冉龍兵

（貴州省遵義市湄潭縣湄江高級(jí)中學(xué)，貴州 遵義）

在人教版高中物理必修二中，“探究做功與速度變化的關(guān)系”是非常具有代表性的探究課，其中蘊(yùn)含的科學(xué)探究思想，可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)識(shí)和了解，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。然而，教材中給出的實(shí)驗(yàn)方案存在諸多不足，如果不加以改進(jìn)，很難得出理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也就無法得出想要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教學(xué)效果將大打折扣。此外，有的老師覺得該實(shí)驗(yàn)操作比較困難，就干脆用講解來代替實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生喪失一次寶貴的體驗(yàn)探究過程的機(jī)會(huì)。因此，教師可以根據(jù)教材中給出的思路和方案，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，創(chuàng)造性地使用教材和實(shí)驗(yàn)儀器，提出切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。下面通過對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)方案的分析，對(duì)存在的不足進(jìn)行了改進(jìn)、嘗試，創(chuàng)造性地探究了做功與速度變化的關(guān)系。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1.體驗(yàn)物理知識(shí)的探究過程和物理規(guī)律的研究方法。

2.學(xué)會(huì)利用圖像來處理功與速度變化的關(guān)系。

二、實(shí)驗(yàn)器材

軌道、小車、細(xì)線、打火機(jī)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、擋光片、游標(biāo)卡尺、木塊、計(jì)算機(jī)（用于處理數(shù)據(jù)）。

三、實(shí)驗(yàn)原理

探究做功與速度變化的關(guān)系，需要測(cè)兩個(gè)物理量：一個(gè)是合力做的功，小車沿斜面的合力F恒定，改變s就可以得到小車在不同位置釋放時(shí)所做的功；另一個(gè)是合力做功所對(duì)應(yīng)的速度，用擋光片的寬度d除以計(jì)時(shí)器所記錄的時(shí)間就可以得到小車的速度，用此速度來代替小車通過光電門的瞬時(shí)速度，即v=d/t。

四、實(shí)驗(yàn)過程

1.用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d，測(cè)3次取其平均值。

2.將光電門固定在軌道距滑輪端不遠(yuǎn)處，并與數(shù)字計(jì)時(shí)器連接好，用細(xì)線連接小車末端和軌道的另一端，保持細(xì)線與軌道面平行，用木塊把這端墊高一些。

3.接通電源，讓小車距離光電門s處（s=18cm，可以根據(jù)軌道的長度選擇合適的長度），用打火機(jī)燒斷細(xì)線以確保小車靜止釋放，記錄擋光時(shí)間t。

4.改變s，每次使s增加18cm，重復(fù)步驟2，記錄所對(duì)應(yīng)的擋光時(shí)間t。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

1_.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入Excel中，并求出速度v，如下圖所示：

注：圖中 E欄是用 1、2、3、4、5分別代表的 1W、2W、3W、4W、5W。

2.、選中 D、E 兩列，點(diǎn)擊“插入”“圖表”“xy 散點(diǎn)圖”，得到如下圖所示的散點(diǎn)圖。從圖中可以看出，點(diǎn)的分布不成線性關(guān)系，用“趨勢(shì)線（多項(xiàng)式）”進(jìn)行擬合，如下圖所示，可以看出w-v的關(guān)系圖像為一條曲線。

6__________5__________________________________________________________________________________________________________________________________4321 0 w-v離散點(diǎn)圖_______00.1--0.2--0.3--0.4--0.5--0.6 6_____________5__________________________________________________________________________________________________________________________________00.1--0.2--0.3--0.4--0.5--0__________________________4 3 2 1 0 w-v圖象_________.6-1__

3.在Excel中，通過計(jì)算機(jī)算出速度的平方值，如下圖中的F_列。

A B C F n d t D v 0 E 0.2804 0.3593 0.4380 0.4977 0.5408 v*v 0 0.0786 0.1291 0.1919 0.2477 0.2955 w 0 0.0106 0 0 1 0.0106 0.0378 1 2 0.0106 0.0295 2 3 0.0106 0.0242 3 4 0.0106 0.0213 4 5 0.0106 0.0196 5

4.選中兩 E、F 列，點(diǎn)擊“插入”“圖表”“xy 散點(diǎn)圖”，得到如下圖所示的散點(diǎn)圖。從圖中可以看出，點(diǎn)大致分布在過原點(diǎn)的一條直線上，用“趨勢(shì)線（線性關(guān)系）”進(jìn)行擬合，如下圖所示，可以看出w-v2的關(guān)系圖像為一條過原點(diǎn)的直線，這說明合力做功和速度的平方成正比。

6___________5_______________________________________________________________________________________________________________________________________4 3 2 1 0 w-v離散點(diǎn)圖________6______________5__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________0- 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30.3 4 3 2 1 0 w-v2圖象_________-1_5 0--0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)探究得出做功和速度的平方成正比，為動(dòng)能定理提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

七、實(shí)驗(yàn)誤差分析

1.釋放小車時(shí)，不是在 s、2s、3s、4s、5s所對(duì)應(yīng)的位置靜止釋放。

2.軌道不同，地方的動(dòng)摩擦因數(shù)不同。

［1］臧國東.“探究做功與速度變化的關(guān)系”的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2015（9）.

［2］楊青華，楊建會(huì).用DISLab探究力做功與速度變化關(guān)系的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)［J］.物理教學(xué)探討，2016（12）.