DIS实验与传统实验的比较做功改变物体内能实验——摩擦生热

DIS 实验与传统实验的比拟-- 做功改变物体内能实验——摩擦生热
做功改变物体内能实验——摩擦生热
1摩擦生热的传统物理实验
在沪科版初三物理书中有关改变物体内能的两种方式——做功和热传递——的内容，由于做功是通过能量的转化从而改变物体的内能：即机械能转化为内能，而热传递是通过能量的转移：一个物体的内能转移到另一个物体上。

因此相比热传递而言做功改变内能比拟抽象学生不好理解，在教师实在教师实际的教学中，都是力求以实验现
象为根底来分析做功对气体内能的改变[53] 。

实验仪器：铁丝
实验目的：理解功与能转化
实验原理：两物体摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体内能，内能增加温度升高
实验步骤：用双手来回弯曲一根铁丝，如图24 所示，用手触摸铁丝的弯曲位置，我们发现——弯曲部位发热。

图 5-12摩擦生热的传统物理实验图
总结：弯曲部位发热说明弯曲部位的温度升高了，而温度升高，
物体的内能一定增加，本质上来说：做功改变物体内能即为：机械能
转化为物体的内能。

2摩擦生热的 DIS 实验
能够弥补传统实验的缺乏，且能够直观地观察温度的变化。

用
DIS 实验做摩擦生热实验，可以通过电脑显示器中示数窗的示数变化
和坐标内的曲线变化来观察压缩气体的温度变化，不仅直观性好，加深学生对该实验的印象及其知识点的理解[54] 。

实验器材：铜管﹑棉绳﹑夹具﹑软性泡沫塑料﹑橡皮塞﹑计算
机﹑温度传感器﹑数据采集器
实验目的：理解功与能转化
实验原理：两物体摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体内能，内能增加温度升高
实验步骤：〔 1〕在铜管中塞入软性泡沫塑料并用橡皮塞塞住铜
管的左右段口，将铜管用夹具夹在桌子上并固定住。

（2〕将温度传感器插入橡皮塞中，连接数据采集器和计算机，如图 5-13 所示；
〔3〕翻开计算机中的数字化实验室软件，点击“通用软件〞翻开
窗口后，对“传感器〞、“图像〞进行设置；在图线设置〞中，选择“X 轴〞为时间 t ，起始时间为0；“y 轴〞为温度 T，起始温度为 0。

(4)点击“开始采集〞按钮后，将棉绳套在铜管上，用力来回拉
棉绳的两端，速度要快。

(5)观察计算机上的图像 5-14 ，让学生讨论并分析实验图像变
化的原因，使学生认识到：摩擦可以增加物体的内能。

总结：棉绳与铜管摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体内
能，内能增加，从而温度升高，即为机械能转化为物体的内能。

图 5-14摩擦生热的DIS 实验图像图
3 摩擦生热的传统实验与DIS 实验的比照
摩擦生热的传统实验与DIS 实验都有各自的优点和缺点。

DIS 实验优于传统实验的方面：
〔1〕可以用作演示实验
用作演示实验的话， DIS 实验能够将铜管的温度变化显示在计算
机的屏幕上，学生可以从图像上观察铜管的温度变化；而传统实验是
通过用手接触弯曲处铁丝来感受温度的升高，无法用作演示实验；
〔2〕有实验数据支持实验结论
从DIS 实验图像上可以观察铜管的温度变化幅度以及数值，有实验数据支持实验结论；而传统实验是通过手的触摸来感受温度的变化，没有测量温度的数值，缺乏实验数据的支持实验结论。

〔 3〕能够直观地观察物体温度的变化
学生能够从 DIS 实验中的温度图像中直观地观察物体温度的变
化，而传统实验是通过手的接触来感受温度的变化，无法直观地观察温度的变化。

传统实验优于DIS 实验的方面：
〔1)操作简单方便且省时间
传统实验只需一根铁丝就可以完成实验，操作简单方便，耗时少；
而 DIS 实验需要的实验仪器多，相对于摩擦生热的传统实验而言，操作复杂，耗时多。

〔2〕印象深刻
传统实验通过身体的触摸感受温度的变化，而 DIS 实验中需要观察实验图像来发现温度的升高，因此，传统实验相对于 DIS 实验而言，印象深刻。

建议：从实验效果上看，摩擦生热的传统实验与DIS 实验都有各自的优点与缺点，两者的优势并不比另一个强多少，因此，摩擦生热
这个实验既可以选择用传统实验做，也可以选择用DIS 实验来做。