【題目】:試設(shè)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(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)生掌握重垂線的應(yīng)用,以及在所學(xué)的知識和生活中搜索“水平”的字眼,綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。
題目布置后我對學(xué)生提出的要求是“自己準(zhǔn)備器材,課堂演示你的設(shè)計,可以請你的家長幫助! 題目布置后正好是雙休日,經(jīng)過精心準(zhǔn)備和設(shè)計,學(xué)生的參與積極性很高,每個同學(xué)都有1-2種方案,甚至更多,有的同學(xué)幾人一組合作設(shè)計。下面就是從課堂教學(xué)中整理出來的設(shè)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(xué)生由于具有感性認(rèn)識,大部分學(xué)生都能想到該方法。另外也有一部分學(xué)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(dá)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(chǎn)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(dá)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(dá)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(nèi)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(guān)鍵在于必須選擇一個質(zhì)量合格碗口碗底要平行的碗,否則不能達(dá)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(kuò)散還是只朝某一個方向流;如果是朝四面擴(kuò)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(xué)生對水的形狀不固定的性質(zhì)和重力作用的理解和應(yīng)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(jīng)常用到的檢測水平的方法,只要學(xué)生留意生活,就會想到這種方法。該方法同時也考察了學(xué)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(nèi)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(xì)心。不過這又是生活中工人師傅檢測水平的儀器,學(xué)生跟父母將該儀器帶到學(xué)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(diào)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(yīng)用有鞏固作用,同時也鍛煉學(xué)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(yùn)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(xué)生在學(xué)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(chǎn)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(xué)或者教學(xué)研究的同仁都知道,力的合成與分解知識已經(jīng)不做要求。從理論上講解有一點障礙,教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生通過斜面上的物理會向下運(yùn)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(xué)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(xué)討論,聯(lián)系所學(xué)的知識,靈活應(yīng)用,學(xué)習(xí)效果十分明顯。充分拓寬了知識面,提高了動手能力。達(dá)到了“從生活到物理,從物理到社會”的教學(xué)效果。
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