“单摆周期与摆长关系”的研究式教学

作者:郑建雄 刊名:技术物理教学 上传者:哈达

【摘要】现代教育思想倡导研究性学习,注重知识获取的过程,而不单单是结论.教师应着力为学生探究营造一个良好的环境和氛围.使学生在教师的指导下,主动运用知识,积极参与研究,自觉地发现问题,摸索解决问题的方法和途径,培养学生的探索精神和创新能力.

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第12卷 第2期 2004年6月 技 术 物 理 教 学 IECHNICAL PHYSICS IEACmNG VoL 12 No.2 JurL2004 实 验 教 学 七 “单摆周期与摆长关系”的 研究式教学 郑建雄 士 士 七 (广东揭阳教师进修学校 522039) 士 1l 现代教育思想倡导研究性学习,注重知识 获取的过程,而不单单是结论.教师应着力为 学生探究营造一个良好的环境和氛围.使学生 在教师的指导下,主动运用知识,积极参与研 究,自觉地发现问题 ,摸索解决问题的方法和 途径,培养学生的探索精神和创新能力. 对于单摆周期公式,教材这样叙述:荷兰 物理学家惠更斯 (1629—1695)研究了单摆 的振动,发现单摆做简谐运动的周期 跟摆 长f的二次方根成正比,跟重力加速度g的二 次方根成反比,跟振幅、摆球的质量无关,并 且确定了单摆周期的公式:T=2-rr、//f/g 教材并未对摆长做出说明,而只是在学 生实验中指出摆长为:f +r.其中f 是悬线 长,r是摆球的半径.学生对这一直接告知 的结论有点茫然.为此,笔者改 “用单摆 测定重力加速度”应用性实验为单摆周期 的研究性实验 ,要求学生利用该实验的装 置去研究单摆的周期跟摆长的关系. 为了减少实验过程产生的误差,提高实 验数据准确性 ,实验器材 的选择和实验方 法的改进是实验成功的关键.教师指导学 生抒发 自己的见解 ,并根据实验的要求和 实验情况确定:选择细而质量小 的线做悬 线 ,摆球选用中间有小孔的金属球 ;实验 方法要求①用停表测量单摆做 5O次全振动 所用的时间,计算出一次全振动的平均时 间,即周期.②把摆球从平衡位置拉开一 个很小的角度让它摆动,待摆动几次稳定 后,当摆球经过平衡位置时开始计 时.③ 保持摆球在同一平面内摆动,防止做8字形 的摆动.悬线长及摆球质量按学生已经学 习过的方法进行测量. 学生的分组实验,离不开教师的指导.实 验中碰到的问题,可由教师进行解答,有些则 应由学生通过实验自己来解决.对取得的实验 数据,必须进行认真的分析、判断和推理,最 后综合归纳并得出结论. 下面从悬线长 f‘人手,研究单摆周期与悬 线长的关系,并从中得出摆长的概念.某组学 生实验所得的数据如下. 取小球的半径r=0.01m,质量 m=32.66g 进行实验,实验数据见表 1. 表 1 处理数据采用比较数据比值的方法.求出 每次单摆周期与悬线长的比值 T/l‘,不是个恒 量,不具有线性关系,很难找出变量之间的关 系.为此,再求周期的平方、立方与悬线长的 比值 /l 、 ,结果见表 2.只有比值 / f。具有近似的线性关系. 表 2 实验次数 1 2 3 4 5 T/1(s/m) 3.689 3.196 2.850 2.669 2.453 (s2/m) 4.150 4.116 4.100 4.089 4.075 (s /m) 4.668 5.302 5.901 6.264 6.769 · 25 · 维普资讯 http://www.cqvip.com http://www.cqvip.com/ 第 12卷 技 术 物 理 教 学 比值 还不 具有 真正 的线性关 系,可从图象上做进 一 步的研究.根据表 1的数据作出 一2。 的图象,如图所示. 可以看出,图中所表示的是一条不经过坐 标原点,在横轴上的截距在原点左边的直线, 因此可以确定 与2。的函数关系为 = K (Z +2。) (1) 其中 、f0均为待定的常数,f0为直线在 横轴上的截距. 2。表示怎样的一个物理量?直线在横轴的 截

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