自從Pat Counts在懷俄明高中開始教學24年以來，數據收集技術一直是Pat Counts在懷俄明高中物理和大學預修課程(AP)物理課程中的重要組成部分。隨著時間的推移，技術已經發生了變化，Counts一直在尋找創新的方法，通過動手操作，技術增強的實驗來吸引他的學生。

“在我受雇的第一年，我的學校就購買了一套遊標通用實驗室接口，”康茨說。“從一開始，數據收集技術就一直是我教學的重要組成部分。我一直在尋找將技術融入實驗室的新方法，幫助學生在學習物理概念時建立現實世界的聯係。”

開始

該校AP物理C課程的一個主要主題是力和運動之間的聯係，所以Counts實施了一個為期一年的水火箭項目，向學生傳授這個概念及其多個方麵。

在秋季，作為對力和運動的介紹，學生們用2升的瓶子製造火箭，加入水和壓縮空氣，發射火箭，並通過測量最大高度和升空時間來評估發射性能。

“現在讓學生們用複雜的物理學來指導他們的設計還為時過早，所以他們隻是按照自己認為合適的方式建造火箭，”Counts說。“這給了我們一個共同的基線經驗，我們可以在全年深入研究物理學時討論和借鑒。”

隨著時間的推移，學生們開始寫作Python^®模擬火箭運動的程序，重點關注推力和引力。“編程是一項非常重要的技能。這種練習不僅能讓學生們獲得編程經驗，有時還能吸引那些對編程有著秘密熱情的安靜學生，讓他們突然間成為需要幫助的人。”

掌握運動的概念

在學習了旋轉動力學之後，學生們會重新審視他們的物理火箭，並對火箭的鰭片進行穩定性調整。然後，他們準備深入研究他們一直忽略的一個現象——空氣阻力或阻力。

庫恩斯說:“水火箭項目在讓學生完成工程設計過程的同時，幫助他們真正對阻力有了更全麵的理解。”“雖然許多學生都知道，在空氣中運動的物體會感受到阻力，而且這個力取決於物體移動的速度，但空氣阻力並不是阻力的唯一例子。”

在這段時間裏，學生們通過觀察球軸承從玉米糖漿中下落來檢查通過粘性流體的運動。學生們記錄下發生的一切並使用遊標視頻分析^®應用程序收集和分析位置和時間數據。他們也用日誌記錄器箴^®軟件來繪製拖動力與速度的關係，並確定變量之間的關係。

“學生們能夠看到玉米糖漿中的阻力與速度成正比，”Counts說。“如果沒有視頻分析過程，學生們就很難發現這一點。”

為了進一步了解阻力，學生們把一堆堆的咖啡濾紙扔到一個遊標運動檢測器然後推測跳傘運動員的動作。學生們分析各種試驗中的位置、速度和加速度，並將它們與自己的預測進行比較。

“我們能夠討論Logger的最佳擬合直線斜率的含義箴應用於我們的阻力與速度數據，”Counts說。“這次他們發現空氣阻力與速度的平方成正比。”

啟動時間

作為項目最終單元的一部分，學生們利用所學到的阻力修改他們的Python程序，以模擬兩升瓶裝水火箭的運動，包括添加考慮空氣阻力的代碼。然後，在完成AP考試後，學生們使用他們的程序來優化和重建他們的火箭，然後把它們發射出去，作為有趣的課程結束活動的一部分。

“我的學生真的很喜歡發射火箭——那是一個奇觀!”當發射按計劃進行時，學生們歡呼雀躍，他們笑著從意想不到的驚喜中學習。我總是對他們印象深刻和著迷，因為他們提出的設計理念是我從未想到過的。——Pat Counts

對教育家

帕特數
懷俄明高中
懷俄明州,哦

帕特·康茲曾在劍橋大學教授物理懷俄明高中24年了。他主要在這所高中教初中生和高中生。帕特積極地在推特上發布他的實驗，大家可以在下麵關注@Misterfizzx．