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一、惯性教具的设计与制作 目前关于惯性这一知识点的教具研制和改进较多,但大多没有涉及专门用来转变学生惯性前概念的教具，我们根据概念转变理论，利用低成本的材料傲了一个能够转变惯性前概念的教具。 1.材料 玩具遥控小车〔配有接收信号的电路板以及遥控器，电机)，导线若干，有机玻璃板，电工胶，线路管道，电磁铁，3个小铁球(直径约为7 mm),6节I. 5 V的 碱性电池。 2.设计思想和制作过程 （1）设计思想 通过遥控控制小车的前进，后退(前进和后退只由后面的车轮驱动，且只能进行匀速运动)，左转与右转。自制教具能达到的效果:①单独演示小铁球匀速 直线运动状态下的惯性;②可以单独演示小铁球静止状态下的惯性;③单独演示小车减速运动状态下的惯性，④同时演示小铁球静止状态下、匀速运动状态下， 以及小车由匀速到突然减速时，小铁球的惯性。 (2）制作过程 1 去掉玩具车的外壳。 ②制作电磁铁。将一根圆柱形小铁杆放人该线圈中间，制成电磁铁，如图1所示。 ③制作固定架。将两块有机玻璃板(长7. 5 cm,宽3. 8 cm .厚4 mm)用胶水竖直平行地粘在小车底座的两边上，制成固定架，如图2所示。 ⑤制作和固定接球小桶。三个大小相同的瓶口，把它们等距离嵌人一块薄有机玻璃板内，架在一块玻璃板上方，用于接住掉下来的小球。如图4所示。 ⑦制作小车运行轨道。为了保证小车更接近于匀速直线运动而制作一个轨道。在轨道的终点固定一个能够起到缓冲的障碍物(保证了小车的安全}，如图 6，这个障碍物可以用来演示小车由匀速直线运动到减速运动瞬间，模拟大巴车紧急停车时，乘客向前扑出去的惯性现象。让学生能够更生动地认识和学到 知识，纠正他们对惯性的错误观念。 ⑧在电路板上接天线。在电路板上用于接收信号的地方( ANT处）接上一根细小的铁线，使小车可以灵敏地后退。 ⑨将支架固定在车的上方、教具的整体外观结构以及内部改接就做好了，如图7。 3，电路图及功能实现原理 图8中5为车底座的总开关,R,L.接线端，原本分别给电动机输出正转和反转的电流信号，通过齿轮，可以使小车前轮右转或者左转，现改为给电磁铁提供电流。以便通过遥控器的左转键和右转键控制电磁铁的通电与断电。 结合电路图，说明实验原理:先闭合车底座的开关S，此时小车并没有走，左手一直按着遥控器的前进键或后退键，电路板接收到遥控器发出的信号后，使小车一直前进或后退;当前进或后退一定距离后，小车车速达到匀速，同时右手一直按着左转键或者右转键，同样，电路板接收到遥控器发出的信号后完成电磁铁的通电，井u}以将小铁球稳稳吸住，这时，小铁球就会随着小车一起匀速运动(不管是前进还是后退)，当突然右手松开，电磁铁断电，小铁球就会掉下来〔可以任意控制小球的下落)。通过改变演示实验的方法，就可以达到不同的效果。 二、实验演示 （1）设计:先让学生猜想，当小铁球.与车一起匀速前进时，小铁球突然从车顶掉下来，会落到哪一个小桶(在前概念的影响下很多同学会觉得小球落在后面 那个小捅里〕，然后问他们为什么落在后面的小桶。 (2)演示:将小车放到制作好的轨道上，右手按下遥控的左转键或右转键(手不要松开)，电磁铁将小铁球吸住，然后左手按着遥控器的前进键，直到小车车速接近匀速时，松开右乎，就会看到小铁球落入中间的小桶里，直到演示完成，松开左手，让车停下。这时学生就会因为自己的猜想与实验现象产生了矛盾，从 而激发他们对前概念的质疑。 （3）引异启发;先问学生从演示实验中观察到什么(球落人中间的小桶中)。最后解释，一切物体都具有保持运动状态不变的性质，这种性质就称为惯性。球和车一起匀速直线运动，则球就保持匀速直线运动，所以会落到中间小桶，这样就可以转变他们头脑中的前概念。 |
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