新工科背景下大学物理教学与演示实验有机融合的探索与实践

发布时间：2021-09-22 02:28

　　演示实验是大学物理课程教学中的一个重要实践环节,对提高学生的学习兴趣以及培养学生的科学素养方面有着重要的促进作用。文章分析了大学物理课堂教学与演示实验有机融合的重要性,并在分析大学物理课堂教学中演示实验的现状以及存在的薄弱环节的基础上提出了将演示实验与课堂教学有机融合的有效方式。针对力学和光学课程教学中的抽象物理规律以及重点和难点,分别录制了演示实验视频,并辅以分析和探究性问题设置,为授课教师的随堂即时演示提供了相关素材和多媒体教学手段,实现了课堂教学和演示实验的有效融合。 

【文章来源】：教育现代化. 2020,7(34)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

离心惯性力演示仪

根据校实验中心的现有设备和条件,针对力学,我们录制了单摆以及碰撞与平抛运动演示、滚摆演示刚体运动及能量转化、离心惯性力演示、五联球碰撞演示、椎体上滚演示刚体滚动及质心运动定理、茹可夫斯基转椅演示角动量守恒等六个演示实验。例如,如图1所示为单摆以及碰撞与平抛运动演示实验。首先通过初始条件的改变,可以使得单摆到达最低点时获得不同大小的速率,在这个过程中使学生理解动能和势能之间的转化关系;其次,当单摆到达最低点时,令单摆小球与另一个静止的不同质量的小钢球发生对心碰撞,这时,根据动量守恒定律,小钢球将获得一个水平的初速度,然后做平抛运动;获得的初速度越大,小球的落地点就越远。这样,学生对碰撞过程中的动量守恒、能量守恒以及平抛运动的规律就有了直观的理解。图2为滚摆(也称为麦克斯韦轮)演示实验仪。中间装有转轴的圆盘通过悬线缠绕构成滚摆,在轴保持水平的情况下,通过悬线均匀绕在轴上,可以使得滚摆到达一定的高度;这时放手任其由静止下落,可以看到,在重力作用下,滚摆向下滚动,在这个过程中,重力势能转化为轮的转动动能和质心的平动动能,当下降到最低点时,轮的转速达到极大值,意味着这时刚体的转动动能达到最大;然后,轮会反向卷绕悬线,向上滚动,从而将动能转化为势能,随着滚轮的位置升高,其转速减小;如此反复运动。该演示实验可以使学生明白刚体的运动可看成质心的平动和绕质心的转动的叠加,分别遵循质心运动定理和转动定律;其次,运动过程中机械能守恒,动能和势能可相互转化;另外,还可进一步帮助学生理解克尼希定理。图3为离心惯性力演示仪。把石蜡球和塑料球分置于管子的两侧,中间用塑料隔离圈分开。启动控制开关并调节转速,使其由低向高增速,可以发现当达到一定的旋转角速度时,石蜡球和塑料球因为受到惯性离心力的作用而向玻璃管两侧移动;因为石蜡球和塑料球的质量不同,因此它们会在不同的时刻(即代表不同的转动角速度)开始往管子外侧移动。这样,学生就理解了惯性力的方向确实是沿着离心方向的,另外,它的大小与转速和质量有关。图2 滚摆演示实验仪

滚摆演示实验仪

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微课的大学物理实验高效课堂教学模式研究——以“双创”为导向[J]. 王婧.  吉林农业科技学院学报. 2020(01)
[2]虚实结合下的大学物理实验教学模式分析[J]. 文晓艳,吴也.  教育现代化. 2019(14)
[3]浅谈演示实验在大学物理教学中的作用[J]. 王金玉,赵言诚,孙秋华,麻文军,赵文辉,王锋.  教育教学论坛. 2018(20)
[4]大学物理实验教学过程中的改进措施[J]. 马鹏程.  教育现代化. 2016(29)
[5]大学物理教学中应用演示实验的教学方法思考与实践[J]. 展凯云.  物理与工程. 2016(S1)
[6]浅谈如何在大学物理课堂教学中发挥好演示实验的作用[J]. 张晚云,陆彦文,曾交龙.  高等教育研究学报. 2011(S1)



本文编号：3402954