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1、對教材中《探究功與速度變化的關(guān)系》實驗的改進(jìn)
劉家璞
(北京師范大學(xué)南湖附屬學(xué)校 浙江 嘉興 314051)
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在人教版高中物理必修2中,為探究變力做功與物體速度變化的關(guān)系,配套設(shè)計了一個學(xué)生實驗,實驗中使小車在橡皮筋彈力作用下運(yùn)動,利用打點(diǎn)計時器打出的紙帶測量小車的速度,進(jìn)而研究出變力做功與物體動能變化間的關(guān)系,得出動能定理。但是教材中實驗設(shè)計的釘子卻擋住了小車的去路,使實驗不易成功。在浙江省教育廳教研室編寫的物理實驗手冊中對該實驗進(jìn)行了改進(jìn),采用了如下圖所示的實驗器材,可是筆者在實際實驗操作中也面臨著兩大難題,首先木板的粗糙程度必須處處相同,才能保證小車下
2、滑時始終保持一條直線運(yùn)動,這樣的長木板不容易獲得,其次等小車運(yùn)動到釘子旁邊時橡皮筋從小車上脫落下來會擋在車輪前對小車的運(yùn)動形成影響。為了成功做成這個實驗,讓學(xué)生明白無論是恒力做功還是變力做功,動能定理都是正確的,筆者對這個實驗進(jìn)行了簡單的改進(jìn)。并成功完成了實驗。
為了使小車運(yùn)動平穩(wěn),我把木板換成了如下圖所示的軌道,因為在必修一中軌道小車實驗經(jīng)常做,所以這個器材一般學(xué)校實驗室都有,這樣只需要增加一個長度適當(dāng)?shù)募?xì)繩套就可以了。做實驗時先將橡皮筋一端穿在小車的圓孔上,把橡皮筋另一端與細(xì)繩套相連接,再將細(xì)繩套的另一端套在軌道末端的定滑輪處即可,操作時注意每次增加橡皮筋時,細(xì)繩套都要套在定滑輪的相同位置,為了操作方便,橡皮筋和細(xì)繩套在連接時不要打結(jié)。
下面是筆者在實際實驗中測量的其中一組數(shù)據(jù):
一根橡皮筋:達(dá)到最大速度時的間隔為2.15cm,兩根橡皮筋:間隔為2.95cm,三根橡皮筋:間隔為3.85cm,四根橡皮筋:間隔為4.35cm,若依照動能定理計算,兩根橡皮筋對應(yīng)的間隔應(yīng)該為2.15√2=3.04cm, 三根橡皮筋對應(yīng)的間隔應(yīng)該為2.15√3=3.72cm, 四根橡皮筋對應(yīng)的間隔應(yīng)該為2.15×2=4.30cm,對比以上數(shù)據(jù),大家可以看出實驗誤差很小,實驗成功。