彈性勢能表達式的實驗設計探究

摘要：通過對彈性勢能表達式儀器自己動手進行設計，使學生能夠很好地完成實驗，培養學生的科學精神和創新能力。

關鍵詞：設計；探究；彈性勢能

物理學是一門以實驗為基礎的科學。物理學的實驗基礎、理論體系和研究方法是現代科學技術的基礎，它們在學生智能的發展中和創新能力的提高中占有越來越重要的地位。當今的基礎教學改革，不僅僅是對教學內容的改革，更重要的體現在對教師的教學方法和學生的學習方式的變革上。物理課程是基礎科學教學中的一門基礎性的學科，它也是一門具有哲理性的學科，其科學探究的實驗方法，對培養具有科學探究能力的人才，具有十分明顯的優勢。因此，在高中物理教學中重視實驗教學、開發探究性實驗，這是落實《義務教育物理課程標準》的一個具體的措施。探究性實驗是指學生在學習好課本知識之后，在老師的引導下結合具體問題進行自主探究，對知識更進一步地領會和掌握，形成理論聯系實際的能力，通過探究性實驗的實驗觀察和實驗手段，使學生認識獲取知識的方法和過程，從而更有效地掌握進一步學習現代生產技能和現代技術所必需的基礎物理知識，培養學生的科學態度和科學作風，還能夠培養學生的創新精神和創新能力。

彈性勢能表達式的探究實驗，是物理新教材人教版必修（2）實驗三的探究性實驗，由于功是能量轉化的量度，克服彈力做了多少功，就有多少其他形式的能轉化彈性勢能。此實驗可采用以下兩種方法：

一、使重力勢能轉化為彈性勢能

2.實驗數據的處理

比如上面做的彈簧的壓縮求出k的實驗，我們就可以用來做探究彈性勢能的表達式的實驗，因為重力勢能比較容易測量，所以，我們把鉤碼放在彈簧上，用鉤碼下落的高度和彈簧的形變量來探究彈性勢能的表達式。

二、利用彈性勢能和動能的相互轉化測量彈性勢能

1.實驗儀器的結構

具體的做法是，在平拋運動儀器的水平軌道上打一個孔，把彈簧固定在軌道上。將白紙和復寫紙疊放在一起，用夾子固定在面板上。同時，把白紙按實驗儀器示教板的大小疊起來，讓紙的邊緣與示教板上框線的邊緣線對齊，并把小球離開軌道的水平末端的這點標出，作為h高度，s水平坐標的原點，用現有儀器上的夾子進行夾白紙和復寫紙會夾不牢，經常造成白紙和復寫紙滑動離開原來的位置，造成實驗打出的點誤差增大。

用天平測量鋼球的質量m，讓鋼球每次壓縮彈簧一段距離，用刻度尺測量出長度x，并記錄形變量Δx，由靜止釋放鋼球，使鋼球沿水平軌道方向射出，鋼球在空中飛行落在接球槽，復寫紙在白紙上留下鋼球的位置，改變彈簧的形變量x，重復實驗3次，注意在做實驗時一定選彈簧與鋼球匹配。

2.實驗數據的處理

從以上兩種方法，能夠進行彈性勢能表達式的探究實驗，但是第一種方法能夠在做探究彈性勢能表達式實驗的同時把彈簧的k值求出。而第二種方法中彈簧的k值，要另外做實驗得出。所以第一種方法比較方便。

以上探究實驗，可以充分利用物理實驗室的現有器材，在新教材實驗中把一些廢舊不用的器材，重新組合再利用，以取得很好的教學效果。物理教學中運用探究性實驗的目的主要在于給學生學習物理創造一個良好的環境，使學生認識物理知識形成的過程和方法，從而能主動地獲取物理知識和發展能力，促進學生科學品質和世界觀的形成。同時，通過學生實驗，使學生掌握實驗的基礎知識和基本方法，培養他們的實驗技能，在實驗中逐漸培養學生的創新精神和創新能力。

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（作者單位 云南省羅平縣第二中學）