基于物理核心素养立意的课外实验设计——以“利用智能手机估测机动车的加速度”为例

利用实验仪器测量物体加速度的方法,很少能将其运用在生活中.随着科技的发展,智能手机早已在我们生活中普及,随着手机硬件和软件的功能升级,我们也可以利用手机这样的便携智能工具估测生活中机动车运动的加速度.本文结合教学实践提供两个实用方案.     

定量探究向心加速度影响因素的创新实验装置

实验装置主要由姿态角度传感器、蔬菜脱水篮、刻度尺三个核心部件组装而成。转动蔬菜脱水篮,利用姿态角度传感器采集向心加速度、角速度等物理量数据,利用刻度尺测量转动半径,通过蓝牙将采集到的数据发送到电脑端。借助Excel软件处理数据,插入散点图,可得到向心加速度与角速度平方成正比的直线图像,并且比例系数等于姿态角度传感器的转动半径。通过实验探究得到向心加速度与角速度、半径的定量关系式a=ω²·r。     

“探究加速度与力、质量的关系”实验的探究

现用普通高中课程标准实验教科书《物理》必修1（人教版）第4章第2节实验“探究加速度与力、质量的关系”中,关于怎样测量（或比较）物体的加速度时提到：在这个实验中也可以不测量加速度的具体数值,测量不同情况下（即不同受力时,不同质量时）物体加速度的比值就可以了．怎样测量加速度的比值呢？     

“探究加速度与力和质量关系”实验中2个质量的关系

“探究加速度与力和质量关系”实验的基本思路是,通过控制变量法分别探究质量不变时,加速度和外力的关系以及外力不变时,加速度和质量的关系．其中质量和加速度较容易测量,但是对于外力的测量,不同的实验设计,测量的方法不同,对小车质量和重物的质量关系有着不同的要求,需要学生对实验的原理有清晰的认识．     

用气轨实验系统与Spss标定重力加速度

使气垫导轨处于水平方向的平衡状态下,通过设定滑行器所受外力,调整系统质量,用智能机使系统精准测出滑行器在水平气轨表面运动的加速度,用物理天平称量出系统质量。由测量原理、不确定度分析,引入Spss软件的曲线估计功能分析测量数据,得到系统质量与质量加速度综合量的定标曲线,并验证得系统质量与质量-加速度综合量存在线性关系,由此标定出重力加速度,并用置信概率为95%的不确定度对测量数据及其实验结果进行合理的分析和评价,能得到更加合理的实验结果。     

这里是“逐差法”的误用

逐差法是中学物理和大学物理实验中处理数据与减小误差常用的方法之一.笔者认为,无论从适用范围还是从处理效果上来看,高中物理实验《测量匀变速直线运动的加速度》(以下简称《测》)中的逐差法实为误用.一、课本中的纸带处理方法《测量匀变速直线运动的加速度》是高中物理的传统实验之一.实验中,在利用打点计时器获得纸带,处理纸带测定加速度时(如图1),为了减少偶然误差,实验中采用了逐差法.具体计算过程如下:     

速度变化快慢的描述——加速度

本教学设计从学生熟知的生活情境入手,让学生感知广义的变化量与变化率,通过实验探究、生生互动、师生互动中主动构建加速度概念,让学生在探究互动中提高探究能力、合作能力,加深对加速度概念的理解。     

在学生实验中用EXCEL对数据进行处理的探索

在人民教育出版社普通高中课程标准教科书第二章“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中介绍了用Exeel软件绘制v—t图像的方法,给实验数据的处理带来了极大的方便,并且实验数据处理准确快速。笔者在学生实验教学中尝试了Excel软件在新课程下实验探究中的运用,通过“测量电源的电动势和内阻”实验来举例说明利用Excel软件在实验探究中的运用。     

探究"加速度、力和质量的关系"实验教学探讨

本文以探究加速度与力的关系为例,从科学设计课堂问题和合理设计实验方案两个方面进行专题分析.根据学生的认知规律科学设计"问题串",引导学生深入分析实验原理,探究科学有效的实验方案,分析方案的优缺点.对于关键的加速度测量启发学生合理运用转化思想,化难为易.     

高中物理新课程教学案例——加速度

一、指导思想与理论依据 采用教师引导下的探究构建加速度的教学设计,教师提供材料,以学生思考探究为主,教师引导,与学生进行交互式讨论为辅,使学生亲历探究过程,感受问题解决后成功的喜悦.学生对加速度认识的快慢与如何引入加速度概念有密切关系,先让学生从实例中定性认识到,不同物体速度变化的快慢不同,启发学生用已学的物理量描述速度变化快慢,最后定义一新的物理量——加速度.这样的设计,从感性到理性,从定性到定量,体现了概念教学应有的意境,凸显了"从生活走向物理"的新课程理念.     

