组合式机械能实验装置的研制

2012-10-19陈景春顾江鸿

中国现代教育装备 2012年2期

关键词：干电池火柴盒重力势能

陈景春顾江鸿

组合式机械能实验装置的研制

陈景春1顾江鸿2

☆“国培计划”成果汇报☆

编者按：

实施“国培计划”是提高中小学教师特别是农村教师队伍整体素质的重要举措，对于推进义务教育均衡发展、促进基础教育改革、提高教育质量具有重要意义。为了更好地推动“国培计划”的实施，我刊特开设“国培计划成果汇报”栏目，旨在介绍经验、推广成果、集思广益、共同提高。欢迎参与“国培计划”的院校、机构以及教师与学员积极赐稿、投稿。

自承担“国培计划”培训任务以来，阜阳师范学院物理与电子科学学院在学校的统一领导和整体部署下，精心策划，认真组织，整合力量，广挖资源，创新模式，力争实效，培训工作开展得红红火火，效果显著。特别是“国培计划(2011)”安徽省农村中小学骨干教师置换研修项目初中物理班的学员，在李季教授、顾江鸿博士的指导下，培训期间积极学习、深入反思、细致研究、认真总结，撰写了一批质量较高的论文。本期刊出其中的5篇论文，以飨读者。

在现行初中物理课本《动能和势能》一节中，有三个以上的实验，由于实验器材繁多，造成搬运不便，操作过程繁琐，加大了课堂教学处理难度。笔者在教学实践中对本课的几个实验进行了系统的优化和组合，自制了机械能实验组合教具，克服了原实验的弊端，能够较好地完成教学任务，达到教学目的。现将该实验装置和实验过程介绍一下，求教与同行和专家。

一、实验装置

机械能实验装置的主体是一个木制框架，其长90cm、宽10cm、高70cm。木架中上部有三层平板(从上往下分别是第三、第二、第一层平板)，分别装有弹片、斜面和不同粗糙程度的平面，在支架的底端两边内侧配有两个附件箱，装入各种附件(如图1所示)。

图1 组合式机械能实验装置图

二、实验操作

1.探究动能的大小跟哪些因素有关

如图1所示，利用圆柱形物体(本文以两节一号干电池和一节五号干电池为例)和三个火柴盒可以做动能跟哪些因素有关的实验。

(1)质量一定时，探究动能与速度的关系

让一号干电池从第一层平板的斜面顶端滚下、另一节同样的一号干电池从第二层平板的斜面中间滚下，观察他们同时滚到斜面(高1cm)底端速度的大小。然后，一、二两层平板斜面底端放上火柴盒，重复两节干电池从原位置同时滚下，去推动火柴盒移动一段距离。

(2)速度一定时，探究动能与质量的关系

让一号和五号干电池从一、三两层平板的斜面顶端同时滚下，观察两节干电池滚到斜面底端时的速度大小。然后，斜面底端再放上火柴盒，让一号、五号干电池同时从两层平板的斜面顶端滚下，去推动火柴盒移动一段距离。

从回归结果的系数可以看出，现金支付方式和混合支付方式对收购方绩效有负效应，但是从回归结果看都不显著。相对于现金支付和混合支付，股票支付更能提高收购公司的短期绩效。其中的原因可能是通过股票支付可以从一定程度上反映了公司控股股东对上市公司的信心并且改善了公司治理结构,因此采用股票支付方式的并购具有相对较高的短期绩效。

2.探究重力势能的大小跟哪些因素有关

如图1右边所示，装置右下角的沙槽上安插三根铁钉(铁钉15cm长)；上面安装有三个可以卡在两层平板上的铁皮漏斗，让不同的干电池从不同高度(或同一高度)的漏斗竖直落下，把铁钉打入沙中，做重力势能跟哪些因素有关的实验。

(1)质量相同时，探究重力势能跟高度的关系。让相同的两节一号干电池分别从左、中(一、二两层，高度不同)漏斗中落下，观察干电池把铁钉打入沙中的深度。

(2)高度相同时，探究重力势能跟质量的关系。让不同的两节干电池(一号电池、五号电池的代用品)分别从左、右(第二层，高度相同)漏斗中落下，观察干电池把铁钉打入沙中的深度。

3.探究弹性势能跟哪些因素有关

如图1左上端所示，一个直角铁片右端安装一段钢锯条和一段薄铁片(两个等长)，外加两个火柴盒，做弹性势能跟哪些因素有关的实验。让钢锯条形变不同，去弹击火柴盒，观察钢锯条两次将火柴盒弹出的距离；将钢锯条和薄铁皮形变相同，然后分别去弹击火柴盒，观察他们将火柴盒弹击的距离。

4.其他实验

利用滚下的干电池推动火柴盒移动一段距离；利用伸长的弹簧将小车拉回(在第一层平板的右端)，这两个实验总结出物体能够对外做功就具有能。手拉小车把弹簧拉开一段距离，再松手，弹簧又把小车拉回来，说明弹性势能跟动能相互转化。在第三层平板的下端系上小球，将小球拉到一定的高度，然后释放，小球的动能和重力势能相互转化。