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    高中物理實驗探究

    2019-08-30 09:51:30楊宇軒
    考試周刊 2019年66期
    關(guān)鍵詞:傳動帶高中物理運動

    摘要:高中物理實踐性、應用性、操作性更強,學生不僅需要掌握扎實的基礎(chǔ)知識,更要具備靈活的思維,能夠從多個角度分析和解決問題。傳動帶問題是高中物理學習中的重點和難點內(nèi)容,其涉及諸多綜合性內(nèi)容,學習難度較大。本文以物體在傳動帶上的運動為例,淺析如何做好高中物理實驗。

    關(guān)鍵詞:高中物理;實驗;傳動帶;運動

    物理實驗是揭示物理現(xiàn)象、幫助人們發(fā)現(xiàn)物理本質(zhì)規(guī)律的重要手段,在高中物理學習中,合理開展實驗,不僅能增加學習興趣,也能以實驗為載體,促進學生進一步的學習和探究,從而提升學習效果。

    一、 傳動帶實驗的重難點分析

    傳動帶實驗是高中階段物理中經(jīng)典的實驗之一,由于其涉及了運動學、力學、功能關(guān)系、參照系等多方面物理知識,一直以來都是高中物理學習的重點和難點。高中物理實驗——物體在傳動帶上如何運動,首先要分析實驗的重點和難點:水平傳動帶的運動特點是物體在水平面上傳輸,則物體自身重力始終垂直于地平面,不會產(chǎn)生向其他方向的分力,由此水平傳動帶問題較為簡單,通常都為勻變速直線運動或勻速直線運動,在實驗過程中只需認真分析每一階段運動的位移、速度,基本就能夠計算出答案。傳動帶實驗涉及的公式及定律主要為運動學公式、力學公式、牛頓第二定律、動能定理、能量守恒定律。

    二、 傳動帶實驗學習的實施步驟

    (一) 激活探究性思維

    激活探究性思維,是展開物理實驗探究的基礎(chǔ)。傳動帶物理實驗,需要全面分析物體的受力情況、功能守恒關(guān)系、運動狀況,在充分準備實驗器材之后,可以以設(shè)置問題情境、模擬傳動帶模型等方式啟發(fā)自身的思維,回憶以往的知識點,積極地調(diào)動思維,讓其處于活躍狀態(tài),然后逐漸發(fā)散思維,從點到面再到整體,循序漸進地展開進一步的實驗學習。

    (二) 分析問題

    物理實驗的本質(zhì)是揭示物理現(xiàn)象,驗證已經(jīng)存在的物理結(jié)論,所以對學習過程中遇到的疑惑要及時解決,可以向他人請教或者直接詢問教師。物理實驗進行的過程中,要激活思維,積極分析遇到的問題,從問題出發(fā)思考解決的方式和可能預想的答案,才能發(fā)揮物理實驗的引導性,帶動學生探究更深層次的問題。

    (三) 合作解題

    在實驗過程中,以小組為單位展開物理實驗探究,通過教師布置的學習任務單和探究性問題,自行設(shè)計實驗,確定實驗步驟、提出問題、分析問題、解決問題,在實驗探究的過程中,小組成員明確分工,相互幫助,能夠高效率地完成實驗。

    (四) 集體反思和總結(jié)問題

    在實驗探究的每一個階段,都要積極進行反思和總結(jié),針對上一階段實驗過程中存在的問題,探討問題產(chǎn)生的原因,找出思維誤區(qū),以有效的方式解決問題。實驗結(jié)束后,針對整節(jié)課程做一個完善的總結(jié),認真填寫實驗報告,課后多鞏固課堂知識點,加深對重難點的記憶。

    三、 傳動帶實驗試題實例解析

    如圖為一利用傳動帶輸送貨物的裝置,物塊(視為質(zhì)點)自平臺經(jīng)斜面滑到一以恒定速度v運動的水平長傳動帶上,再由傳動帶輸送到遠處目的地,已知斜面高h=2.0 m,水平邊長L=4.0 m,傳動帶寬d=2.0 m,傳動帶的運動速度v=3.0 m/s。物塊與斜面間的摩擦系數(shù)μ1=0.30。物塊自斜面頂端下滑的初速度為零。沿斜面下滑的速度方向與傳動帶運動方向垂直。設(shè)斜面與傳動帶接觸處為非常小的一段圓弧,使得物塊通過斜面與傳動帶交界處時其速度的大小不變,重力加速度g=10 m/s。為使物塊滑到傳動帶上后不會從傳輸邊緣脫離,物塊與傳動帶之間的摩擦系數(shù)μ2至少為多少?

    (1)以m表示物塊的質(zhì)量,求得物塊在斜面上滑動的加速度為:

    α=mgsinθ-μmgcosθm=g(sinθ-μcosθ)

    (2)求得物塊滑到斜面底端的速度v0為:

    v0=2ahsinθ=2gh(1-μ1cotθ)=4.0 m/s

    (3)選擇傳動帶為參照系,物塊滑到傳動帶的初速度大小為:

    v′0=v20+v2=5.0 m/s

    (4)運動方向與傳動帶邊緣的夾角α滿足:

    tanα=43

    (5)由題目條件可知,物塊在傳動帶上做減速運動,其加速大小為:

    α′=μmgm=μ2g

    (6)求得物塊與傳動帶相對靜止時在傳動帶上運動的距離為:

    s′=v′202a=v′202μ1g

    (7)物塊不超過傳動帶的邊緣對應的最小摩擦系數(shù)μ2應滿足的條件為:

    s′sinα=vn0sinα2μ2g=d

    (8)綜合上述條件及公式,最終可求得μ2值為:

    μ2=v′20sinα2gd=0.5

    四、 小結(jié)

    一直以來,高中物理傳動帶問題都是高中物理學習中的重難點問題,通過實驗的方式,結(jié)合傳動帶問題的專題知識、重點知識、重要公式,以課內(nèi)或課外實驗為突破口及切入點,改變傳統(tǒng)題海練習、機械記憶套用公式的學習方式,有效培養(yǎng)思維能力的同時,鍛煉了學生的分析與思考的能力,從而掌握正確的解題方法,將日常所學習的理論知識靈活應用于試題解析中,獲得更好的學習成效。

    參考文獻:

    [1]院建崗.“傳送帶”模型在高中物理中的應用[J].實驗教學與儀器,2017(s1):49.

    作者簡介:

    楊宇軒,江蘇省連云港市,江蘇省贛榆高級中學。

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