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对高中物理动能定理的实验过程分析及改进思考 罗涛摘要：就目前动能定理实验的发展近况来看，动能定理实验过程中仍然存在较大的误差，根据现代数字化系统处理可以在一定程度上减小误差，将误差控制在3%以下。传统的动能定理试验在一定程度上效率虽然有所提高，但是所造成的误差也会大大提高，本篇文章根据动能定理实验过程的具体细节，对该实验过程进行了整体的优化。关键词：回形针质量；平衡摩擦；摩擦力做功；动能定理G633.7一、动能定理动能定理简单来说就是反映一个物体在运动过程中的受力情况，物体在运动过程中会受到各种各样的力，这些力综合起来会对运动的物体作出一个总功。物体所受的合外力可以大致分为两种，一种是恒力，另一种是变力，恒力做功是动能定理的基本原理。在传统的动能定理实验过程中，大多数是采用小车运动从而发力带动着纸带进行运动，在整个过程中会出现许许多多的数据。物理动能定理实验过程中，存在误差较大的就是平衡摩擦中出现的数据，所以，我们需要对动能定理实验过程進行优化，我们便可以将平衡摩擦中出现的误差降低到最小。过于理想化的实验也会导致忽略许多误差的存在，在一定程度上也大大降低了实验的难度，会误导学生在今后的学习。二、分析实验原理1.实验原理已知动能定理：合外力所做的功等于动能的变化量，即W合=Ek2-Ek1首先，我们要来了解一下动能定理的实验原理，对实验过程中所涉及到的每一个器材都要进行仔细的检查，首先要将回形针与滑轮进行牢固的连接。在动能定理的实验过程中，小车的运动完全依靠着回形针的拉力，当实验过程中所运用的回形针质量远远小于小车的质量时，小车在实验时所做的运动是匀速运动，也就是说小车所受的力是恒力。记录下小车通过两光电门的时间t1和t2测出挡光片的宽度d通过计算可得到经过两光电门的速度v1和v2进而得到小车经过两光电门的动能变化。如图所示就是动能定理的大致过程：2.选择合适质量的回形针，提高实验精度设小车的值为M，回形针的质量为m，细线对回形针的拉力为T，对小车和回形针作受力分析可得由此可知，只有当M远远大于m时，才可认为回形针的重力等于细线的拉力，小车所受的合外力才可以用回形针的重力来代替。由此可以看出回形针的质量决定着整个实验的质量，笔者选取122.9g的小车和不同质量的回形针进行实验，得到如表1所示的实验结果：回形针的质量越小，实验误差越小，回形针的质量从17.0g到5.2g实验误差减小了1.3%。三、实验改进措施1.精准平衡摩擦物理动能定理实验过程中，存在误差较大的就是平衡摩擦中出现的数据，所以改进实验过程的第一步就是要精准平衡摩擦，首先对于力学轨道的选择要认真仔细，断然不可以选择气垫导轨来进行实验。气垫导轨做出来的实验有时候会过于理想化，过于理想化的实验就会导致忽略许多误差的存在，在一定程度上也大大降低了实验的难度，会误导学生在今后的学习效率降低。如果选择了普通的力学轨道，在实验的过程中回形针的重力就会被理解成是小车受到的合外力，这样就可以精准的对小车进行平衡摩擦。2.改进平衡摩擦方式之前对于实验过程中摩擦的平衡过于简单和粗糙，所以在以后的实验过程中需要改进平衡摩擦的方式，原先在实验的过程中运用的是垫高轨道的方式来进行摩擦力的平衡，这样的方式对摩擦力的平衡效果不是很好，造成的实验误差也相对较大。究其原因是因为用于垫付轨道的物体具有一定的厚度，对于所垫物体的具体数量也不好掌握，多垫就会导致平衡摩擦过度，少垫则会影响平衡摩擦的效果，这两点都会导致数据存在较大的误差。为了改进实验，我们需要额外再提供一个拉力以便降低实验的误差，并且也不需要额外垫高轨道，只需要让小车在轨道上做匀速运动即可，这样就可以在一定程度上降低实验过程中的误差。三、精准进行数据处理在物理动能定理实验处理过程中，即便是将实验过程优化到最高点，也会出现大大小小的误差，实验过程中所出现的摩擦并不能被完全的平衡。实验来源于实践，在实际生活的过程中摩擦力做功处处可见，同时也是必不可少的一种力做功现象。在对动能定理实验过程进行优化改进的同时，我们还需要对实验过程中出现的数据进行精准的计算，我们需要对摩擦力做功进行仔细的数值计算，然后将该数值计入到合外力所做的总功。四、结语综上所述，利用数字化系统可以减少动能定理实验过程中的误差，通过不断对实验过程进行优化和改良，提高实验对于教学的现实意义，数字化信息系统可以精准的对试验中的数据进行计算与归类。传统的动能定理实验通过人工实际操作进行计算来得出结论，在一定程度上来说存在的误差较大，并且耗费大量的人力物力，降低了实验整体的效率。以上是本人的粗浅之见，文中如有不当之处，还望同学们和教师批评指正。参考文献：1吴志山.用DIS探究变力做功时的动能定理J.物理教师，20102纪希弟.减少“探究动能定理实验”的系统误差J.物理教学，20113倪妮，刘磊.动能定理实验过程的改进思考J.物理教学探究，20134马利民，倪敏，韩伟伟.验证恒力做功的动能定理及其改进J.中学物理教学参考，2014 -全文完-