动能的大小与什么因素有关的实验改进

熊建新

(武汉市楚才中学 湖北 武汉 430051)

探究动能的大小与什么因素有关是初中物理的一个重要实验，做好这个实验，有助于学生对能量、动能的概念有感性认识，进一步加深对控制变量法、转换法的理解并学会应用.

1 现用实验方案存在的问题

通常的实验方案是教材上的做法：先让同一小球从光滑斜面上不同高度由静止滚下(滚到斜面底端时速度的大小不同)，推动放在水平板上同一位置的木块；再让质量不同的小球从光滑斜面上同一高度由静止滚下(滚到斜面底端时速度的大小相同)，推动放在水平板上同一位置的木块.通过比较木块被推动的距离来比较小球动能的大小.实验中存在的问题是，小球在滚下过程中容易偏离原运动方向，木块在被推动过程中发生偏转, 实验效果不佳.改用圆柱体实验，观察发现，圆柱体从斜面的高处由静止滚下时，运动方向有偏离，木块在被推动过程中有偏转，影响了实验效果.主要原因是斜面、水平板、圆柱体表面不太光滑, 圆柱体的形状、尺寸精度不高.

2 改进实验方案

2.1 实验器材

方座支架(底座、立杆)4个，长方体泡沫块若干，正方体组中的木块(边长约2.5 cm)2个，大钢球，小钢球，透明胶，彩色笔，刻度为1 m长的木直尺，刻度为30 cm长的钢尺，剪刀.

2.2 实验装置组装

图1 实验装置组装图

2.3 实验装置组装调整说明

从底座上拧下立杆，将4根立杆按图1(a)所示摆放、对齐，注意立杆的螺纹部分朝外.将木直尺侧放、紧贴两杆外侧，检查并调整使斜杆、水平杆在一条直线上.将两正方体木块用透明胶包在一起，组成长方体木块，放在水平杆间如图1(b)所示. 在斜杆与水平杆接缝处包上透明胶以减小阻力.适当调整两杆间的距离、斜杆的倾角，使小钢球、大钢球从最高处由静止滚下时能推动长方体木块比较平稳的运动，大钢球推动木块能运动到接近水平杆末端最佳.特别要注意保证斜杆、水平杆在一条直线上.

2.4 实验步骤

(1)组装、调整好实验装置；

(3)将大钢球从斜轨上标记处(由低到高)由静止释放，推动放在水平轨间的长方体木块，测量记下长方体木块被推动的距离；

(4)将小钢球从斜轨上标记处(由低到高)由静止释放，推动放在水平轨间的长方体木块，测量记下长方体木块被推动的距离.

2.5 实验记录

表1 实验记录表

注：H是斜轨最高处到水平桌面的距离.

2.6 实验数据分析及结论

比较1,2,3或4,5,6次实验数据发现，同一钢球越从高处由静止开始滚下，滚到斜轨底端时运动的速度越大，球推动木块运动的距离越长，球对木块做的功越多，具有的动能越大，结论是：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大.

比较1,4或2,5或3,6 次实验数据发现，两钢球从斜轨上同一高度由静止开始滚下(滚到斜轨底端时运动的速度大小相同)，大钢球推动木块运动的距离较长，对木块做的功较多，大钢球具有的动能比小钢球大，结论是：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大.

3 改进实验方案优点

所需器材少，组装容易，调整方便，钢球推动木块在轨道上一起运动时，木块不会出现偏转、出轨现象，实验现象明显，实验时间短.