乐高MINDSTORMS头脑风暴EV3机器人核心套装

重力加速度

“自由落体”学习模块重点在于物体加速时的时距方程。

90-120分钟
中级
年级 6-8
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联系

(5分钟 )

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自由落体描述一种状态,在该状态下,诸如石头、硬币或落下的水果之类的物体,由于重力的作用而落到地面。

一些有趣的注意事项包括:

  • 物体自由落体经过的距离,
  • 物体经过多久落到地面,
  • 物体降落的速度,
  • 物体加速的快慢。

以下实验涉及搭建一个装配了合适传感器的降落塔,用于观察影响钢球自由落体的重力现象。

初步注意事项的注释
解释为何坐在满是成熟苹果的树下是危险的。苹果可能落到地上,人的反应不可能快到足以逃出苹果降落路线。

解释为何一个人从很高的飞机上跳出需要降落伞。因为下降过快会导致粉身碎骨。

列举重力起作用的日常现象。所有降落的物体,流水、在地球表面运动/流动的物体等。

建构

(20分钟 )

拼砌注释
确保学生正确地搭建降落塔,以及正确地下载提供的程序。

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下载程序 “10”

下载示例程序 23 KB,需要用到 EV3 桌面软件

反思

(20分钟 )

有关使用模型的注释
触动传感器安装在降落塔的背面。它用来触发降落实验。
抓钳可自动闭合,以便进行下一次实验。
EV3 程序块上的显示屏会显示降落时间。

  • 确保已正确拼砌模型。
  • 将模型正确地置于坚固的水平面。
  • 确保释放球时,降落塔不会摇晃。
  • 如有需要,还可以手持触动传感器,将其用作手动遥控器。这可以避免晃动降落塔,预防出现无效测试。
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实验 – 测量

1.启动程序“10”。  
2.将球置于闭合的抓钳中。
3.使用降落塔上自由的触动传感器来开始测试。

以下是发生的情况:
球降落到位于降落塔底部的触动传感器上。
显示屏上指示降落时间。
抓钳闭合,现在可以重复进行实验。

无效的测试会导致出现“苦脸”。

至少执行实验三次。
将实验的数字与降落时间记录在表中。如需要,可扩展本表格。

确保让学生多次执行实验,并将结果输入到提供的表中。

让学生知道,他们记录的测量结果将用在后续的任务中。

拓展

(15分钟 )

分析

你已知降落距离 d和降落时间 t。

1.使用测得的降落时间,计算降落小球的平均速度 v。
2.将结果输入到表中。

提示:v = d/t。

根据自由落体定律:d = 0.5 * g * t²。

g 是表示重力加速度的自然常量。

3.求解自由落体方程式中的 g。
4.根据实验的测量值,计算重力加速度 (g)。
5.将 g 的计算值输入到表中。

鼓励学生使用测量值执行附加计算。

计算的速度是平均速度,而非落地瞬时速度。

不同的测量值会得到不同的重力加速度值。建议学生注意可能的测量误差。

告诉学生,地球上重力加速度的既定值是假定在绝对真空环境中发生自由落体。

评估
简要概括实验的结果。六到九年级的学生学到的知识。

  • 背景与问题(主题)
  • 回答(建立联系)
  • 结论
  • 这如何与日常生活联系起来(日常生活中,我们在哪里能看到或用到观察的结果?)

教师支持

学生了解以下知识
如何确定重力常数
存在适用于所有物体的重力定律

学生能够
记录测量值
分析测量值
解释结果
理解所用材料与材料对结果的影响之间的关系

与实验相关的技能
如何使用乐高触动传感器
从实验推导出自由落体加速度

仅 LEGO® MINDSTORMS® Education 核心套装 (45544)
EV3 软件或编程应用程序
根据需要准备卷尺

学生材料

学生学习单

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了解详情

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