苏科版《探究影响动能大小因素的实验》装置的改进

洪泽

摘 要：初中生探究动能是接触到具体能量形式的开始，如果学生能顺利地探究好影响动能大小因素这一实验，则会对认识动能、理解动能、判断动能的大小起到至关重要的作用，为以后其他能量的学习以及能量间的转化的理解打下很好的根基。

关键词：影响动能大小因素实验; 装置; 改进

中图分类号：G633.7          文献标识码：A      文章编号：1006-3315（2020）1-010-001

一、实验的地位及作用

1.地位

本实验是苏科版初三上学期第十二章《机械能与内能》中的第一个学生实验。动能的概念在初二上学期第五章《物体的运动》的教学中就已经出现，有关动能的一些现象并不陌生。第十二章主要以能量为知识点展开，让学生了解各种形式的能量以及能量间的转化。

2.作用

（1）经过实验，认识到具有动能的物体能对外做功，知道功和能既有区别又有联系。（2）通过观察实验现象，能理解动能大小与质量和速度的关系。（3）学生经历探究过程，能较好地掌握科学的探究方法和实验技能。（4）实验得出结论，客观具体，学生轻易掌握知识点，减轻教师的教学负担。

二、教材中实验装置的不足之处

1.实验装置及原理

小车从斜面滚下，获得动能（重力势能转化而来）撞击水平面上木块，对木块做功。通过对比不同质量或速度下木块移动的距离，判断出小车对水平面上木块做功的大小，进而得到小车动能的大小，体现出能量转换的思想。

2.装置不足之处

（1）小车从斜面上滚下容易偏离预设轨迹，不能正碰撞木块，以至于木块被撞偏甚至撞不到木块，实验成功率不高。（2）由于木块在木板上滑动时摩擦力比较大，小车撞击木块移动的距离比较短，实验效果不太明显。（3）同一小车从同一位置静止滑下撞同一位置的木块，前后两次移动的距离有很大程度都不一样，实验的偶然性较大。（4）没有设置对照实验，需要记录每次木块被撞移动的距离，比较前后数据才能得出结论，直观性不是太强。（5）探究速度对动能的影响时，将小车放置在斜面上不同高度，从而获得不同的速度。学生在总结规律时容易得出，高度越高，动能越大的错误结论。

三、实验创新及改进之处

1.用纱门轨道弯折成斜面和水平面，可以确保小球与被撞物进行正碰撞，实验成功率百分之百。

2.小球在水平面上滚动时摩擦力小，被撞物（小瓶）质量可变，从而可以适当调节小瓶被撞移动的距离，使实验现象更加明显。

3.同一小球从同一位置静止滑下撞同一位置的小瓶，每次都是正碰撞，前后两次小玻璃瓶移动的距离基本一样，实验的结论更加可靠。

4.双球、双轨进行实验，节省时间且实验现象直观明显，无需测量小玻璃瓶移动的距离就可以直接得出结论。

5.探究速度对动能的影响时，使双轨道的其中一个轨道的斜面变得粗糙（增大阻力），将相同的小球从轨道斜面同一高度由静止释放，问学生，哪一个小球受到的阻力小，哪一个运动速度快，哪一个先到达水平面，为什么？由苏科版第九章第一节，探究阻力对物体运动的影响，学生自然而然地得出两球的速度的关系，再通过实验验证速度对动能的影响，学生更容易得出正确的结论。

四、实验方案

1.实验器材

自制双轨道，体积相同的铁球、玻璃球各两个，带塞子的青霉素玻璃瓶两个。

2.實验原理

小球从斜面上滚下，获得动能，碰撞水平面上的玻璃瓶，比较玻璃瓶被撞移动的距离的长短，来判断小球动能的大小。

3.实验方法

控制变量法、转换法、比较法。

4.实验步骤

（1）探究动能与质量的关系

①实验装置及原理。将质量不同的玻璃球、铁球放置在斜面的同一高度，由静止释放，可以观察到两质量不同的小球，同时撞击到水平面上的小玻璃瓶，比较水平面上玻璃瓶被撞移动的距离。

②数据记录表格

③实验结论：

（2）探究动能与速度的关系

①实验装置及原理。利用双面胶和布条改变其中一条轨道的斜面的粗糙程度。将质量相同的铁球放置在粗糙程度不同的斜面上由同一高度静止滑下，比较水平面上玻璃瓶被撞移动的距离。

②数据记录表格

③实验结论：

五、教学效果

1.学生动手操作简单易行，双轨实验，节约时间。

2.双轨实验，现象明显，结论一目了然，直观性强。

3.难点突破。苏科版中探究速度对动能的影响实验中，学生易得出在物体质量相同时，物体的高度越高，动能越大的错误结论。我们在改进的装置中，将两个小球从斜面的同一高度滑下，由于接触面的粗糙程度不同，从而到达水平面的速度不同，利用双轨同时实验，让速度大小直观可视，很好地突破难点，学生轻易地总结出正确的结论。

参考文献：

[1]陶传清.探究物体的动能跟哪些因素有关

[2]《中学生数理化：八年级物理》，2015