傳感技術(shù)與中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)
定 價(jià):39 元
叢書(shū)名:普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材
- 作者:肖利[等]編著
- 出版時(shí)間:2016/12/5
- ISBN:9787030501851
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:G633.72
- 頁(yè)碼:246
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16K
《傳感技術(shù)與中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)》以美國(guó)PASCO公司提供的“科學(xué)工作室”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為平臺(tái),以中學(xué)物理新課程內(nèi)容與理念為基礎(chǔ),將傳感器與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效整合,設(shè)計(jì)了關(guān)于力、熱、電、光、原子物理等上百個(gè)物理探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用先進(jìn)的傳感技術(shù)采集各種物理量的數(shù)據(jù),將各種外界信號(hào)轉(zhuǎn)換成電腦可以識(shí)別的電信號(hào),通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口在電腦軟件中顯示即時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。PASCO數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(包括采集器、傳感器、軟件等)令實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單方便,信息獲取準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)過(guò)程清晰直觀,數(shù)據(jù)的采集和分析精準(zhǔn),是開(kāi)展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)探究的理想平臺(tái)。
《傳感技術(shù)與中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)》分兩部分,部分主要介紹各種:PASCO傳感器的特點(diǎn)和工作原理;第二部分精選了初中和高中部分物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,讓學(xué)生運(yùn)用傳感器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究,學(xué)生可以通過(guò)查閱和搜集資料自行推證有關(guān)理論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)器材,獨(dú)立地進(jìn)行操作和測(cè)量,并完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、處理,以得出探究結(jié)論!秱鞲屑夹g(shù)與中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)》對(duì)有效提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究能力,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展具有不可估量的作用。
《傳感技術(shù)與中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)》可作為高等師范院校物理教育專業(yè)本科生和研究生的教材,也可作為中學(xué)物理教師培訓(xùn)教材以及中學(xué)生課外活動(dòng)的參考資料。
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社會(huì)科技的發(fā)展推動(dòng)了傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用,同時(shí)也使得國(guó)內(nèi)外物理教育領(lǐng)域開(kāi)始重視傳感器在物理實(shí)驗(yàn)(教學(xué))中的應(yīng)用,其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科技意識(shí)、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入傳感器技術(shù),不僅使應(yīng)用某些傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)器材無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)成為可能,還能促使學(xué)生了解先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),感悟科學(xué)的魅力,獲得科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,形成正確的思維方式,極大地提高了中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)績(jī)效。在物理新課程改革中把傳感器與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)合作為重要內(nèi)容和課程理念體現(xiàn)在新課程標(biāo)準(zhǔn)中,將傳感器傳感技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)融入中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)和中學(xué)物理教學(xué)中已經(jīng)成為引領(lǐng)物理教育發(fā)展的新趨勢(shì)。
讓學(xué)生較獨(dú)立地進(jìn)行科學(xué)探究,培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、自主學(xué)習(xí)、自己解決問(wèn)題的能力是中學(xué)物理課程基本理念之一。將傳感器技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中是貫徹這一理念的最有效的手段和途徑。因此,我們組織編寫(xiě)了《傳感技術(shù)與中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)》,旨在提高物理師范生、研究生和在職教師運(yùn)用傳感技術(shù)設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)的能力和組織探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平,為更有效地指導(dǎo)中學(xué)生“經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程,認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義,嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題,驗(yàn)證物理規(guī)律”打下良好基礎(chǔ)。
我們主要采用了美國(guó)PASCO公司生產(chǎn)提供的“科學(xué)工作室”(science workshop),該儀器種類齊全,涵蓋關(guān)于力、熱、波、電、磁、光、原子物理等上百個(gè)物理實(shí)驗(yàn);采用先進(jìn)的傳感技術(shù)采集各種物理量的數(shù)據(jù),傳感器的數(shù)量超過(guò)50種;利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù),令物理實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確、更有效率;而且實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)新穎,既可做定量探究實(shí)驗(yàn),也可做定性探究演示實(shí)驗(yàn)。
