛物线,于是猜想F与ω2有关系,于是制出F—ω2图像。(图17)
图17
实验结论:F与ω2成正比。
(3)控制ω、r不变,探究F—m关系。(图18)
10。