“探究功與速度變化的關(guān)系”分組實(shí)驗(yàn)配套自制教具的再制作

付金喜

人教版高中物理教材必修2第七章《機(jī)械能守恒定律》第6節(jié)的分組實(shí)驗(yàn)是“探究功與速度變化的關(guān)系”。這個分組實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皼]有廠制儀器，按照教材上的設(shè)計(jì)，對于固定多個皮筋這個環(huán)節(jié)，是用圖釘按壓完成的。起初，筆者也是按照這個設(shè)計(jì)制作了很多配套自制教具開展分組實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)驗(yàn)過程中，由于拉力較大，圖釘時常松動崩開，固定不牢，需要不斷維修。為了提高實(shí)驗(yàn)效率，順利完成該分組實(shí)驗(yàn)，筆者對配套的自制教具重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)制作。

一、使用的主要材料

(1)長方形木板(長80 cm，寬10 cm)；

(2)圓圈形皮筋(寬7 mm，直徑15 cm)；

(3)長鐵絲(5 cm)。

二、制作過程與演示操作步驟

1.制作過程

(1)選擇直徑與鐵絲直徑吻合的鉆頭，將鉆頭放入臺鉆固定。

(2)用臺鉆在靠近長木板滑輪端鉆取4個小孔，每側(cè)2個，距離木板邊緣1 cm，距離長木板同一端分別為13.5 cm和16 cm(如圖1所示)。

圖1 自制教具的剖面簡圖

(3)取出皮筋圈，每套教具4個，放在2個小孔間。

(4)每件教具使用2根鐵絲，將鐵絲彎成U形插入小孔，使得皮筋圈被扣壓住，使用榔頭將其固定，這樣皮筋圈就被固定在長木板上(如圖2、圖3所示)。這個環(huán)節(jié)是整個教具制作的關(guān)鍵一環(huán)。

圖3 制作完畢的教具

(5)依照這種制作方法制作19套教具，用于分組實(shí)驗(yàn)。

2.演示操作步驟

(1)在木板底下墊上方木塊，使木板略微傾斜到合適角度，用于平衡摩擦力。

(2)木板一端固定電火花計(jì)時器，小車一端固定紙帶，使紙帶穿過電火花計(jì)時器，小車另一端用于掛皮筋。

(3)將1條皮筋掛在小車的掛鉤上，小車在皮筋作用下彈出，沿木板滑行，而后將2條、3條、4條皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致，如果第一次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋對小車做的功是W，那么以后各次得到皮筋對小車做的功即為2 W，3 W，4 W。

(4)紙帶點(diǎn)跡分析，得到小車速度。

(5)數(shù)據(jù)處理，做功—速度曲線，即W—v曲線。

圖4 學(xué)生使用教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

三、創(chuàng)新點(diǎn)

因?yàn)榻滩纳系倪@個實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)沒有配套的成品廠制儀器，必須自己設(shè)計(jì)完成。以前曾經(jīng)按照教材實(shí)驗(yàn)圖制作過，但在使用中，由于拉力較大，圖釘時常崩開，皮筋經(jīng)常斷開，需要不斷維修。而且使用的班級越多，故障率越高。經(jīng)過重新設(shè)計(jì)制作的新教具，皮筋固定牢靠，不會時常崩斷，無需反復(fù)維修，取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

[1] 朱向陽,施國富.探究功與速度變化的關(guān)系兩種方法的整合[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn),2009(5):19-21.