亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        高中物理中時間觀念的形成

        2020-05-18 11:55:32韓靜波
        物理通報 2020年2期
        關(guān)鍵詞:振動學(xué)生

        韓靜波

        (浙江省路橋中學(xué) 浙江 臺州 318050)

        物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理觀念主要包括:(1)物質(zhì)觀念;(2)運動觀念;(3)相互作用觀念;(4)能量觀念等等.筆者認為還應(yīng)該加上一個觀念——時間觀念.

        時間是國際單位制規(guī)定的7個基本量之一,它存在于人類活動的任何一個角落,既與運動緊密關(guān)聯(lián),又似乎是游離在外的一個度量標尺.人們對于時間的概念既熟悉又陌生,不深究似乎人人知道,一深究卻又講不清,道不明.在高中物理教學(xué)中,多次涉及到時間的概念,我們應(yīng)該去面對時間這個基本而重要的概念,形成對時間正確的認識有利于物理的學(xué)習(xí),進而形成科學(xué)的時間觀念.

        1 高中物理關(guān)于時間的困惑

        困惑主要有:(1)打點計時器明明是個打點器為什么說是計時器;(2)自由落體“時間尺”不均勻的原因;(3)v-t,x-t圖像的時間軸理解;(4)運動學(xué)方程解出時間t為負數(shù)的含義;(5)沙擺水平運動位移代表時間軸問題;(6)示波器正弦圖像的顯示原理,其X軸的含義;(7)相對論對時間認識的提升.

        2 時間概念的層次建立

        2.1 從計時器認識時間

        高中物理第一章學(xué)習(xí)便接觸到打點計時器,對于它是一個計時器很多學(xué)生難以接受,以下是一段師生對話.生:這明明就是個打點器嘛?師:打點記錄了什么?生:記錄了位移.師:那么時間呢?生:數(shù)點(間隔)能數(shù)出來.師:那不就是計時器嗎?生:這也太low了…….每一屆教學(xué)基本都有類似的疑惑,教師一般也只能如此回答,學(xué)生有些能接受這個計時器,有些到畢業(yè)還是覺得是打點的,測速度的,測加速度的,也不能接受其是計時的.

        筆者曾問學(xué)生:掛在墻上的時鐘是什么儀器,學(xué)生一致認為是個計時器.如果去除時針分針,只剩下秒針,它是什么?學(xué)生認為還是一個計時器.如果表盤沒有數(shù)字,那么如何確定時間?學(xué)生回答:可以數(shù)格子確定.那么這個原始的鐘表,就可以叫繞圈計時器.

        筆者還建議學(xué)生如何把打點計時器造成一個現(xiàn)代化的計時儀器.

        圖1是一個學(xué)生設(shè)計的計時裝置,最左側(cè)打點計時器每隔1 h打點一次,紙帶下降一個刻度.中間打點計時器1 min打一次,并下降一個刻度.右側(cè)1 s一次,中間放置一個刻度尺.看下降長度對照刻度讀數(shù).

        圖1 自制計時器

        還有的學(xué)生為避免紙帶過長,設(shè)計為讓紙帶循壞,在左側(cè)紙帶上標志1~12,中間和右側(cè)紙帶標志1~60,開始工作時先清零(12,60位置),將紙帶和打點計時器裝在一個封閉盒子里面,只留3個開口,可以觀察紙帶上標準的數(shù)字,看到的數(shù)字就是對應(yīng)的時間.裝置如圖2所示.學(xué)生們驚呼,數(shù)字式電子表都給設(shè)計出來了,筆者好好表揚了這些學(xué)生,全班深刻地認識到打點計時器確實是個計時儀器.

        圖2 升級版計時器

        學(xué)生逐漸歸納出:是不是計時器,關(guān)鍵看有沒有一個重復(fù)性、周期性、等時性的動作,然后記錄下來就可以確定時間,就成了一個良好的計時裝置.

        2.2 頻率不穩(wěn)定對計時的影響

        實驗室電磁打點計時器,會問到如果頻率變高,頻率不穩(wěn)定會對實驗結(jié)果產(chǎn)生什么影響.如果頻率變大,看到打點計時器打點變快了,那么如圖2數(shù)字顯示就偏大了,但客觀的時間并沒有變,以下是實驗中頻率改變問題的計算,會有兩個典型的錯誤.

        【例1】某打點計時器打出一條紙帶,事后得知當(dāng)時打點時交流電的頻率比正常情況略小,那么,用這張紙帶按正常頻率所求出的加速度a是偏大還是偏???可為什么答案是變大.

        錯答1:偏小.頻率變小,時間間隔變大,根據(jù)

        加速度應(yīng)該變小.

        錯答2:不變.頻率變小,時間間隔變大,在變大的時間里,產(chǎn)生的位移已經(jīng)成比例變大,所以比值應(yīng)當(dāng)不變.

