1、1关于“向心力和向心加速度”DIS 实验的探究摘 要：探究性学习是指以课题为载体，以学习和应用基本研究方法为目标，以个体和合作探究、体验为途径的学习活动，其实施形态主要是：有指导的学生自主活动。探究性学习包含以下步骤：问题提出实验探究教学总结。将 DIS 实验引入课堂教学，不仅把信息技术和物理实验教学有机的整合在一起，更重要的是贯穿和落实了课改教学理念。本文通过老师提出问题，学生经历探索匀速圆周运动物体的向心力和物理质量、运动半径和角速度的关系的过程，感受科学探究的方法，培养学生抽象思维能力和实验探究能力。 关键词：向心力； DIS 实验； 探究 中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章
2、编号：1006-3315（2013）02-047-002 一、问题的提出 向心力和向心加速度的教学是高中阶段物理教学的一个难点，学生理解起来比较抽象。所以可以结合 DIS 实验使学生能够真正理解其概念。要让学生理解向心力的大小和哪些因素有关系呢？我们怎么样来研究呢？实验中应如何控制变量？实验需要观察记录什么呢？根据学生讨论可以确定以下实验步骤： 二、实验探究 实验目的 研究向心力与质量、半径和角速度的关系。 2实验原理 使物体做圆周运动的力叫向心力，向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、半径成正比，即 F=m？棕 2r。 实验器材 朗威 DISLab、计算机、DISLab 向心力实验器、物理
3、支架等。 实验步骤 将光电门传感器和力传感器分别接入数据采集器； 按实验装置图将两个传感器固定在向心力实验器上。实验器的有关数据：挡光杆直径 0.005m、两砝码质量分别为 0.02kg 和 0.01kg，挡光杆到轴心的距离为 0.14m。 调节做圆周运动的物体的砝码的半径是 0.06m，选择其质量为0.02kg。 打开“计算表格”窗口，点击开始，转动实验器的悬臂，记录F，t 数据，点击公式，输入线速度和角速度的计算公式，得到计算结果。点击“绘图” ，选取 X 轴为“” ，Y 轴为“Fn” ，得到数据点在坐标内的分布图（图 2） 。分别进行一次拟合、二次拟合和三次拟合，发现二次拟合十分准确，可
4、见向心力的大小与角速度的平方成正比。如图 3所示。 为了进一步的说明向心力的大小和角速度的平方成正比，可以先计算出角速度平方。再在“绘图”中选取 X 轴为 2，Y 轴为 Fn，点击线性拟合，拟合图线是过原点的直线，从而更一步证明这一关系。如图 4所示。 3怎么来控制质量（m）和角速度（？棕）一定，在图象上得到向心力和半径的关系呢？ 调节做圆周运动物体的砝码的半径是 0.12m，选择质量仍为0.02kg，重复上述步骤，开始测量。得到第二组实验数据，把第一次得到的图线和第二次得到的图线进行比较，用软件“显示坐标”动能，比较角速度（）相同时两条图线 Fn 的大小，可以从图线上（图 5）比较出来，半径
5、分别是 0.06m 和 0.12m 所对应的向心力是 1：2 的关系。可见向心力的大小与半径成正比。 怎么来控制半径（r）和角速度（）一定，在图象上得到向心力和质量的关系呢？ 调节做圆周运动物体的砝码的半径是 0.12m，选择质量是0.01kg，重复上述步骤，开始测量。得到第三组实验数据，把第一次得到的图线和第三次得到的图线进行比较，用软件“显示坐标”动能，比较角速度（）相同时两条图线 Fn 的大小，可以从图线上（图 6）比较出来，质量分别是 0.01kg 和 0.02kg 所对应的向心力是 1：2 的关系。可见向心力的大小与质量成正比。 实验结论 经过分析比较得出结论：向心力正比与物体的质量
6、、角速度的平方、物体做圆周运动的半径。从而可以根据牛顿第二定律得出向心加速度 a=？棕 2r。 三、教学总结体会 1.DIS 实验使一些物理实验变得可操作性。DIS 不但能替代打点计时器、弹簧秤、温度计、压强计等许多传统仪表，而且能测量传统仪表无4法测量的物理量，如直接测量瞬时速度（光电门） 、磁感应强度（霍尔传感器） 、微电流（微电流传感器）等。即使替代也不是简单的功能重复，而是大大提高了测量范围、精度、速度， 这为解决电磁学实验中暂态现象的观察和记录提供一种很好的方案。以前课本中很多实验都是无法通过简单的实验仪器完成的，比如向心力演示实验，只能通过老师讲解，学生理解起来比较困难。DIS 实
7、验引入高中物理课堂，就等于把那些用一般仪器无法完成的实验通过传感器、计算机等现代化工具很好的、准确的呈现在我们面前。DIS 实验使物理实验更具实时性和直观性，让学生更好的理解“向心力和向心加速度”的概念，使学生更容易理解物理规律和实验原理，激发了学生学习物理的兴趣。 2.DIS 实验使物理实验的过程变的简单化。传统的实验一般都需要几个同学一起完成，从实验仪器的搭建到数据的处理最后得出实验结论，这是个比较复杂的过程，而且数据的处理往往比较麻烦，只有很少的同学能够真正的把数据处理好。DIS 实验引入高中课堂，多数的实验学生都能够独立的完成，数据的处理都交给了计算机，简化了数据的处理，有些学生会提出
8、几种不同的设想，可以利用 DIS 处理数据的优点，将每一个设想都尝试一下，这样的过程其实就是探究的过程。更重要的是使学生能够有更多的时间用在思考实验的设计上面，这样充分挖掘了学生的潜能，有效地培养了学生的创新精神和创新能力，学生能很好的自主探究学习，使学生真正是做物理实验，使实验质量和教学效果得到了提升。53.DIS 实验使物理课程与信息技术有机的整合在一起，贯穿和落实了课改教学理念。DIS 实验依靠先进的科学技术，使现代教育技术进入课堂，给传统的物理教学注入了新的活力，为课改理念的落实提供良好的技术平台。 所以作为教师，应该将传统实验的思想与现代技术结合起来进行实验教学，不断创新，领会课改的精神，并把它融入到自己的日常教学工作中去，才能真正做到以“学生发展为本” ，为学生提供人性化的展示舞台，促进学生的个性化发展。
