“串燒式”紙帶實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)法

任建方

摘 要：在高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶的實(shí)驗(yàn)一直是高考的重點(diǎn)，考核的知識(shí)點(diǎn)多而繁雜，很多學(xué)生在復(fù)習(xí)的時(shí)候盲目的記憶與背誦，總是把握不住方向，掌握不了復(fù)習(xí)要領(lǐng)，導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)模糊不清，考試失分嚴(yán)重。所以我們需要一種高效系統(tǒng)的方法進(jìn)行全面的復(fù)習(xí)。

關(guān)鍵詞： 紙帶實(shí)驗(yàn)；系統(tǒng)復(fù)習(xí)；平衡摩擦力

高中涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶的實(shí)驗(yàn)中共有四個(gè)，分別是1.探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系3.探究做功與速度變化的關(guān)系4.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。通過比較他們的實(shí)驗(yàn)原理，我們可以發(fā)掘出一條主線把他們串聯(lián)起來：四個(gè)實(shí)驗(yàn)在操作的時(shí)候都會(huì)涉及到摩擦力，但是他們對(duì)摩擦力的處理方式卻有所不同，導(dǎo)致選取的實(shí)驗(yàn)儀器、操作方式、運(yùn)動(dòng)情況都有所差異。這種串燒式的復(fù)習(xí)方法具體闡述為：

一、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然會(huì)受到摩擦力，那么如何處理摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響呢？我們從原理上來分析，實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量可以通過天平測量，加速度可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶計(jì)算，但是如何測量出合力呢？因?yàn)槟Σ亮o法測量，所以我們第一步驟就是平衡摩擦，這樣小車受到的合力就為繩子對(duì)小車的拉力，但是繩子的拉力也不方便測量，所以我們第二步驟，就是讓繩子拉力等于繩子另一端所掛物的總重力。我們對(duì)所掛物進(jìn)行受力分析結(jié)合它有向下的加速度可知，，所以所掛物重力大于繩子拉力的，如果要兩者近似相等，必須滿足的條件是加速度a相對(duì)小一點(diǎn)，要做到加速度小，必須滿足的前提是所掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量（），即用輕的物體去拉重的物體，產(chǎn)生的加速度必然小。因?yàn)樗鶔煳锉仨氋|(zhì)量小的物體，所以我們?cè)谄鞑倪x取的時(shí)候選質(zhì)量小的砝碼而不是質(zhì)量大的鉤碼?？捎霉奖磉_(dá)為：

實(shí)驗(yàn)一：探究加速度與質(zhì)量、力之間的關(guān)系

二、探究做功與速度變化的關(guān)系

這個(gè)實(shí)驗(yàn)小車運(yùn)動(dòng)過程中也會(huì)受到摩擦力的作用，那么這里需要平衡摩擦力嗎？ 答案是肯定的。因?yàn)槲覀冃枰獪y量出合力做功，而由于摩擦力做的功無法計(jì)算，所以在平衡摩擦力以后，合力做功即為橡皮筋拉力做功。而隨著橡皮筋條數(shù)的增加，橡皮筋拉力做功也是成倍的增加，那么我們就可以研究做功均勻增加的情況下，速度的變化情況或者速度平方的變化情況來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｒ虼诵≤嚨倪\(yùn)動(dòng)先做加速度越來越小的加速，再做勻速運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)二：探究做功與速度變化的關(guān)系

三、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

驗(yàn)證機(jī)械能守恒的時(shí)候我們無法平衡摩擦力，那么我們?cè)趺礈p小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響呢。 我們從減小摩擦力的角度去分析：1.保證打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩限位孔豎直，減小與紙帶的摩擦2.手提紙帶末端，使整條紙帶保持豎直3.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器換成電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器4.重物選取大質(zhì)量的重錘（減小摩擦力的相對(duì)量）如此操作可以盡量減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，重物的加速度接近于重力加速度。

實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

四、探究速度隨時(shí)間變化規(guī)律

本實(shí)驗(yàn)只要通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量出速度，受到的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的沒有影響，所以我們無需處理摩擦力。因此運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度也沒有確定性。

五、總結(jié)

綜上所述，我們可以總結(jié)得出下表：

筆者大膽估計(jì)將來實(shí)驗(yàn)題的一個(gè)大致命題趨勢(shì)就是把幾個(gè)實(shí)驗(yàn)聯(lián)合對(duì)比就某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考核。單一的單個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)考察，對(duì)絕大部分學(xué)生已經(jīng)沒有多大的挑戰(zhàn)，然而通過這種聯(lián)合對(duì)比式的命題方式可以涉及更多的實(shí)驗(yàn)，從而考察學(xué)生對(duì)所有實(shí)驗(yàn)的理解程度與綜合運(yùn)用能力，對(duì)考生提出了更高的要求。因此我們復(fù)習(xí)更應(yīng)該有目的性，有策略，多挖掘各個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系與區(qū)別。用一條主線串聯(lián)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以點(diǎn)帶面，引申到各個(gè)細(xì)節(jié)，構(gòu)建力學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的知識(shí)框架，達(dá)到更全面、更高效的復(fù)習(xí)目的。