运用DIS对探究功与物体速度变化关系的研究-论文网

论文摘要：运用DIS对探究功与物体速度变化关系的研究-论文网
论文关键词：运用,探究,物体,速度,变化

“探究功与物体速度变化关系”这一节教材中对该实验的设计是采用橡皮筋拉小车,通过探究橡皮筋做功来探究功与物体速度变化的关系。设一条橡皮筋对小车做功为W,则两条橡皮筋对小车做功就是2W,依次类推。各次实验中橡皮筋对小车的功都可以用W的倍数来表达,利用打点计时器测定各次实验中小车的速度,根据一系列橡皮筋的功和与之对应的小车速度的测量值即可找出功与速度的关系。把不便于用公式进行计算的橡皮筋对小车的弹力功通过思维的变换,用改变橡皮筋的条数,保持小车在相同距离的条件下,弹力做功的大小与橡皮筋的条数成正比来替代。笔者以为教材的处理符合学生的认知过程，关键在操作过程中能否保证实验的成功呢?

一、问题的提出

实验时小车直接在木板上运动,能保证小车始终沿一条直线运动吗？每次均能静止释放吗？纸带打的点数据只能算橡皮筋恢复状态下的末速度V,V,V,V,V…..对其进行计算，求速度的平方，三次方，开根号等。测量的误差会放大，5组数据如果存在有2组明显误差的，探究过程将很有可能偏离目标。设计了科学的探究方法，如果测量不到精确的实验数据，那么功与速度变化的关系将得不到定量的确定，所以笔者认为没有测量精确数据和运用该数据研究的探究将是不完美的一节课。

二、DIS的探究方法

为了保证实验成功,使学生经历自主探究、合作学习的体验与感受的探究活动成为可能,让探究活动给学生留下美好的印象,就必须对这个实验进行改进。为保持小车运动轨迹的直线性,可以让小车在力学轨道上运动。这样的装置能有效地避免出现小车运动过程中压橡皮筋的现象。并且使小车在铝合金轨道上的运动基本上是稳定的直线运动,选用的小车的轮子嵌套在轨道槽中。

（一）实验原理：

利用橡皮筋在同一位置静止释放（力学轨道有刻度）经过光电门，记录下挡光片的时间，计算机处理后可以得到经过光电门的速度，通过软件设计，还可以记录该速度的平方、三次方、平方根等。增加橡皮筋的条数，记录下一次的速度及平方、三次等，以此类推，重复实验，得到多次数据，观察随条数的增加与速度变化的关系，来探究功与速度变化的关系。

（二）实验器材：

胜昔ELAB数字化实验系统软件（以下简称“软件”），数据采集器，光电门传感器，计算机，力学轨道，小车和橡皮筋（如图）

（三）实验步骤：

1、按装置图安装实验装置。在小车上安装两挡光片、光电门传感器在轨道上。

2、打开软件

3、连接数据采集器与计算机，将光电门传感器插入采集器第一通道。点击“当前脱机”按钮，使当系统从“当前脱机”状态转换到“当前联机”状态。

4、点击“计算量设定”按钮，增加v,v,v测定量。

5、在点击“开始采样”按钮开始采集数据。

6、让小车在1、2、3、4、5根橡皮筋拉动下运动，可以根据设计探究的需要，在软件中设定要采集的关于速度的各种关系量。让光电门记录小车在受到不同力的情况下经过光电门前后的速度v、vvvv及平方，平方根和三次等……如图所示

（四）数据探究

运用excel绘图功能，绘制v、v,v,v随橡皮筋条数的增加的图像,以图像的变化来探究做功与速度变化的关系，可以很直观的观察到，随着橡皮筋条数的均匀增加，v均匀增加，如上图第2幅图（第1幅表示速度随橡皮筋条数的增加而变化的散点图，2表示速度的平方，3表示速度的开根号，4表示速度的3次方）可以得到，该探究可以比较准确的研究変力做功与速度的关系，能真正实现用采集的数据寻找规律，以图像处理的思想进行探究。使学生能真正接受该实验的科学性和可操作性

三、总结反思

直线运动是高中力学中最基本的运动模型，笔者以光电门采集v、v,v,v等，运用图像进行探究，

使探究的过程更准确和自然，符合学生认知规律，注重了数据探究采集的科学性，在具体的实验操作过程中，还可以增加一个光电门，采集运动过程中的初末速度，再运用图像处理，使学生比较深刻地认识到动能定理不仅适用于恒力做功，同样也适用于变力做功，这样使学生对动能定理的理解更加深刻，功能关系的熟练掌握自然就水到渠成。