阻力对物体运动的影响和
影响访能大小因素的卖验改迷和创#f
戚志伟
(杭州市安吉路实验学校浙江杭州310006)
摘要：“阻力对物体运动的影响”“影响动能大小的因素”两个实验存在器材不便捷、现象不明显、数据不准确等问题.利用塑料导轨、小球、高度调节器、小车等材料自制实验装置.新装置增强了实验的可见性、可操作性，同时借助本 装置可以解决“处于同一高度的同一小球到达水平面速度与斜面倾斜角度是否有关”这一教学难点，并且弥补了教学中缺乏弹性势能大小的探究实验，实现装置的一套多用，实现装置的高利用率. 关键词：牛顿第一定律；动能；弹性势能；实验创新；多功能实验装置
中图分类号：G633.7 文献标识码：B
“阻力对物体运动的影响”是浙教版《科学（七年级 下册)》第三章第4节“牛顿第一定律”中非常重要的实 验.利用实验室现有装置采用斜面和小车实验，通过观 察小车在不同大小的阻力作用下的运动状态，得出物 体运动状态和阻力大小之间关系，进而推测物体不受 力情况下的运动情况.“影响动能大小的因素”是浙教 版《科学(九年级上册)》第三章第2节“机械能”中的实 验.实验室现有装置采用斜面、金属球和木块，通过转 化法让金属球从斜面上滚下，撞击水平面上的木块，通 过观察木块移动的距离来比较金属球的动能大小.这 两套装置在实际操作过程中存在器材不便捷、现象不 明显、数据不准确等共同问题.针对这两套装置已有研 究者提出改进方案，例如：陈丹蓉等采用共面导轨组、三孔挡板及轻质小球对“阻力对物体运动的影响”进行 了改进，提高了结果的可视性，但操作复杂.潘威等对 “影响动能大小的因素”实验装置的改进采用亚克力 板、塑料卡纸等材料设计了两个导轨进行实验，提高了 实验结果的准确度，但装置制作较为复杂，难以推广应 用.因此，在此基础上，为了克服原实验装置的不足，笔 者对实验装置进行多次改进和创新. 发展导报
1教材实验
1.1 阻力对物体运动的影响
实验器材：如图1所示，用到的器材有斜面、小 车、棉布、丝绸、刻度尺等.
存在问题：
(1)器材不便捷：小车运动轨迹容易发生改变；斜 面连接处容易发生碰撞；毛巾和棉布容易滑动；实验
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文章编号：1〇〇8 -4134(2021)10-0014-04
注靡田次实
老年人手环18时小车S B M I S
1.在水平木板上分别铺上榷布和丝_，如图3-53甲面R—位霊矸》漘
和乙，让小车从斜面的顶瑙由静止开始滑下，观察小车在下。你知遍这是为
水平面上运动的距离.并将结果记录在表3-3中。
2.水平木板上不锖任何材料.如阁3-53丙.重复上述实验。
甲乙丙
图1阻力对物体运动的影响
要分3次完成，每次实验需要标记小车的位置.
(2) 数据不准确：重复实验会出现较大的数据差别.
(3) 读数不方便：每次测量需要拿刻度尺测量.
1.2影响动能大小的因素
实验器材：如图2所示，斜面、相同质量小球、不
向家坝水电站同质量小球、木块、刻度尺等.
存在问题：
(1) 器材不便捷：小球运动轨迹容易偏离，小球和木块撞击点容易改变.
(2) 现象不明显：木块滑动摩擦大，移动距离小，
误差大.
作者简介：成志伟（1992 -)，男，浙江杭州人，硕士，中学二级教师，研究方向：中学物理教学、实验改进和创新.
宝泉岭公安局
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(3)读数不方便：测量复杂.
此外阻力对物体运动的影响”“影响动能大小 的因素”两个实验都选择了斜面装置，并且在操作过 程中遇到的问题也是类似的，因此实验改进时可以综 合设计改进.
2改进实验2. 1
探究阻力对物体运动的影响
改进实验装置：用3根塑料导轨和小球替代原装 置斜面和小车，斜面和水平面连接处采用弧形连接， 避免金属球发生碰撞（如图3、图4所示）.其中2个导 轨直接铺上不同摩擦阻力的毛巾、棉布，并用胶带进 行固定（如图5所示）.导轨上直接标记好高度线，便 于调节小球高度（如图6所示）.利用高度调节器（如 图7所示）可以调节小球静止下落的高度并固定小 球，操作时只要轻轻按一下压片.为了方便读数，在导 轨旁增加刻度尺（如图8所示）.
