3.3 预言未知星体 计算天体质量（估测太阳密度）说课课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

估测太阳密度 高中物理 01. 实验基本信息 02. 实验设计思路与创新点 03. 实验原理 04. 实验目标 05. 教学过程 06. 实验效果评价 实验基本信息 01 实验基本信息 实验设计思路与创新点 02 实验设计思路与创新点 1.实验设计思路：学生根据教材原理设计实验，完成实验后反思交流实验中遇到的问题，提出相应的解决办法，并对实验进行改进和创新。 2.创新点： （1）改变实验原理，利用小孔成像设计实验。 （2）利用Photoshop软件精准处理测量数据。 实验原理/实验设计思路 03 实验原理/实验设计思路 1.教材估测太阳密度原理 ………… ① ……………② 实验原理/实验设计思路 由于： 2.利用小孔成像估测太阳密度原理 r 实验原理/实验设计思路 由于 实验教学目标 04 实验教学目标 1.物理观念：了解万有引力定律在天文学上的重要应用。 2.科学思维：掌握计算天体质量和密度的方法，发展依据已学知识和方法进行科学推理的能力。 3.科学探究：通过不断实践和尝试，不断优化实验设计方案，提高误差来源分析能力和实验改进设计能力。 4.科学态度与责任：认识科学定律对人类科学探索未知世界的作用。通过实验培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。 实验教学过程 05 实验教学过程 (一)根据教材原理设计实验 1.学生推导太阳密度表达式、讨论实验方案 ①长杆 圆形钥匙扣 ③墨镜、偏振片 游标卡尺，卷尺 实验教学过程 (一)根据教材原理设计实验 2.准备实验器材 (一)根据教材原理设计实验 3.学生进行实验并测量数据 实验教学过程 次数 第1次 第2次 第3次 平均值 杆长D/cm 202.80 206.80 214.20 207.90 实验教学过程 (一)根据教材原理设计实验 3.学生进行实验并测量数据 实验教学过程 圆圈直径： d=20.86mm (一)根据教材原理设计实验 3.学生进行实验并测量数据 相对误差=100%=100%=20.5% =1119kg/m3 实验教学过程 (一)根据教材原理设计实验 4.数据处理与分析 (一)根据教材原理设计实验 5.反思与交流 （1）日落时做的实验，光的折射对测量有影响。 （2）肉眼看太阳有风险，必须用墨镜和偏振片做好防护。 （3）肉眼观察，偶然误差很大。 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 1.利用小孔成像原理，学生建模推导太阳密度表达式、讨论实验方案 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 2.准备实验器材 ①双缝干涉实验仪中的遮光筒和目镜 ②一端带小孔的不透明纸板 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 3.学生进行实验并测量数据 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 实验教学过程 次数 图像左侧刻度 图像右侧刻度 图像直径d 第1次/mm 1.16 8.1 6.98 第2次/mm 7.78 15.10 7.32 第3次/mm 10.82 16.60 5.78 平均值/mm 6.68 （二）改变实验原理设计实验 3.学生进行实验并测量数据 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 3.学生进行实验并测量数据 实验教学过程 L=69.2mm 相对误差=100%=100%=10.9% =1255kg/m3 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 4.数据处理与分析 （1）转动手轮过程中图像会抖动，可能造成图像移位产生误差。 （2）支架本身不容易做到100%稳固，可能造成图像移位产生误差。 （3）读数慢，看太阳时间长，需带上墨镜保护眼睛。 实验教学过程 （二）改变实验原理设计实验 5.反思与交流 （三）改变实验原理后进行实验改进 1.准备实验器材 ①PVC管；②手机；③电脑；④暗室支架、黑布； ⑤一端带小孔的不透明纸板； 一端带刻度的半透明薄纸。 实验教学过程 实验教学过程 （三）改变实验原理后进行实验改进 2.学生进行实验并测量数据 请看实验视频 实验教学过程 （三）改变实验原理后进行实验改进 2.学生进行实验并测量数据 杆长L的测量 测量次数 第1次 第2次 第3次 平均值 测量值/cm 145.18 145.19 145.20 145.19 （三）改变实验原理后进行实验改进 2.学生进行实验并测量数据 实验教学过程 （三）改变实验原理后进行实验改进 3.数据处理与分析：利用Photoshop和比例尺测像的实际大小 实验教学过程 实际长度为1.00cm 168 186 227 265 小孔成像的太阳直径d Photoshop中的参考线及刻度值 d=1.339cm （三）改变实验原理后进行实验改进 3.数据处理与分析：利用Photoshop和比例关系测像的实际大小 实验教学过程 相对误差=100%=100%=2.6% =1445kg/m3 （三）改变实验原理后进行实验改进 3.数据处理与分析 实验教学过程 实验教学过程（三） 4.反思与交流 （1）改进实验测量准确性显著提高，大大降低了肉眼观察带来的误差。 （2）该实验不用直视太阳，更为安全。 （3）操作方便、快捷。 （4）实验改进后实验现象直观可视。 （5）充分结合当代媒体和信息技术对数据进行处理：手机拍照，然后用Photoshop处理数据。 实验效果评价 06 实验效果评价 1.通过本次实验，学生认识到万有引力定律的在天文学应用的重要性。 2.本实验打破原有实验方式，充分结合现代信息技术，创新了实验数据处理方式。人类肉眼分辨存在生理性限制，使得太阳密度观测的准确度很难控制在10%以内。小孔成像后，借助手机拍照，并运用Photoshop软件进行数据分析，大幅提高了图像的识别精度，从而使太阳密度测量的准确度得到提高，有效实现了跨学科的资源整合，以及新方法在实验教学中的应用。 实验效果评价 3.本实验提高了学生对误差来源分析的能力，以及实验改进设计能力，从而提升科学探究能力，落实学科核心素养。教材方案虽然理论可行，但现实中很难实施。因设备设施限制、太阳高度角差异、人肉眼分辨极限等因素的存在，导致实验误差很大。通过不断努力，改进实验方案，观测误差逐步得到控制，从而有效提高学生对误差来源分析的能力，提高改进实验设计的能力，也培养了学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。改进实验的更高精度，让学生获得较大的成就感，从而激发了学生对物理学的深层次好奇心和探索欲望。 谢谢! 2024.6 中国·绵阳 Lavf60.4.100 Lavf58.20.100 EV录屏5.1.0软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $$