研究实践
趣味洛伦兹力演示装置
----第三十届江苏省青少年科技创新大赛-科技辅导员创新成果
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
PH19021 | 物理教学类 | 小学组 | 个人项目 | 江苏省 | 左手定则 磁感应强度 洛伦兹力 磁场 粒子的偏转 |
项目简介:
1、项目摘要
本项目依据高中物理新课程教学要求而制作的趣味洛伦兹力原理及其应用演示装置,通过该装置的演示能够帮助学生完成对该重难知识点的理解,激发学习的热情。该项目制作以小型黑白电视机显像管为核心电子元件,较全面地演示了带电粒子在磁场中受力偏转的基本物理原理、磁场的方向和强弱对带电粒子运动的影响。本装置特点在于巧妙地利用了废旧电视机的显像管来加以设计改造制作出了极富趣味性的新型演示电路,整个装置能够很好地把影响电子运动的各个因素展现出来,能够结合新教材把电视机成像的原理演示出来,可全面演示由点到线(横线、竖线)再到面(正像、倒像)的各种场景。可视效果好,对学生有强的吸引力,在各类教学活动中均取得了非常好的效果和较高的评价。
2、项目的背景和改进的基本思路
该装置采用旧式CRT阴极射线管的显示器进行改造和创新,该显示器为7寸迷你黑白电视机。做以下几项创新改造:(1)在电视机驱动主板的行扫描和场扫描信号输出端和显像管行扫描和场扫描信号输入端加入切换开关,控制信号的通断。(2)在无信号输入时,可以当作阴极射线管使用,用以研究洛伦兹力方向的判断法则,控制信号输入时,可以用来以演示显示器如何显示“点”、“线”、“图”的工作过程。(3)可以通过开关加入外制可调电压信号,控制亮点或线在屏幕的移动。(4)通过AV端接入视频信号时,通过控制场扫描信号的正向输入和反向输入,达到控制屏幕显示正立图像和倒立图像的神奇效果。
3、该项目的创新点或改进点
(1)相比于用高压电驱动的阴极射线管,更安全。
(2)相比于阴极射线管使用时无须电路导线连接,使用更方便。
(3)不仅能演示电子束的上下偏转,也能演示左右偏转,视角更独特。
(4)相对于阴极射线管还能演示成像原理,功能更全面。
(5)加入外置信号输入,体验更丰富。
(6)引入电表监测显示,观察更直观。
探秘驻波
----第三十一届江苏省青少年科技创新大赛-科技辅导员创新成果
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
PH20021 | 物理教学类 | 小学组 | 个人项目 | 江苏省 | 悬浮 波节 波腹 驻波 叠加 波的干涉 |
项目简介:
1、项目摘要
本项目依据新课程教学要求而设计的关于驻波现象及原理的应用演示装置,该装置为一个系列,由浅入深,由易到繁,由生活化到科技感,通过实验研究使学生能切身体会科学知识的应用价值,激发学习的热情。
2、项目背景和改进基本思路
除了传统授课所用的演示实验器材,还能否有所创新和突破?在对驻波波形进行观察的时候,结合理论知识,我发现弦上除了波节不振动以外,越靠近波节,振幅越小,封越靠近波腹,则振幅越大。而当波的频率比较高的时候,眼睛已无法观察到弦上质点的振动,整个弦从而在空间形成一个固定的画面,就好像是静止的一样;尝试用手去触摸弦的不同部位,会感觉到一股持续的作用力,好像下面有个支撑物一样,而实际这是由于弦对手周期性的高频冲击产生的效果,如果在波节上放一个轻小物体,由于波节处于最低点,左右的位置都比波节要高,那么当物体想要偏离波节这个位置时,两边就会对其产生一个力,使其回到这个平衡位置,从而使小物体处于稳定平衡状态,这样,从理论上我们就具备了制作“声悬浮”这样一个黑科技装置的可能性, 在对于少量粒子进行悬浮实验成功的基础上,又对驻波对大量粒子队列成型现象进行了研究,制成了昆特管,使实验效果更具有观赏性。
3、该项目应用了哪些科学方法、科学原理
(1)波的干涉条件
(2)驻波的形成条件
(3)平衡的种类
(4)超声换能原理
4、该项目的创新点或改进点
(1)国家专利官网,无相似装置的相关搜索结果,本产品的开发具有创新性。
(2)突破传统,有新奇效果。
(3)小巧便携,集成度高,简约实用。
(4)联系科技,让学生在课堂上真切感受科技的神奇魅力。
5、项目的使用情况和进一步完善的设想
本仪器在教学实践中取得了非常好的教学效果,大大提高了实验演示的效果和趣味性,提升了课堂学习的效率,增强了学生学习物理的兴趣和对现代科技的认同感,下一步可考虑将传送装置做得更精致,使用携带更方便。
