实验：探究做功与速度变化的关系

珠海三中 曹建平

正文：

1：实验在教材中所处的地位与作用：

①：经历探究学习的情感体验过程，培养探究能力，让学生体会探究的方法。

②：探究做功与速度的关系，为帮助学生顺利理解高中核心规律“动能定理”而准备。

③：培养同学们利用物理图象探究物理关系的能力。并培养同学

们利用软件处理数据的能力。

2：实验原型及不足之处：

（1） 利用调节斜面来调节小车是否匀速，要通过看纸带上的间距观察，误差太大，而且纸带和复写纸盘浪费比较大；

（2） 打点计时器以及纸带的安装都不方便，耗时太多，而且摩擦太大；

（3） 采用打点计时器来测速度，在找距离相等的相邻几点时比较困难，很难把握从哪点开始找好，误差太大；

（4） 采用纯手工处理数据和画W—V图象效率低，误差大。

3：实验创新与改进之处：

1：用光电门代替打点计时器测速度，更方便，更精确

           2：调节小车使之在木板上匀速时，在小车首尾安放两遮光板来辅助调节，这样可以只装一个光电门就可以了。

           3：使用数表软件Excel进行数据处理及绘图，比纯手工处理更方便，更精确。

           4: 安放橡皮筋的钉子设计成弧形,使橡皮筋不容易出来.

5: 安装轨道使小车沿固定路径运动,并在轨道首末安装钉子.释放的地方安装钉子有利于小车每次从相同地方出发. 末尾安装钉子挡住小车使之停止运动.

6: 光电门附近安装多组钉子为了方便不同劲度系数的橡皮筋做实验.劲度系数越大的橡皮筋使用的钉子离光电门越近.

4：实验器材：

木板，安装光电门的铝框，计时器，小车，遮光板两个，

橡皮筋6条以上，电脑。

5：实验原理及装置说明：

（1） 使用光电门和计时器来测速度。

（2） 在小车首尾分别各装一个遮光板，实验时调节斜面使重力沿斜面的分力和摩擦力平衡，使小车匀速通过木板，这可以通过观察小车首尾通过光电门的时间看出来，若两个遮光板通过光电门的时间差别很小，就可以认为小车匀速通过木板。

（3） 用橡皮筋的条数可以代表对小车做功的多少，测量光电门每次通过光电门的速度。

（4） 探讨W与V的关系。

6：实验过程：

（1） 实验原理解释（如上第5点）。

（2） 按上面彩图安装好仪器。

（3） 调节木板使斜面上的重力沿斜面的分力和摩擦力平衡，使小车匀速通过木板，这可以通过观察小车首尾通过光电门的时间看出来，若两个遮光板通过光电门的时间差别很小，就可以认为小车匀速通过木板。注意：调节过程中小车速度越小越好。

（4） 取下一个遮光板，只保留车头上的遮光板，使遮光板的轴线和小车的轴线平行。

（5） 依次放1到6根橡皮筋对小车做功。释放小车注意使小车沿木板中轴线无碰撞通过木板上其他装置。记下对应橡皮筋条数光电门时间的示数。

（6） 采用数表软件Excel处理数据。（遮光板长度1cm）

（7）转化成Excel数据，利用数表软件进行数据处理

  注意：下面表格中数据是示例数据。

示例一－―数据关系

结论：功与速度的平方成正比。（本实验为便于探究，设初速度为零。）

结论推广：初速度不为零时，功与速度平方的变化量成正比。7：实验效果：

比使用打点计时器要方便，装置简单，精确程度好，效率高。

8：自我评价：

（1）                                              由于经费限制，本该做成铝合金导轨车槽无法完成。如果采用铝合金车槽，摩擦力大大减小，误差也会减小。

（2）                                             该仪器由于是手工制作，比工业化标准生产操作起来要难一点，需要熟练操作，掌握一定技巧。