對高中物理動能定理的實(shí)驗(yàn)過程分析及改進(jìn)思考

1、    對高中物理動能定理的實(shí)驗(yàn)過程分析及改進(jìn)思考    羅濤摘要：就目前動能定理實(shí)驗(yàn)的發(fā)展近況來看，動能定理實(shí)驗(yàn)過程中仍然存在較大的誤差，根據(jù)現(xiàn)代數(shù)字化系統(tǒng)處理可以在一定程度上減小誤差，將誤差控制在3%以下。傳統(tǒng)的動能定理試驗(yàn)在一定程度上效率雖然有所提高，但是所造成的誤差也會大大提高，本篇文章根據(jù)動能定理實(shí)驗(yàn)過程的具體細(xì)節(jié)，對該實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了整體的優(yōu)化。關(guān)鍵詞：回形針質(zhì)量；平衡摩擦；摩擦力做功；動能定理g633.7一、動能定理動能定理簡單來說就是反映一個物體在運(yùn)動過程中的受力情況，物體在運(yùn)動過程中會受到各種各樣的力，這些力綜合起來會對運(yùn)動的物體作出一個

2、總功。物體所受的合外力可以大致分為兩種，一種是恒力，另一種是變力，恒力做功是動能定理的基本原理。在傳統(tǒng)的動能定理實(shí)驗(yàn)過程中，大多數(shù)是采用小車運(yùn)動從而發(fā)力帶動著紙帶進(jìn)行運(yùn)動，在整個過程中會出現(xiàn)許許多多的數(shù)據(jù)。物理動能定理實(shí)驗(yàn)過程中，存在誤差較大的就是平衡摩擦中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，所以，我們需要對動能定理實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行優(yōu)化，我們便可以將平衡摩擦中出現(xiàn)的誤差降低到最小。過于理想化的實(shí)驗(yàn)也會導(dǎo)致忽略許多誤差的存在，在一定程度上也大大降低了實(shí)驗(yàn)的難度，會誤導(dǎo)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)。二、分析實(shí)驗(yàn)原理1.實(shí)驗(yàn)原理已知動能定理：合外力所做的功等于動能的變化量，即w合=ek2-ek1首先，我們要來了解一下動能定理的實(shí)驗(yàn)原理，對

3、實(shí)驗(yàn)過程中所涉及到的每一個器材都要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，首先要將回形針與滑輪進(jìn)行牢固的連接。在動能定理的實(shí)驗(yàn)過程中，小車的運(yùn)動完全依靠著回形針的拉力，當(dāng)實(shí)驗(yàn)過程中所運(yùn)用的回形針質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時，小車在實(shí)驗(yàn)時所做的運(yùn)動是勻速運(yùn)動，也就是說小車所受的力是恒力。記錄下小車通過兩光電門的時間t1和t2測出擋光片的寬度d通過計算可得到經(jīng)過兩光電門的速度v1和v2進(jìn)而得到小車經(jīng)過兩光電門的動能變化。如圖所示就是動能定理的大致過程：2.選擇合適質(zhì)量的回形針，提高實(shí)驗(yàn)精度設(shè)小車的值為m，回形針的質(zhì)量為m，細(xì)線對回形針的拉力為t，對小車和回形針作受力分析可得由此可知，只有當(dāng)m遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m時，才可認(rèn)為回形針的重力

4、等于細(xì)線的拉力，小車所受的合外力才可以用回形針的重力來代替。由此可以看出回形針的質(zhì)量決定著整個實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，筆者選取122.9g的小車和不同質(zhì)量的回形針進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：回形針的質(zhì)量越小，實(shí)驗(yàn)誤差越小，回形針的質(zhì)量從17.0g到5.2g實(shí)驗(yàn)誤差減小了1.3%。三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施1.精準(zhǔn)平衡摩擦物理動能定理實(shí)驗(yàn)過程中，存在誤差較大的就是平衡摩擦中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，所以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程的第一步就是要精準(zhǔn)平衡摩擦，首先對于力學(xué)軌道的選擇要認(rèn)真仔細(xì)，斷然不可以選擇氣墊導(dǎo)軌來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。氣墊導(dǎo)軌做出來的實(shí)驗(yàn)有時候會過于理想化，過于理想化的實(shí)驗(yàn)就會導(dǎo)致忽略許多誤差的存在，在一定程度上也大大降低了實(shí)驗(yàn)的難

5、度，會誤導(dǎo)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)效率降低。如果選擇了普通的力學(xué)軌道，在實(shí)驗(yàn)的過程中回形針的重力就會被理解成是小車受到的合外力，這樣就可以精準(zhǔn)的對小車進(jìn)行平衡摩擦。2.改進(jìn)平衡摩擦方式之前對于實(shí)驗(yàn)過程中摩擦的平衡過于簡單和粗糙，所以在以后的實(shí)驗(yàn)過程中需要改進(jìn)平衡摩擦的方式，原先在實(shí)驗(yàn)的過程中運(yùn)用的是墊高軌道的方式來進(jìn)行摩擦力的平衡，這樣的方式對摩擦力的平衡效果不是很好，造成的實(shí)驗(yàn)誤差也相對較大。究其原因是因?yàn)橛糜趬|付軌道的物體具有一定的厚度，對于所墊物體的具體數(shù)量也不好掌握，多墊就會導(dǎo)致平衡摩擦過度，少墊則會影響平衡摩擦的效果，這兩點(diǎn)都會導(dǎo)致數(shù)據(jù)存在較大的誤差。為了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，我們需要額外再提供一個拉力

6、以便降低實(shí)驗(yàn)的誤差，并且也不需要額外墊高軌道，只需要讓小車在軌道上做勻速運(yùn)動即可，這樣就可以在一定程度上降低實(shí)驗(yàn)過程中的誤差。三、精準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理在物理動能定理實(shí)驗(yàn)處理過程中，即便是將實(shí)驗(yàn)過程優(yōu)化到最高點(diǎn)，也會出現(xiàn)大大小小的誤差，實(shí)驗(yàn)過程中所出現(xiàn)的摩擦并不能被完全的平衡。實(shí)驗(yàn)來源于實(shí)踐，在實(shí)際生活的過程中摩擦力做功處處可見，同時也是必不可少的一種力做功現(xiàn)象。在對動能定理實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的同時，我們還需要對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的計算，我們需要對摩擦力做功進(jìn)行仔細(xì)的數(shù)值計算，然后將該數(shù)值計入到合外力所做的總功。四、結(jié)語綜上所述，利用數(shù)字化系統(tǒng)可以減少動能定理實(shí)驗(yàn)過程中的誤差，通過不斷對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行優(yōu)化和改良，提高實(shí)驗(yàn)對于教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義，數(shù)字化信息系統(tǒng)可以精準(zhǔn)的對試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算與歸類。傳統(tǒng)的動能定理實(shí)驗(yàn)通過人工實(shí)際操作進(jìn)行計算來得出結(jié)論，在一定程度上來說存在的誤差較大，并且耗費(fèi)大量的人力物力，降低了實(shí)驗(yàn)整體的效率。以上是本人的粗淺之見，文中如有不當(dāng)之處，還望同學(xué)們和教師批評指正。參考文獻(xiàn)：1吳志山.用dis探究變力做功時的動能定理j.物理教師，20102紀(jì)希弟.減少“探究動能定理實(shí)驗(yàn)