基于手机惯性传感器的向心加速度演示教学

基于智能手机中加速度计、陀螺仪与同步采集数据软件,同步获得加速度与角速度的数值。使用数据分析软件进行分析,可得到加速度正比于角速度平方的结论。改变不同的旋转半径,获得加速度正比于旋转半径的结论,从而通过实验获得向心加速度的公式。     

"探究功与速度变化的关系"实验设计

在高中物理必修2中介绍了"探究功与速度变化的关系"的方法,由于弹力做的功无法进行定量测量且很难做到每次实验时每根橡皮筋的伸长量一样,故实验效果不理想.笔者利用"探究加速度与力、质量的关系"实验装置来做该实验,取得了较好的效果.     

利用智能手机高频摄像功能自主探究“加速度”

传统基于打点计时器和光电门的加速度测量实验不是引入额外的摩擦,就是需要专业设备,不利于学生直观地理解相关机理,且增加了操作难度.本文基于目前已经普及的智能手机高频摄像功能,利用牛顿第二定律实现加速度的测量,既能使实验过程更加直观,促进学生对物理概念的理解,还能为学生提供便捷的实验工具与分析方法,培养学生科学探究的综合能力.     

以教学反思提高教学智慧

不久前在教学《探究自由落体运动》一课时,笔者让学生利用台面上的实验器材,探究自由落体运动的规律,并测出重力加速度。刚过了三分钟,第一小组就要求汇报实验结果。汇报如下:"我们小组共测量三次,第一次测得自由落体加速度9.81 m/s、第二次9.80m/s、第三次9.79 m/s,通过实验我们认为自由落体运动是匀加速度直线运动,重力加速度的数值为9.80 m/s。"实验数据和结论如此准确无误,显然学生的实验操作具有     

《探究加速度与力、质量的关系》导学

探究加速度与力、质量的关系是学习牛顿第二定律的重要铺垫,下面就同学们在该探究实验中经常遇到的疑难问题加以剖析.一、探究目标探究加速度与力、质量的关系.     

探究加速度跟合外力、质量的关系的几种常见实验方案评析

正"牛顿运动定律"是高中物理的主干知识,也是学习的难点之一,探究加速度跟合外力、质量的关系的实验更是几乎每年高考必考的知识点。围绕加速度和合外力的测量以及相互关系的处理,各种变化是层出不穷。现对一些常见的探究方法作一点评析,以便我们能更好地理解相关实验原理,进一步把握命题的趋势。首先还是来说一下实验的基本原理。要探究加速度跟合外力、质量的关系,就必须测出加速度、合外力和物体的质量。物体的质量可以利用天平准确地测出;加速度则大多数是     

浅论复习物理实验探究题的实效性

近年来物理实验探究题已经成为中考试题中考查学生能力的一道风景线.试题涉及到物理实验探究的各个环节,如对实验进行猜想和假设、议定实验的科学性方案、记录观察到的实验现象和数据、分析论证实验总结的物理规律等方面.1.夯实物理实验基础,正确运用测量方法在初中物理探究实验中,记录观察到的实验现象和数据是实验的核心部分.初中有很多物理实验测量仪器,如测量温度的温度计、测量电压的电压表、丈量尺度的刻度尺、测量力的大小的弹簧测力计等,不但要熟悉这些测     

利用纸带测量加速度的方法比较

一、问题的提出近日,有幸参加了江苏省物理优质课评比观摩活动,其中在"实验:探究加速度与力、质量的关系"一课中,对于加速度的测量这一环节的处理上,七位授课教师给出了多种不同的测量方法:盐城袁老师是利用公式a=（v-v₀）/t计算加速度;徐州朱老师是     

利用Phyphox探究动量守恒定律

将两部手机悬挂起来做对碰实验,利用Phyphox获得对碰后两手机的加速度数据,通过Origin软件将数据导入,展示对碰实验的a-t图像,对a-t图像进行积分计算,快速获得对碰实验中的速度变化量,进而探究非弹性碰撞中的动量守恒。     

两种加速度测量方法的比较研究

从测量原理、实测数据以及精确度和误差情况三个方面比较研究,发现DISlab位移传感器测量加速度的方法较传统实验方法具有明显优势,但传统的测量器材和方法并不会被淘汰,仍将在很长的一段时间内继续发挥其重要作用。