桐乡市崇德小学 陈梅娟
五下教学第四单元“地球在运动”的第3课《证明地球在自转》中第一个活动是:研究摆的特点。要求学生通过实验得出“摆具有保持摆动方向不变的特点。”但很多教师做不成功,主要原因的教材中队实验操作的描述和课本上的插图都有不恰当的地方。
教材原话如下(红色部分的描述不恰单):
哥白尼认为地球在自转。可人们一开始就对这一观点表示怀疑,因为当时没有人观察到地球在自转。虽然我们现在已能通过人造卫星等观测到地球确实在自转,可前人是怎样通过实验来证明地球在自转的呢?
摆的特点
实验已证明摆具有保持摆动方向不变的特点。让我们也来做一个类似的实验。
1. 用铁架台(或自制木架)做支架,挂上一个摆。
2. 将铁架台和摆一起放到一个圆底盘上。先让摆前后来回摆动起来,再缓
慢而平稳地转动圆底盘。
法国一位名叫傅科(1819—1868)的物理学家,在家中研究摆的规律时偶然发现:将摆和它的支架放在一个圆形底盘上,将摆摆动起来并且慢慢地转动圆底盘时,摆摆动的方向并没有随着圆盘的转动而转动,而是基本不变。
教材插图(圆盘所在的位置不恰当):
我的分析:
教材上的描述和插图,都把铁架台的竖杆当做了转动的中心轴,当转动底盘后,摆所在的摆动位置也会跟着转动,根本是无法让摆动方向不变的。如图:
所以教材上这样的指导是不合适的。但这个实验又必须做成功,因为对证明地球自转的傅科摆的理解是以此为基础的,如果这个实验做不成果,这节课根本你能往下上。
我的改进:
只要把转动轴的位置设在摆所在的位置,就可以解决上述问题,所以,铁架台这个器材需换掉。
我设计的“摆具有保持摆动方向不变的特点”实验装置:
把铁架台改为三角架,把重物挂在三角架上端的中心,摆动后,如果只旋转三角架的底盘,就会发现摆摆动方向基本不变了。如图:
第一次尝试:我把仪器室里的天文望远镜的支架拿来,拆掉上端的镜筒部分,挂上一个“固体热胀冷缩”实验的铜球,放在实验室最中间的那桌上,等摆摆动后,我让三名学生抬着支架的三只脚做顺时针和逆时针的运动,学生们看到了摆的摆动方向的确不会随着支架的转动而转动,实验效果不错,只是这个三角架太大,有时转着转着就到桌外了。如图:
第二次改进:用照相机的三角架做支架,在食堂的可转动圆桌面上做实验,拍成了录像,效果更好,如图:
第三次改进:请木匠做成了教具,但是由于做圆周运动的部件不太灵活,效果不如用餐桌圆面做的实验。如图:
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