“科學(xué)工作室”主要由三部分組成:計(jì)算機(jī)接口,它將來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī),采樣速率最高為每秒25萬(wàn)次;傳感器,利用先進(jìn)的傳感技術(shù),可適時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各種變化物理量的數(shù)據(jù);軟件(即Data Studio),用來(lái)分析和處理數(shù)據(jù)。
PASCO傳感器具有操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、品種齊全的特點(diǎn)。學(xué)生運(yùn)用傳感器進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn),可以不從實(shí)驗(yàn)器材上考慮實(shí)驗(yàn)的可行性與可操作性,以集中精力思考探究的思路、方法與策略,不僅為實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)方案、采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù),而且為探究提供更多的思維空間。傳感器技術(shù)不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具的缺陷,而且革新了物理實(shí)驗(yàn)儀器與方法,拓展了物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,符合了實(shí)驗(yàn)探究的真正目的,可以更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
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目錄
前言
第1章 傳感器簡(jiǎn)介1
1.1 傳感器定義1
1.2 傳感器技術(shù)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的作用1
1.3 傳感器的構(gòu)成3
1.4 傳感器的分類4
1.5 幾種常見(jiàn)傳感器的工作原理4
第2章 美國(guó)PASCO公司的數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)簡(jiǎn)介21
2.1 數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)特點(diǎn)21
2.2 采集器21
2.3 傳感器22
2.4 軟件25
第3章 力學(xué)探究實(shí)驗(yàn)27
3.1 測(cè)單擺周期27
3.2 測(cè)量物體的相對(duì)速度29
3.3 位置-時(shí)間圖像描繪32
3.4 速度-時(shí)間圖像描繪33
3.5 測(cè)即時(shí)速度和平均速度35
3.6 測(cè)電動(dòng)車的速度37
3.7 勻速運(yùn)動(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)研究39
3.8 勻加速直線運(yùn)動(dòng)研究41
3.9 研究位移、速度和加速度在直線運(yùn)動(dòng)中的關(guān)系43
3.10 測(cè)量小車沿斜面下滑的加速度45
3.11 測(cè)自由落體加速度48
3.12 用光電門(mén)測(cè)自由下落物體的加速度50
3.13 改變初速度的拋體運(yùn)動(dòng)研究52
3.14 改變發(fā)射角的拋體運(yùn)動(dòng)研究55
3.15 牛頓第一定律驗(yàn)證58
3.16 牛頓第二定律(質(zhì)量恒定)驗(yàn)證61
3.17 牛頓第二定律(力恒定)驗(yàn)證63
3.18 用牛頓第二定律測(cè)物體的質(zhì)量65
3.19 牛頓第三定律驗(yàn)證67
3.20 用亞特伍德機(jī)研究物體加速度與所受力的關(guān)系68
3.21 應(yīng)用阿基米德定律測(cè)液體密度72
3.22 測(cè)定靜摩擦和滑動(dòng)摩擦系數(shù)74
3.23 研究影響滑動(dòng)摩擦力的因素78
3.24 研究形狀對(duì)物體臨界速度的影響81
3.25 研究物體的質(zhì)量對(duì)臨界速度的影響82
3.26 研究非彈性碰撞中的動(dòng)量守恒84
3.27 研究彈性碰撞中的動(dòng)量守恒86
3.28 碰撞中沖量和動(dòng)量關(guān)系研究88
3.29 自由落體的能量守恒研究90
3.30 研究重力勢(shì)能與高度的關(guān)系92
3.31 測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)93
3.32 測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能95
3.33 重力勢(shì)能與動(dòng)能轉(zhuǎn)變關(guān)系研究98
3.34 重力勢(shì)能與電能轉(zhuǎn)換研究101
3.35 單擺能量守恒研究103
3.36 驗(yàn)證功能原理106
3.37 測(cè)量彈性和非彈性碰撞中的動(dòng)量和動(dòng)能108
3.38 測(cè)量彈簧上的物體作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期114
3.39 受迫振動(dòng)研究117
3.40 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究119
3.41 測(cè)量復(fù)擺的周期122
3.42 測(cè)定復(fù)擺的向心力124
3.43 測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)的角位移和角速度127
3.44 測(cè)量物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量129
第4章 熱學(xué)探究實(shí)驗(yàn)133
4.1 研究熱與溫度的關(guān)系133
4.2 研究輻射能量轉(zhuǎn)換135
4.3 測(cè)定金屬比熱137
4.4 測(cè)熱功當(dāng)量值140
4.5 驗(yàn)證玻意耳定律143
4.6 驗(yàn)證蓋·呂薩克定律145
第5章 聲學(xué)探究實(shí)驗(yàn)149
5.1 聲波的特性和行為研究149
5.2 橫波與縱波的演示152
5.3 波的一般特征研究153
5.4 研究弦上駐波155
5.5 研究管中聲音共鳴模式159
5.6 測(cè)定空氣中的聲速163
5.7 聲波的疊加研究165
5.8 研究聲波的干涉—拍167
第6章 光學(xué)探究實(shí)驗(yàn)171
6.1 薄透鏡的物距和像距關(guān)系研究171
6.2 研究光的反射與折射174
6.3 測(cè)量凹面鏡的焦距177
6.4 制作望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡179
6.5 研究光強(qiáng)度的變化184
6.6 探究距離對(duì)光強(qiáng)的影響187
6.7 驗(yàn)證(馬呂斯)定律189
6.8 光的衍射研究192
第7章 電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)197
7.1 靜電感應(yīng)研究197
7.2 研究靜電分布199
7.3 靜電場(chǎng)描繪201
7.4 驗(yàn)證歐姆定律204
7.5 探究簡(jiǎn)單電路的電壓和電流207
7.6 探究串、并聯(lián)電路電阻212
7.7 驗(yàn)證基爾霍夫定律218
7.8 充放電狀態(tài)下的RC回路研究220
7.9 研究LRC振蕩電路222
7.10 二極管一般特性研究225
7.11 建立整流器228
7.12 研究NPN晶體管數(shù)字開(kāi)關(guān)230
7.13 測(cè)定晶體管電流增益232
第8章 磁學(xué)探究實(shí)驗(yàn)236
8.1 測(cè)量地球磁場(chǎng)236
8.2 研究永磁體的磁場(chǎng)239
8.3 電磁感應(yīng)研究241
8.4 測(cè)通電線圈中的磁場(chǎng)243
參考文獻(xiàn)247