演示實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理課程教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié),對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面有著重要的促進(jìn)作用。文章分析了大學(xué)物理課堂教學(xué)與演示實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合的重要性,并在分析大學(xué)物理課堂教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀以及存在的薄弱環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上提出了將演示實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)有機(jī)融合的有效方式。針對(duì)力學(xué)和光學(xué)課程教學(xué)中的抽象物理規(guī)律以及重點(diǎn)和難點(diǎn),分別錄制了演示實(shí)驗(yàn)視頻,并輔以分析和探究性問題設(shè)置,為授課教師的隨堂即時(shí)演示提供了相關(guān)素材和多媒體教學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)和演示實(shí)驗(yàn)的有效融合。 

【文章來源】：教育現(xiàn)代化. 2020,7(34)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

離心慣性力演示儀

根據(jù)校實(shí)驗(yàn)中心的現(xiàn)有設(shè)備和條件,針對(duì)力學(xué),我們錄制了單擺以及碰撞與平拋運(yùn)動(dòng)演示、滾擺演示剛體運(yùn)動(dòng)及能量轉(zhuǎn)化、離心慣性力演示、五聯(lián)球碰撞演示、椎體上滾演示剛體滾動(dòng)及質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、茹可夫斯基轉(zhuǎn)椅演示角動(dòng)量守恒等六個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。例如,如圖1所示為單擺以及碰撞與平拋運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。首先通過初始條件的改變,可以使得單擺到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)獲得不同大小的速率,在這個(gè)過程中使學(xué)生理解動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系;其次,當(dāng)單擺到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),令單擺小球與另一個(gè)靜止的不同質(zhì)量的小鋼球發(fā)生對(duì)心碰撞,這時(shí),根據(jù)動(dòng)量守恒定律,小鋼球?qū)@得一個(gè)水平的初速度,然后做平拋運(yùn)動(dòng);獲得的初速度越大,小球的落地點(diǎn)就越遠(yuǎn)。這樣,學(xué)生對(duì)碰撞過程中的動(dòng)量守恒、能量守恒以及平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律就有了直觀的理解。圖2為滾擺(也稱為麥克斯韋輪)演示實(shí)驗(yàn)儀。中間裝有轉(zhuǎn)軸的圓盤通過懸線纏繞構(gòu)成滾擺,在軸保持水平的情況下,通過懸線均勻繞在軸上,可以使得滾擺到達(dá)一定的高度;這時(shí)放手任其由靜止下落,可以看到,在重力作用下,滾擺向下滾動(dòng),在這個(gè)過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和質(zhì)心的平動(dòng)動(dòng)能,當(dāng)下降到最低點(diǎn)時(shí),輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到極大值,意味著這時(shí)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能達(dá)到最大;然后,輪會(huì)反向卷繞懸線,向上滾動(dòng),從而將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能,隨著滾輪的位置升高,其轉(zhuǎn)速減小;如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)。該演示實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生明白剛體的運(yùn)動(dòng)可看成質(zhì)心的平動(dòng)和繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)的疊加,分別遵循質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理和轉(zhuǎn)動(dòng)定律;其次,運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)化;另外,還可進(jìn)一步幫助學(xué)生理解克尼希定理。圖3為離心慣性力演示儀。把石蠟球和塑料球分置于管子的兩側(cè),中間用塑料隔離圈分開。啟動(dòng)控制開關(guān)并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,使其由低向高增速,可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)角速度時(shí),石蠟球和塑料球因?yàn)槭艿綉T性離心力的作用而向玻璃管兩側(cè)移動(dòng);因?yàn)槭炃蚝退芰锨虻馁|(zhì)量不同,因此它們會(huì)在不同的時(shí)刻(即代表不同的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度)開始往管子外側(cè)移動(dòng)。這樣,學(xué)生就理解了慣性力的方向確實(shí)是沿著離心方向的,另外,它的大小與轉(zhuǎn)速和質(zhì)量有關(guān)。圖2 滾擺演示實(shí)驗(yàn)儀

滾擺演示實(shí)驗(yàn)儀

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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