图3导轨+小球 图4弧形连接 图5不同材料
图6高度线 图7高度调节器 图8刻度尺
实验步骤：（1 )对照高度标记线将三个导轨的高 度调节器调节到同一高度；（2)将质量相同、大小相同 的三个金属球固定在同一高度；（3)轻按高度调节器 弹，使三个金属球沿不同轨道的同一高度静止释 放，比较三个金属球在不同阻力下的运动距离；（4)改 变高度，再次实验，记录结果；（5)得出结论：阻力越 小，小球运动距离越远，速度减小越慢（如图9所示）.
2.2探究影响动能大小的因素
改进实验装置：利用导轨和小球撞击小车，使小 球能沿固定导轨运动，保证每次撞击小车的部位相同 (如图10所示）.利用高度调节器调节小球静止下落 的高度（如图7所示）.将木块改成小车，运用滚动摩 擦代替滑动摩擦，并且小车的质量是可以调节的，使
实验效果达到最佳（如图11、图12所示）.
图10导轨+小球+小车 图11滚动摩擦图12可调节质量的小车
实验步骤及现象：（1 )将高度调节器调节到相同 高度，将三个质量不同的金属球、玻璃球和塑料球 (m 金H >m 玻璃料）用高度调节器固定在同一高度， 把3辆相同的小车放在水平导轨的同一起点（如图13 所示）.依次释放小球，比较小车被撞击后移动距离. 通过比较小车运动距离（如图14所示）得出：运动速 度相同的物体，质量越大，动能越大.（2)将高度调节 器调节到不同高度，将三个质量相同的金属球进行固 定（如图15所示）.将3辆相同的小车放在水平导轨 的同一起点，依次释放小球，比较小车运动的距离（如 图16所示）得出：质量相同的物体，速度越大，动能 越大.
图13不同质量相同髙度
图14不同质量相同高度实验结果
图15相同质量不同高度
图16相同质量不同髙度实验结果
2.3探究同一小球到达水平面速度与斜面倾斜角度 是否有关
教学难点：在研究动能大小的影响因素实验过程
图9不同阻力对物体运动影响实验结果
中，学生会有一个疑惑：处于同一高度的同一小球到
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达水平面速度与斜面倾斜角度有关吗？（如图17所 示）根据具体学情确定教学难点，传统教学中教师往 往采用理论方式证明，但是缺少实验验证对于初中学 生理解小球到达水平面动能大小只与高度有关是困 难的，利用本套装置可以突破这个教学难点•
实验器材:3条相同的塑料导轨,3个高度相同的 支架,3个质量相同的金属球，3辆相同的小车•实验步骤及现象：利用支架将三个斜面调节成不 同倾斜角度，将高度调节器调节到相同高度，使3个 金属球处于同一高度（如图18所示）.小球由静止释 放后撞击小车，测量小车的运动距离.实验结果（如图 19所示）表明同一金属球到达水平面的速度大小和 斜面的倾斜程度没有关系，和高度有关•
图20探究弹性势能大小装置
3t_m，用工字钉固定，释放弹簧，观察小车被弹射后运 动的距离；（3)如图23所示，将小车放到轨道3的起 点，将弹簧从原长压缩4cm，用工字钉固定，释放弹 簧，观察小车被弹射后运动的距离；（4)如图24所示, 比较三辆小车运动距离可得：物体形变越大，具有的 弹性势能越大.
图21弹簧压缩2cm图22弹簧压缩3cm
图18不同倾斜程度同一高度 图19不同倾斜程度小球到达的金属球 水平面的速度
本实验对装置的要求：完成本实验对实验装置的 要求很高，需要三个金属球的初始位置严格控制在同 一高度，导轨要尽可能光滑，此套装置选择的塑料导 轨表面光滑，并且连接处采用弧形连接，避免了金属 球在导轨上发生碰撞.
2.4探究弹性势能与物体形变大小的关系
实验器材：原长为l〇c m的硬质弹簧，3条导轨，工字钉，3辆相同的小车，带刻度的纸.
弹簧装置制作过程：如图20所示，将硬质弹簧放 在2个透明塑料壳内，在弹簧原长位置标记0刻度 线，贴上刻度.在透明塑料壳对应刻度为〇cm、lcm、2cm、3(im、4cm、5cm、6cm位置进行打孔.
