高中物理數字化實驗教學

一、教學目標

1.理解機械能守恒定律的基本原理，能夠通過數字化實驗平臺深化對能量轉換和守恒概念的認識。

2.學習設計具體的實驗方案，清晰界定實驗中需觀測的物理量，并運用合適的數字化工具進行精確測量。

3.增強控制實驗變量的能力，通過準確操作獲得關鍵數據，如下落高度和速度，能夠分析數據差異，并通過改進實驗方案來降低誤差，鍛煉科學探究技能。

4.培養實事求是的科研態度和對數據真實性的尊重意識。

二、思維導圖（見圖1）

三、實驗思路

1.實驗滿足的條件：為了驗證機械能守恒定律，實驗設計中應確保系統只受保守力（如重力和彈力）的作用，以排除非保守力（如摩擦力和空氣阻力）對實驗結果的干擾。在沒有外力做功的情況下，物體的機械能（動能與勢能的總和）應當是守恒的。

2.減少阻力的方法：為了降低空氣阻力和滑動摩擦力對實驗結果的影響，可以采用以下減少阻力的方法。

使用光滑的軌道或斜面、應用潤滑劑、使用滾動而非滑動、減小接觸面積、設計流線型的物體形狀、選用質量較大的物體。

四、實驗過程

（一）研究自由下落物體的機械能

1.實驗準備與設定

教師檢查并確保所有實驗設備完備且狀態良好，這包含鐵架臺、電磁打點計時器、配重、紙帶、復寫紙、導電線、精確的毫米尺和低壓AC電源（見圖2）。在此基礎之上，借助數字化設施，如計算機程序、感應器以及數據搜集裝置等，這些有助于提升數據搜集與分析的準確性。……