第２９卷总第４２７期 物理教学探讨 Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．４２７ ２０１１年第９期（上半月） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ） ９．２Ｏ１１ ．５３． Ｄｉ ｓ技术与传统实验的结合 机械能守恒定律的实验教学 孟小兵 江苏省南通中学，江苏省南通市２２６００１ 摘 要：本文讨论了Ｄｉｓ技术与传统实验的优缺点，并通过在教学实践中的具体应用讨论了两者之间的关联。 关键词：Ｄｉｓ技术；传统实验；实验教学；结合 中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—６１４８（２０１１）９（Ｓ）一００５３—３ 实验在物理教学中的地位和实验本身的特 点，决定了它在物理教学中起着重要的作用。 ＤＩＳ技术，即数字信息系统（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ），它是由“传感器＋数据采集器＋实验 软件包＋计算机”构成的新型实验系统。计算机 实时测量技术已经广泛应用到科学技术研究以 及生产领域，如今正逐步应用于中学实验教学。 本文结合教学实践谈谈对Ｄｉｓ技术和传统实验 关系的认识。 １ Ｄｉｓ技术与传统实验的比较 圈ｌ １．１ Ｄｉｓ技术的优势 在实际教学过程中，在“新课导入”、“探究实 数字化实验能够精确、实时、动态地采集实 验”、“应用举例”这三个方面对现代教育技术和 验信息，实验误差较小，使物理学规律的发现或 传统实验进行了整合，其中又以Ｄｉｓ技术的应用 验证更具严谨性和可信度。由此也较容易发现或 为重点。 验证各物理量间的数学关系，对定量研究物理学 ２．１ 新课导入 规律非常适用。同时，实验设备先进，使得数字化 用ｉｐａｄ的ａｐｐｌｅ ｓｔｏｒｅ里的热门游戏“愤怒 实验具有很强的拓展性，能够更加方便地开展研 的小鸟”电脑游戏引入（如图２）。游戏中，小鸟的 究型课程和进行研究性学习，给了学生更为广阔 整个弹射过程包含了动能、重力势能、弹性势能 的进行自主发展的空间。 的相互转化。学生参与游戏，大大激发了学生的 １．２ Ｄｉｓ技术的劣势 学习兴趣。尤其是游戏画面中飞鸟弹射和飞行过 由于对数字化实验设备的工作原理，学生一 程出现运动轨迹，学生在分析机械能间相互转化 无所知，不符合学生的认知过程。同时现代化设 时，对象和过程都非常明确，完美的实现了引课 备对重现当年物理学家对物理规律的发现过程 目标。 有所忽略。传统物理实验贴近生活，能激发学习 的兴趣。另外，数字化实验设备价格昂贵，而且更 新速度较快。 总之，这两类实验方式在对学生各方面能力 的培养上各有侧重，在教学中若能取长补短，会 达到更好的效果。 ２ 机械能守恒定律一节的实验教学 “机械能守恒定律”这一节课曾获南通市一 等奖，其具体内容这里做简略的说明，主要教学 过程如图１： 图２ （）１．２９ ＮＯ．４２７ （Ｓ） ９．２Ｏｌ １ ．５４ 物 理 教 学Ｊ ｏｕｒｎａｌ 探讨 第２９卷总第４２７期 ２Ｏ１１年第９期（上半月） ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ 较传统实验（如“单摆碰鼻”实验，“过山车” 实验等）该引入不仅具有生动性 ，体现学生的参 ＩＺ－，而且囊括了机械能的各种形式，较快的运动过程用轨迹也得以体现，有助于分析。 ２．２ 探究实验 黑悬优参圆差单在③中 （如图５）。这样即使光电门放置时化置稍有偏差 （图中（ Ｄ ），也能保证每次遮光宽度为圆柱体 。 直径，大大减少了测量误差。 用单摆实验探究：只有重力做功时，系统机 械能守恒。该实验的原理是：在单摆摆动过程中 测出物体的动能（测Ｖ）和重力势能（测ｈ），验证 红 外 线 物体处处机械能不变，足守恒的。 小节课所设计的实验是传统的单摆实验及 Ｊ｛｛打点计时器探究落体运动中机械能守恒实验 的改进。传统的单摆实验只适合定性分析，定量 洲量很『苍Ｊ难。而传统的落体运动实验虽然可以借 助¨点计时器和纸带测量出物体的动能，但缺点 ・足误差大，二是实验操作时间和数据处理时问 都比较长，作为探究规律的课堂演示实验都不合 适。住实际教学过程中笔者将传统的单摆实验和 Ｉ）ｉｓ技术进仃＿『结合。最核心的内容是用Ｄｉｓ技 术解决单摆物体各位置的速度测量问题。在实际 实验巾对看似简单的传统单摆实验进行了创新。一 ＿一一建图 ＼＼ 于黑板平面，易粘且易 图３ 取。）；④有黑板片面作为参考，学生更容易观测 单摆运动。 一 其次，关于摆球的处理和光电门放置的窍 Ｉｌ Ｊ。利用光电门传感器可以测量物体通过光电门 的遮光时间，再用物体的宽度除以该时间，算出 甲均速度，近似代表物体通过该处的瞬时速度。 传统的单摆足用小球作为摆动物体的。在实际实 验叫＿ｌ，由十光电门放置时很难精确做到使小球的 ｚ１／ ．Ａ／３（叟¨ ４）恰好通过光电门的红外线发 射、接受孔ＣＤ。