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全日制高中物理(必修加选修)中有几个学生分组实验在细微之处处理不严谨、不科学,作者根据多年的实验教学经验作了如下改进。
一、《研究平抛物体的运动》实验中坐标原点位置的改进
教材上是以斜槽末端所在的位置为坐标原点,这样确定,对于计算下落时间t和水平初速度v不会带进误差(远离坐标原点取坐标点进行计算),但这样确定坐标原点的位置不严谨。作者经过反复实验观察到:在斜槽拐弯处小球有轻微的碰撞,导致小球飞离斜槽末端的瞬间有向上的速度,从而坐标原点的位置不在A点的正下方(图1)。那么坐标原点在什么位置呢?作者经过反复实验认为:
小球飞离斜槽末端的瞬间球心在白纸上的投影位置就是坐标原点的位置。怎样确定呢?首先将白纸与方木板的边沿对齐并用图钉将白纸固定,然后,将它们与斜槽末端靠紧并与水平面垂直,注意安装时白纸位置应该高于小球,应将其放在斜槽末端处时的最高点,并且小球与白纸间的距离越近越好但又不能使小球从斜槽上滚下时与白纸发生摩擦,用刻度尺沿着小球的最高点在白纸上画一条直线,从白纸左端边沿A点处向右在直线上量取小球的半径长AO’,再从O’点向下量取小球的半径长O’O , O点即是小球飞离斜槽末端瞬间球心在白纸上的投影位置,也就是坐标原点的准确位置。
二、《验证机械能守恒定律》实验中纸带选择的改进
这个实验要求从所打纸带中挑选起点到第1个点迹间的距离为2mm并且点迹清晰的纸带进行数据处理。作者认为这个要求是可以简化的,实验中只要保证起点的速度为零即可。改进方法一:用手提纸带时,使重锤紧靠打点计时器,从而保证纸带不动,起点的速度就一定为零。改进方法二:用夹子夹住纸带,也保证纸带不动,起点的速度也一定为零。
三、《探究弹力与弹簧伸长的关系》实验中图像的改进
这个实验是通过图像探究出弹簧弹力和伸长量之间的函数关系式,从教材内容上看,得到的图像是一条过原点的直线(图2),函数关系式应该是:F=kx(胡克定律),但在实际的实验中却非如此,图像是一条与纵轴相交的直线(图3),函数关系式应为:F=kx a,这与实验原意不相符。作者经过反复实验,认为此实验的图像不是一条过原点的直线,而是前端略带弧形的直线,建议物理实验教师在指导学生实验时应该加以注意,挂钩码时先挂10g再挂20g以后逐次挂50g的。
四、在《用双缝干涉仪测定光的波长》实验中怎样快速调节出清晰的干涉条纹图像
在这个实验中学生按顺序安装好仪器后,很难在观察系统处观察到光的干涉条纹图像,需要花费大量时间去调节各部件间的位置。作者找到一个快速调节出清晰的干涉条纹图像方法,方法是将两个半圆型支架环、凸透镜、灯泡安装在光具座的滑块上,调节它们的中心轴线,使其大致等高共轴后固定,将遮光管放在两个半圆型支架环上,接通电源使灯泡正常发光,在遮光管远离灯泡的一头进行观察,反复调节凸透镜和灯泡的高度,直到在遮光管的中心轴线上看到灯丝放大的像为止,固定凸透镜和灯泡高度。将双缝座安放在遮光管上并用螺母固定(注意双缝应与水平面垂直),再在遮光管的另一头进行观察,会看到一束非常刺眼的白光。把单缝管套在双缝座上并用螺母拧紧,然后调整单缝头到灯泡的距离略大于4f,移动凸透镜的位置直到在单缝头的中心位置上看到灯丝清晰的像为止(灯泡与凸透镜间的距离为2f左右),再在遮光管的另一头安上观察系统或测量系统,透过目镜就能看到非常清晰的白光的干涉条纹。
