創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究動(dòng)能定理

于曉寧

探究動(dòng)能定理既是高中物理中一個(gè)重要的探究性實(shí)驗(yàn)，也是一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)．教材中設(shè)計(jì)方案如圖１所示，通過(guò)改變相同的橡皮筋的條數(shù)即改變拉力對(duì)小車做的功，測(cè)出相應(yīng)小車最終獲得的速度，再通過(guò)數(shù)據(jù)分析達(dá)到實(shí)驗(yàn)探究的目的．本文通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)器材，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，探究動(dòng)能定理．

１ 改變實(shí)驗(yàn)器材與裝置

作用在小車上的拉力可通過(guò)拉力傳感器來(lái)測(cè)量;小車的速度可通過(guò)光電門來(lái)測(cè)量;為減小摩擦阻力，可用氣墊導(dǎo)軌代替木板．這些改進(jìn)可以減小傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案中的測(cè)量誤差，得到更為精確的探究結(jié)果．

１ 為了探究動(dòng)能定理，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖２ 所示的實(shí)驗(yàn)方案．利用無(wú)線力傳感器和光電門分別測(cè)拉力和速度，力傳感器、擋光片固定在玩具小車上，玩具小車通過(guò)一繞過(guò)定滑輪的不可伸長(zhǎng)的細(xì)線與小桶相連，無(wú)線力傳感器可以記錄細(xì)線對(duì)小車的拉力．A 、B 兩個(gè)光電門固定于水平軌道上．可以通過(guò)在小車上加砝碼來(lái)改變其質(zhì)量，在小桶中加槽碼來(lái)改變細(xì)線的拉力大小．

（１）請(qǐng)回答以下問題：

① 用天平測(cè)量小車、擋光片以及力傳感器總質(zhì)量M ，安裝實(shí)驗(yàn)儀器．反復(fù)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌傾角至合適角度，以補(bǔ)償小車阻力．在導(dǎo)軌上合適位置放置小車，打開光電門，輕推小車，使小車沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，若____，則小車做勻速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到補(bǔ)償阻力的目的．

② 在力傳感器上系上細(xì)線，并將細(xì)線繞過(guò)定滑輪與小桶相連;將小車放置在圖中的C 點(diǎn)處，然后釋放小車，在細(xì)線拉力作用下，小車開始加速運(yùn)動(dòng)，記錄小車經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間，計(jì)算小車經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的速度，讀出力傳感器的拉力，除此之外，本實(shí)驗(yàn)還要測(cè)量的物理量是_____．

本題探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系，改變了探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)方案與目的，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的拓展性、開放性、探究性等特點(diǎn)．

總之，探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)始于對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置、測(cè)量手段及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)，創(chuàng)新的目的是減小實(shí)驗(yàn)誤差，便于實(shí)驗(yàn)操作;創(chuàng)新的視角主要體現(xiàn)在改變實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段與測(cè)量技術(shù)，創(chuàng)新用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法與技巧