蘇科版《探究影響動(dòng)能大小因素的實(shí)驗(yàn)》裝置的改進(jìn)

洪澤

摘 要：初中生探究動(dòng)能是接觸到具體能量形式的開(kāi)始，如果學(xué)生能順利地探究好影響動(dòng)能大小因素這一實(shí)驗(yàn)，則會(huì)對(duì)認(rèn)識(shí)動(dòng)能、理解動(dòng)能、判斷動(dòng)能的大小起到至關(guān)重要的作用，為以后其他能量的學(xué)習(xí)以及能量間的轉(zhuǎn)化的理解打下很好的根基。

關(guān)鍵詞：影響動(dòng)能大小因素實(shí)驗(yàn); 裝置; 改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2020）1-010-001

一、實(shí)驗(yàn)的地位及作用

1.地位

本實(shí)驗(yàn)是蘇科版初三上學(xué)期第十二章《機(jī)械能與內(nèi)能》中的第一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。動(dòng)能的概念在初二上學(xué)期第五章《物體的運(yùn)動(dòng)》的教學(xué)中就已經(jīng)出現(xiàn)，有關(guān)動(dòng)能的一些現(xiàn)象并不陌生。第十二章主要以能量為知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)，讓學(xué)生了解各種形式的能量以及能量間的轉(zhuǎn)化。

2.作用

（1）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到具有動(dòng)能的物體能對(duì)外做功，知道功和能既有區(qū)別又有聯(lián)系。（2）通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能理解動(dòng)能大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系。（3）學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程，能較好地掌握科學(xué)的探究方法和實(shí)驗(yàn)技能。（4）實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，客觀具體，學(xué)生輕易掌握知識(shí)點(diǎn)，減輕教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。

二、教材中實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處

1.實(shí)驗(yàn)裝置及原理

小車(chē)從斜面滾下，獲得動(dòng)能（重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來(lái)）撞擊水平面上木塊，對(duì)木塊做功。通過(guò)對(duì)比不同質(zhì)量或速度下木塊移動(dòng)的距離，判斷出小車(chē)對(duì)水平面上木塊做功的大小，進(jìn)而得到小車(chē)動(dòng)能的大小，體現(xiàn)出能量轉(zhuǎn)換的思想。

2.裝置不足之處

（1）小車(chē)從斜面上滾下容易偏離預(yù)設(shè)軌跡，不能正碰撞木塊，以至于木塊被撞偏甚至撞不到木塊，實(shí)驗(yàn)成功率不高。（2）由于木塊在木板上滑動(dòng)時(shí)摩擦力比較大，小車(chē)撞擊木塊移動(dòng)的距離比較短，實(shí)驗(yàn)效果不太明顯。（3）同一小車(chē)從同一位置靜止滑下撞同一位置的木塊，前后兩次移動(dòng)的距離有很大程度都不一樣，實(shí)驗(yàn)的偶然性較大。（4）沒(méi)有設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，需要記錄每次木塊被撞移動(dòng)的距離，比較前后數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論，直觀性不是太強(qiáng)。（5）探究速度對(duì)動(dòng)能的影響時(shí)，將小車(chē)放置在斜面上不同高度，從而獲得不同的速度。學(xué)生在總結(jié)規(guī)律時(shí)容易得出，高度越高，動(dòng)能越大的錯(cuò)誤結(jié)論。

三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及改進(jìn)之處

1.用紗門(mén)軌道彎折成斜面和水平面，可以確保小球與被撞物進(jìn)行正碰撞，實(shí)驗(yàn)成功率百分之百。

2.小球在水平面上滾動(dòng)時(shí)摩擦力小，被撞物（小瓶）質(zhì)量可變，從而可以適當(dāng)調(diào)節(jié)小瓶被撞移動(dòng)的距離，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

3.同一小球從同一位置靜止滑下撞同一位置的小瓶，每次都是正碰撞，前后兩次小玻璃瓶移動(dòng)的距離基本一樣，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論更加可靠。

4.雙球、雙軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，節(jié)省時(shí)間且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯，無(wú)需測(cè)量小玻璃瓶移動(dòng)的距離就可以直接得出結(jié)論。

5.探究速度對(duì)動(dòng)能的影響時(shí)，使雙軌道的其中一個(gè)軌道的斜面變得粗糙（增大阻力），將相同的小球從軌道斜面同一高度由靜止釋放，問(wèn)學(xué)生，哪一個(gè)小球受到的阻力小，哪一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度快，哪一個(gè)先到達(dá)水平面，為什么？由蘇科版第九章第一節(jié)，探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，學(xué)生自然而然地得出兩球的速度的關(guān)系，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證速度對(duì)動(dòng)能的影響，學(xué)生更容易得出正確的結(jié)論。

四、實(shí)驗(yàn)方案

1.實(shí)驗(yàn)器材

自制雙軌道，體積相同的鐵球、玻璃球各兩個(gè)，帶塞子的青霉素玻璃瓶?jī)蓚€(gè)。

2.實(shí)驗(yàn)原理

小球從斜面上滾下，獲得動(dòng)能，碰撞水平面上的玻璃瓶，比較玻璃瓶被撞移動(dòng)的距離的長(zhǎng)短，來(lái)判斷小球動(dòng)能的大小。

3.實(shí)驗(yàn)方法

控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比較法。

4.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）探究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系

①實(shí)驗(yàn)裝置及原理。將質(zhì)量不同的玻璃球、鐵球放置在斜面的同一高度，由靜止釋放，可以觀察到兩質(zhì)量不同的小球，同時(shí)撞擊到水平面上的小玻璃瓶，比較水平面上玻璃瓶被撞移動(dòng)的距離。

②數(shù)據(jù)記錄表格

③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

（2）探究動(dòng)能與速度的關(guān)系

①實(shí)驗(yàn)裝置及原理。利用雙面膠和布條改變其中一條軌道的斜面的粗糙程度。將質(zhì)量相同的鐵球放置在粗糙程度不同的斜面上由同一高度靜止滑下，比較水平面上玻璃瓶被撞移動(dòng)的距離。

②數(shù)據(jù)記錄表格

③實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

五、教學(xué)效果

1.學(xué)生動(dòng)手操作簡(jiǎn)單易行，雙軌實(shí)驗(yàn)，節(jié)約時(shí)間。

2.雙軌實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯，結(jié)論一目了然，直觀性強(qiáng)。

3.難點(diǎn)突破。蘇科版中探究速度對(duì)動(dòng)能的影響實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生易得出在物體質(zhì)量相同時(shí)，物體的高度越高，動(dòng)能越大的錯(cuò)誤結(jié)論。我們?cè)诟倪M(jìn)的裝置中，將兩個(gè)小球從斜面的同一高度滑下，由于接觸面的粗糙程度不同，從而到達(dá)水平面的速度不同，利用雙軌同時(shí)實(shí)驗(yàn)，讓速度大小直觀可視，很好地突破難點(diǎn)，學(xué)生輕易地總結(jié)出正確的結(jié)論。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶傳清.探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)

[2]《中學(xué)生數(shù)理化：八年級(jí)物理》，2015