(作者单位:贵州省湄潭县求是高级中学)
一、《研究平抛物体的运动》实验中坐标原点位置的改进
教材上是以斜槽末端所在的位置为坐标原点,这样确定,对于计算下落时间t和水平初速度v不会带进误差(远离坐标原点取坐标点进行计算),但这样确定坐标原点的位置不严谨。作者经过反复实验观察到:在斜槽拐弯处小球有轻微的碰撞,导致小球飞离斜槽末端的瞬间有向上的速度,从而坐标原点的位置不在A点的正下方(图1)。那么坐标原点在什么位置呢?作者经过反复实验认为:
小球飞离斜槽末端的瞬间球心在白纸上的投影位置就是坐标原点的位置。怎样确定呢?首先将白纸与方木板的边沿对齐并用图钉将白纸固定,然后,将它们与斜槽末端靠紧并与水平面垂直,注意安装时白纸位置应该高于小球,应将其放在斜槽末端处时的最高点,并且小球与白纸间的距离越近越好但又不能使小球从斜槽上滚下时与白纸发生摩擦,用刻度尺沿着小球的最高点在白纸上画一条直线,从白纸左端边沿A点处向右在直线上量取小球的半径长AO’,再从O’点向下量取小球的半径长O’O , O点即是小球飞离斜槽末端瞬间球心在白纸上的投影位置,也就是坐标原点的准确位置。
二、《验证机械能守恒定律》实验中纸带选择的改进
这个实验要求从所打纸带中挑选起点到第1个点迹间的距离为2mm并且点迹清晰的纸带进行数据处理。作者认为这个要求是可以简化的,实验中只要保证起点的速度为零即可。改进方法一:用手提纸带时,使重锤紧靠打点计时器,从而保证纸带不动,起点的速度就一定为零。改进方法二:用夹子夹住纸带,也保证纸带不动,起点的速度也一定为零。
三、《探究弹力与弹簧伸长的关系》实验中图像的改进
这个实验是通过图像探究出弹簧弹力和伸长量之间的函数关系式,从教材内容上看,得到的图像是一条过原点的直线(图2),函数关系式应该是:F=kx(胡克定律),但在实际的实验中却非如此,图像是一条与纵轴相交的直线(图3),函数关系式应为:F=kx a,这与实验原意不相符。作者经过反复实验,认为此实验的图像不是一条过原点的直线,而是前端略带弧形的直线,建议物理实验教师在指导学生实验时应该加以注意,挂钩码时先挂10g再挂20g以后逐次挂50g的。
四、在《用双缝干涉仪测定光的波长》实验中怎样快速调节出清晰的干涉条纹图像
在这个实验中学生按顺序安装好仪器后,很难在观察系统处观察到光的干涉条纹图像,需要花费大量时间去调节各部件间的位置。作者找到一个快速调节出清晰的干涉条纹图像方法,方法是将两个半圆型支架环、凸透镜、灯泡安装在光具座的滑块上,调节它们的中心轴线,使其大致等高共轴后固定,将遮光管放在两个半圆型支架环上,接通电源使灯泡正常发光,在遮光管远离灯泡的一头进行观察,反复调节凸透镜和灯泡的高度,直到在遮光管的中心轴线上看到灯丝放大的像为止,固定凸透镜和灯泡高度。将双缝座安放在遮光管上并用螺母固定(注意双缝应与水平面垂直),再在遮光管的另一头进行观察,会看到一束非常刺眼的白光。把单缝管套在双缝座上并用螺母拧紧,然后调整单缝头到灯泡的距离略大于4f,移动凸透镜的位置直到在单缝头的中心位置上看到灯丝清晰的像为止(灯泡与凸透镜间的距离为2f左右),再在遮光管的另一头安上观察系统或测量系统,透过目镜就能看到非常清晰的白光的干涉条纹。
(作者单位:贵州省湄潭县求是高级中学)