物體的動能大小與哪些因素有關

李琪

[摘 要]學生若能成功地完成好探究動能大小決定因素的實驗，會對認識動能起到關鍵的作用以及對本節后面的重力勢能和彈性勢能的學習作下很好的鋪墊，對教材中的實驗進行創新改進，更有利于學生理解物體的動能大小與質量和速度的關系。

[關鍵詞]動能實驗；創新物理

一、該實驗在教材中所處的地位和作用

1.地位：能量是自然界客觀存在的，但又是無影無形的，能力可以通過對外做功的過程體現出來，初中生認識動能則是接觸到具體能量形式的開端。“良好的開端是成功的一半”，如果學生能成功地探究好動能大小決定因素這一實驗，則會對認識動能起到至關重要的作用以及對以后的重力勢能、彈性勢能的學習打下良好的基礎，還將會對 “機械能及其轉化”的學習作好鋪墊。

2.作用：

（1）對形象認識功和能關系有較好的幫助，通過觀察實驗現象就會知道功和能既有區別又有聯系。

（2）通過觀察實驗和分析能較好地理解動能大小決定于物體的質量和速度。

（3）讓學生經歷探究的全過程，熟悉探究的方法和技能，激發學生學習物理的興趣。

（4）由實驗得出結論，客觀具體，學生容易接受，減輕了教師的教學負擔。

二、教材中實驗原型及不足之處

1.實驗原型

（1）原理圖，如下圖：

（2）原理：

鋼球A從斜面滾下獲得動能→→→→撞擊木塊B做功→→→→比較做功的大小。

2.不足之處

（1）撞擊鋼球方向容易出現偏差，容易滾出預設軌跡，導致撞偏甚至撞不著木塊，實驗失敗的機率較大。

（2）鋼球一旦撞偏木塊，木塊的運動軌跡也會隨之改變，出現旋轉或偏離軌道，而導致實驗失誤。

（3）木塊與水平接觸面的阻力較大，而撞擊鋼球的質量太小，造成木塊滑行的距離太短，從而看不出實驗效果或效果不明顯。

（4）未設置對照實驗，需要通過記錄數據進行比較，直觀性不強。

三、實驗創新及改進之處

1.實驗創新

（1）設置了對照實驗，直觀比較，直接得出結論。

（2）改進實驗細節，減少實驗失誤及誤差。

（3）增加實驗過程和結果的可觀察性方面的創新。

2.改進之處

（1）將球改為圓柱體，撞擊方向準確。

（2）木塊改為小車，減少阻力，增大運動的距離，便于比較。

（3）降低斜面坡度，確保斜面與水平木板連接處縫隙小，確保小車不沖出水平木板。

（4）實驗步驟分兩步，質量不同的圓柱體從同一高度滾下，質量相同的圓柱體從不同的高度滾下。

四、實驗器材準備

自制斜面，小車2個，圓柱體（用鉤碼替代）3個（其中兩個質量相同），擋板2塊，增壓方塊2個（根據實驗需要可選）。

五、實驗原理及裝置說明

1.實驗原理：圓柱體從斜面滾下獲得動能，然后去碰撞停在水平面的小車，比較小車撞擊后運動的距離，來說明圓柱體動能的大小。

2.實驗方法：控制變量法、轉換法、比較法。

3.實驗裝置，如下圖：

4.裝置說明

（1）在探究質量因素時，圓柱體的質量差別不能太小。

（2）由于金屬圓柱體沒有預定軌道和受斜面平整度的影響，斜面的高度若太高，就會導致圓柱體運動方向的改變。

（3）圓柱體的位置注意要與小車對應好，否則圓柱體就不會與小車正碰，導致實驗失誤。

六、實驗操作過程

1.演示一

讓質量不同的圓柱體從同一高度滾下，撞擊停在同一直線上的兩個小車，觀察比較小車被撞擊的距離，說明動能的大小與物體的質量有關，當速度相同時，質量越大動能越大。

2.演示二

讓質量相同的圓柱體從不同的高度滾下，撞擊停在同一直線上的兩個小車，觀察比較小車被撞擊的距離，說明動能的大小與物體的速度有關，當質量相同時，速度越大動能越大。

七、創新后的實驗效果

對照實驗同時演示，現象明顯，直觀性強，直接比較得出結論，降低學習的難度，減輕了學習的負擔。

八、自我評價

設置了對照實驗，更有利于學生理解物體的動能大小與質量和速度的關系。對于綜合分析能力還不是很強的學生來說，對照實驗同時演示，效果會很好。