“勻速直線運動”實驗改進

何美玲　金海峰

摘 要：勻速直線運動是初中科學需要重點研究的主要運動形式.然而，由于其運動模型的理想化，使演示實驗的完成和探究活動的開展都很難進行，更不用說讓學生開展課外小實驗了.其實只要讓學生能設計并開展勻速直線運動的實驗就能達到很好的效果.

關鍵詞：圖片;勻速直線運動;實驗

文章編號：1008-4134（2019）14-0023中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

勻速直線運動是浙教版《科學》教材（下文簡稱教材）七年級下冊第二章第一節“運動和力”重點研究的運動形式.對速度的教學、運動和力的分析過程也有很重要的作用.教材中是讓學生通過對比圖片獲得勻速直線運動的感受.如圖1所示.

教材的處理存在以下幾點不足：一是圖片不夠直觀.與單一的圖文信息相比，實驗現象更具真實感，也更容易激發學生學習的熱情.手、眼、腦并用的多緯度體驗也更能使學生注意力專注于對科學現象的認識與探索.二是根據平時的教學經驗，無論是拉小車還是物體滾動均很難做到勻速直線運動.拉小車時由于人的原因，很難使拉力一直等于摩擦力，所以小車不能保持勻速直線運動.小車在斜面上以勻速直線運動滑下，需要特定的條件，即斜面傾角θ和摩擦系數μ需滿足tgθ=μ.而對初二學生是不可能講清這一條件的，即使用“適當地選擇斜面傾角”也是學生所不能理解的.為了更直觀地將物體做勻速直線運動展示出來，使學生能很好地感受勻速直線運動，建構勻速直線運動的概念，急需一個勻速直線運動實驗裝置.勻速直線運動的教學裝置到目前為止有過很多，用的比較多的是氣泡在充水玻璃管中的運動，筆者進行了大量的實驗，發現氣泡的運動并不是勻速直線運動.在小學的學習中，同學們學過把水滴到油里水會向下運動，會做怎樣的向下運動呢？對此進行實驗，并進行視頻拍攝和分析，設計了勻速直線運動實驗裝置.下面結合自己的實踐，談談實驗研究過程中的一些做法和思考.

1 簡易取材，創建真實的實驗情景

兩塊長木板（一塊作底座另一塊豎直放置）、一根米尺、一根一米長的亞克力管（一段封閉）、紅墨水. 在管中注油，使其一端封閉，如圖 2 所示. 在油中滴入一滴紅墨水觀察并研究紅墨水的運動情況.水下降的過程中受到三個力，重力G、浮力F及摩擦力f，水的密度大于油的密度，所以G>F，又因為油的粘度大，水在油中受到了阻力f，所以G與F+f的大小很接近.水做初速度為0的加速運動，隨著v的增大，阻力f增大，當G=F+f，合力為0時，水滴就開始保持勻速直線運動了.這個實驗取材簡單，操作方便.可讓學生在課外進行分組實驗.可讓學生測出水滴通過 10cm、20cm、30cm 和 40cm 所用時間，把測得的數據填入圖4表中，并計算出各區間的時間和相應的速度.與單一的圖文信息相比，實驗現象更具真實感，也更容易激發學生學習的熱情.使注意力專注于對科學現象的認識與探索.但是同學們在實際的操作過程中，由于每個同學的反應不同，即使是同一個人測每一段相同的路程也存在著反應的快慢，所以這樣的誤差就比較大.那如何才能解決這個問題呢？

2 尋求突破，運用電子技術發現勻速直線運動的特征

在亞克力管里注滿油，用注射器在油中滴入一滴紅墨水，選取距離0刻度線20厘米處作為起點，觀察紅墨水的運動情況并進行視頻拍攝.視頻拍攝導入電腦，進行分析.可以用相同的時間比距離的方法或用相同的距離比時間的方法比較水滴運動的快慢，我們先選擇通過相同距離比時間的方法進行比較.如圖3所示.

因為運用電子產品把實驗現象拍攝下來，那么選取路程的時候就非常方便.同學們只需要將鼠標分別移到20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm，然后再看在該點的時間就可以.記錄數據到表格并繪制表格.如圖4所示.

然后再描點作圖，用圖像法深入領會運動特征. 圖像法直觀、形象、生動，讓人一目了然. 許多復雜的物理規律、物體的運動變化過程以及物理量之間的相互依存關系都可以用坐標圖像清楚地描述出來，更重要的是學生經歷了圖像的描繪過程，更能體會和感悟到一些抽象物理量或是復雜現象的變化規律，同時為速度公式的應用奠定基礎.

3 感悟過程，領會實驗的真正意義

從書本讓學生通過對比圖片獲得勻速直線運動的感受到真實情景的創建到探究過程的深入，筆者深深體會到開展課外小實驗活動具有非常重大的意義.課外小實驗使學生不拘泥于書本，不迷信權威，不墨守成規，充分發揮學生的主觀能動性，獨立思考，大膽探索，標新立異，積極提出自己的新觀點、新思路和新方法.課外小實驗也能使學生更好地應用科學知識和方法，在這個實驗中，因為實驗現象明顯，紅墨水的運動速度很小，可以很好觀察水滴的運動路線，提供感性素材，幫助學生更好地建構勻速直線運動.

通過實驗可以獲取s-t圖像，更深入領會勻速直線運動的特征.通過相同距離比較所用的時間或用相同時間比較運動的距離，可以更好理解速度的概念.可以幫助學生更好地理解運動和力的關系，如果能理解此實驗中紅墨水的運動情況，那么對雨滴下落過程、跳傘運動員的降落過程等類似的運動情況就很理解了.

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