蘇科版《探究影響動能大小因素的實驗》裝置的改進

洪澤

摘 要：初中生探究動能是接觸到具體能量形式的開始，如果學生能順利地探究好影響動能大小因素這一實驗，則會對認識動能、理解動能、判斷動能的大小起到至關重要的作用，為以后其他能量的學習以及能量間的轉化的理解打下很好的根基。

關鍵詞：影響動能大小因素實驗; 裝置; 改進

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2020）1-010-001

一、實驗的地位及作用

1.地位

本實驗是蘇科版初三上學期第十二章《機械能與內能》中的第一個學生實驗。動能的概念在初二上學期第五章《物體的運動》的教學中就已經出現，有關動能的一些現象并不陌生。第十二章主要以能量為知識點展開，讓學生了解各種形式的能量以及能量間的轉化。

2.作用

（1）經過實驗，認識到具有動能的物體能對外做功，知道功和能既有區別又有聯系。（2）通過觀察實驗現象，能理解動能大小與質量和速度的關系。（3）學生經歷探究過程，能較好地掌握科學的探究方法和實驗技能。（4）實驗得出結論，客觀具體，學生輕易掌握知識點，減輕教師的教學負擔。

二、教材中實驗裝置的不足之處

1.實驗裝置及原理

小車從斜面滾下，獲得動能（重力勢能轉化而來）撞擊水平面上木塊，對木塊做功。通過對比不同質量或速度下木塊移動的距離，判斷出小車對水平面上木塊做功的大小，進而得到小車動能的大小，體現出能量轉換的思想。

2.裝置不足之處

（1）小車從斜面上滾下容易偏離預設軌跡，不能正碰撞木塊，以至于木塊被撞偏甚至撞不到木塊，實驗成功率不高。（2）由于木塊在木板上滑動時摩擦力比較大，小車撞擊木塊移動的距離比較短，實驗效果不太明顯。（3）同一小車從同一位置靜止滑下撞同一位置的木塊，前后兩次移動的距離有很大程度都不一樣，實驗的偶然性較大。（4）沒有設置對照實驗，需要記錄每次木塊被撞移動的距離，比較前后數據才能得出結論，直觀性不是太強。（5）探究速度對動能的影響時，將小車放置在斜面上不同高度，從而獲得不同的速度。學生在總結規律時容易得出，高度越高，動能越大的錯誤結論。

三、實驗創新及改進之處

1.用紗門軌道彎折成斜面和水平面，可以確保小球與被撞物進行正碰撞，實驗成功率百分之百。

2.小球在水平面上滾動時摩擦力小，被撞物（小瓶）質量可變，從而可以適當調節小瓶被撞移動的距離，使實驗現象更加明顯。

3.同一小球從同一位置靜止滑下撞同一位置的小瓶，每次都是正碰撞，前后兩次小玻璃瓶移動的距離基本一樣，實驗的結論更加可靠。

4.雙球、雙軌進行實驗，節省時間且實驗現象直觀明顯，無需測量小玻璃瓶移動的距離就可以直接得出結論。

5.探究速度對動能的影響時，使雙軌道的其中一個軌道的斜面變得粗糙（增大阻力），將相同的小球從軌道斜面同一高度由靜止釋放，問學生，哪一個小球受到的阻力小，哪一個運動速度快，哪一個先到達水平面，為什么？由蘇科版第九章第一節，探究阻力對物體運動的影響，學生自然而然地得出兩球的速度的關系，再通過實驗驗證速度對動能的影響，學生更容易得出正確的結論。

四、實驗方案

1.實驗器材

自制雙軌道，體積相同的鐵球、玻璃球各兩個，帶塞子的青霉素玻璃瓶兩個。

2.實驗原理

小球從斜面上滾下，獲得動能，碰撞水平面上的玻璃瓶，比較玻璃瓶被撞移動的距離的長短，來判斷小球動能的大小。

3.實驗方法

控制變量法、轉換法、比較法。

4.實驗步驟

（1）探究動能與質量的關系

①實驗裝置及原理。將質量不同的玻璃球、鐵球放置在斜面的同一高度，由靜止釋放，可以觀察到兩質量不同的小球，同時撞擊到水平面上的小玻璃瓶，比較水平面上玻璃瓶被撞移動的距離。

②數據記錄表格

③實驗結論：

（2）探究動能與速度的關系

①實驗裝置及原理。利用雙面膠和布條改變其中一條軌道的斜面的粗糙程度。將質量相同的鐵球放置在粗糙程度不同的斜面上由同一高度靜止滑下，比較水平面上玻璃瓶被撞移動的距離。

②數據記錄表格

③實驗結論：

五、教學效果

1.學生動手操作簡單易行，雙軌實驗，節約時間。

2.雙軌實驗，現象明顯，結論一目了然，直觀性強。

3.難點突破。蘇科版中探究速度對動能的影響實驗中，學生易得出在物體質量相同時，物體的高度越高，動能越大的錯誤結論。我們在改進的裝置中，將兩個小球從斜面的同一高度滑下，由于接觸面的粗糙程度不同，從而到達水平面的速度不同，利用雙軌同時實驗，讓速度大小直觀可視，很好地突破難點，學生輕易地總結出正確的結論。

參考文獻：

[1]陶傳清.探究物體的動能跟哪些因素有關

[2]《中學生數理化：八年級物理》，2015