一個富有創意的實驗改進

丁曉雯 王金瑞

(1.江西南昌市第三中學高中部,江西南昌 330077;2.江西省教育廳教學教材研究室,江西南昌 330046)

人民教育出版社物理學科選修1-1教材“圖5.2-1紅蠟塊的運動”實驗,器材簡單,操作方便,能給學生一個具體的情景,對教學能起到較好效果,但也存在一些問題.筆者在為人民教育電子音像出版社拍攝“質點在平面內的運動”這節課時,對個這實驗作了一些改進,取得了很好的效果.

如圖1所示,小車架在兩根光滑的滑軌上,滑軌固定在在白板上,額定電壓為220 V,低速雙向同步電機一個固定在小車上,另一個固定在豎直白板上,重物用線與固定在小車上的甲電機連接,固定在豎直白板上的乙電機用線與小車相連.

圖1

實驗時用節拍器控制時間,每隔相同時間記錄下重物的位置,實驗過程如圖2所示.

圖2

由圖2可以粗略看出,甲電機單獨工作時,重物在相同時間內通過的豎直位移是相同的,同樣,乙電機單獨工作時,重物在相同時間內通過的水平位移也是相同的,說明重物在豎直方向和水平方向的運動是勻速直線運動,但由于重物在兩個方向相同時間內通過的位移大小不同,說明這兩個方向運動的速度大小是不同的.當甲、乙電機同時工作時,重物在相同時間內通過的斜向位移是相同的,說明重物的合運動是勻速直線運動,同時可以發現,合速度大小與兩個分運動的速度大小不同,重物的合位移與分位移的關系滿足矢量合成的法則.

實驗的改進富有創意,表現在以下幾點:

(1)把玻璃管及其紅蠟塊改成了利用工廠的行車(起重機)模型,一方面增大了可見度(圓玻璃管因反光對其內部紅蠟塊的觀察會產生干擾),另一方面通過聯系生產實際的模型增強學生的實踐意識.

(2)起重機豎直吊起物體以及行車水平運動都采用低速同步電動機帶動,其速度穩定性好,學生對兩個分運動都是勻速運動可信度大,比用手水平移動玻璃管更有說服力.

(3)實驗可以控制重物在水平方向和豎直方向的獨立運動,從而可以更好地說明兩個分運動是獨立的,互不干擾.