一道力學試題的八種解法

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網


  【題目】:試設計兩種檢驗桌面是否水平的實驗方案,并指出每種方案所使用的實驗器材。

  【分析】:這是一道考察學生在學習了重力的方向是豎直向下后,對“水平”概念的理解程度,旨在讓學生掌握重垂線的應用,以及在所學的知識和生活中搜索“水平”的字眼,綜合運用所學知識解決實際問題的能力。

  題目布置后我對學生提出的要求是“自己準備器材,課堂演示你所的設計,可以請你的家長幫助! 題目布置后正好是雙休日,經過精心準備和設計,學生的參與積極性很高,每個同學都有1-2種方案,甚至更多,有的同學幾人一組合作設計。下面就是從課堂教學中整理出來的設計方案。

  【方案一】

  實驗器材:教具量角器 圖釘 鉤碼 棉線

  實驗方法:實驗裝置組裝如圖,使用時只需將教具量角器底面接觸桌面并且與桌面垂直,然后觀察掛有鉤碼的棉線是否與90度線重合,如果重合則桌面水平,否則桌面不水平。

  方法點評:本器材是我上課是使用的教具,學生由于具有感性認識,大部分學生都能想到該方法。另外也有一部分學生利用教具三角尺或木工用的“T”形尺代替教具量角器,也能達到檢測目的。同樣都是利用重垂線知識解決該問題。

  【方案二】

  實驗器材:乒乓球

  實驗方法:將乒乓球置于桌面上,如果乒乓球靜止不動,則桌面水平。如果桌面不水平,由于滾動摩擦力較小,乒乓球的重力在桌面方向就會產生一個分力使球滾動。

  方法點評:使用這種方法時乒乓球必須放置在桌面光滑的部分,如果桌面凸凹不平就不能達到檢測的目的。另外本方法中用充足氣的籃球、足球和沒有發(fā)條的玩具小汽車同樣能達到檢測目的。

  【方案三】

  實驗器材:碗,水

  實驗方法:將碗放在桌面上,向其中加滿水,觀察碗內的水和碗口是否齊平。如果齊平則桌面水平,否則桌面不水平。

  方法點評:該方法利用了水平的本義,借助于碗口和水面的比較,實驗現(xiàn)象很明顯,器材也簡單。本方法成功的關鍵在于必須選擇一個質量合格碗口碗底要平行的碗,否則不能達到檢測目的。

  【方案四】

  實驗用品:水

  實驗方法:將一小杯水倒在桌面上,觀察水是向四面擴散還是只朝某一個方向流;如果是朝四面擴散,則桌面水平,如果只朝某一方向流,則桌面不水平。

  方法點評:該方法考察了學生對水的形狀不固定的性質和重力作用的理解和應用。

  【方案五】

  實驗器材:兩端開口的透明塑料管,水

  實驗方法:在透明塑料管里灌大半管水,分別用雙手提著塑料管的兩個開口端,使一端的水面與桌面相平,通過移動塑料管的另一端,觀察另一端的水位是否與桌面相平。如果相平,則桌面水平,否則桌面不水平。

  方法點評:這是生活中木工師傅和瓦工師傅經常用到的檢測水平的方法,只要學生留意生活,就會想到這種方法。該方法同時也考察了學生對“水平”概念的理解。

  【方案六】

  實驗器材:一端開口的玻璃管(配有橡皮塞),水

  實驗方法:將玻璃管內灌水大約留一厘米長的空氣柱,用橡皮塞將開口端塞緊。實驗時將氣泡趕至玻璃管的中間,輕輕地放平在桌面上,觀察氣泡是否移動,如果不動則桌面水平,否則桌面不水平。

  方法點評:本方法中如何讓氣泡處于玻璃管地中央比較難做,必須有足夠的耐心和細心。不過這又是生活中工人師傅檢測水平的儀器,學生跟父母將該儀器帶到學校來,演示效果就非常的明顯。

  【方案七】

  實驗器材:托盤天平

  實驗方法:先在一個水平臺上將天平調節(jié)平衡,然后將天平移至待測桌面上,觀察天平指針是否還指在分度盤的中央,如果在則桌面水平,否則桌面不水平。方法點評:這是實驗冊上的一道“WWW”思考題,對前面的托盤天平的原理和應用有鞏固作用,同時也鍛煉學生物理知識的相互聯(lián)系,建立物體知識體系。

  【方案八】

  實驗器材:彈簧測力計,帶有提鉤的木塊

  實驗方法:在待測桌面上任意選擇一個方向,用彈簧測力計拉著木塊平行于桌面做勻速直線運動,記下彈簧測力計的示數(shù),然后再沿相反方向測一次示數(shù),垂直于原方向的兩個相反方向各測一次。比較四次測得的數(shù)據(jù),如果相等則桌面水平,否則桌面不水平。

  方法點評:這種方法學生在學過了“探究影響摩擦力大小的因素”的實驗,很容易想到。理論上如果桌面不水平,木塊的重力會在平行于桌面的方向上產生一個分力,與摩擦力合成。只不過從事現(xiàn)在八年級物理教學或者教學研究的同仁都知道,力的合成與分解知識已經不做要求。從理論上講解有一點障礙,教學中應引導學生通過斜面上的物理會向下運動這一實例去體會。另外這種方法的示數(shù)差可能會被實驗誤差所掩蓋,所以選擇木塊的重力不能太小。

  在這道題目的解決過程中,學生的參與積極性很高,能夠聯(lián)系實際生活中檢測“水平”的方法,向家人請教,跟父母借器材,和同學討論,聯(lián)系所學的知識,靈活應用,學習效果十分明顯。充分拓寬了知識面,提高了動手能力。達到了“從生活到物理,從物理到社會”的教學效果。


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