1、對(duì)探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的改進(jìn) 動(dòng)能定理在高中物理中占有及極其重要的地位，也是歷年來(lái)高考必考的知識(shí)，因此對(duì)動(dòng)能定理的理解就顯得尤為重要.探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)是我們的學(xué)生理解動(dòng)能定理的最直接的材料.所以對(duì)探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)有著重要的意義.筆者結(jié)合一些課改先進(jìn)區(qū)老師提出的方法和自己的教學(xué)實(shí)踐，以及利用傳感器等先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn).人教版高中物理必修一中探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下. 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系. （2）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系. 2實(shí)驗(yàn)原理 （1）不是直接測(cè)量對(duì)小

2、車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車做功w、2w、3w. （2）由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出.這樣，進(jìn)行若干次測(cè)量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù). （3）以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，作出w-v曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系. 3實(shí)驗(yàn)器材 小車（前面帶小鉤）、100g200g砝碼、長(zhǎng)木板，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)圖釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線（使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源）、46條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺. 4實(shí)驗(yàn)操作 （1）實(shí)驗(yàn)步驟 按如圖1所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平

3、衡摩擦力. 先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為w1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格. 用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，測(cè)出小車獲得的速度v2，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為w2，將數(shù)據(jù)記入表格. 用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格. （2）數(shù)據(jù)處理 測(cè)量小車的速度.實(shí)驗(yàn)獲得如圖2所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系，需要測(cè)量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度.需要測(cè)量出a1、a2間的距離x，小車速度的表達(dá)式為（用測(cè)量的物理量表示）vxt（t為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的時(shí)間間隔）. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

4、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 觀察法：當(dāng)橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時(shí)，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律. 圖象法：在坐標(biāo)紙上畫出w-v或w-v2圖線（“w”以一根橡皮筋做的功為單位）. 我覺得教材這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是：可以不用測(cè)量功的具體值，只需要測(cè)出單位功的倍數(shù)（這一點(diǎn)學(xué)生很難想到）.實(shí)驗(yàn)需要用到規(guī)格完全相同的橡皮筋，實(shí)踐表明還是蠻有難度的.當(dāng)用到好幾根橡皮筋時(shí)，雖然每次都把小車?yán)镣晃恢茫敲織l橡皮筋的形變量也不完全相同.這種設(shè)計(jì)的弊端是：由于橡皮筋捆綁在一起，當(dāng)橡皮筋增加到好幾根時(shí)，導(dǎo)致每一根橡皮筋的伸長(zhǎng)量不完全相同.而且橡皮筋的規(guī)格不可能完全相同，功的倍數(shù)的

5、測(cè)量可靠性不高. “探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)要解決的三個(gè)方面的問題.一是合外力為多少？位移為多少？二是物體的初末速度分別為多少？至于位移與速度都可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)量得出.最難的是合力的多少很難求出.因?yàn)槌跄┧俣炔煌晕矬w的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，所以作用在物體上的某一拉力f不太容易測(cè)量，也有一些老師對(duì)拉力f的測(cè)量做了一些改進(jìn)，都因?yàn)檎`差太大沒有推廣的價(jià)值.教材中的不直接測(cè)量拉力f，而是改為測(cè)量功的倍數(shù).這種做法的好處，就是可以回避拉力f的測(cè)量，也能找出w與v的關(guān)系. 把長(zhǎng)木板改為水平的氣墊導(dǎo)軌，教材中關(guān)于功的測(cè)量方法很巧妙我們繼續(xù)應(yīng)用，并加以拓展.其改進(jìn)方法如下. 改進(jìn)方案一氣墊導(dǎo)軌

6、調(diào)水平后，則不需要平衡摩擦力.如圖3所示把氣墊導(dǎo)軌放置在桌面上并調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌直至水平.在氣墊導(dǎo)軌的b點(diǎn)安裝光電門，在a點(diǎn)支起一小物塊（鐵片）.其中oa段長(zhǎng)為l，ab段長(zhǎng)為x.第一次支起的小物塊高度為h1，滑塊由a點(diǎn)靜止釋放，小滑塊的上方用橡皮泥粘一擋光片，當(dāng)滑塊滑到b點(diǎn)時(shí)由光電計(jì)時(shí)器測(cè)出擋光時(shí)間t1，再由v1dt1得出滑塊的速度v1.第二次在a點(diǎn)支起另一小物塊其高度為h2，滑塊由a點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)滑塊滑到b點(diǎn)時(shí)由光電計(jì)時(shí)器測(cè)出時(shí)間t2，再由v2dt2得出滑塊的速度v2.第三次 滑塊所受到的合外力為f合=mgsin=mghl， 則合外力的功為w合=f合x=mgxsin=mghlx， 第一次合外力做

7、的功為w合1=f合1x=mgxsin1=mgh1lx， 第二次合外力做的功為w合2=f合2x=mgxsin2=mgh2lx， 由以上幾個(gè)式子可得w合1w合2h1h2， 可以使得h1h2h3h4=1234 然后做h-v圖，或者h(yuǎn)-v2圖.這樣做的好處是也不需要測(cè)功的具體值，每次在a點(diǎn)增加一塊厚度相同的小鐵片，則h的值成倍增加，則合外力的做的功也成倍的增加，這相當(dāng)于教材中增加橡皮筋的條數(shù).由于橡皮筋的規(guī)格不可能完全相同，所以這種改進(jìn)應(yīng)該比教材的改進(jìn)要好.末速度由光電計(jì)時(shí)器測(cè)出，比打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量要精確些.所以這種改進(jìn)方案要優(yōu)于課本的方案. 這種改進(jìn)的雖然能減小誤差，但是需要的器材很先進(jìn)，畢竟氣墊導(dǎo)軌

8、這樣的先進(jìn)的器材不是所有的中學(xué)實(shí)驗(yàn)室都有的. 改進(jìn)方案二如果沒有氣墊導(dǎo)軌我們可以用普通的長(zhǎng)木板，先放置在水平桌面上在b處安裝光電計(jì)時(shí)器用來(lái)測(cè)定滑塊滑到b處得速度. 首先將小滑塊放到水平長(zhǎng)木板上，如圖4所示，然后支起一角度，使得小滑塊恰好勻速下滑，即平衡摩擦力，可得 在平衡摩擦力以后，保持oc不變使得bc加倍，即使得墊塊厚度分別為1d、2d，墊塊與長(zhǎng)木板的接觸點(diǎn)a始終不變?nèi)鐖D6所示過a點(diǎn)作豎直線，可以得到兩個(gè)直角三角形，相似比為12，兩個(gè)斜邊之比也為ac1ac2=12. 根據(jù)上面的理論可知：物塊在兩個(gè)斜面的合外力分別為mgac1oa，mgac2oa， 則兩個(gè)斜面的合外力之比為12.使得這些長(zhǎng)方體木塊的高度之比為123 就可以得到同一滑塊受到的合外力之比為123 由于滑塊每次都從同一點(diǎn)a由靜止開始下滑，則滑到同一點(diǎn)b，所以可以得出每一次合力的功之比也為123運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)的速度有光電計(jì)時(shí)器輔助測(cè)出. 然后做w-v圖，或者w-v2圖.這樣做的好處是也不需要測(cè)功的具體值，w的值成倍增加，相當(dāng)于增加橡