        參考答案:偏大,位移已經(jīng)成變大,而仍以正常的時間去計算,所求出的加速度偏大.

        2.3 自由落體“反應(yīng)尺”的不均勻性

        學(xué)生能比較自然地接納均勻刻度的計時器,在自由落體一節(jié)之后,有個小實驗,如圖3所示,讓學(xué)生兩人面對面,以刻度尺下落測對方的反應(yīng)時間,由于

        下落距離與時間的平方成正比,即如果反應(yīng)時間增加為2倍,而下落距離變成了4倍,如此標刻的“反應(yīng)尺”上的時間是不均勻的.但這樣的時間看起來就比較難受.

        這個實驗進一步挑戰(zhàn)了高一學(xué)生的思維,時間尺是不均勻刻度的,而客觀上的時間還是默認為“均勻流淌”的,以“不均勻進展”的東西來記錄“均勻流淌”的時間,記錄的結(jié)果就不均勻了.如果記錄的刻度要求均勻,那每個刻度所代表的時間會不再均勻.

        圖3 反應(yīng)尺

        這個實驗讓學(xué)生做一做,用心體會,能很好地沖擊學(xué)生的固化思維,加深對時間的認識.有意識地開展教學(xué),可以促進形成科學(xué)的時間觀念.并對高二理解歐姆表刻度不均勻的理解,做一個鋪墊.

        2.4 時間為負數(shù)的含義

        在運動學(xué)習(xí)題中,求解結(jié)果常會出現(xiàn)負的時間,這個負時間只是不符合實際,舍去的一個答案,還是有其他什么意義.

        【例2】A和B兩物體在同一直線上運動,B物體在前,A物體在后,當(dāng)它們相距7 m時,A物體在水平拉力和摩擦力的作用下,以8 m/s的速度向右做勻速運動,而B 物體此時的速度為10 m/s,方向水平向右,它在摩擦力作用下以a=-2 m/s2做勻減速運動,則經(jīng)過多長時間A追上B?

        解得

        圖4 豎直上拋h-t圖

        2.5 沙擺水平運動位移代表時間軸問題

        在機械振動教學(xué)中,常以沙擺實驗描繪振動圖像,由于實驗不易成功,教學(xué)時,教師常專注于如何畫出一個像樣的正弦沙跡,學(xué)生往往也著眼于以沙跡是否能良好擬合正弦曲線為觀察目標.造成了很多問題,不少學(xué)生會把沙跡簡單地遷移為振動圖像.

        比如有教師會以圖5(a),木板拉動方向,即箭頭方向作為時間軸t,實際上最早時間應(yīng)該是靠近手的位置,所以這個木板應(yīng)該拿起來旋轉(zhuǎn)180°來代表振動圖像.如果手拉木板速度越來越快,沙跡會呈現(xiàn)怎樣的圖線,這個沙跡還能看作是振動圖像嗎?呈現(xiàn)出來的沙跡看起來越來越開,難道是振動變快了.

        所以,要認真領(lǐng)會時間軸的含義,明白有形的運動木板是如何表達無形的時間,才能理解好振動圖像,以及求解分析相關(guān)習(xí)題.這個實驗的關(guān)鍵是要清楚:我們是以水平勻速拖動能代表時間的“均勻流淌”.

        正確理解有助于以下習(xí)題求解.

        【例3】如圖5(a)所示是用沙擺演示振動圖像的實驗裝置,沙擺的運動可看作簡諧運動,實驗時在木板上留下圖示的痕跡.圖5(b)是兩個沙擺在各自板上形成的曲線,若板N1和板N2勻速拉動的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1,則板N1和板N2上曲線所代表的振動周期T1和T2的關(guān)系為( )

        A.T2=T1B.T2=2T1

        圖5 沙擺

        分析:由于v2=2v1,那么下方的時間軸代表的時間是上方的一半,可以假設(shè)下方時間軸最大處為2 s,則上方是4 s, 即T1,下方T2為1 s,選D.

        2.6 示波器正弦圖像的顯示原理

        示波器的掃描電路是一個鋸齒波.該鋸齒波電壓的頻率連續(xù)可調(diào).鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發(fā)出的電子束在熒光屏上形成周期性的、與時間成正比的水平位移,即形成時間基線,所謂的時間基線,即鋸齒波作用下,電壓隨時間變化,在熒光屏上拉出一條勻速前進的掃描線,理解為時間穩(wěn)定推進.這樣,加在垂直方向的被測信號按時間的變化波形就被展開在熒光屏上.顯像原理如圖6所示.x軸位移隨時間均勻展開,y軸隨時間做正弦振動,一起作用便看到一個正弦函數(shù)展開在屏幕上.若x不加電壓,y的亮點在y軸上反復(fù)移動,形成在y軸上的亮線,就像上面沙擺,如果木板不被拉動,沙子就落在一條直線上,木板拉動,就像x軸的掃描電壓.形成正弦圖像.

