利用数字实验系统突破教学难点的途径与方法_传感器论文

利用数字化实验系统突破教学中难点的途径和方法,本文主要内容关键词为:难点论文,途径论文,方法论文,系统论文,教学中论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

数字化信息系统是由传感器(主要有力、加速度、位移、光电门、温度、压强、声波、电流、电压、磁感应强度等)、采集器、计算机(或图形计算器)组成的,特点是采集数据快,处理数据快等优点,本文主要阐述利用信息化数字系统突破传统实验无法突破的难点的途径与方法,从而优化传统实验。

一、帮助同学突破图象教学的难点

难点1 如图1为位移与时间的变化图线,教学中的难点是:学生很难判断图中A点后物体的运动为反向运动。

解决方法 让小车向位移传感器方向运动。 (如图2为实验示意图)

难点2 在如图3的速度一时间图象中,学生很容易将图中A点后物体的运动认为是反向运动。

图3

解决方法 将实验示意图中轨道水平放置,让小车远离传感器做减速运动,再利用图形转化功能,将位移一时间图象转化为速度时间图象即可得到A点后物体的运动图象。

难点3 如图4对于学生来说,其难点是很难判断物体的运动是停了一会才运动。

解决方法 让传感器开始工作,但小车过一会再释放,马上就能够得到如图所示的图象。

难点4 如图5对学生来说,其难点是物体是从离某一点一定的距离开始出发的。

解决方法 小车离传感器一定的距离,然后释放小车可解决问题

二、以图象的方式呈现物理现象的动态变化过程,帮助同学构建空间图景,突破教学中的难点

难点1 在研究牛顿第三定律的时候,当一个运动的物体去撞击另一个不动的物体时,同学往往认为,运动物体对静止物体施加的力大于静止物体对运动物体所施加的力。

解决方法 可以让学生手持两个力传感器,一个传感器不动,用另一个传感器去撞击不动的传感器,观察图线即可得到作用力与反作用力大小相等。

难点2 相互作用的物体无论处于何种运动状态,它们之间的作用力和反作用力都是相等。

解决方法 两个传感器连接起来,两手分别握住传感器,使传感器一起向前做加速、减速或匀速,然后观察图线,即可知道无论相互作用的两个传感器处于何种状态,他们之间的作用力和反作用力都是相等的。

难点3 两个物体一起做自由落体运动,它们之间的作用力为零,同学常常认为它们之间有作用力。

解决方法 将一个物体悬挂在一个力的传感器上,然后一起让它们自由下落,观察显示屏上的力的图线变化,就可观察到在自由下落的过程中,两个物体之间无相互作用。

难点4 通电的长直螺线管内部的磁场为匀强磁场,同学常常觉得内部的磁感应强度最大。

解决方法 用磁感应强度传感器放入通电螺线管中,以间隔相同的距离不断深入到螺线管中,即可得到磁感应强度随距离的变化图线。

难点5 弹簧振子的振动周期与振幅无关这一物理事实,同学往往很难相信。

解决方法 将位移传感器固定在弹簧振子上 (如图6),在保证质量不变的条件下,观察振幅不同时,振子的位移一时间图象即可发现振动的周期与振幅无关。

难点6 传统实验在研究闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流的实验时,传统实验很难得到感应电流,很难从实验的角度研究右手定则。

解决方法 如图7,用一根普通的导线与微电流传感器相连,然后将导线在磁场中做向上、向下做切割磁感线运动即可得到如图8所示的图象,也可用表针的方式显示指针的摆动,由此来研究右手定则。

图8

三、以图形的方式清晰地呈现“瞬间”的变化情景

难点1 踢足球、打篮球、物体互相撞击等物理现象中力的变化,学生很难想象出力的变化。

解决方法 用力的传感器的探头去撞击某一物体可得到力的变化关系图线。

难点2 同学很难观察到头发丝断裂瞬间的力的变化情况,只能靠想象。

图9

解决方法 将头发丝与力的传感器连接,传感器工作后,用力拉头发丝直到拉断,观察力的变化,也可以得到头发丝所能承受的最大拉力(如图9)。

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