在校本课程中开发太空实验——在太空中如何测量物体的质量-论文.pdf

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1、Vo1．32No．468物理教学探讨第32卷总第468期(S)6．2014．56JournalofPhysicsTeaching2014年第6期(上半月)物理实验岛e犀在校本课程中开发太空实验在太空中如何测量物体的质量蒋天林江苏省南京市六合高级中学，江苏南京211500摘要：在校本课程《物理趣味实验》中的《太空实验》的开发中，选择了“神十女航天员王亚平的太空授课”为背景材料，引导学生设计如何在太空中测量物体的质量的实验方案，为学生提供了科学探究的平台，极大地调动了学生学习物理的积极性，启迪了学生的思维。关键词：校本课程；太空实验；

2、测量质量中图分类号：G633．7文献标识码：A文章编号：1003—6148(2014)6(s)-0056-2我校在校本课程《物理趣味实验》中的《太空的“质量测量仪”。“太空授课”的助教聂海胜将自己实验》的开发中，选择了以“神十女航天员王亚平固定在支架一端。王亚平将连接运动机构的弹簧拉的太空授课”为背景材料，引导学生如何在太空中到指定位置。松手后，拉力使弹簧回到初始位置。这测量物体的质量，激发起他们学习物理的兴趣。样。就测出了聂海胜的质量4千克。材料：原理：用光栅测速装置测量出支架复位的速神舟十号飞船于2013年6月l1日17时度和

3、时间t，计算出加速度()，就能够计算38分搭载三位航天员飞向太空，在轨飞行了15天，飞行乘组由男航天员聂海胜、张晓光和女航天员出物体的质量(m=)。牛顿第二定律是一个在一口王亚平组成，聂海胜担任指令长。切惯性空间内普遍适用的基本物理定律，不因物神十女航天员王亚平于北京时间2013年6体的引力环境、运动速度而改变，因此在太空和月20日上午10点，在太空给地面的学生讲课，此地面都是成立的。次太空授课主要面向中小学生，使其了解失重条同学们，如果你已经是一名航天员，在太空件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，加深实验中．你如何测量物体的

4、质量呢?了对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的课前准备理解。航天员进行了在轨讲解和实验演示，并与1．布置作业地面师生进行了双向互动交流。在太空实验室中如何测量物体的质量?请每我们都知道．在地面上。天平是测量物体质个学生至少设计一个测量的实验方案，要求方案量的常用工具，天平的两臂长度相等。根据力矩中有：实验测量所依据的原理、方法及所需的实平衡原理，当两个托盘中物体的质量相同时，天平验器材等．下节课同学们相互交流设计成果。就会平衡，被测物体的质量就等于砝码的质量。但2．作业完成情况反馈在失重的太空中，物体和砝码对天平两臂上的托3天

5、后．物理课代表收齐了同学们的设计方盘压力为零，天平始终平衡，无法测量物体的质案。笔者仔细批阅了每个学生的设计方案，每一量。种方案选定一位代表，并与他们一一做了交流，在失重的太空。地面的测重不再奏效。太空教分别给他们提出建议和要求，让他们在下一节课师王亚平问：“那么，航天员想知道自己是胖了还堂上做了交流。笔者对同学们的方案做了归类，是瘦了?怎么称重呢?”在神州十号，有一样专门主要有以下几种方案：$本文是江苏省教育科学“十二五”规划课题《校本课程与高中多样化发展的实践性研究》(批准号C-e／2011／02／083)的阶段性研究成果。第

6、32卷总第468期物理教学探讨Vo1．32NO．4682014年第6期(上半月)Joum~ofPhysicsTeac方案一圆周运动法实验器材：质量已知的物体、待测质量的物实验原理：牛顿第二定律F=mzo2R体B、秒表、轻质弹簧(弹簧的劲度系数k已知)。实验器材：弹簧秤、秒表、刻度尺、待测质量实验内容：如图3所示，A是质量为的带的物体夹子的金属块，是待测质量的物体，设其质量为实验过程：用如图1171,．当只有A物体做简谐运动时，测得其简谐运所示的装置(图中0为光动n个周期的时间为t，则周期T=h／n；将待测滑的小孔)来间接测量物物体

7、固定在A物体上后，测得它们简谐运动rt体的质量。给待测物体一个周期的时间为t，则周期为T2=t2／n。由简谐运动个初速度，使它在桌面上的周期公式仃、V／有：只有A物体时，_2丌做圆周运动，由于物体与接触面间没有压力，摩擦、v／，当加上物体B后，=2仃、／，由以上力为零，故物体与桌面间无摩擦力。它在桌面上做图1圆周运动法的实验原理图个·两式得，二=。t‘的是匀速圆周运动。实验时记下弹簧秤示数F，用l刻度尺测出圆周运动的半径，用秒表测出物体运动n圈圆周运动的时间t，则匀速圆周运动的周期上；由向心力公式F=mzo2R=m()，得待测质图

8、3简谐运动法的实验原理图2量的表达式为m=筹。方法三动量守恒法实验原理：动量守恒定律方案二简谐运动法实验器材：质量已知的物体A、待测质量的方法1物体B、轻质弹簧、刻度尺、电动计时器实验原理：简谐运动的周期公式CD仃、／实验器材：轻质弹簧(弹簧的劲度