摘 要:本文主要介紹利用手機(jī)視頻慢拍、現(xiàn)場(chǎng)投屏播放、隨時(shí)停幀觀察等信息技術(shù)手段,將“平拋運(yùn)動(dòng)的水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)、豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)論證過(guò)程記錄下來(lái),供大家參考,讓各位物理同行在課堂上重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,更好服務(wù)于教學(xué)。
關(guān)鍵詞:信息技術(shù);平拋運(yùn)動(dòng);物理;實(shí)驗(yàn);慢拍;投屏
2017版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中要求:高中物理需要通過(guò)多樣化的教學(xué)方式,利用現(xiàn)代信息技術(shù),引導(dǎo)學(xué)生理解物理學(xué)本質(zhì),增強(qiáng)科學(xué)探究能力。隨著生活中信息技術(shù)的飛速發(fā)展,我們可以利用信息技術(shù)手段的直觀性、豐富性、可重復(fù)性等特點(diǎn),突破傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中器材、技術(shù)的限制,巧妙地化抽象為形象,變動(dòng)態(tài)為靜態(tài),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和求知欲,使教學(xué)的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。
本文以作者開設(shè)的一堂市級(jí)公開課《平拋運(yùn)動(dòng)》為教學(xué)實(shí)例,介紹應(yīng)用信息手段來(lái)突破原有實(shí)驗(yàn)論證的瓶頸,將教學(xué)過(guò)程實(shí)錄成文,供大家探討和交流。
一、 教材提供的實(shí)驗(yàn)論證方法
作者使用的教材是山東科技出版社的高中物理《必修二》,在“第三章第3節(jié):平拋運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中提供兩個(gè)實(shí)驗(yàn)論證,第一:平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng);第二:平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)。
教材在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)論證中,應(yīng)用“圖一”所示的平拋器材來(lái)論證第一個(gè)結(jié)論,其論證的依據(jù)為觀察到“兩小鐵球同時(shí)到達(dá)E處,發(fā)生碰撞”,即得證;應(yīng)用“圖二”示的“平拋豎落儀”、“圖三”示的“頻閃照相”兩種方法來(lái)論證第二個(gè)結(jié)論,其論證的依據(jù)分別“聽到兩個(gè)小球同時(shí)落地”、“看到頻閃照片兩球在同一時(shí)刻的高度相同”即得證。
二、 上述實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中的困難
以上3個(gè)實(shí)驗(yàn),從理論上都可以很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證,但在實(shí)際操作過(guò)程中都存在一些不足:第1個(gè)實(shí)驗(yàn),由于兩個(gè)小鐵球從平拋到相碰的所用時(shí)間極短,兩球碰撞的那一瞬間捕捉也較為困難,特別是后排的大部分同學(xué)不易觀察;第2個(gè)實(shí)驗(yàn)只聽其聲,無(wú)法觀察其過(guò)程,缺乏過(guò)程中任意位置兩球的對(duì)比,學(xué)生不一定信服;第3個(gè)實(shí)驗(yàn)“頻閃照片”確實(shí)能非常好地展現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的兩球位置關(guān)系,但由于頻閃照相機(jī)器材費(fèi)用貴、拍攝暗室環(huán)境要求高、沖洗照片技術(shù)麻煩且論證周期長(zhǎng)等因素,大多數(shù)的中學(xué)無(wú)法實(shí)施等問(wèn)題。
基于以上的原因,作者結(jié)合日常生活所用的信息技術(shù),為本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)方式重新開發(fā)與整合,做到過(guò)程透明、直觀,結(jié)論自然而然,令人信服,具體過(guò)程如下:
三、 實(shí)驗(yàn)硬、軟件要求
(一) 實(shí)驗(yàn)所需器材
具有視頻慢拍功能手機(jī)一部(如蘋果、樂視等手機(jī))、iTools3.0電腦軟件(下載地址https:∥www.itools.cn/),筆記本電腦一臺(tái),J2154平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器(網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)有售),無(wú)線路由器一臺(tái)。
(二) 投屏環(huán)境要求:
手機(jī)和筆記本電腦必須連在同一個(gè)wifi下才能投屏,wifi可以不連接網(wǎng)絡(luò)。
(三) 投屏操過(guò)流程
(1) 在筆記本上安裝itools電腦軟件,完成后打開;
(2) 確保筆記本的wifi連接和手機(jī)wifi連接使用的是同一個(gè)局域網(wǎng);
(3) 打開itools電腦端,在“工具箱”找到“錄屏大師”入口,點(diǎn)擊進(jìn)入;
