初中物理教学论文交流 关于《测量纸锥下落的速度》实验的改进

最新资料

文章部分显示 关于《测量纸锥下落的速度》实验的改进
摘  要：针对苏科八年级教材中《测量纸片下落的速度》实验的不足，我们从统一纸锥下落路程、增大纸锥下落时间、选择精密测量工具等三方面进行了实验改进，进而研制出了“直径10cm、3000左右角的扇形做成纸锥”和“长1m直径10cm的透明亚克力管作为纸锥下落的通道”，并取得较好的实验效果。
关键词：速度测量  实验改进  减小误差   
《速度》是苏科版八年级物理第五章第二节的内容，其中安排了探究活动《测量纸片下落的速度》实验，这个实验为学生设置了真实的物理问题情境，让学生体验科学探究过程，了解研究问题和定义物理量的方法，进而培养学生初步的观察能力、概括能力和实验操作能力以及体验成功的乐趣。
一、教材实验
实验名称：测量纸锥下落的速度
实验原理：v=s/t
实验器材：刻度尺（米尺）、秒表、纸锥
实验步骤：
（1）将米尺竖直放在课桌上，纸锥的锥角对准米尺的零刻度线；（如图1）
（2）释放纸锥，同时按下秒表，等纸锥锥角到达100cm刻度线时，再次按下秒表，结束计时；
（3）在表格中记录下纸锥下落的高度和所用时间；
（4）重复上述步骤，多次试验。
序号        路程s/m        时间t/s        速度v/(m/s)        速度的平均值v/(m/s)
1                               
2                               
3                               

     图1
二、实验不足
在教学中发现上述实验设计中的不足之处有：
（1）路程误差大。
纸锥在下落过程中在空中飘动幅度比较大，所测得的高度与纸锥实际运动的路程每次都不相同。在之后的数据处理中，虽然通过求速度的平均值，来减小实验误差。但由于每次纸锥下落的路程不相同，求得的速度的平均值也不够准确。
（2）时间误差大。
一方面，考虑到学生实际操作的可行性，纸锥下落高度通常设定为1m，而纸锥在空中下落的时间不足1s，实验中要两个学生配合，而且利用秒表测量时间，可想而知时间误差比较大。另一方面，由于纸锥在下落过程中受重力和阻力作用，若锥角太小就会导致所受空气阻力比较太小，下落时间再次缩短，这也是造成时间误差较大的有一个原因。
三、实验改进
针对上述实验中存在的不足，对实验做了如下改进：
（1）统一纸锥下落路程。
用长1m直径10cm的透明亚克力管作为纸锥下落的通道（如图2），这样纸锥下落时飘动幅度不大，下落的路程接近于透明管的长度，用米尺可以直接测量出来。确保了每次下落的路程是相同的，利用“速度的平均值v/(m/s)”，通过多次测量取平均值的方法来处理数据达到减小误差的目的，也更具有科学的严谨性。
（2）增大纸锥下落时间。
用直径10cm、3000左右角的扇形做成纸锥（如图3），这个尺寸的纸锥截面积接近于亚克力管的截面积，确保纸锥不会摇摆飘动太大的幅度，同时，尽可能增大纸锥截面积达到增大空气阻力的目的，从而增大纸锥的下落时间，通过改进发现，纸锥下落时间增大到4s左右，方便测量。
（3）选择精密测量工具。
在测量时间环节，选择使用光电门计时，测量的时间更为准确，误差更小，且能与秒表计时相对比，让学生自主发现用更精密的测量工具可以减小误差，从而提高课堂效率。
综上，通过改进实验，同时解决了原实验因路程不同带来的误差和下落时间太短带来的误差两个步骤中的误差问题，确保了实验结果的科学性。
      
图2                      图3
四、实验新方案
改进后实验设计整理如下：
实验名称：测量纸锥下落的速度
实验原理：v=s/t
实验器材：
长1m直径10cm的透明亚克力管一根、直径10cm、3000左右角的扇形纸锥一个、光电门（或秒表）一个、米尺一把。
实验过程：
（1）将透明亚克力管竖直放在板凳（或课桌）上；
（2）用米尺测量出亚克力管的长度L
（3）将光电门设置好；
（4）用手拿纸锥，将它的顶点与亚克力管口齐平，如图4所示。
（5）松开纸锥，等纸锥落在桌面后，记录光电门所测时间（若用秒表，则应该看到锥角接触到桌面时，按下秒表结束计时）；
（6）重复上述步骤，利用“速度的平均值v/(m/s)，多次测量取速度的平均值作为最终的实验结果。

图4

最新资料

下载 20200529153013398 (1).doc (142.75 KB, 下载次数: 690)

2020-6-25 08:19 上传

点击文件名下载附件