而往往是 Ｂ 为遮光宽度。计算 时却用直径来计算速度，相对误差很大，导致实 验结论错误。笔者对 实验进行了改进 用圆柱体 （砝码）代替小球，同时将光电¨对准悬点放置 孔 最后，关于电脑操作和数据处理。本实验 ＋Ｉ 物块初始释放时位置不好，极易形成圆锥摆，故 实验单摆操作部分由老师完成，而Ｄｉｓ数据采集 由学生辅助完成。虽然只是课前几句简单的交 代，学生便能使用朗威软件配合老师完成每次测 量（如图６）。在实验过程中，由于物块放置时的 偏差，出现了错误数据，学生竞能用右键在软件 的特定选项中进行删除。在学生利用软件测量数 据时其水平大大出乎笔者的意料。最后利用 ｅｘｃｅｌ软件对数据进行处理，并拟合出Ｅ—ｈ图像。 实际教学中该实验相当成功。 图６ 图 ７ ２．３ 应用举例 利用机械能守恒定律解决实际问题由习题 和实验两部分组成。其中的实验是传统的“双锥 上坡”实验（如图７） 在讨论过程中，假设锥和坡 间的阻力影响可以忽略，根据机械能守恒的条 件，判定系统的机械能应是守恒的．而实验却明 明显示锥体向上行，学生感到困惑，是守恒条件 判断错误？还是能量变多了？传统实验。魅力无 穷！最后通过ｆｌａｓｈ动画，学生知道：原来锥体 行过程中，重心实际是降低的。该实验不仅使学 生加深了对机械能守恒条件的理解，同时使学生 的能量守恒的思想得到进一步加深。 机械能守恒定律这一课对传统实验和新技 术的整合比较到位，课堂效果很好。 ３ 结语 第２９卷总第４２７期 物理教学探讨 Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．４２７ ２０１１年第９期（上半月） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ） ９．２Ｏ１１ ．５５ 塞 利用身边器材，让学生参与探究 苏科版《走进分子世界》几个探究实验的改进 赵安林 江苏省高邮市送桥初级中学，江苏省高邮市２２５６５１ 农村学校由于实验器材的，很多实验 取到使用均存在危害因素，不宜人人做此探究实 只能教师演示，学生没有机会来做探究实验，他 验。笔者用废青霉素小瓶（在医院找）和碘粒（在 们无法经历探究实验的过程与方法，对物理知识 化学实验室找）做类似实验，可人人动手，效果 缺乏深入的理解，学生体验不了探究的乐趣。做 甚好。 为教师的我们应该多动脑筋，对书本上的探究实 打开事前清洗擦干的小瓶瓶盖，把宽度约 验进行改进，能用身边可利用的器材让学生参与 ｌｃｍ浸湿了米汤（其他淀粉溶液也可）的白色卫 知识的探究，激发他们的学习兴趣。笔者对苏科 生纸条，放于瓶的内壁一侧；然后用镊子夹取一 版八年级物理下册，第七章《从粒子到宇宙》，第 小粒碘，小心投放瓶底，勿使接触或靠近纸条，再 一节《走进分子世界》中有关”分子热运动”的几 盖上瓶盖进行观察，约１～２ｍｉｎ，即见纸条由下 个探究实验作了改进，让学生人人都来参与探 向上显现蓝色，４～５ｍｉｎ后，整个纸条均变为深 究，取得了较好的效果，现将有关实验介绍如下： 蓝色。既让学生明白了“纸条”变蓝，是分子永不 １ 分子间存在着间隙的实验 停息运动的结果，也验证了生物课中学过的淀粉 课本中使用的是一根长１米，一端开口一端 遇到碘会呈现蓝色的事实。 封闭的玻璃管。如让学生来做探究实验，有的学 ３ 固体分子间存在着作用力的实验 校可能没这么多的这种规格的玻璃管（我校根本 教科书上常用铅柱连接来做固体分子间存 就没有）。我从医院找来一些废注射器（规格为 在着引力的实验，效果虽可，但要使探究实验人 １０ｍ１），让学生用来探究水与酒精的分子间存在 人能做，限于条件难以办到。学校实验室根本就 着间隙的问题。 没那么多铅柱（我校根本就没有）。笔者采用规格 用注射器，先吸入酒精５ｍｌ，排净针筒内的 为４０Ａ的较粗保险丝（可在商店购买）取代铅柱 空气，再吸入水５ｍｌ，然后用手指堵住管口。由于 连接实验，既便于人人可做，又优于铅柱连接的 塑料注射器的柱塞与针筒间的磨擦较大，可以任 效果。 意将注射器翻转，使其中两种液体均匀混合，而 取上述规格的保险丝两段，各 不致有液体溢出或者气体进入针筒的现象发生。 长约８ｃｍ，并将其弯成如图形状， 翻转注射器１、２ｍｉｎ后，针筒内便有汇集成的如 用小刀将其长直部分的外侧削刮 豆粒大小“空泡”出现。 平整，然后使两平面贴合对正，再 ２ 分子永不停息运动的实验 用钳子对其加压，完毕后悬吊如图 关于气体分子的扩散，以前教科书上常用能 １示，由于保险丝质地较软，对其 看得见的棕色二氧化氮气体的扩散进行探究，可 结合部加压又较大，能使两段保险 视范围大，效果好。但是二氧化氮毒性较强，从制 丝结合面间产生的引力作用的分 图Ｉ Ｄｉｓ技术与传统实验的结合，就是以实验为 理实验教学的质量。 先导，数理分析为辅助，将物理实验加数学分析 参考文献： 的实验研究方法，用传统实验与数字化实验的整 ［１］王剑．ＤＩＳ实验探究教学初探．物理教师２００９年１１ 合，展现在课堂教学之中，这样会有效的提高物 期第５１页 （栏目编辑 王柏庐）
