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设计思想 “超重和失重”这节课的课标要求是“通过实验认识超重和失重现象”,要求学生能通过一些实验或具体的活动来了解和体验超重和失重,理解超重和失重产生的条件与实质.
本节教材是学生学完牛顿运动定律后,知识的迁移和应用部分,因此本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点.表现其一:超重和失重产生原因的分析,要用到牛顿第二、第三定律,这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解,也有助于培养学生分析问题的能力.其二,这是一个贴近日常生活的实际问题,能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化.其三,超重和失重现象与航天技术紧密联系,让学生了解我国前沿科学,意在激发学生情感价值.
超重、失重是日常生活中比较常见的物理现象,学生往往能感受到,但并没有注意到这一现象的特点,也不明确这就是超重、失重现象.怎样才能让学生不是机械化地记住超重、失重的现象,而是真正理解超重、失重的条件与本质所在,才是学习的重点和难点.
超重失重演示仪利用了DIS实验模拟生活实例,富有趣味的实验设计,体现了物理从生活中来,到生活中去的STS思想,闪烁着人文的光芒.
所用器材 木板,木条,铁架台,细绳,力传感器,滑轮,铁丝,铁钉,小玩偶等.
制作过程 如图1所示,两个铁架台并排固定在木板底座上;
木板和木条钉成“电梯轿厢”,底部开口,放置力传感器并固定;
“电梯轿厢”两侧开孔,套在铁架台的两根直杆上,可上下移动;
用包装纸装饰“电梯轿厢”;
铁架台顶部用木条制成横梁固定,安装滑轮;
细绳一端固定在“电梯轿厢”顶部,一端跨过滑轮连在手柄上;
在力传感器上放置小玩偶;
将力传感器与电脑相连.
制作说明 本着从生活中来的原则,尽量利用身边可用资源,降低成本,因而利用了诸如铁架台做支架、固体胶外壳做手柄等简单易得的器材,力求从最基本的设计制作中收获最明显有效的实验现象和结果.
实验过程 将力传感器与电脑连接,打开实验窗口,将传感器调零;
点击“开始采集”,握住手柄控制“电梯轿厢”从静止开始上升到最高点并停止;
点击“停止采集”,再点击“保存”,将力与时间的变化关系曲线保存到第一次实验数据中;(Ⅰ)
点击“开始采集”,握住手柄控制“电梯轿厢”从静止开始下降到最低点并停止;
点击“停止采集”,再点击“保存”,将力与时间的变化关系曲线保存到第二次实验数据中.(Ⅱ)
实验分析 在数据采集过程中,可观察到压力数值的瞬间变化,并同步生成力与时间的变化关系曲线.
如图3所示为实验生成的图象,纵轴代表压力大小,横轴代表时间.曲线表示电梯由最低点从静止开始上升到最高点,略做停顿后,从静止开始下降至最低点停住的全过程中压力的变化情况.电梯静止时,压力是一个恒定的值(调零).在上升阶段,压力出现变化,上升到最高点停住,压力恢复原来恒定的值(曲线Ⅰ).接着在下降阶段,压力又出现变化,下降至最低点停住,压力又恢复原来恒定的值(曲线Ⅱ).
通过对曲线的分析可知,在上升过程中,压力先增大后减小再恢复原值,在下降过程中,压力先减小后增大再恢复原值.
曲线直观说明了上升过程中,电梯先超重后失重,下降过程中,电梯先失重再超重.结合牛顿第二定律和牛顿第三定律,可进一步分析超重失重现象的本质.
也可以让学生通过图象找到压力的最大值和最小值。
本节教材是学生学完牛顿运动定律后,知识的迁移和应用部分,因此本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点.表现其一:超重和失重产生原因的分析,要用到牛顿第二、第三定律,这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解,也有助于培养学生分析问题的能力.其二,这是一个贴近日常生活的实际问题,能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化.其三,超重和失重现象与航天技术紧密联系,让学生了解我国前沿科学,意在激发学生情感价值.
超重、失重是日常生活中比较常见的物理现象,学生往往能感受到,但并没有注意到这一现象的特点,也不明确这就是超重、失重现象.怎样才能让学生不是机械化地记住超重、失重的现象,而是真正理解超重、失重的条件与本质所在,才是学习的重点和难点.
超重失重演示仪利用了DIS实验模拟生活实例,富有趣味的实验设计,体现了物理从生活中来,到生活中去的STS思想,闪烁着人文的光芒.
所用器材 木板,木条,铁架台,细绳,力传感器,滑轮,铁丝,铁钉,小玩偶等.
制作过程 如图1所示,两个铁架台并排固定在木板底座上;
木板和木条钉成“电梯轿厢”,底部开口,放置力传感器并固定;
“电梯轿厢”两侧开孔,套在铁架台的两根直杆上,可上下移动;
用包装纸装饰“电梯轿厢”;
铁架台顶部用木条制成横梁固定,安装滑轮;
细绳一端固定在“电梯轿厢”顶部,一端跨过滑轮连在手柄上;
在力传感器上放置小玩偶;
将力传感器与电脑相连.
制作说明 本着从生活中来的原则,尽量利用身边可用资源,降低成本,因而利用了诸如铁架台做支架、固体胶外壳做手柄等简单易得的器材,力求从最基本的设计制作中收获最明显有效的实验现象和结果.
实验过程 将力传感器与电脑连接,打开实验窗口,将传感器调零;
点击“开始采集”,握住手柄控制“电梯轿厢”从静止开始上升到最高点并停止;
点击“停止采集”,再点击“保存”,将力与时间的变化关系曲线保存到第一次实验数据中;(Ⅰ)
点击“开始采集”,握住手柄控制“电梯轿厢”从静止开始下降到最低点并停止;
点击“停止采集”,再点击“保存”,将力与时间的变化关系曲线保存到第二次实验数据中.(Ⅱ)
实验分析 在数据采集过程中,可观察到压力数值的瞬间变化,并同步生成力与时间的变化关系曲线.
如图3所示为实验生成的图象,纵轴代表压力大小,横轴代表时间.曲线表示电梯由最低点从静止开始上升到最高点,略做停顿后,从静止开始下降至最低点停住的全过程中压力的变化情况.电梯静止时,压力是一个恒定的值(调零).在上升阶段,压力出现变化,上升到最高点停住,压力恢复原来恒定的值(曲线Ⅰ).接着在下降阶段,压力又出现变化,下降至最低点停住,压力又恢复原来恒定的值(曲线Ⅱ).
通过对曲线的分析可知,在上升过程中,压力先增大后减小再恢复原值,在下降过程中,压力先减小后增大再恢复原值.
曲线直观说明了上升过程中,电梯先超重后失重,下降过程中,电梯先失重再超重.结合牛顿第二定律和牛顿第三定律,可进一步分析超重失重现象的本质.
也可以让学生通过图象找到压力的最大值和最小值。