实验步骤：（1)如图21所示，将小车放到轨道1的起点，将弹簧从原长压缩2cm，用工字钉固定，释放 弹簧，观察小车被弹射后运动的距离；（2)如图22所 示，将小车放到轨道2的起点，将弹簧从原长压缩
图23弹簧压缩4cm图24探究弹性势能大小实验结果
3创新和特
3.1 —套多用，高利用率
本套实验装置针对“阻力对物体运动的影响”“影 响动能大小的因素”两个实验在实际操作中遇到的问 题进行改进和创新，能简便实验操作的同时提高实验 效果.此外，本套实验装置还能突破教学难点：处于同 ~■高度的同一'小球到达水平面速度与斜面倾斜角度 是否有关，并且弥补了教学中缺乏弹性势能大小的探 究实验，大大提高了实验装置的利用率.
3.2操作简便，适合演示
本装置中利用导轨和小球，保证了小球始终沿导 轨运动，避免了小车和小球偏离轨道等问题，提高实 验成功率.高度调节器简化了金属球在斜面上的高度 调节以及位置固定的操作，使用时只需要单手轻轻按 压就可以保证小球由静止释放.弹簧装置中采用工字 钉作为限位器，可以将压缩后的弹簧进行固
定，拔掉 限位器，弹簧自然释放，避免双手操作给实验带来干扰•
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比热東卖验读差分析与卖验装置改迷的採讨
王泓杰
(贵阳市第一实验中学贵州贵阳550001)
摘要：教师在实际教学中应重视科学探究实验教学仪器的使用与改进，通过分析实验误差的来源，改进实验装置减小误差.改进实验装置提高实验数据的准确性，教师要敢于打破教材提供的教学资源以及方法，不只追求实验数据的准确性.在比热容实验探究中，由于实验装置部件复杂，误差来源多，因此，教师务必准确知道实验中影响误差产生的原因，从而对实验装置进行改进，减小实验装置带来的误差，实施更加有效的科学探究实验.
关键词：误差；比热容；改进；实验装置
中图分类号:G633.7 文献标识码:B
各版本针对九年级课题“科学探究：物质的比热
容”的实验装置进行不断改进，且文献中也有较多针
对实验装置改进及误差分析的文章，部分作者把存在
的误差简单归结于操作不当和读数等偶然误差，也有
遵义市委书记廖少华在教学中通过实验无法得出准确数据，最后总结将其
归因于误差原因.笔者经过多次查阅文献、改进实验，
对本装置改进优化，提高实验探究效果，减小误差.
1实验装置改进原由分析
1.1分析实验装置的痛点
以下是各版本教材中探究“物质的比热容”的实
验装置，实验通过采集实验数据证明不同物质的比热
容一般不相同，初步得出物质比热容是物质的一种特
性，但测量得出的数据总是不尽人意.
为什么要在教材实验装置基础上不断进行改进？
原因是它们存在的优点：如图1所示装置，密封好，散
热量少，装置专业规范；如图2所示实验装置，简单方
便，各种条件的学校都可以开展实验；如图3所示装
文章编号：1008 - 4134(2021)10 -0017 - 03作者简介：王泓杰（1978 -)，男，贵州贵阳人，本科，中学物理实验师，研究方向：物理实验室管理以及教学工作.
简化后的装置非常适合教师在课堂教学中作为演示 实验的器材.
3.3 直观对比，现象明显
本装置采用三条完全相同的塑料导轨同时进行 实验，不同组实验结果可以清晰地进行对比，定性分 析和定量分析相结合，使实验结果可视性更佳•
3.4基于教材，突破难点
装置的改进和创新是基于教材实验在实际操作 中的问题以及学生认知难点，装置的有效改进不仅可以提高教学有效性，并且能帮助学生建构新知•
参考文献：
[1] 陈丹蓉，郑渊方• “阻力对物体运动的影响”演示实验的改进[J].中学物理,2019,37(22) :19 -20.
[2] 潘威，陈耿炎，王辛辛.“探究动能的大小和哪些因素有关”的实验改进[J].中学物理教学参考，2019,48 (23):
30-32.
[3] 陈赛强.初中物理“探究动能大小影响因素”实验装置的数字化改进[J].中学物理，2020,38(20) :18 -21.
(收稿日期：202丨-01 -21)
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