对“探究功与速度变化的关系”实验的改进

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1、对“探究功与速度变化的关系”实验的改进江西省浮梁县一中一周洁关键词：做功与速度关系误差分析实验方法的改进普通高中物理课程标准实验教科书必修2中“探究功与速度变化的关系”，是通过实验探究力对原来静止的物体所做的功与物体获得的速度Z间的关系。本实验主要是研究弹力对物体所做的功及利用打点计时器测出物体的速度，从而比较两者之间是？还是？或者是其它规律。但是本实验仍存在诸多问题。（1）实验使用仪器过多，操作复杂，它未能充分体现屮学实验应安全、成功、简单与经济统一的原则。（2）该实验的可见性与成功率很低。原因为：①实验中改变橡皮筋的条数来改变弹力对物体所做的功，但每一条橡皮筋对物体所做的功不

2、一定相等。②物体在运动过程中很难沿平行打点计时器限位孔连线的垂直平分线运动，这样会增大纸带与打点计时器间的摩擦力。③实验难以操作，当用一条橡皮拉物体吋如弹力过小，得到的点密不可分；当用一条橡皮筋拉物体吋如弹力较大,用多条橡皮筋作用时，物体速度过快，纸带上打下的点乂太少或做抛体运动。因此它的数据来源具有不确定性，且实验的精确度要求也很低。综上原因，笔者将该实验设计成研究物体的重力做功与物体速度的关系，物体速度的测量通过测物体的平抛运动的初速度方法来实现。即：将垂物从平抛演示仪上一定高度处由静止释放，重物在只受重力做功的条件下向下运动，直到最后做平抛运动，则测出重物下落的竖直高度，和

3、重物平抛运动的初速度（研究重物在平抛演示仪上的运动部分）。最后分析两者Z间是？还是？或者是其它规律。实验仪器：改进后的光滑的平抛演示仪（将原平抛演示仪上表面打磨得尽可能光滑，然后在斜面上精确找出离斜槽末端水平切线竖直高度分别为H、2H、3H、4H……并标示。电磁线圈可移动至相应位置）小球，口纸、复写纸、亥慷尺、重铅锤、园规、电源等。实验过程：（1）将改进的平抛演示仪固定在水平桌子边沿，由重铅锤确定平抛演示仪末端正下方的位置并记为0点；测出仪器末端到地面的高度并记为h。如图：（2）将小球位于离平抛演示仪末端切线上方H高处无初速度释放，测出小球的落点到平抛演示仪末端正3H下方的水平距

4、离（也可以多次让小球从同一高度释放，2H用园规找岀平均落点），并记为1点。1H（3）改变小球离平抛演示仪末端切线上方的高度；如2H、3H、4H……处无初速度释放,测出小球的落点到平抛演示仪末端正下方的水平距离（也可以多次让小球从同一高度释放，用园规找出平均落点），并记为2、3、4……点。（4）测出小球每次下落做平抛运动时的水平距离，并分别记为11、12、13、I4……，根据物体的平抛运动规律，由分别求出小球每次运动到平抛演示仪末端时的速度并分别记为V1、V2、V3、V4……o（5）分别以W为纵坐标，以V或为横坐标作岀功与速度或速度的二次方的函数图线，分析这些图线。从图线屮可以发现

5、对于同一个物体，功与速度的平方成正比。原实验改进后具有以下优点：（1）提高了实验的精确度，改进后的实验：①避免了纸带在运动过程中与打点计时器之间的阻力产生的误差。②避免了因不同橡皮筋作用时所做功的不同而对实验带来的误差。（2）提高了实验的成功率，改进后的实验：①不需要判断纸带上的点的有效性。②克服了因橡皮筋的伸氏量不当使物体做抛体运动，或做速度较小匀速直线运动。③不需要对实验进行摩擦力的平衡操作过程。（3）节约了实验成本,提高的仪器的使用率，因平抛运动的实验学生在此乙前已做过,这样操作熟练，同时也不另需购置实验器材，便于推广。改进后实验误井分析：（1）因平抛演示仪改进后虽然光滑但

6、仍有摩擦，对小球仍做负功（这部分功可通过在平抛演示仪标示H、2H、3H……时加以修正）。（2）小球做平抛运动的初速度在测量与计算时仍与理论值存在谋差，但这部分误差仍在高中实验误差要求范围之内。课程教材研参考文献：普通高中物理实验教科书必修2人民教育出版社究所编著中学教学百科全书卷沈阳出版社许嘉璐主编