物理模型在物理教学中应用_自行车在物理教学中的应用

时间：2019-04-13 03:15:28　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　【摘要】新课程实施以来，教育理念越来越偏向于让学生“动手做、参与活动、体验过程”等活动。在课堂上，教师和学生进行互动式交流，让学生充分发挥想象，增强思维能力。　　【关键词】自行车；物理；教学；应用
　　在课堂上，教师和学生进行互动式交流，让学生充分发挥想象，增强思维能力。在课外，学生技能方面的学习主要就需要依靠各种课外活动。笔者在几年的教学中，组织过多次课外活动，其中很多都用到生活中最常见的工具——自行车。
　　自行车是生活中最常用的工具，每一个学生都有骑自行车的体验，所以各种课外活动以自行车为载体可以得到最广大学生的喜爱和支持。笔者将这几年的教学中组织的几次课外活动向广大同行介绍，共同探讨课外活动的组织实施方法。
　　一、测定自行车的速度
　　在进行第一章的教学中就可以设计这个活动，学生对瞬时速度和平均速度的理解需要有极限思想，可以在活动中测定自行车通过20m，10m，5m，2m或者更小距离的时间来测定平均速度，并和这段时间内自行车速度表（码表）进行对比。当然需要说明的是，码表上的速度也是一个平均速度。通过这个活动让学生了解到，在实际应用中，平均速度的测定一定要测定长度和时间两个基本量，而瞬时速度是一个状态量，无法用基本方法测定，只能用极短时间内的平均速度近似替代。
　　二、测定自行车启动时的平均加速度
　　在打点计时器的试验中，是通过测定相邻的两段相等时间内的位移来测定加速度，而在学生骑自行车过程中，很难判断某一个时间自行车所到达的位置，这时就可以让学生想办法。我们在活动中用的是让自行拖着一条卷尺运动，再模仿打点计时器的动作在卷尺上弹白板笔墨水的办法来确定位移的。
　　三、骑自行车时受到阻力的测定
　　在教材中一般设定空气阻力恒定，本活动主要让学生了解到空气阻力跟运动速度是有很大关系的。这个活动通过测定多个不同坡度的路段上的极限速度（不踩脚蹬时自行车能达到的最大速度），再根据斜面上力的平衡条件计算出阻力大小。这个活动中比较难的就是如何测定斜坡的倾角，我们在活动中使用了水平尺，但也只能比较粗略的测定，但学生对测定方法还是了解得比较透彻。
　　四、测定自行车齿盘、轮圈等的角速度、线速度
　　在进行圆周运动的教学中，学生对线速度、角速度以及用皮带、齿轮传动的运动问题总是理解不透彻，可以设计一次测定角速度、线速度的课外活动来帮助学生理解，同时研究出测定角速度、线速度的方法。笔者组织的是一次验证性的课外活动，先根据大小齿轮的齿数、后轮的半径得出大齿盘的转速与自行车的行驶速度的关系（自行车不能处于滑行状态），再让部分学生骑车并记录下踩脚蹬的频率（或转速），将速度表上的速度与根据测定数据计算出来的理论值进行比较，从而既锻炼了学生综合应用各种测定工具的应用，也让学生比较透彻的理解了圆周运动中各物理量的关系。
　　五、骑自行车转弯时的向心加速度的测定
　　人骑车在水平路面上转弯的向心力主要由地面静摩擦力提供，我们将这个活动设计成了比赛，让学生以尽可能大的向心加速度转弯，在这个过程中学生会体会到半径、线速度、角速度与向心加速度的关系。通过测定大量学生的加速度值可以粗略估计地面静摩擦力的最大值。本活动的难点在于转弯半径的测定，经过学生讨论，想了很多办法，最后采用了在自行车上吊一个滴水的瓶子的办法来确定自行车的轨迹。
　　六、骑自行车时人的最大输出功率的测定
　　这个活动可以采用测定一定时间内自行车能达到的最大速度和人与车的总质量，由功能关系得出做功的大小，计算出平均功率。本活动旨在让学生深刻了解功能关系，也能让学生了解汽车以恒定功率启动时各物理量的变化过程。在活动中忽略了空气阻力，所以这段时间不能取得太长。
　　在这些课外活动中，教师要注意对学生以下几种学习能力、实践能力的锻炼。
　　1.合理选择测定各种物理量的工具及测定方法的能力。现在的学生实践能力较弱，常常不知道哪些物理量应该用什么工具以及如何测量。在这些活动中，用得比较多的是秒表、卷尺、毫米刻度尺等，学生经过讨论都能正确选择，但是测量方法就不能统一意见了，比如测量向心加速度的时候，很多学生就只想到根据公式，要测定速度和半径，但是速度不是一个能直接测量的物理量，这时需要对公式进行变形，测定自行车圆周运动的周期和半径即可。
　　2.团结协作能力。在各个活动中，学生都需要相互配合，尤其是在测量时间的时候，必须要有发令员和计时员相互密切的配合才能准确测量。比如在测定自行车速度时，计时员不可能跟着自行车运动，这时需要两名以上的发令员拿着旗帜，该停表的时候挥动旗帜让计时员停表。
　　3.实事求是、认真严谨的科学态度。物理是来自于生活而用于生活，我们在教学中不能只让学生了解书本内容，而要叫物理知识还原于生活，让学生知道学习物理知识对我们的生活是有重要意义的。而在各种物理公式的应用中，我们必须让学生知道物理规律只是对生活现象的高度概括，并不能很精确的描述生活中的事例，这也可以从很多测量结果中看出来。
　　4.用物理语言描述生活中的现象的能力。学生对很多生活现象无法用物理知识解释清楚，通过活动，他们能用更为精确的物理语言解释许多物理现象，比如在测定向心加速度的活动中，学生发现不管转弯半径和速度大还是小，向心加速度跟自行车的倾斜程度有关系，促使学生找到了向心力的来源，对“水平路面转弯的车的向心力都来自于地面静摩擦”有了更深刻的理解。
　　为了提高学生的参与积极性，可以以比赛的形式来举行这些活动，可以比输出功率、转弯技术、启动时牵引力大小等。这样的活动可以锻炼学生的团结协作能力，在思考各种物理量的测量方法时，充分发展了学生的思维能力，测定各种量时，又能充分锻炼学生的实践能力和动手能力，培养学生的科学素养。笔者认为，在教学中每一章都设计一次课外活动有助于提高学生的学习兴趣，这样学生学习会很有效率，不会因为耽误了学生的学习时间而导致成绩下降，而且我们也不能只用成绩来衡量一个学生的好坏，学习能力、实践能力、思维能力才是更重要的，而课外活动正是一个锻炼这些能力的有效途径。
　　（作者单位：新疆石河子农八师高级中学）

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