实验探究教学之匀变速直线运动位移与时间的关系
物理学是一门以实验为基础的自然科学.而在新课程改革中,义务教育阶段的物理教育目的是培养全体学生的科学素质.加强实验教学不仅仅是要培养学生的动手能力,更重要的是要培养他们科学的研究问题的方法、学习物理的兴趣和多方面的科学素养.
利用科学探究式的学习方法正是支持、鼓励和满足了物理课程改革的基本理念,让学生通过亲身经历发挥自己的想象力和创造力,去体验探究的方法,尝试自己解开大自然中五彩缤纷的谜团.
在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验.仅从《课程标准》及教材实验的数量上,就可以看出新课程对实验的要求提高了.比如原来高中物理教学的实验是19个,而且大多数都是验证性实验;而《课程标准》至少有30多处提到了要由实验来进行教学设计;高中教材两个必修加上3系列的5个选修模块,涉及40多处用实验或活动来学习物理知识.
而在必修1匀变速直线运动这一部分,课本只在速度与时间的关系上用到了实验探究,而位移与时间的关系采用的是数形结合,理论推导的方式,并且用到“无限分割,逐渐逼近”的思想,对学生掌握图象知识有一定的作用,但对部分学生而言理解方面稍有困难.
笔者在本文中介绍的是结合计算机软件用实验探究的方法来研究匀
变速直线运动的位移随时间变化的的规律.
实验器材文中设计作为教学使用,器材有:电火花打点计时器,固定夹,一端带滑轮的长木板,小车,细线,钩码,刻度尺,纸带和计算机.
实验步骤
1.把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,并连接好电路.
excel线上教学课程2.把细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,调节滑轮,使细绳与木板平行,细绳另一端挂上适当的钩码.
3.把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面.
4.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一列小点.
5.换上新纸带,重复实验两次.
6.增减所挂钩码,按以上步骤再做两次实验.
数据处理
1.从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方一个点,作为计数始点,以后依次按适当的时间间隔取计数点,并标明0、1、2、3、4……,测量各计数点到0点的距离x,并记录在Excel(WPS)表格中.
2.用平均速度代替相关计数点的瞬时速度的方法,计算相关计数点的瞬时速度.
3.利用Excel(WPS)绘制v-t图象,并利用“添加趋势线”对话框显示图线的函数表达式.
4.利用Excel(WPS)绘制x-t图象,并利用“添加趋势线”对话框显示图线的函数表达式.
得出结论
在已经知道匀变速直线运动速度与时间的关系的基础上,对比v-t图象和x-t图象所得到的函数表达式,进而发现匀变速直线运动的位移与时间的关系.
2.将数据输入Excel(WPS)表格并绘制v-t图象,得函数表达式如图2.
4.由图2得到速度与时间的函数表达式v=1.6655t+0.1133,结合匀变速直线运动得速度与时间的关系v=v0+at可得这一匀变速直线运动的初速度v0=0.1133 m/s,加速度a=1.6655 m/s2.
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