让减速电机在初中物理实验中发挥作用

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  1教材设计的学生实验
  江苏科技出版社的八年级上册物理教材中,有一学生实验“研究气泡的运动规律”(图1).
  该实验是通过测量、计算等过程得出玻璃管中的气泡是做匀速直线运动的结论.完成该实验过程中,存在如下不足之处:
  (1)气泡的运动不完全是匀速运动.
  (2)玻璃管内径如果过小,由于分子间作用力,气泡会被吸附在管中某处而不运动.如果内径过大,气泡向上运动时,压强变小,浮力变大,气泡会做加速运动,而达不到实验目的.
  (3)玻璃管易碎,存在安全隐患.
  一次偶然,笔者发现教室内投影幕在打开和收起时,缓慢地升降,近似于匀速运动,经过测量,影幕上升时,非常近似于匀速运动,下落时是加速度很小的加速运动.于是笔者决定跟学生一起以影幕为研究对象,研究它的运动规律.在黑板上画一直线,每20厘米为一段,分成四段,将其剪成红色箭头贴在影幕下端横杆上,能较为准确地判断影幕所在位置,以便于准确测量.将学生分成若干小组,每组由四人负责记时,一人发令,一人记录并处理数据,合作完成实验并得出结论.通过实践,效果比较理想,能较好地得出每一区间的速度近似相等.从而得出影幕上升时做的是匀速直线运动.表1是某一小组获得的数据.
  2让减速电机在物理实验中发挥作用
  投影幕之所以做的是匀速直线运动,是因为有一减速电机在工作,也就是说减速电机能较稳定地保持匀速运动,而初中物理实验中,很多实验需要物体的运动,有的甚至要做匀速直线运动.如物体受平衡力作用时怎样运动;研究匀速直线运动;研究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验;测定滑轮组的机械效率等实验;研究阿基米德原理时需要让物体缓慢进入液体等.原来完成这些实验都是靠手来拉动物体,使其缓慢运动或匀速运动,在具体的操作过程中,往往不能保持拉力不变,也不能完全保持匀速直线运动,给实验效果带来一定的影响;再则,实验时,往往一边用手拉物体,使其做勻速直线运动,同时还要读出弹簧测力计的示数,或者做其它操作,做不到一心多用,影响实验效果.如研究匀速直线运动时,让物体运动的同时,需要测量每个阶段的时间;研究阿基米德原理,物体缓慢浸入水中的同时,需要用小桶接水,还要读弹簧测力计的示数等等.减速电机具有结构紧凑,体积小,造型美观, 传动平稳、振动、冲击和噪音均小,减速比大,通用性广,容易固定,便于操作等特点.如果用减速电机代替人来拉动物体,一方面可把人手解放出来,专心只做一项活动;另一方面又能较好地保持匀速直线运动,使实验效率更高,效果更好.笔者所在课题组的同志尝试了用减速电机辅助完成以上几个实验,取得了满意的效果.
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