傳感器在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

焦素英

【摘要】 ?中學(xué)物理教學(xué)中，傳感器的應(yīng)用越來越廣泛。使用傳感器進(jìn)行定量的實(shí)驗(yàn)探究，是的結(jié)論更精確，充分體現(xiàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)。本文以《靜摩擦力》教學(xué)為例，探究了靜摩擦力的特點(diǎn)以及最大靜摩擦力的影響因素。

【關(guān)鍵詞】 ?傳感器 物理教學(xué) 靜摩擦力

【中圖分類號(hào)】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）07-095-01

隨著時(shí)代的發(fā)展和人類的進(jìn)步，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)也迅猛發(fā)展，信息技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的形式和手段也在不斷地更新，所以，當(dāng)人類的五官感知周圍事物的準(zhǔn)確度和范圍受到局限時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)儀器則可以得到延伸。傳感器就是其中一種。在物理教學(xué)中，應(yīng)用傳感器進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)，利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，讓學(xué)生在課堂上體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)能力和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文以《靜摩擦力》一節(jié)為例，談?wù)剛鞲衅魅绾螒?yīng)用于高中物理教學(xué)。

一、教學(xué)過程

1. 引入部分

教師演示兩本書簡(jiǎn)單交疊，容易拉開。將兩本書一頁(yè)一頁(yè)的進(jìn)行交疊，再請(qǐng)兩位同學(xué)上臺(tái)進(jìn)行拔河比賽。教師展示《加油向未來》中兩輛大卡車?yán)瓡囊曨l。

2. 教學(xué)過程：

教師活動(dòng)1：

分析書本上面某一頁(yè)的受力情況。以剛剛書本為例來研究，板書書本簡(jiǎn)化圖，以上面一頁(yè)為研究的模型進(jìn)行分析。引導(dǎo)學(xué)生分析出靜摩擦力產(chǎn)生的條件。

教師強(qiáng)調(diào)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，以書本為例，分析最上面一頁(yè)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，是由于向左的拉力使其有相對(duì)向左運(yùn)動(dòng)的拉力。引導(dǎo)學(xué)生從生活情境中構(gòu)建出物理模型，去思考并發(fā)現(xiàn)問題，增強(qiáng)實(shí)踐意識(shí)，培育物理素養(yǎng)。

教師活動(dòng)2：

提問，什么是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)呢？教師演示毛刷的運(yùn)動(dòng)。

毛刷靜止時(shí)，毛處于豎直方向，當(dāng)有水平外力推動(dòng)毛刷并保持毛刷最下面與模板保持相對(duì)靜止時(shí)，觀察毛刷上毛的形變。學(xué)生觀察毛刷在外力作用下毛刷的毛發(fā)生了彎曲，思考彎曲的原因。得到靜摩擦力的方向是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。

我們關(guān)注一個(gè)力，要關(guān)注它的三要素，那靜摩擦力的大小我們?nèi)绾斡?jì)算呢？給學(xué)生提供幾組器材：材料1是磨砂面、材料2是木板面、材料3是毛巾面。小木塊、砝碼。布置任務(wù)，進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，我們將小木板放在水平桌面上，一位同學(xué)利用彈簧測(cè)力計(jì)平行于木板緩慢拉動(dòng)小木塊，但要保持木塊與木板相對(duì)靜止。

學(xué)生活動(dòng)1：

學(xué)生開始分組實(shí)驗(yàn)，按照各組領(lǐng)到的器材分別進(jìn)行探究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生進(jìn)行展示。得到結(jié)論：1、隨著拉力的變化而變化2、有最大值

教師活動(dòng)3：

剛剛同學(xué)門定性地進(jìn)行了靜摩擦力大小的探究，今天我們用比較科學(xué)的一起進(jìn)行定量的探究，看看和同學(xué)們的結(jié)論是否一樣。

介紹實(shí)驗(yàn)儀器：力學(xué)傳感器。

小滑塊左側(cè)受到繩子的拉力，小車上有磨砂面的木板，有運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，滑塊受到向右的摩擦力，根據(jù)二力平衡原理，左側(cè)繩子上的拉力等于滑塊的靜摩擦力。