        圖6 示波器顯像原理

        只有小部分學(xué)生在完成高中學(xué)業(yè)后能正確理解示波器的工作原理.要想理解示波器工作原理,上面沙擺實驗是一個很好的基礎(chǔ),反過來說,如果沙擺描述振動沒有理解好,示波器的工作圖景是難以建立的.

        3 時間觀念的形成

        在正確深層清楚理解時間這一概念的基礎(chǔ)上,能逐漸形成科學(xué)的時間觀念.時間表達了事物的生滅排列,是無盡永前的.人們對時間的認識不斷在提升.

        1956年國際計量大會上,科學(xué)家以地球公轉(zhuǎn)周期作為基準將秒定義為:1900年1月1日12時起算的回歸年的31 556 925.974 7分之一.隨著原子鐘的發(fā)展,1967年第13屆國際計量大會決定將秒的定義更改如下:“1秒是銫-133原子在基態(tài)下的兩個超精細能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9 192 631 770個周期的時間”.

        秒作為基本單位,要求越來越精細,1 s被不斷細分:1 s=103ms(毫秒)=106μs(微秒)=109ns(納秒)=1012ps(皮秒)=1015fs(飛秒)=1018as(阿秒)……

        4 時間觀念的提升

        高中教材安排了相對論一章,它是對牛頓定律的修正和提升認識.愛因斯坦在相對論中提出:不能把時間、空間、物質(zhì)三者分開解釋,時間與空間一起組成四維時空,構(gòu)成宇宙的基本結(jié)構(gòu).時間與空間在測量上都不是絕對的.質(zhì)量產(chǎn)生的重力場將造成扭曲的時空結(jié)構(gòu).相對論為人們認識世界開了一扇窗,對傳統(tǒng)時間概念的永恒流逝,不受外界物體影響的認識提出了挑戰(zhàn),扭曲的時空出現(xiàn),把時間、空間、質(zhì)量運動關(guān)聯(lián)起來,是人類對于時間全新的理解.時間、空間和物質(zhì)是一體的,它們共同構(gòu)成時空.時空是物質(zhì)的時空,能量的時空,運動的時空.

        時間是一個神奇的存在,高中物理學(xué)習(xí)需正確理解時間概念.有意識、有計劃、有組織地開展教學(xué),如上所述,從打點計時器,到反應(yīng)尺,到負時間,到沙擺,到示波器,依次推進,層層深入,周而復(fù)始,才能正確領(lǐng)會時間概念,進而形成科學(xué)的時間觀念,并以相對論促使學(xué)生展開思維翱翔的翅翼,去尋求時空最深層的奧秘.

        猜你喜歡
        振動學(xué)生
        振動的思考
        噴水推進高速艇尾部振動響應(yīng)分析
        快把我哥帶走
        This “Singing Highway”plays music
        《李學(xué)生》定檔8月28日
        電影(2018年9期)2018-11-14 06:57:21
        趕不走的學(xué)生
        振動攪拌 震動創(chuàng)新
        中國公路(2017年18期)2018-01-23 03:00:38
        中立型Emden-Fowler微分方程的振動性
        學(xué)生寫話
        學(xué)生寫的話
        亚洲熟妇丰满多毛xxxx| 午夜国产在线精彩自拍视频| 日本一区二区三区经典视频| 国产高清不卡在线视频| 日韩精品午夜视频在线| 99噜噜噜在线播放| 少妇无码太爽了不卡视频在线看| 91网站在线看| 福利视频自拍偷拍视频| 男女视频在线观看一区| 性饥渴的农村熟妇| 男女车车的车车网站w98免费| 男女一级毛片免费视频看| 一个人看的在线播放视频| 蜜桃视频在线免费观看| 99久久人妻精品免费二区| 久久亚洲伊人| 色人阁第四色视频合集网| a黄片在线视频免费播放| 国产国产精品人在线视| 香港三级日本三级a视频| 国产喷水福利在线视频| 成人不卡国产福利电影在线看| 亚洲国产日韩av一区二区| 手机在线看片国产人妻| 亚洲熟女乱综合一区二区| 亚洲熟女少妇一区二区| 青青草视频在线视频播放| 精品国产av一区二区三区| 成人免费在线亚洲视频| 国产69精品久久久久app下载| 久久久精品波多野结衣| 熟女少妇av免费观看| 久久久精品亚洲一区二区国产av| 美女把尿囗扒开让男人添| 久草国产视频| 青青草在线公开免费视频| 精品亚洲天堂一区二区三区| 一边吃奶一边摸做爽视频| 亚洲中久无码永久在线观看软件| 亚洲AV无码国产精品久久l|