新型霍尔效应及应用演示装置
----第二十六届江苏省青少年科技创新大赛 科技辅导员创新成果
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
PH15010 | 物理教学类 | 高中组 | 个人项目 | 江苏省 | 开关特性 线性特性 磁感应强度 霍尔效应 |
项目简介:
1、项目摘要
本项目依据高中物理新课程教学要求制作的新型霍尔效应原理及应用演示装置,能够很好地通过演示功能帮助学生完成对课本知识点的理解。该项目制作以霍尔元件为核心电子元件,十分全面地演示了霍尔效应的基本物理原理、作为传感器的应用特性、并设计制作了新型模拟电路展示了霍尔元件在生产生活中的各类应用,并且部分应用具有一定的创新意义和推广价值。
2、项目的背景和改进的基本思路
人教版高中物理新教材上两处出现了和霍尔元件有关的内容,可见霍尔元件在现代生产生活中有着极其重要的作用和地位,但大多数人包括我们大部分的中学物理教师却对之知之甚少。为解决这一问题,本人研究并设计了关于霍尔效应的实验演示方案并制成了示教装置,该装置分两块,分别是线性霍尔和开关霍尔的特性及其应用。
3、该项目应用了哪些科学方法、科学原理
(1)霍尔电压产生的物理原理
(2)线性霍尔元件输出电压U与磁感应强度B的关系
(3)开关霍尔元件的信号输出特点
(4)双极锁存型霍尔元件的应用
(5)单极非锁型霍尔元件的应用
(6)电压放大原理和电流放大原理
(7)计数装置工作原理
4、该项目的创新点或改进点
(1)从目前所了解的情况看,市面上尚无此类完整的教学演示仪器或类似仪器可供购买,本器材的开发具有创新性。
(2)本装置不仅展示了线性霍尔元件的工作原理,还对其性能的应用进行了开发性设计,并具有可生产性或实用价值。
(3)本装置还对开关型霍尔元件的电气特性用实验的方式做了全面展示,并接合生产实际设计了应用型模拟电路,理论联系实际,说服力强。
(4)引入数字化显示模式,数字电压表、数字计数器、数字频率计全程动态显示,以“声、光、电”等多种方式呈现,直观生动,引入眼球,效果明显。
(5)整体上体现霍尔元件的应用价值,贴近生活,体现实用,联系科技,让学生在课堂上真切感受科学的魅力。
5、项目的使用情况和进一步完善的设想
本仪器在教学实践中取得了非常好的教学效果,下一步可考虑将两块示教装置整合在一块板上,使用更方便。
基于传送带的力电综合教学演示装置
----第二十七届江苏省青少年科技创新大赛 科技辅导员创新成果
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
PH16002 | 物理教学类 | 高中组 | 个人项目 | 江苏省 | 传感器 简谐运动 摩擦力 传送带 |
项目简介:
1、项目摘要
本项目依据高中物理新课程教学要求制作的基于传送带的新型多功能力电综合演示装置,该项目制作以传送装置为基础,重点探究了三大基础重点实验:(1)摩擦力大小和方向的影响因素;(2)单位圆与简谐运动的图像;(3)光电自动计数装置。
2、项目背景
(1)滑动摩擦力的大小的影响因素和方向的判断一直是刚入学的高一新生在学习物理的过程中遇到的第一个“拦路虎”:为什么滑动摩擦力的方向一定不能离开“相对”这一词,滑动摩擦力的大小真的和相对速度的大小和接触面积大小无关吗?如不能“眼见为实”,这些问题将会一直困扰和影响后继的学习;(2)简谐运动的图像是正弦曲线,这既是一个物理问题,又是一个数学问题,物理教师和数学教师都寄希望于对方能帮学生理清这一问题,结果谁都没有真实讲解到位,而装置实现了数理结合,用实验的方法轻松解决了双学科问题;(3)工厂自动化生产流水线往往给学生高科技的感觉,将这一自动化装置搬上讲台,让学生知道知识就是力量、知识就是生产力,他们也能学以致用。而这三大实验都须基于传送装置的应用,以往一些传送装置做得较大,粗糙笨重,且功能单一,本装置克服以上缺点,装置小巧轻便适于携带,且一器多能,满足了老师们的日常教学需求。
3、项目原理
(1)传送装置的稳速和调速
(2)滑动摩擦力大小的决定因素和方向判断
(3)单位圆运动和简谐运动及其图像
(4)红外光电计数电路
4、项目创新点
(1)可以全方位地研究可能影响滑动摩擦力的一切因素,无死角,可控性强。
(2)引入单位圆技术,同时从数理双角度解决了对物理简谐运动和数学正弦曲线的认知。
