利用DIS實(shí)驗(yàn)研究物體的下落

錢奇蘭

(浙江師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所 浙江 金華 321004)

在自由落體運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，普遍具有自由落體的速度‘重快輕慢’的前概念，這妨礙了學(xué)生形成正確的自由落體運(yùn)動(dòng)概念．因此，在教學(xué)中需通過一定的策略實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變．下面是轉(zhuǎn)變的策略之一．

通過自制電磁鐵[1](也可以是現(xiàn)成的教學(xué)電磁鐵)控制質(zhì)量不同的螺絲帽同時(shí)下落，并用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將兩物體的下落情況直觀地顯示在計(jì)算機(jī)上，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像的觀察可以分析出兩物體下落得快慢．

1 實(shí)驗(yàn)器材及制作

器材：

2號(hào)電池2節(jié)，扒釘1枚，漆包線(約10 m)，砂紙，不同質(zhì)量的大小螺絲帽各1個(gè)，導(dǎo)線，DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，力傳感器，鐵架臺(tái)．

制作：

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

(2)在兩個(gè)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(shí)對(duì)其作用．

圖1 圖2

2 實(shí)驗(yàn)過程

(1)將電磁鐵穩(wěn)固地架在鐵架臺(tái)上(圖3).

(2)將兩個(gè)力傳感器分別連在數(shù)據(jù)采集器上，并將數(shù)據(jù)采集器連在計(jì)算機(jī)上.

(3)在兩螺絲帽的正下方分別放置兩個(gè)力傳感器，請(qǐng)學(xué)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)界面x軸為時(shí)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(shí)從同一高度下落，并作用于力傳感器.

(7)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)輸送到DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，得到實(shí)驗(yàn)圖像(圖5)．

圖5

3 實(shí)驗(yàn)效果

本實(shí)驗(yàn)器材簡單,準(zhǔn)備方便，實(shí)驗(yàn)效果明顯，形象直觀．

學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像觀察發(fā)現(xiàn)，兩傳感器的數(shù)據(jù)圖像同時(shí)發(fā)生變化，表示兩物體同時(shí)作用于力傳感器，說明兩物體同時(shí)落地.此實(shí)驗(yàn)表明“重的物體與輕的物體自由下落得一樣快！”以此轉(zhuǎn)變學(xué)生原有的“重快輕慢”的前概念．

參考文獻(xiàn)

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