自从Patmanbetx中国 Counts在怀俄明高中开始教学24年以来,数据收集技术一直是Pat Counts在怀俄明高中物理和大学预修课程(AP)物理课程中的重要组成部分。随着时间的推移,技术已经发生了变化,Counts一直在寻找创新的方法,通过动手操作,技术增强的实验来吸引他的学生。

“在我受雇的第一年,我的学校就购买了一套游标通用实验室接口,”康茨说。“从一开始,数据收集技术就一直是我教学的重要组成部分。manbetx中国我一直在寻找将技术融入实验室的新方法,帮助学生在学习物理概念时建立现实世界的联系。”

学生工作
Counts的学生建造他们的火箭,以帮助探索力和运动原理。

开始

该校AP物理C课程的一个主要主题是力和运动之间的联系,所以Counts实施了一个为期一年的水火箭项目,向学生传授这个概念及其多个方面。

在秋季,作为对力和运动的介绍,学生们用2升的瓶子制造火箭,加入水和压缩空气,发射火箭,并通过测量最大高度和升空时间来评估发射性能。

瓶火箭发射
学生们一起工作,记录每次火箭发射的运动数据。

“现在让学生们用复杂的物理学来指导他们的设计还为时过早,所以他们只是按照自己认为合适的方式建造火箭,”Counts说。“这给了我们一个共同的基线经验,我们可以在全年深入研究物理学时讨论和借鉴。”

随着时间的推移,学生们开始写作Python®模拟火箭运动的程序,重点关注推力和引力。“编程是一项非常重要的技能。这种练习不仅能让学生们获得编程经验,有时还能吸引那些对编程有着秘密热情的安静学生,让他们突然间成为需要帮助的人。”

掌握运动的概念

在学习了旋转动力学之后,学生们会重新审视他们的物理火箭,并对火箭的鳍片进行稳定性调整。然后,他们准备深入研究他们一直忽略的一个现象——空气阻力或阻力。

库恩斯说:“水火箭项目在让学生完成工程设计过程的同时,帮助他们真正对阻力有了更全面的理解。”“虽然许多学生都知道,在空气中运动的物体会感受到阻力,而且这个力取决于物体移动的速度,但空气阻力并不是阻力的唯一例子。”

滚珠轴承
学生观察玉米糖浆中的滚珠轴承来模拟阻力
游标视频分析
然后学生使用游标视频分析来分析数据。

在这段时间里,学生们通过观察球轴承从玉米糖浆中下落来检查通过粘性流体的运动。学生们记录下发生的一切并使用游标视频分析®应用程序收集和分析位置和时间数据。他们也用日志记录器®软件来绘制拖动力与速度的关系,并确定变量之间的关系。

“学生们能够看到玉米糖浆中的阻力与速度成正比,”Counts说。“如果没有视频分析过程,学生们就很难发现这一点。”

为了进一步了解阻力,学生们把一堆堆的咖啡滤纸扔到一个游标运动检测器然后推测跳伞运动员的动作。学生们分析各种试验中的位置、速度和加速度,并将它们与自己的预测进行比较。

“我们能够讨论Logger的最佳拟合直线斜率的含义应用于我们的阻力与速度数据,”Counts说。“这次他们发现空气阻力与速度的平方成正比。”

启动时间

作为项目最终单元的一部分,学生们利用所学到的阻力修改他们的Python程序,以模拟两升瓶装水火箭的运动,包括添加考虑空气阻力的代码。然后,在完成AP考试后,学生们使用他们的程序来优化和重建他们的火箭,然后把它们发射出去,作为有趣的课程结束活动的一部分。

“我的学生真的很喜欢发射火箭——那是一个奇观!”当发射按计划进行时,学生们欢呼雀跃,他们笑着从意想不到的惊喜中学习。我总是对他们印象深刻和着迷,因为他们提出的设计理念是我从未想到过的。——Pat Counts

对教育家

帕特数
怀俄明高中
怀俄明州,哦

帕特·康兹曾在剑桥大学教授物理怀俄明高中24年了。他主要在这所高中教初中生和高中生。帕特积极地在推特上发布他的实验,大家可以在下面关注@Misterfizzx