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教材中设计的实验:活动“11.5探究斜面”,由于摩擦的客观存在,Fs与Gh之间误差较大,我们对实验探究进行了改进,取得了较好的教学效果,现将做法介绍如下。
一、实验改进的方案
对教材中的活动“11.5探究斜面”进行三点改进,方案如下:
1.控制斜面与水平面成30°,则小车沿斜面前进的距离s是小车上升高度h的两倍。这样我们就可把重点放在准确的测量拉力F的大小。
(根据Fs=Gh,若s=2h,则拉力F=1/2G,由于摩擦造成拉力F增大,拉力F总大于1/2G,那么Fs必然大于Gh。而斜面表面越光滑,拉力F越接近1/2G,这样s、h对实验结论不会再产生影响,可减少测量的数据,从而简化实验,提高了实验的成功率。)
2.书中原来是用重量不同的砝码进行实验,改为只用同一重量的钩码实验。
3.将实验原来只用同一类型的斜面,模仿牛顿第一定律采用三种不同类型的斜面:
(1)较粗糙的木板表面;
(2)较光滑的木板表面;
(3)光滑的玻璃表面。
二、改进实验数据的收集
按改进的实验进行探究,具体探究过程如下:
1.测出小车及车上砝码总重G,小车三次沿斜面上升高度均为h,计算出小车三次沿斜面通过的距离均为s=2h(记录在表格中)。
2.用较粗糙的木板表面做斜面,测出拉力F1;
3.用较光滑的木板表面做斜面,测出拉力F2;
4.用光滑的玻璃表面做斜面,测出拉力F3;
实验时,教师要让学生知道实验的注意点:
1.用同一小车及钩码与教材不同;
2.沿斜面向上匀速拉动小车。
在采集数据时,实验数据应该客观、真实。
三、改进实验数据的分析
通过实验测出拉力F,记录在表格中,将收集到的实验数据通过实物投影引导学生分析。
探究斜面实验对照表
斜面类型 G/Nh/mGh/(N·m)F/Ns/mFs/(N·m)
组织学生对实验进行分析、探索、研究、讨论。本实验用列表对比的方法循序渐进,学生易从表面现象,找到真正的规律。
根据实验数据求出Fs 和Gh时,得出的结论是Fs大于Gh,再引导学生分析表格中数据还可以发现什么规律?
通过讨论与交流学生发现:在粗糙木板表面上Fs与Gh之间相差最大,而在光滑表面,误差较小,近似相等。
教师再提出问题:实验中,误差产生的原因是什么?
结合牛顿第一定律实验,引导学生分析得出,由于摩擦存在造成拉力F增大,使得Fs大于Gh。而斜面表面越光滑,拉力F越接近1/2G,则Fs 与Gh的乘积越接近,进一步推理:如果是理想表面(即表面绝对光滑),那么情况是怎样的呢?
这时出示动画(演示斜面光滑时,揭示时F、s 与G、h的关系)。结合牛顿第一定律的推理方法,学生自然得出当表面绝对光滑时,Fs 与Gh的乘积应相等。
多媒体课件展示:理想斜面情况
具体构思如下图:
物体匀速向上运动,表格中出现拉力,重力大小,当物体运动到斜面顶端时,出现s和h大小,最后得出Fs 与Gh大小。
分析得出结论:没有既省力又省距离的机械。
四、实验改进的体会
通过对探究斜面实验的改进,让学生经历探究过程及推理过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和方法,在探究过程中加强合作与交流,实验用列表对比的方法循序渐进,符合学生的认识过程,学生就容易掌握。
(作者单位:江苏省泰兴市洋思中学)
一、实验改进的方案
对教材中的活动“11.5探究斜面”进行三点改进,方案如下:
1.控制斜面与水平面成30°,则小车沿斜面前进的距离s是小车上升高度h的两倍。这样我们就可把重点放在准确的测量拉力F的大小。
(根据Fs=Gh,若s=2h,则拉力F=1/2G,由于摩擦造成拉力F增大,拉力F总大于1/2G,那么Fs必然大于Gh。而斜面表面越光滑,拉力F越接近1/2G,这样s、h对实验结论不会再产生影响,可减少测量的数据,从而简化实验,提高了实验的成功率。)
2.书中原来是用重量不同的砝码进行实验,改为只用同一重量的钩码实验。
3.将实验原来只用同一类型的斜面,模仿牛顿第一定律采用三种不同类型的斜面:
(1)较粗糙的木板表面;
(2)较光滑的木板表面;
(3)光滑的玻璃表面。
二、改进实验数据的收集
按改进的实验进行探究,具体探究过程如下:
1.测出小车及车上砝码总重G,小车三次沿斜面上升高度均为h,计算出小车三次沿斜面通过的距离均为s=2h(记录在表格中)。
2.用较粗糙的木板表面做斜面,测出拉力F1;
3.用较光滑的木板表面做斜面,测出拉力F2;
4.用光滑的玻璃表面做斜面,测出拉力F3;
实验时,教师要让学生知道实验的注意点:
1.用同一小车及钩码与教材不同;
2.沿斜面向上匀速拉动小车。
在采集数据时,实验数据应该客观、真实。
三、改进实验数据的分析
通过实验测出拉力F,记录在表格中,将收集到的实验数据通过实物投影引导学生分析。
探究斜面实验对照表
斜面类型 G/Nh/mGh/(N·m)F/Ns/mFs/(N·m)
组织学生对实验进行分析、探索、研究、讨论。本实验用列表对比的方法循序渐进,学生易从表面现象,找到真正的规律。
根据实验数据求出Fs 和Gh时,得出的结论是Fs大于Gh,再引导学生分析表格中数据还可以发现什么规律?
通过讨论与交流学生发现:在粗糙木板表面上Fs与Gh之间相差最大,而在光滑表面,误差较小,近似相等。
教师再提出问题:实验中,误差产生的原因是什么?
结合牛顿第一定律实验,引导学生分析得出,由于摩擦存在造成拉力F增大,使得Fs大于Gh。而斜面表面越光滑,拉力F越接近1/2G,则Fs 与Gh的乘积越接近,进一步推理:如果是理想表面(即表面绝对光滑),那么情况是怎样的呢?
这时出示动画(演示斜面光滑时,揭示时F、s 与G、h的关系)。结合牛顿第一定律的推理方法,学生自然得出当表面绝对光滑时,Fs 与Gh的乘积应相等。
多媒体课件展示:理想斜面情况
具体构思如下图:
物体匀速向上运动,表格中出现拉力,重力大小,当物体运动到斜面顶端时,出现s和h大小,最后得出Fs 与Gh大小。
分析得出结论:没有既省力又省距离的机械。
四、实验改进的体会
通过对探究斜面实验的改进,让学生经历探究过程及推理过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和方法,在探究过程中加强合作与交流,实验用列表对比的方法循序渐进,符合学生的认识过程,学生就容易掌握。
(作者单位:江苏省泰兴市洋思中学)