传统实验与DIS实验的有效整合——《向心力》教学设计.pdf

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1、32卷第4期物理教学Vo1．3ZNo．42010年4月PHYSICSTEACHINGApr．2010传统实验与DIS实验的有效整合——《向心力》教学设计曾自力申振(佛山市顺德第一中学广东528300)DISLab是数字化信息系统实验室的简称，是由的槽内，将一个铝球放在右侧的短槽内，保证两个小“传感器+数据采集器+实验软件包十计算机”构成球的运动半径r相同，而铁球的质量大于铝球，转动的全新实验系统。DISLab具有数据自动采集和智摇柄使两个轮转起来，这时会明显得看到，放铁球那能化处理的强大实验功能，但是，DISLab实验所有侧的弹簧被压缩得

2、厉害，露出的内杆的长度要大于的测量工作都是由传感器完成，学生刚开始接触的放铝球那侧，可见在保持叫和r不变的前提下物体时候，会有无从下手的感觉。因此，有必要让DIS—质量越大，向心力也就越大。Lab与传统实验有效整合，发挥各自优势，使教学效果达到最优化。一、教学目标了解向心力和向心加速度的概念。知道向心力的大小与哪些因素有关。理解向心力和向心加速度图1向心力演示仪的公式。能运用向心力和向心加速度的公式解答简(2)仍将皮带安装在大小相同的两个塔轮上，保单的有关问题。初步学会利用传感器等现代化手段证两个小球的相同；将铁球放人左侧槽内，将质研究物

3、理规律。量相同的另一个铁球放入右侧长槽内，右侧长槽的根据平时的生活体验，可以猜测向心力的大小转动半径是左侧短槽转动半径的两倍，转动摇柄，会与物体的质量、圆周运动的半径、圆周运动的角速度看到右侧的弹簧被压缩得厉害，露出内杆的长度是有关。我们的猜想是否正确呢?能否用实验来检验左侧的两倍，可见在保持和不变的前提下，圆一下呢?先请思考：周运动半径越大，向心力越大，准确些的说法，向心a．向心力可能与这么多因素有关，怎么研究?力F与r成正比。说说实验方法。(3)将左侧塔轮上的皮带往下移，移到更小的塔b．实验中如何控制变量?需观察、记录什么?轮上，则左

4、侧的要大于右侧的叫，将那两个质量相请同学们讨论实验步骤，列表如下：同的小球都放入短槽内，以保证m和r不变，转动控制变量实验研究向心力大小的变化摇柄，则看到左侧弹簧被压缩得厉害，露出内杆的长∞、r研究F与的关系度比右侧要长很多可见在保持m和r不变的前提下，越大，则向心力也越大。m、CU研究F与r的关系三、使用DISLab向心力实验器r、研究F与∞的关系DISLab向心力实验器(如图2所示)通过力传二、使用向心力演示仪验证感器测量向心力，角速度通过光电门进行测量，将传(1)如图1，将皮带安装在大小相同的两个塔轮感器得到的实验数据传输给电脑，并

5、将这些实验数上，保证两个小球的∞相同；将一个铁球放在左侧据呈现在p一坐标系中。·23·I垒l2DISLab向心力买验器(1)调节做圆周运动物体的砝码的运动半径是12厘米，选择其质量是28克，开始测量。得到一组图4．半径不同的F‘一∞图线F一∞图也放进来，得到图5。我们做一条与横坐标数据，选取X轴为“叫”，y轴为“F2”，得到数据点在垂直的辅助线，控制r、不变，该辅助线与两条实验坐标系内的分布图，数据点的分布具有抛物线特征，数据曲线也有两个交点，这两个交点正是半径和角使用软件中的“二次多项式”拟合，发现数据点与拟速度相同的实验数据点，其质量

6、分别是28克和14合线基本重合，可见向心力的大小与角速度的平方克，对应的向心力大小是2：1的关系。可见，向心成正比。力的大小与质量成正比。也可以使用这种数据处理方法，在数据表格中，输人计算角速度的平方公式q—O．／，选取X轴为“q”，Y轴为“F2”，得到数据点在坐标系内的分布图，进行线性拟合，拟合图线为过原点的直线，如图3所示，同样证明了向心力与角速度之间是二次方关系。图5．质量不同的F一∞图线通过上述实验我们得到：Foc；Focco。；Fccr，即F—krmo。r，其中k为比例系数。当m、r都取国际单位制单位时，k一1。可得到向心力的公

7、式：F—m。r===／,-图3．f、一的线型拟和图线再由牛顿运动定律，推出：(2)调节做圆周运动物体的砝码的运动半径是6a一(t，0r一／r厘米，选择其质量仍是28克，开始测量。得到图中第四、小结二组数据，同样将这些数据呈现在F_一∞坐标系中，将半径是12厘米和半径是6厘米的两张F一图放在通过传统和现代的两种实验方法，我们看到这两一起，得到图4，那么我们怎样控制717,、∞，得到向心力和种实验方法各有利弊。传统实验方法的优点在于实验半径的关系呢?可以做一条与X轴垂直的辅助线，该现象很直观，物理意义体显得比较充分，学生容易接辅助线与两条实验

8、数据曲线有两个交点，这两个交点受；它的缺点就是不能够定量研究物理量之间的关系。正是质量和角速度相同的实验数据点，其半径分别是现代实验方法的优点在于能够准确地描述物理量之间12厘米和6厘米，对应