“功”的演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

教材中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：活動(dòng)“11.5探究斜面”，由于摩擦的客觀存在，F(xiàn)s與Gh之間誤差較大，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行了改進(jìn)，取得了較好的教學(xué)效果，現(xiàn)將做法介紹如下。

一、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方案

對(duì)教材中的活動(dòng)“11.5探究斜面”進(jìn)行三點(diǎn)改進(jìn)，方案如下：

1.控制斜面與水平面成30°，則小車沿斜面前進(jìn)的距離s是小車上升高度h的兩倍。這樣我們就可把重點(diǎn)放在準(zhǔn)確的測(cè)量拉力F的大小。

（根據(jù)Fs=Gh，若s=2h，則拉力F=1/2G，由于摩擦造成拉力F增大，拉力F總大于1/2G，那么Fs必然大于Gh。而斜面表面越光滑，拉力F越接近1/2G，這樣s、h對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論不會(huì)再產(chǎn)生影響，可減少測(cè)量的數(shù)據(jù)，從而簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。）

2.書(shū)中原來(lái)是用重量不同的砝碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改為只用同一重量的鉤碼實(shí)驗(yàn)。

3.將實(shí)驗(yàn)原來(lái)只用同一類型的斜面，模仿牛頓第一定律采用三種不同類型的斜面：

（1）較粗糙的木板表面；

（2）較光滑的木板表面；

（3）光滑的玻璃表面。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集

按改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，具體探究過(guò)程如下：

1.測(cè)出小車及車上砝碼總重G，小車三次沿斜面上升高度均為h，計(jì)算出小車三次沿斜面通過(guò)的距離均為s=2h（記錄在表格中）。

2.用較粗糙的木板表面做斜面，測(cè)出拉力F1；

3.用較光滑的木板表面做斜面，測(cè)出拉力F2；

4.用光滑的玻璃表面做斜面，測(cè)出拉力F3；

實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)：

1.用同一小車及鉤碼與教材不同；

2.沿斜面向上勻速拉動(dòng)小車。

在采集數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該客觀、真實(shí)。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出拉力F，記錄在表格中，將收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)實(shí)物投影引導(dǎo)學(xué)生分析。

探究斜面實(shí)驗(yàn)對(duì)照表

斜面類型 G/Nh/mGh/(N·m)F/Ns/mFs/(N·m)

組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析、探索、研究、討論。本實(shí)驗(yàn)用列表對(duì)比的方法循序漸進(jìn)，學(xué)生易從表面現(xiàn)象，找到真正的規(guī)律。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出Fs 和Gh時(shí)，得出的結(jié)論是Fs大于Gh，再引導(dǎo)學(xué)生分析表格中數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

通過(guò)討論與交流學(xué)生發(fā)現(xiàn)：在粗糙木板表面上Fs與Gh之間相差最大，而在光滑表面，誤差較小，近似相等。

教師再提出問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)中，誤差產(chǎn)生的原因是什么？

結(jié)合牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析得出，由于摩擦存在造成拉力F增大，使得Fs大于Gh。而斜面表面越光滑，拉力F越接近1/2G，則Fs 與Gh的乘積越接近，進(jìn)一步推理：如果是理想表面（即表面絕對(duì)光滑），那么情況是怎樣的呢？

這時(shí)出示動(dòng)畫(huà)（演示斜面光滑時(shí)，揭示時(shí)F、s 與G、h的關(guān)系）。結(jié)合牛頓第一定律的推理方法，學(xué)生自然得出當(dāng)表面絕對(duì)光滑時(shí)，F(xiàn)s 與Gh的乘積應(yīng)相等。

多媒體課件展示：理想斜面情況

具體構(gòu)思如下圖：

物體勻速向上運(yùn)動(dòng)，表格中出現(xiàn)拉力，重力大小，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到斜面頂端時(shí)，出現(xiàn)s和h大小，最后得出Fs 與Gh大小。

分析得出結(jié)論：沒(méi)有既省力又省距離的機(jī)械。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的體會(huì)

通過(guò)對(duì)探究斜面實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程及推理過(guò)程、獲得理智和情感體驗(yàn)、積累科學(xué)知識(shí)和方法，在探究過(guò)程中加強(qiáng)合作與交流，實(shí)驗(yàn)用列表對(duì)比的方法循序漸進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程，學(xué)生就容易掌握。

（作者單位：江蘇省泰興市洋思中學(xué)）