彈性勢(shì)能表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究

摘要：通過對(duì)彈性勢(shì)能表達(dá)式儀器自己動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠很好地完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；探究；彈性勢(shì)能

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、理論體系和研究方法是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，它們?cè)趯W(xué)生智能的發(fā)展中和創(chuàng)新能力的提高中占有越來(lái)越重要的地位。當(dāng)今的基礎(chǔ)教學(xué)改革，不僅僅是對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革，更重要的體現(xiàn)在對(duì)教師的教學(xué)方法和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式的變革上。物理課程是基礎(chǔ)科學(xué)教學(xué)中的一門基礎(chǔ)性的學(xué)科，它也是一門具有哲理性的學(xué)科，其科學(xué)探究的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)培養(yǎng)具有科學(xué)探究能力的人才，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，在高中物理教學(xué)中重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)、開發(fā)探究性實(shí)驗(yàn)，這是落實(shí)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的一個(gè)具體的措施。探究性實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)好課本知識(shí)之后，在老師的引導(dǎo)下結(jié)合具體問題進(jìn)行自主探究，對(duì)知識(shí)更進(jìn)一步地領(lǐng)會(huì)和掌握，形成理論聯(lián)系實(shí)際的能力，通過探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生認(rèn)識(shí)獲取知識(shí)的方法和過程，從而更有效地掌握進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代生產(chǎn)技能和現(xiàn)代技術(shù)所必需的基礎(chǔ)物理知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

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

一、使重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

比如上面做的彈簧的壓縮求出k的實(shí)驗(yàn)，我們就可以用來(lái)做探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橹亓?shì)能比較容易測(cè)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(lái)探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式。

二、利用彈性勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化測(cè)量彈性勢(shì)能

1.實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)

具體的做法是，在平拋運(yùn)動(dòng)儀器的水平軌道上打一個(gè)孔，把彈簧固定在軌道上。將白紙和復(fù)寫紙疊放在一起，用夾子固定在面板上。同時(shí)，把白紙按實(shí)驗(yàn)儀器示教板的大小疊起來(lái)，讓紙的邊緣與示教板上框線的邊緣線對(duì)齊，并把小球離開軌道的水平末端的這點(diǎn)標(biāo)出，作為h高度，s水平坐標(biāo)的原點(diǎn)，用現(xiàn)有儀器上的夾子進(jìn)行夾白紙和復(fù)寫紙會(huì)夾不牢，經(jīng)常造成白紙和復(fù)寫紙滑動(dòng)離開原來(lái)的位置，造成實(shí)驗(yàn)打出的點(diǎn)誤差增大。

用天平測(cè)量鋼球的質(zhì)量m，讓鋼球每次壓縮彈簧一段距離，用刻度尺測(cè)量出長(zhǎng)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(fù)寫紙?jiān)诎准埳狭粝落撉虻奈恢茫淖儚椈傻男巫兞縳，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，注意在做實(shí)驗(yàn)時(shí)一定選彈簧與鋼球匹配。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

從以上兩種方法，能夠進(jìn)行彈性勢(shì)能表達(dá)式的探究實(shí)驗(yàn)，但是第一種方法能夠在做探究彈性勢(shì)能表達(dá)式實(shí)驗(yàn)的同時(shí)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(shí)驗(yàn)得出。所以第一種方法比較方便。

以上探究實(shí)驗(yàn)，可以充分利用物理實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有器材，在新教材實(shí)驗(yàn)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(xué)效果。物理教學(xué)中運(yùn)用探究性實(shí)驗(yàn)的目的主要在于給學(xué)生學(xué)習(xí)物理創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理知識(shí)形成的過程和方法，從而能主動(dòng)地獲取物理知識(shí)和發(fā)展能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)和世界觀的形成。同時(shí)，通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)技能，在實(shí)驗(yàn)中逐漸培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

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（作者單位 云南省羅平縣第二中學(xué)）