組合式機械能實驗裝置的研制

陳景春 顧江鴻

組合式機械能實驗裝置的研制

陳景春1顧江鴻2

☆“國培計劃”成果匯報☆

編者按：

實施“國培計劃”是提高中小學教師特別是農村教師隊伍整體素質的重要舉措，對于推進義務教育均衡發展、促進基礎教育改革、提高教育質量具有重要意義。為了更好地推動“國培計劃”的實施，我刊特開設“國培計劃成果匯報”欄目，旨在介紹經驗、推廣成果、集思廣益、共同提高。歡迎參與“國培計劃”的院校、機構以及教師與學員積極賜稿、投稿。

自承擔“國培計劃”培訓任務以來，阜陽師范學院物理與電子科學學院在學校的統一領導和整體部署下，精心策劃，認真組織，整合力量，廣挖資源，創新模式，力爭實效，培訓工作開展得紅紅火火，效果顯著。特別是“國培計劃(2011)”安徽省農村中小學骨干教師置換研修項目初中物理班的學員，在李季教授、顧江鴻博士的指導下，培訓期間積極學習、深入反思、細致研究、認真總結，撰寫了一批質量較高的論文。本期刊出其中的5篇論文，以饗讀者。

在現行初中物理課本《動能和勢能》一節中，有三個以上的實驗，由于實驗器材繁多，造成搬運不便，操作過程繁瑣，加大了課堂教學處理難度。筆者在教學實踐中對本課的幾個實驗進行了系統的優化和組合，自制了機械能實驗組合教具，克服了原實驗的弊端，能夠較好地完成教學任務，達到教學目的。現將該實驗裝置和實驗過程介紹一下，求教與同行和專家。

一、實驗裝置

機械能實驗裝置的主體是一個木制框架，其長90cm、寬10cm、高70cm。木架中上部有三層平板(從上往下分別是第三、第二、第一層平板)，分別裝有彈片、斜面和不同粗糙程度的平面，在支架的底端兩邊內側配有兩個附件箱，裝入各種附件(如圖1所示)。

圖1 組合式機械能實驗裝置圖

二、實驗操作

1.探究動能的大小跟哪些因素有關

如圖1所示，利用圓柱形物體(本文以兩節一號干電池和一節五號干電池為例)和三個火柴盒可以做動能跟哪些因素有關的實驗。

(1)質量一定時，探究動能與速度的關系

讓一號干電池從第一層平板的斜面頂端滾下、另一節同樣的一號干電池從第二層平板的斜面中間滾下，觀察他們同時滾到斜面(高1cm)底端速度的大小。然后，一、二兩層平板斜面底端放上火柴盒，重復兩節干電池從原位置同時滾下，去推動火柴盒移動一段距離。

(2)速度一定時，探究動能與質量的關系

讓一號和五號干電池從一、三兩層平板的斜面頂端同時滾下，觀察兩節干電池滾到斜面底端時的速度大小。然后，斜面底端再放上火柴盒，讓一號、五號干電池同時從兩層平板的斜面頂端滾下，去推動火柴盒移動一段距離。

從回歸結果的系數可以看出，現金支付方式和混合支付方式對收購方績效有負效應，但是從回歸結果看都不顯著。相對于現金支付和混合支付，股票支付更能提高收購公司的短期績效。其中的原因可能是通過股票支付可以從一定程度上反映了公司控股股東對上市公司的信心并且改善了公司治理結構,因此采用股票支付方式的并購具有相對較高的短期績效。

2.探究重力勢能的大小跟哪些因素有關

如圖1右邊所示，裝置右下角的沙槽上安插三根鐵釘(鐵釘15cm長)；上面安裝有三個可以卡在兩層平板上的鐵皮漏斗，讓不同的干電池從不同高度(或同一高度)的漏斗豎直落下，把鐵釘打入沙中，做重力勢能跟哪些因素有關的實驗。

(1)質量相同時，探究重力勢能跟高度的關系。讓相同的兩節一號干電池分別從左、中(一、二兩層，高度不同)漏斗中落下，觀察干電池把鐵釘打入沙中的深度。

(2)高度相同時，探究重力勢能跟質量的關系。讓不同的兩節干電池(一號電池、五號電池的代用品)分別從左、右(第二層，高度相同)漏斗中落下，觀察干電池把鐵釘打入沙中的深度。

3.探究彈性勢能跟哪些因素有關

如圖1左上端所示，一個直角鐵片右端安裝一段鋼鋸條和一段薄鐵片(兩個等長)，外加兩個火柴盒，做彈性勢能跟哪些因素有關的實驗。讓鋼鋸條形變不同，去彈擊火柴盒，觀察鋼鋸條兩次將火柴盒彈出的距離；將鋼鋸條和薄鐵皮形變相同，然后分別去彈擊火柴盒，觀察他們將火柴盒彈擊的距離。

4.其他實驗

利用滾下的干電池推動火柴盒移動一段距離；利用伸長的彈簧將小車拉回(在第一層平板的右端)，這兩個實驗總結出物體能夠對外做功就具有能。手拉小車把彈簧拉開一段距離，再松手，彈簧又把小車拉回來，說明彈性勢能跟動能相互轉化。在第三層平板的下端系上小球，將小球拉到一定的高度，然后釋放，小球的動能和重力勢能相互轉化。

三、實驗裝置的優點

1.優化了實驗裝置

這是一個整體裝置，手提著就可以帶進教室，放到講桌上就可以進行實驗，由于它的位置高，可見度大，易于全班觀察。

2.增加了實驗內容

這個教具增加了三個物理實驗：(1)建立“能的概念”實驗。(2)探究彈性勢能跟哪些因素有關實驗。(3)探究彈性勢能跟動能相互轉化的實驗。這樣學生親自觀察實驗現象，變抽象講解為具體印象，激趣啟智，降低學生學習知識的難度。

3.降低了操作難度

這一裝置用干電池代替了鋼珠(或小球)。如果讓鋼珠從斜面上滾下，必須要有溝槽，否則鋼珠從斜面上滾下來易掉下來，如果刻畫溝槽，增加了制作難度。用干電池從斜面上滾下來，不容易偏離，很容易推動火柴盒移動。

4.提高了實驗的利用率

三層平板反復被各個實驗所使用，六個實驗都是在平板上(或下)完成的。干電池反復使用，火柴盒反復使用，提高儀器使用效率。干電池從鐵皮漏斗豎直落下，擊打鐵釘，保證實驗能夠成功。

2011-12-08

陳景春，本科，中教高級。

1.安徽省六安市裕安區韓擺渡初中。2.阜陽師范學院物理與電子科學學院。