利用DIS實驗研究物體的下落

錢奇蘭

(浙江師范大學課程與教學研究所 浙江 金華 321004)

在自由落體運動的學習中，學生根據生活經驗，普遍具有自由落體的速度‘重快輕慢’的前概念，這妨礙了學生形成正確的自由落體運動概念．因此，在教學中需通過一定的策略實現概念的轉變．下面是轉變的策略之一．

通過自制電磁鐵[1](也可以是現成的教學電磁鐵)控制質量不同的螺絲帽同時下落，并用DIS實驗系統將兩物體的下落情況直觀地顯示在計算機上，學生對實驗圖像的觀察可以分析出兩物體下落得快慢．

1 實驗器材及制作

器材：

2號電池2節，扒釘1枚，漆包線(約10 m)，砂紙，不同質量的大小螺絲帽各1個，導線，DIS實驗系統，力傳感器，鐵架臺．

制作：

(1)把漆包線一層層地繞在扒釘的中部，制成電磁鐵(圖1).用砂紙磨去漆包線線頭的漆膜，并用導線將其與電池相連，其中一根導線最好是帶鱷魚夾，以便于控制電路的通斷．

(2)在兩個力傳感器上分別插入相同厚度的泡沫板(圖2)，以使其感受到重物下落時對其作用．

圖1 圖2

2 實驗過程

(1)將電磁鐵穩固地架在鐵架臺上(圖3).

(2)將兩個力傳感器分別連在數據采集器上，并將數據采集器連在計算機上.

(3)在兩螺絲帽的正下方分別放置兩個力傳感器，請學生手持傳感器并使泡沫板水平朝上(圖4).

圖3 圖4

(4)開啟DIS實驗系統，系統界面x軸為時間，y軸為力.

(5)接通電路，鐵釘具有了磁性，將螺絲帽吸住.

(6)斷開電路，鐵釘失去磁性，兩螺絲帽同時從同一高度下落，并作用于力傳感器.

(7)數據采集器將數據輸送到DIS實驗系統，得到實驗圖像(圖5)．

圖5

3 實驗效果

本實驗器材簡單,準備方便，實驗效果明顯，形象直觀．

學生對實驗圖像觀察發現，兩傳感器的數據圖像同時發生變化，表示兩物體同時作用于力傳感器，說明兩物體同時落地.此實驗表明“重的物體與輕的物體自由下落得一樣快！”以此轉變學生原有的“重快輕慢”的前概念．

參考文獻

1 (日)檀上慎二,Onsen著.田林,李恩顯譯.觸摸科學:親身體驗科學.北京:科學出版社,2006.54～57