以高一物理“作用力和反作用力 牛顿第三定律”的教学为例,我们的学生仅仅通过两个弹簧秤相互对拉一次,看一看两弹簧秤的示数,或者,通过两个力传感器对拉,看一看两力与时间的图像关系,就得出了“作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在两个物体上”的结论,然后就认为,这就是牛顿第三定律了。......
2023-08-13
传感器和计算机等先进的技术手段运用于物理实验,已经是一种普遍现象,特别是与上海二期课改同步推出的DIS实验系统,几乎被装备到每一个学校的实验室中。但是,我们仅仅用观察的手段去研究先进设备得到的结果,就显得不够严谨。将信息技术运用于科学探究中,可使我们的结论更严谨。
例如,在“牛顿第三定律”的教学中,通过两个力传感器对拉,得出两个力随时间变化的对称的图形,但是,要说明图形是对称的,不能仅仅观察,如借助于Photoshop,将两幅图像中的一幅旋转180度,再放于一起进行比较,这样的方法就比单纯地观察要科学得多。
再如,我们在“探究牛顿第二定律”的实验中,为了说明加速度a与质量成反比,通常会采用“化曲为直”的方法,只要的图线是直线就能说明a与m成反比。但如何说明图线是直线呢?同样我们不能采用看的方法,在实际操作中,我们利用了Excel具有的“通过描点绘制图像并进行线性拟合”的优点,并借助于R2的数值进一步反映线性关系的密切程度。具体做法如下。
第一步,输入数据。在新建的Excel工作表中输入加速度a及质量m实验数据,并生成质量倒数的数值,如表1-3所示。
表1-3
第二步,插入图表。选择“插入/图表”命令,选择“XY散点图”子图表中“散点图”。在“质量倒数”为X轴、“加速度”为Y轴的坐标系中,插入数据坐标。
第三步,直线拟合。点击图表中的数据所对应的坐标点以选取数据,选择“图表/添加趋势线”命令,在“添加趋势线”的“类型”选项卡中选“线性”,“选项”选项卡中选中“显示公式和显示R平方的值”两项,“确定”后图表如图1-2所示。
图1-2
第四步,解释意义。图1-2右上方所示的公式y=0.218 3x-0.076 1表示加速度与质量倒数的关系为a=0.218 3/m-0.076 1。趋势线R的平方值R2=0.991 1表明加速度与质量倒数之间存在较密切的线性关系。
用Excel对实验数据的处理,不仅使我们的探究过程更快捷、方法更科学、结论更准确,而且还培养了学生利用信息技术的能力和理念。在实验数据和图像处理时,我们除了使用以上介绍的两款软件之外,还经常使用几何画板、Winplot、TI图形计算器等。
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