(3)对光敏传感器电气特性用实验的方式做了展示,通俗好懂,易于被学生理解和接受并掌握。
(4)引入数字化显示模式,以“声、光、电”等多种方式呈现,直观生动,效果明显。
(5)装置小巧便携,集成度高,功能强重实用。
(6)整体上贴近生活、体现实用、联系科技,让学生在课堂上真切感受科学的魅力。
全自动计时计数单摆
----第二十八届江苏省青少年科技创新大赛 科技辅导员创新成果
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
PH17001 | 物理教学类 | 高中组 | 个人项目 | 江苏省 | 传感器 自动计时 自动计数 周期 单摆 |
项目简介:
单摆实验是高中物理课程的一个非常重要实验,该实验通过单摆测定当地重力加速度,以巩固和加深对单摆周期公式的理解。其实验原理是当单摆发生机械振动时,若摆角小于5°,这时的振动可以看成是简谐运动,由简谐运动知识可以导出单摆的振动周期公式,公式中T是周期,L是摆长,g是当地的重力加速度。因此,只要能测定出单摆的摆长L和对应的振动周期T,就可计算出重力加速度g。传统的单摆实验中采用人工计时、计数的方法,操作不方便,而且在精度上存在很大的误差,不能满足精确测量和教学的需要。为了改变传统单摆实验存在的问题,提高实验精度,本人研究并制作了一种单摆实验的全自动计时计数读取装置。
该单摆实验自动读取装置,其特征在于包括执行模块、检测模块、延时模块、计时模块、计数模块和电源模块。执行模块用于为检测模块、计时模块、计数模块提供操作控制信号;检测模块用于为计时模块和计数模块提供时钟脉冲信号;计时模块用于记录一次实验的时间;计数模块包括计数器1和计数器2,计数器1用于记录一次实验的单摆摆动次数,计数器2用于设定一次实验的单摆摆动次数;延时模块用于控制单摆的小球第一次经过传感器时,计数模块不纳入计数;电源模块用于给各模块提供工作电能;操作模块、检测模块、延时模块、计数模块、计时模块和电源模块依次电连接。
该装置具有一定的创新意义和推广价值,现已获得国家专利,并在各类公开教学活动中取得了很高的评价。
远距离输电实景动态生成装置
----第二十九届江苏省青少年科技创新大赛 科技辅导员创新成果
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
PH18001 | 物理教学类 | 高中组 | 个人项目 | 江苏省 | 定量 实景 动态 远距离 |
项目简介:
1、项目摘要
本项目以高中物理新课程教学要求为依据,是一种新型全真模拟,动态生成型实验教学演示装置,能够帮助教师很方便在课堂地完成远距离输电的实验演示教学,使学生更好地理解和学习课本的主干知识点,并通过定量化的精准测量与计算与达到深入理解和融会贯通的有效教学目的。
2、项目改进的基本思路
该新型实验装置,其特征在于包括基础背景、电站模块、用户模块、升压模块、降压模块、电压测量模块和电流测量模块。演示内容包括:低电压近距离输电、低电压远距离输电、高电压远距离输电,三种方式进行明显对比,效果显著。升压模块和降压模块由两个自制的带有底座和输电支架的变压器构成;四个电压测量模块和一个电流测量模块则能对输电过程各个环节的电学参量进行精确测量,以便于实验过程的衍生参量进行计算和比较,从而得出相关实验结论。几个模块采用非固定模式,可以根据教学需要和动态生成过程进行自由连接。
3、该项目应用了哪些科学方法、科学原理
①交流升降压变压器的工作原理
②欧姆定律、非纯电阻电路功率计算
③高压输电线路电压、电能损耗的计算
④高精度数字电压电流监测
4、该项目的创新点或改进点
①等比例缩小的完全真实性实验,并不是简单模拟;
②动态生成,符合现代课堂素质教育,探究学习的实质性要求;
③实景呈现,让人身临其境,感受真切;
④采用数字电表实时监控实验数据变化,简单精准;
⑤相较于一般的定性演示,全程定量化的精确计算,使不同模式下输电效率的对比一目了然;
⑥引入数字化显示模式,以“声、光、电”等多种方式呈现,直观生动,引入眼球,效果明显;
⑦装置小巧便携,集成度高,功能强重实用;
⑧整体上贴近生活、体现知识应用、直接联系科技,让学生在课堂上真切感受知识的力量。
5、项目的使用情况和进一步完善的设想
本仪器在教学实践中取得了非常好的教学效果,大大提高了实验演示的成功率和准确性,提升了课堂学习的效率。