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文本内容:
验证牛顿第二定律探究式教学(DIS)一.教学目标.知识与技能
(1)知道DIS的含义、构成和使用方法
(3)学会组装DIS用DIS获取实验数据、处理数据和得出实验图像
(4)进一步理解匀速直线运动物体的a-F、a-1/m图像的物理意义.过程与方法
(1)通过对DIS实验数据的采集、列表、作图、拟合和转换等环节的处理过程,感受研究物理规律的科学方法和基本过程
(2)通过对传统仪器与DIS测量物理量过程的类比研究,认识物理实验的一般过程和方法
(3)通过应用DIS对牛顿第二定律实验研究,感受图像法是分析和研究物理问题的有效方法之一.情感、态度与价值观
(1)通过对传统实验仪器与DIS传感器测量物理量过程的对比,体验数字化、信息化技术带来的革命性的变化,提高学习兴趣和探究欲望
(2)通过应用DIS对物体运动情况的实验研究,感悟物质运动的多样性与复杂性,建立团结协作的意识,养成实事求是的科学态度
二、教学重点和难点重点熟悉DIS的构成和使用方法难点用DIS测量匀速直线运动物体的速度和加速度.
三、教学资源
1、学生实验器材米尺,三角尺(或直尺),皮尺(或卷尺),计算器;DIS(位移传感器,数据采集器、计算机等)及配套的力学轨道,小车,沙桶,祛码
2、演示实验器材DIS(位移传感器,数据采集器、计算机等)及配套力学轨道,小车
3、自制课件
四、教学设计思路本设计的内容包括三个方面一是数字化信息系统(DIS)的介绍;二是练习使用DIS;三是用DIS测量运动物体的速度和加速度本设计的基本思路是以生活实际和实验为基础,通过为传统实验仪器和DIS传感器测量物理量的比较,使学生对DIS的构成、使用方法有感性认识和实践体验;在此基础上利用DIS位移传感器进一步探究匀速直线运动物体的a-Fa-Vm图象的物理意义,并验证牛顿第二定律本设计要突出的重点是熟悉DIS的构成和使用方法,并介绍DIS的含义、构成和实验框图;然后通过“练习使用DIS”分组实验,使学生熟悉DIS的构成和使用方法,并通过“大家谈”形式进行类比,得出物理测量的三个组成部分本设计要突破的难点是用DIS测量匀加速直线运动物体的速度和加速度方法是以作匀加速直线运动的物体为例,运用DIS的数据采集、列表、作图、拟合功能,实时得出运动物体的a-F、a-1/m图象,并从验证牛顿第二定律本设计重视物理量测量的基本过程,重视培养学生的实验技能,提高学生的实验素养完成本设计的教学任务需2课时
六、教学案例
(一)创设情景,提出问题[学生分组实验]利用传统方法通过纸带求速度和加速度设问用传统双IJ量工具测量物理量的体会是什么?小结用刻度尺测量距离靠人眼观察、手工记录,操作耗时费力,测量精度较低,效率不高实时测量有一定的困难中学物理课程中引入了数字化信息系统(简称DIS)给物理量的测量带来了革命性的变化下面简单介绍如何用现代技术手段做物理实验(-)引入DIS介绍概况
1、DIS是DigitalInformationSystem的缩写,意为数字化信息系统利用现代信息技术进行实验研究,我们称做DIS实验
2、DIS是DigitalInformationSystemLaboratory的缩写,意为数字化信息系统实验室,是由“传感器+数据采集器+计算机(装有实验软件包)”构成的新型实验系统
3、DIS的构成、系统框图和传感器使用方法
(三)实验探究,操作应用应用示例1练习使用DISI实验目的熟悉DIS的使用方法I实验器材DIS(位移传感器、数据采集器、计算机等)、刻度尺、及配套的力学轨道小车,沙桶,天平,祛码I实验装置如图I实验步骤(供参考)在传统实验基础上(实验装置如图具体操作方法步骤是
(1)用天平秤出滑块质量M(
0.2245kg)及盛满沙的沙桶质量m
(2)调整气垫导轨水平,取出两组计时探头(光电门),用螺丝固定在气垫导筑的交叉上(s=
0.5m)同时分别接入主控机的第
一、第二路输入端口
(3)在滑块上安装“U”型挡光片(如图二),挡光片两前沿端间距Lo=
0.03m并将沙桶与滑块连接
(4)启动气垫导轨的气源,检测并调整光电门安装的高度,并使滑块顺利通过光电门的空隙
(5)点击“开始计时”按钮启动系统计时,自动记录滑块两前沿通过第
一、第二组光电门的时间差匕、t2(毫秒为单位)a=vt2-vo2/2sa=[(1000X
0.0Vt2)2-(1000X
0.03/ti)2]/2X
0.5=900(l/t22-l/ti2)
(6)逐渐减少沙桶沙的质量并手动记录,使其对滑块施加的拉力(
9.8m0)逐次减少,Ma=
0.2245X900(l/t22-l/ti2)
(7)点击”数据记录”按钮记录各组测量数据,并设置好Lo与S为变量一与变量二
(8)利用“数据分析”设置表达式一Ma与表达式二
9.8m
(9)在滑块上放置不同质量m的磋码,保证其他条件不变,用上述方法得到滑块质量发生变化时,对应的不同加速度
(10)关闭气源,点击“结束计时”按钮,结束微机计时工作状态
(11)点击“数据记录”按钮,记录个注册测量数据,设置表达式一为m
(12)按“数据分析”功能键,设置表达式一900(Vt22-Vti2)与表达式二(
224.5+m)得图三并进行图像分析得图四
(13)修改表达式二,取其倒数,得图五
(14)再用直线拟和功能进行分析,得出图像结果,得图六15得规律a=F、a^l/mo
(五)小结归纳,理清思路让学生谈谈本节课的收获(包括知识性的、能力性的、兴趣等方面)。