(4) 開啟手機(jī),手指從手機(jī)屏幕的底部向上滑動(dòng),拉出“控制界面”,點(diǎn)擊“屏幕鏡像”選項(xiàng),選擇需要連接的電腦,成功后就可以將手機(jī)屏幕投影到筆記本電腦上;
(5) 打開手機(jī)的照相機(jī)功能,選擇“慢動(dòng)作”拍攝,手機(jī)攝像頭相當(dāng)于移動(dòng)投影儀。
四、 實(shí)驗(yàn)的論證過(guò)程
實(shí)驗(yàn)論證一:“平拋運(yùn)動(dòng)的水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)”
(一) 實(shí)驗(yàn)儀器J2154(圖四)簡(jiǎn)單介紹
1. 電磁鐵C、D、E通電時(shí),具有磁性,能夠吸引小鐵球,開關(guān)控制電磁鐵C、D同時(shí)接通和斷開電源。
2. 接通電源,在電磁鐵C、D上各吸住一個(gè)小鐵球,然后斷開電源,兩個(gè)小鐵球從同一高度同時(shí)滑落,當(dāng)兩小鐵球分別滾落到其水平軌道時(shí),它們的水平速度相同,此后B軌道上的小鐵球近似地作勻速直線運(yùn)動(dòng),A軌道上的小鐵球離開水平拋道后,將作平拋運(yùn)動(dòng)。
(二) 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程簡(jiǎn)要記錄
1. 按投屏操作要求連接好手機(jī)和電腦后,打開手機(jī)“慢動(dòng)作”視頻拍攝功能,設(shè)置成1秒鐘拍攝240幀,正常播放速度1秒鐘24幀,這樣就相當(dāng)于在播放時(shí),視頻放慢了10倍。
2. 請(qǐng)一個(gè)同學(xué)上臺(tái)協(xié)助控制電磁鐵的開關(guān),教師給予開始的口令,進(jìn)行視頻拍攝,全班同學(xué)也可以通過(guò)投屏功能,在班級(jí)大屏幕觀察拍攝過(guò)程,拍攝完成后,馬上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)播放。
(三) 視頻播放的兩種方式
1. 視頻直接投屏播放:點(diǎn)開錄制的視頻,直接播放,由于放慢10倍,大家可以非常清楚地看到兩個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,視覺能捕捉的各時(shí)刻,兩球基本都處于同一豎直線,并且兩個(gè)小鐵球最終碰在了一起。
2. 手動(dòng)控制逐幀播放:點(diǎn)擊一下已拍攝的視頻,在視頻下方會(huì)出現(xiàn)拍攝的連續(xù)幀,用手按住幀進(jìn)行拖動(dòng),并可隨時(shí)停幀觀察,隨意多停幾個(gè)位置,可見兩個(gè)小球都在同一豎直的線上(圖五),并且可以拖出相碰在一起的幀進(jìn)行清晰展示。
實(shí)驗(yàn)論證二:“平拋運(yùn)動(dòng)的豎直方向分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)”
首先介紹電磁鐵C、E和光控開關(guān)M的工作原理:光控開關(guān)M擋光時(shí)自動(dòng)切斷電磁鐵E的電路,滑離水平軌道的小球作平拋運(yùn)動(dòng)的同時(shí),使被吸在電磁鐵E上的小球作自由落體運(yùn)動(dòng)。
教師重復(fù)上述過(guò)程中的慢拍過(guò)程、視頻直接投屏播放、手動(dòng)控制逐幀播放等過(guò)程,學(xué)生清晰得看到兩球在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持在同一高度,直至兩球相碰,進(jìn)而使“平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落運(yùn)動(dòng)”得到驗(yàn)證(圖六)。
為了更好地對(duì)比,在三個(gè)電磁鐵上均吸住小球,重復(fù)以上操作,可觀察到平拋運(yùn)動(dòng)的小球在任一時(shí)刻與自由落體的球在同一水平面,同時(shí)與勻速運(yùn)動(dòng)的球在同一豎直線上,并且三個(gè)小球最終同時(shí)碰到了一起(圖七),讓論證更完美。
以上是平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)論證部分的文字實(shí)錄,在教學(xué)過(guò)程做的三個(gè)演示實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際完成時(shí)間約為0.3秒,加上與學(xué)生一起慢放觀看、重復(fù)觀察、停幀對(duì)比等操作,每個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際用時(shí)不到1分鐘,總共用時(shí)不到3分鐘的時(shí)間,雖然短暫,但利用手邊的信息技術(shù)手段,讓學(xué)生達(dá)到了文化知識(shí)上的理解、學(xué)習(xí)欲望上的提升、處理問(wèn)題上的開拓、實(shí)驗(yàn)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刃Ч舱袭?dāng)前教育的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的基本要求。
五、 結(jié)束語(yǔ)
在信息技術(shù)日新月異、高速發(fā)展的今天,作為教育工作者的我們,需要跟上時(shí)代的步伐,去研究如何利用新技術(shù)突破原有的教學(xué)瓶頸,即使所作的突破似大海中的一滴小浪花,但只要大家都去探索與改進(jìn),一定可集慧成河,終流成海。
參考文獻(xiàn):
[1]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).人民教育出版社,2017.
[2]黃甫全.試論信息技術(shù)與課程整合的實(shí)質(zhì)及其基本原理[J].教育研究,2002.
作者簡(jiǎn)介:
許林民,福建省福州市,福建省閩侯縣第一中學(xué)。