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1、用传统器材探究加速度与力及质量的关系第29卷总第418期2011年第6期(上半月)Vo1.29NO.418(S)6.2011.59.用传统器材探究加速度与力及质量的关系周敏南京市秦淮中学,江苏省南京市211100在高中教学中,有一个非常重要的学生探究实验,也是一个利用传统手段较难得出理想结果的实验——"探究加速度与力,质量的关系".在笔者早期的教学实践和观摩中,常看到教师把这个实验作为的演示实验,其原因主要是学生的实验技能存在不足而影响教学任务的完成.而在近年来,随着各校引入DIS系统,或教师用之进行演示实验或由每组学生进行分组实验进行探究,效果自然不错.但对
2、于一些财力有限的学校而言,这都是可望不可及的.其实,使用传统器材进行学生探究实验,效果也可以很好.1第一种传统实验方案的介绍如图(图1及图2)所示,也正是教材(人教版课程标准实验教科书物理1)中提供的一个参考探究方案,该方案中,学生可通过比较两个小车运动的位移从而比较加速度.黑板擦——_1r一二慧:J…J图l图2这个实验方案中,有几个无法克服的缺点:(1)由于小车的惯性,在黑板擦(也有的装置提供了大铁夹)将夹缝闭合时两车无法立即停下.(2)两车的质量不可能完全相等.(3)由于两车所在轨道不能完全相同,对实验造成影响.(4)测得的几组加速度的比值中往往只有一至两
3、组比较理想,使能支持结论的实验数据过少.2第二种传统实验方案的介绍臼图3如图3所示,利用打点计时器,纸带可测出小车运动时的加速度大小,并通过"描点作图法"来探究加速度与力,质量间的关系.这样的安排,由于过程繁琐教师往往不愿采用,要消除教师担忧的困难,笔者注意处理好以下几个环节.2.1在学生开始实验探究前,师生间及同学问的交流要充分课堂教学中,有很多疑问或者说是不了解的知识会通过各种交流而得到解惑,当然也包括在实验中应注意的各个事项,比如:对"实验的目的","实验的思想方法","对操作的规范性"及"如何在现有的条件下尽可能减小误差"的讨论,有利于学生在实验中提高
4、操作的效率,不会因课堂时间的有限而造成授课内容的不完整.要交流的第一个问题是:如何通过这套装置来探究加速度与力,质量问的关系?只有学生理解到本实验是通过"控制变量法"来进行探究的,才会在实验的过程中注意到要保持小车的质量不变或保持所挂重物的质量不变.事实上,在教学实践中发现,学生能够顺利地达成这一共识.要交流的第二个问题是:如何测量小车的加速度与所受合力(或质量)?对于这一问题,学生回答起来也无障碍.要交流的第三个问题是:拉力的大小测量?怎样才能认为拉力的大小即是小车所受合力的大小?只有讨论清楚这个问题,才能让学生意识到平衡摩擦力的必要性.不过,在教学实践中表
5、明,学生能发现由于摩擦力的存在而使拉力不等于小车的合力,但却不能找到"消除摩擦力的影响"的方法,需要教师做适当的引导(如,教师可在"不经意"中抬起长木板的末端).并顺利展示出图4情形.要交流的第四个问题是:测得的若干组加速度与力(或加速度与质量)数据后,如何分析才能找到其间的关系?提出这个问题当然是为了让学生知道要通过"描点法"分别作出n—F图像及n一图像来探究.唱h讨,JeT探学h教P理0V0I.29No.418(S)6.2011.60.物理教学探讨JournalofPhysicsTeaching第29卷总第418期2011年第6期(上半月)l一……——}l
6、图42.2教学安排中的几点建议2.2.1为数据分析做好准备实验中要用的数据填写的表格,描点作图所需的坐标纸要印制好并在课前发给学生.为学生准备好的填写内容包括:测量数据记录表(a—F及a—),坐标纸.(见"2.3数据处理并讨论加速度与力,质量间的关系."中的内容)2.2.2采用合作探究的方式提高实验的效雍由于实验操作与数据的测量,处理分析都要花费一定的时间,笔者建议采用"合作探究"的方式进行学生探究实验,如安排一半的学生探究加速度与力的关系而安排另一半的学生探究加速度与质量的关系.并且,要求每个探究小组的成员密切合作.2.2.3笔者的教学实践中,为学生提供的实
7、验环境两组实验提供的器材中,相同的有:一端带有定滑轮的长木板(长80cm),前端拴有细线的小车一个(质量为180g),电火花计时器一个,长约80em的纸带若干条(不少于5条),高为2.5cm的垫物.探究''/Jn速度与力的关系"的学生实验台上还有:一盒10g:钩码(内有两个钩码),一盒20g钩码(内有两个钩码)(此两种小钩码用于改变牵引小车的拉力),200g钩码一个.探究"加速度与质量问的关系"的学生实验台上还有:一个20g钩码(用于提供牵引小车的恒力),一盒钩码(每个质量为50g,不少于4个,用于改变小车的质量).2.2.4教会学生快速计算出加速度如何为后续
8、的作图分析并讨论得出本节课的结论节省时
