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多版本教材对“探究动能定理”实验的处理对比分析 韩峰　（枣庄山亭区教研室） 本文已刊发在中学物理教学参考上 《普通高中物理课程标准全国统一考试大纲（课程标准实验版）》，接着提出问题，进行实验验证；粤教版是在讲完“动能 势能”之后，以独立的一节出现；司南版是在第一节中讲完“动能”之后，以一个独立的子课题出现。 3 不同版本教材中对实验探究的指导详细程度和方式不同。沪科版要求学生“设计实验方案，拟定实验步骤并进行实验，通过实验数据分析得出结论”，只是给出了一种实验方案和实验处理的参考方法，即直接验证或用图像验证；人教版给出了完整的实验方案和实验步骤，并且对实验结果的处理方法也给出了参考方案，只是对其中过程中的一些操作技巧给出了问题提示；粤教版教材提供了实验器材，要求学生按照所给器材自主设计实验方案，并拟定实验步骤和进行实验，并在实验的基础上进行理论分析与论证，此种处理方法与沪科版的方法前后呼应；司南版则是给出现成的实验方案和实验步骤，学生只需按照方案和步骤即可进行实验和数据处理。 4 不同教材对实验方案的设计不尽相同。人教版是用橡皮筋的弹力做功使小车获得动能，探究橡皮筋做的功与小车速度的关系，实验装置如图1所示；沪科版是给出了用气垫导轨验证动能定理的实验装置，如图2所示，装置中的测量是用光电门和光电计时器测出物体的瞬时速度来进行验证的，实验的方案要求学生自己设计；粤教版给出了实验器材如图3所示，要求学生根据给出的器材自行设计，从器材中能得出是利用重锤自由下落打出的纸带，计算重力的功与物体动能变化的关系；司南版是利用重物通过定滑轮拉动小车打出的纸带进行验证的，给出了具体的实验方案，装置如图4所示。 5 不同教材对实验和数据处理上凸显了教材对新课标理念的理解。 教材版本 实验步骤 数据采 集方式 数据 处理 动能变化 的处理 外力 做功 人教版 有具体的步骤 打点计时器 图像法 纸带求速度，看增量 变力的功 沪科版 自行设计 光电计时器 逐一比较或图像法 光电计时器求瞬时速度 重力代替拉力求功 粤教版 自行设计 打点计时器 自行设计 纸带求速度，看增量 重力的功 司南版 有具体的步骤 打点计时器 自行设计 纸带求速度，看增量 悬吊砝码代替重力求功 三 综合评价 1 人教版教材直接探究“功与速度变化的关系”，采用的是橡皮筋的弹力做功使小车获得动能，探究橡皮筋做的功与小车速度的关系。这个实验设计的巧妙之处在于： （1）巧妙避开了应用功的公式计算功的大小，设计思路充分体现了探究的精神。橡皮筋的弹力做功是变力做功，不能用弹力的公式计算。但在位移相同的情况下，用一条橡皮筋做的功是W，用两条橡皮筋做的功是2W，以此类推找出功与速度的关系。 （2）在材料的准备上选择橡皮筋体现了探究的精神。对橡皮筋的要求比较高，市售的橡皮筋的规格不能满足实验要求，可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带，取其中的单股，长约32cm备用。 （3）在数据的处理上，也充分体现了探究的思路。如果做出的功―速度曲线是一条直线，表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比关系即W∝V；如果不是直线，就可能是W∝V2、W∝V3，甚至W∝......到底是哪一种关系？根据测得的速度分别按W∝V2、W∝V3、W∝......算出相应的功，实际测得的速度与哪一种接近，他们之间就具有哪一种关系。 教材中又提供了更好的处理数据的方法，先对数据进行估计，大致判断两个量是什么关系。如果认为可能是W∝V2关系，就对每一个速度值算出它的平方，然后以W为纵坐标、V2为横坐标作图，如果做出的是一条直线，说明两者的关系是W∝V2...... 最后提供了如何用数表软件进行数据处理，可以迅速准确地做出W∝V图象，甚至能写出图象代表的公式，只须做出W∝V图象即可。实验的设计非常新颖，为探究性学习提供了很好的机会。 不足之处是实验准备起来很麻烦，有的仪器需要自己准备，实验室没有现成的仪器，比如要求很高的橡皮筋，对于平衡摩擦力也是一个难点，对数据的处理最好是用数表软件进行数据处理，这样可以在一节课完成。 2 沪科版虽然是验证性实验，但完全体现了科学探究的要素，具有一定的开放性。首先提出为了得到恒力做功与物体动能变化的关系，应该怎样来设计实验，需要测量哪些物理量？给出了用气垫导轨验证动能定理的实验装置。实验的方案要求学生自己设计。在进行实验和收集数据中，要求学生设计记录表格，在分析论证中，给出了用图象验证的提示。在评估中，要求学生分析误差的原因，改进实验。最后完成实验报告。这是一个完整的实验探究方案。实验的安排主要是培养学生的科学探究能力，虽然是验证性实验，但也体现了科学探究的要素，体现了新课程的理念。 这个实验得出的数据计算出来的速度是比较精确的，实验中使用了光电门，不需要平衡摩擦力了，但数据的