滑塊的左側(cè)通過繩子鏈接的是一個(gè)力學(xué)傳感器，可以將拉鉤上受到的拉力通過敏感元件直接轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號(hào)，然后通過電腦采集數(shù)據(jù)，可以用數(shù)字或圖像把所受到的力顯示出來。右側(cè)鏈接的是一個(gè)小桶，通過漏斗往桶里面加水（可以保證水是均勻增加的），這樣可以保證滑塊受到的摩擦力是均勻增加的，然后觀察電腦顯示屏上的圖像。

教師活動(dòng)4：

圖像的縱坐標(biāo)顯示的是靜摩擦力，橫坐標(biāo)顯示的是拉力的大小。逐漸均勻增加小桶中水的重力，即逐漸增加繩子的拉力，得到了如圖所示的圖像，由圖像可知，靜摩擦力的大小隨著拉力的增加而不斷增大，且有一個(gè)最大值。與同學(xué)們的結(jié)論相符。

教師活動(dòng)5：我們發(fā)現(xiàn)靜摩擦力有一個(gè)最大值，這個(gè)最大值我們叫最大靜摩擦力。最大靜摩擦力有什么因素有關(guān)呢？

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，使用同一種接觸材料，逐漸增加砝碼的個(gè)數(shù)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的最大示數(shù)有什么變化。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，比較容易得到最大靜摩擦力的大小與正壓力有關(guān)，正壓力越大，最大靜摩擦力越大。那具體成什么關(guān)系呢？我們?cè)俅问褂美锏膫鞲衅鬟M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本次上學(xué)生操作，得到了如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比。

課堂練習(xí)，鞏固靜摩擦力的產(chǎn)生條件、方向以及最大靜摩擦力的影響因素。展示生活中的靜摩擦力，分析拔河比賽中的摩擦力，并能分析在實(shí)際的比賽中如何取勝。

課堂小結(jié)：

總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)，并根據(jù)學(xué)生在本節(jié)課的表現(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評(píng)。

二、對(duì)本節(jié)課的思考

從內(nèi)容上看，本節(jié)內(nèi)容是《摩擦力》這一節(jié)的第一課時(shí)，容量適中。結(jié)合高中物理《課標(biāo)》對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的要求，“通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦、靜摩擦的規(guī)律，能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力”。其中，對(duì)靜摩擦力規(guī)律的認(rèn)識(shí)應(yīng)該包括最大靜摩擦力。

這節(jié)課中教學(xué)實(shí)施是，從簡(jiǎn)單的生活情境構(gòu)建出物理模型來，先采用學(xué)生小組的分組實(shí)驗(yàn)，從感官上定性地得到靜摩擦力的特點(diǎn)以及最大靜摩擦力的影響因素。然后借助于力學(xué)傳感器，將定性的小組分析和定量的儀器分析結(jié)合起來，增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)性。這樣可以讓學(xué)生能運(yùn)用正確的科學(xué)思維方法從定性到定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律，形成結(jié)論。同時(shí)，借助小組合作探究，培養(yǎng)學(xué)生處理問題的能力，歸納總結(jié)的能力、語(yǔ)言表達(dá)能力及知識(shí)遷移的能力等。

隨著我國(guó)教育課程改革的發(fā)展，教育資源也不斷豐富，傳感器技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)物理教學(xué)是一次教學(xué)手段的革新，是教育技術(shù)的進(jìn)步。在實(shí)際的物理教學(xué)過程中，我們既要提倡傳感器應(yīng)用于課堂教學(xué)，又不能偏廢傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)手段和實(shí)驗(yàn)方法的學(xué)習(xí)。而應(yīng)該從教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)際出發(fā)，將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，共存互補(bǔ)，才能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

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[2]田海霞.傳感器在物理教學(xué)中的應(yīng)用案例研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（7）.

[3]余雪妹.傳感器在高中物理新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J].物理教學(xué)探討.2011（2）