蘇科版《探究影響動能大小因素的實驗》裝置的改進

洪澤

摘 要：初中生探究動能是接觸到具體能量形式的開始，如果學(xué)生能順利地探究好影響動能大小因素這一實驗，則會對認識動能、理解動能、判斷動能的大小起到至關(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：影響動能大小因素實驗; 裝置; 改進

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2020）1-010-001

一、實驗的地位及作用

1.地位

本實驗是蘇科版初三上學(xué)期第十二章《機械能與內(nèi)能》中的第一個學(xué)生實驗。動能的概念在初二上學(xué)期第五章《物體的運動》的教學(xué)中就已經(jīng)出現(xiàn)，有關(guān)動能的一些現(xiàn)象并不陌生。第十二章主要以能量為知識點展開，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)過實驗，認識到具有動能的物體能對外做功，知道功和能既有區(qū)別又有聯(lián)系。（2）通過觀察實驗現(xiàn)象，能理解動能大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系。（3）學(xué)生經(jīng)歷探究過程，能較好地掌握科學(xué)的探究方法和實驗技能。（4）實驗得出結(jié)論，客觀具體，學(xué)生輕易掌握知識點，減輕教師的教學(xué)負擔(dān)。

二、教材中實驗裝置的不足之處

1.實驗裝置及原理

小車從斜面滾下，獲得動能（重力勢能轉(zhuǎn)化而來）撞擊水平面上木塊，對木塊做功。通過對比不同質(zhì)量或速度下木塊移動的距離，判斷出小車對水平面上木塊做功的大小，進而得到小車動能的大小，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，實驗成功率不高。（2）由于木塊在木板上滑動時摩擦力比較大，小車撞擊木塊移動的距離比較短，實驗效果不太明顯。（3）同一小車從同一位置靜止滑下撞同一位置的木塊，前后兩次移動的距離有很大程度都不一樣，實驗的偶然性較大。（4）沒有設(shè)置對照實驗，需要記錄每次木塊被撞移動的距離，比較前后數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論，直觀性不是太強。（5）探究速度對動能的影響時，將小車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)律時容易得出，高度越高，動能越大的錯誤結(jié)論。

三、實驗創(chuàng)新及改進之處

1.用紗門軌道彎折成斜面和水平面，可以確保小球與被撞物進行正碰撞，實驗成功率百分之百。

2.小球在水平面上滾動時摩擦力小，被撞物（小瓶）質(zhì)量可變，從而可以適當(dāng)調(diào)節(jié)小瓶被撞移動的距離，使實驗現(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的距離基本一樣，實驗的結(jié)論更加可靠。

4.雙球、雙軌進行實驗，節(jié)省時間且實驗現(xiàn)象直觀明顯，無需測量小玻璃瓶移動的距離就可以直接得出結(jié)論。

5.探究速度對動能的影響時，使雙軌道的其中一個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，問學(xué)生，哪一個小球受到的阻力小，哪一個運動速度快，哪一個先到達水平面，為什么？由蘇科版第九章第一節(jié)，探究阻力對物體運動的影響，學(xué)生自然而然地得出兩球的速度的關(guān)系，再通過實驗驗證速度對動能的影響，學(xué)生更容易得出正確的結(jié)論。

四、實驗方案

1.實驗器材

自制雙軌道，體積相同的鐵球、玻璃球各兩個，帶塞子的青霉素玻璃瓶兩個。

2.實驗原理

小球從斜面上滾下，獲得動能，碰撞水平面上的玻璃瓶，比較玻璃瓶被撞移動的距離的長短，來判斷小球動能的大小。

3.實驗方法

控制變量法、轉(zhuǎn)換法、比較法。

4.實驗步驟

（1）探究動能與質(zhì)量的關(guān)系

①實驗裝置及原理。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的距離。

②數(shù)據(jù)記錄表格

③實驗結(jié)論：

（2）探究動能與速度的關(guān)系

①實驗裝置及原理。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的距離。

②數(shù)據(jù)記錄表格

③實驗結(jié)論：

五、教學(xué)效果

1.學(xué)生動手操作簡單易行，雙軌實驗，節(jié)約時間。

2.雙軌實驗，現(xiàn)象明顯，結(jié)論一目了然，直觀性強。

3.難點突破。蘇科版中探究速度對動能的影響實驗中，學(xué)生易得出在物體質(zhì)量相同時，物體的高度越高，動能越大的錯誤結(jié)論。我們在改進的裝置中，將兩個小球從斜面的同一高度滑下，由于接觸面的粗糙程度不同，從而到達水平面的速度不同，利用雙軌同時實驗，讓速度大小直觀可視，很好地突破難點，學(xué)生輕易地總結(jié)出正確的結(jié)論。

參考文獻：

[1]陶傳清.探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)

[2]《中學(xué)生數(shù)理化：八年級物理》，2015