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时间:2019-01-07
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1、测滑轮组的机械效率实验的改进初中物理“测滑轮组的机械效率”实验中,要学生测量和记录的数据较多,操作不方便,效果不直观。为此,我对实验进行了改进。改进后的实验更方便、直观、灵活,易于学生接受,方便教师讲评、演示。 一、改进原因 1、难得出s=nh的关系。 用刻度尺测量钩码提升的高度h和弹簧测力计移动的距离s时准确度差,实际测量时很难得出s=nh的结论(n指承担物重的绳子段数)。因为钩码的位置与弹簧测力计的位置在竖直方向不在同一直线上,所以实验时不能同时测出钩码和弹簧测力计的初位置。按原装置操作,必需测量了钩码的初位置以后,要移动刻度尺去测量弹簧测力计的初位置,这时,钩码
2、的初位置可能发生了变化,因为弹簧测力计是用手提着,没有固定不动的,造成测量弹簧测力计的初位置时准确度差,这是产生s≠nh的原因之一。同样,钩码提升一定高度以后,再次测量钩码和弹簧测力计的末位置也会出现类似的误差,这是产生s≠nh的原因之二。 2、效果不明显: 用刻度尺测量出四个数值后,需要进行运算才能得出钩码提升的高度h和弹簧测力移动的距离s,即h=h2-h1,s=s2-s1。显然,实验时s=nh的关系不能直观地在刻度尺上看出来。实际实验时有部分学生测量出四个数值后,不会进行数学运算得出钩码提升的高度h和弹簧测力计移动的距离s。 3、操作不方便。 实验时,要匀速向上拉弹
3、簧测力计,实际操作时很难控制匀速向上拉,再加上做多段绳子承担物重的时候,多数学生就会站在凳子上或桌子上拉,还要一手拉弹簧测力计,一手用刻度尺测量。教师演示时,每做完一步后讲评时,要把整个装置放下,再做下一步时又要重新装配,浪费了大量实验时间,造成学生分组实验时间不够。 二、改进后的结构:如右图所示,说明:(1)、刻度尺1(用于测量钩码提升的高度h); (2)、刻度尺2(用于测量弹簧测力计移动的距离s,调零时可上下移动); (3)、导轨(防止弹簧测力计偏转); (4)、螺母(用于固定定滑轮); (5)、定滑轮(改变动力方向,给操作带来方便,调节弹簧测力计保持竖直状态时,
4、可旋转)。 三、实验原理:用弹簧测力计测出钩码重G和拉力F的值,用刻度尺测出钩码提升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,可算出滑轮组的机械效率η。 四、操作步骤 1、照图2甲那样,把滑轮组安装好,然后用细绳子系住弹簧测力计的拉环跨过定滑轮改变拉力的方向。 2、使钩码对准刻度尺1的“0”刻线处,弹簧测力计张紧时所附的蓝色指针对准刻度尺2的“0”刻线处。 3、匀速拉动弹簧测力计使钩码G升高,从弹簧测力计读出拉力F的值,在刻度尺上可直接读出钩码提升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,填入记录表格(见下表)。 4、算出有用功W有用、总功W总、机械效率η,填入记录表格中(见下表
5、)。 5、照图2乙那样安装滑轮组,重做上面的实验。 测滑轮组的机械效率记录表格五、应用举例 1、 比如:如图2甲所示的滑轮组: (1)、当钩码提升的高度时h1=5cm,弹簧测力计移动的距离s1=15cm 即:钩码提升1格时,弹簧测力计移动3格(说明:刻度尺的分度值为5cm)。 (2)、当钩码提升的高度h2=10cm时,弹簧测力计移动的距离s2=30cm 即:钩码提升2格时,弹簧测力计移动6格。 (3)、当钩码提升的高度h3=15cm时,弹簧测力计移动的距离s3=45cm 即:钩码提升3格时,弹簧测力计移动9格。 由以上三次实验可得出s=3h(由3段绳子承担物
6、重)。 (4)、若钩码重G=3.92N,弹簧测力计读数F=1.5N,则 可算出滑轮组的机械效率 2、 又如,如图2乙所示的滑轮组: (1)、当钩码提升的高度h1=5cm时,弹簧测力计移动的距离s1=25cm即:钩码提升1格时,弹簧测力计移动5格。 (2)、当钩码提升的高度h2=10cm时,弹簧测力计移动的距离s2=50cm即:钩码提升2格时,弹簧测力计移动10格。 由以上二次可得出s=5h(由5段绳子承担物重)。 (3)、若钩码重G=3.92N,弹簧测力计读数F=1N,则可算出滑轮组的机械效率 六、教学中使用情况和效果 1、本教具特别适合初中物理“
7、测滑轮组的机械效率”演示、分组实验。 2、改进后的好处: (1)具有操作方便:一个人可独立操作,方便教师演示、讲评,容易控制匀速拉弹簧测力计,节约实验时间。 (2)效果明显:h和s可在刻度尺上直接读出,比原实验装h=h2-h1,s=s2-s1少测二次数值和进行数学运算,减小测量误差,可直观得出s=nh的关系(而这个关系正是教学中的重点、难点)。 (3)从实验操作与观察,学生容易得出如下结论: (1)s=nh(n指承担物重的绳子段数)。 (2)影响滑轮组的机械效率高低的因素:
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