對高中物理動能定理的實驗過程分析及改進思考

1、    對高中物理動能定理的實驗過程分析及改進思考    羅濤摘要：就目前動能定理實驗的發(fā)展近況來看，動能定理實驗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)動能定理實驗過程的具體細節(jié)，對該實驗過程進行了整體的優(yōu)化。關鍵詞：回形針質量；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動過程中的受力情況，物體在運動過程中會受到各種各樣的力，這些力綜合起來會對運動的物體作出一個

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)的動能定理實驗過程中，大多數(shù)是采用小車運動從而發(fā)力帶動著紙帶進行運動，在整個過程中會出現(xiàn)許許多多的數(shù)據(jù)。物理動能定理實驗過程中，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驗過程進行優(yōu)化，我們便可以將平衡摩擦中出現(xiàn)的誤差降低到最小。過于理想化的實驗也會導致忽略許多誤差的存在，在一定程度上也大大降低了實驗的難度，會誤導學生在今后的學習。二、分析實驗原理1.實驗原理已知動能定理：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驗原理，對

3、實驗過程中所涉及到的每一個器材都要進行仔細的檢查，首先要將回形針與滑輪進行牢固的連接。在動能定理的實驗過程中，小車的運動完全依靠著回形針的拉力，當實驗過程中所運用的回形針質量遠遠小于小車的質量時，小車在實驗時所做的運動是勻速運動，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通過計算可得到經過兩光電門的速度v1和v2進而得到小車經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.選擇合適質量的回形針，提高實驗精度設小車的值為m，回形針的質量為m，細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m遠遠大于m時，才可認為回形針的重力

4、等于細線的拉力，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量決定著整個實驗的質量，筆者選取122.9g的小車和不同質量的回形針進行實驗，得到如表1所示的實驗結果：回形針的質量越小，實驗誤差越小，回形針的質量從17.0g到5.2g實驗誤差減小了1.3%。三、實驗改進措施1.精準平衡摩擦物理動能定理實驗過程中，存在誤差較大的就是平衡摩擦中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，所以改進實驗過程的第一步就是要精準平衡摩擦，首先對于力學軌道的選擇要認真仔細，斷然不可以選擇氣墊導軌來進行實驗。氣墊導軌做出來的實驗有時候會過于理想化，過于理想化的實驗就會導致忽略許多誤差的存在，在一定程度上也大大降低了實驗的難

5、度，會誤導學生在今后的學習效率降低。如果選擇了普通的力學軌道，在實驗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，這樣就可以精準的對小車進行平衡摩擦。2.改進平衡摩擦方式之前對于實驗過程中摩擦的平衡過于簡單和粗糙，所以在以后的實驗過程中需要改進平衡摩擦的方式，原先在實驗的過程中運用的是墊高軌道的方式來進行摩擦力的平衡，這樣的方式對摩擦力的平衡效果不是很好，造成的實驗誤差也相對較大。究其原因是因為用于墊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，多墊就會導致平衡摩擦過度，少墊則會影響平衡摩擦的效果，這兩點都會導致數(shù)據(jù)存在較大的誤差。為了改進實驗，我們需要額外再提供一個拉力

6、以便降低實驗的誤差，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動即可，這樣就可以在一定程度上降低實驗過程中的誤差。三、精準進行數(shù)據(jù)處理在物理動能定理實驗處理過程中，即便是將實驗過程優(yōu)化到最高點，也會出現(xiàn)大大小小的誤差，實驗過程中所出現(xiàn)的摩擦并不能被完全的平衡。實驗來源于實踐，在實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。在對動能定理實驗過程進行優(yōu)化改進的同時，我們還需要對實驗過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進行精準的計算，我們需要對摩擦力做功進行仔細的數(shù)值計算，然后將該數(shù)值計入到合外力所做的總功。四、結語綜上所述，利用數(shù)字化系統(tǒng)可以減少動能定理實驗過程中的誤差，通過不斷對實驗過程進行優(yōu)化和改良，提高實驗對于教學的現(xiàn)實意義，數(shù)字化信息系統(tǒng)可以精準的對試驗中的數(shù)據(jù)進行計算與歸類。傳統(tǒng)的動能定理實驗通過人工實際操作進行計算來得出結論，在一定程度上來說存在的誤差較大，并且耗費大量的人力物力，降低了實驗整體的效率。以上是本人的粗淺之見，文中如有不當之處，還望同學們和教師批評指正。參考文獻：1吳志山.用dis探究變力做功時的動能定理j.物理教師，20102紀希弟.減少“探究動能定理實驗