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1、探究功与速度变化的关系-教学设计1/6“探究功与速度变化的关系”教学设计一、教材分析引入本节的目的在于增加学生探究与动手的机会，让学生学会观察，大胆猜想，勇于解决问题，为下一节动能和动能定理的推导奠定基础。通过本节内容的教学，也可以促使学生在学习动能定理后比较深刻地认识到动能定理不仅适用于恒力做功，同样也适用于变力做功。从整体上看，本节内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程，符合学生的认知规律。二、学情分析对于功和能的关系，在前两节分别讲了重力做功与重力势能的关系、弹力做功与弹性势能的关系，所以学生已经初步认识到通过做功来了解某种能量的变化，从而研究这种能量，也就是学生已经初步体验到“功是能
2、量转化的量度”，并且学生已具有一定的知识迁移能力了。因此可以让学生通过类比，从力对物体做功入手来探究动能的变化，但首先要探究功与物体速度变化的关系。教师要根据学生的实际水平和探究任务的难度采用不同的教学模式，根据问题情景式探究任务运用适当的思维方法；应从学生已有的认知水平出发，注意把握教学的难度与深度。三、教学目标(一)知识与技能1理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和数据处理，能够自主设计实验。2利用打点计时器打出的纸带计算物体运动的速度。3运用物理图象探究功与物体速度变化的关系。(二)过程与方法1通过实验操作过程中控制实验条件的方法，体验知识的探究过程。2体验通过实验数据处理寻找物理量间关
3、系的方法。(三)情感态度与价值观1通过探究过程体会物理学的逻辑之美和方法之美，体会数理的巧妙结合，激发学生求知欲和学习兴趣。2通过实验探究的各个环节，培养学生敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。四、教学重点学习探究功与速度变化关系的物理过程和所用方法，并会利用图象法处理数据。五、教学难点1探究思路的形成及实验条件的控制。2用图象方法分析处理实验数据。六、教学工具橡皮筋（5 根），滑块，砝码，气垫导轨，光电门，刻度尺，打点记时器（电火花），纸带，坐标纸，多媒体设备。七、教学过程设计(一)教学流程图(二)实 验 探究 过学生猜想实验方案设计学 生 汇 报 探 究结果师 生 共 同
4、 总 结结论教师提供仪器，学生分组探究生 活 中 的 实 例引入探究问题探究功与速度变化的关系-教学设计2/6 程教师活动学生活动说明复习并引入新课1复习提问：物体动能的含义是什么？2播放视频并出示思考题：(1)箭的动能从无到有为什么会发生变化?(2)足球的动能又为什么发生改变？3引入：请同学们根据上面的例子总结一下：改变物体动能的原因是什么？而物体的动能与物体的速度密切相关。因此要探究功与动能变化的关系，首先要探究功与速度变化的关系。回忆后回答动能含义。观察后回答：由于弓对箭做了功和运动员对足球做了功。思考后学生代表发言：改变动能的原因是外力对物体做了功。通过视频展示激发同学们探究的欲望。新
5、课探究1.猜想：提出问题：功与速度的变化可能会是什么关系？2.实验方案的设计2.1 明确探究思路(1)创设物理情景,探究外力对物体做的功。(2)探究出外力对物体做功后物体的速度变化。(3)分析每次功的值和每次对应的速度变化值,寻找外力对物体做的功与物体速度变化的关系。2.2 实验方案的设计(1)引导学生思考：你能设计什么样的实验方案证实你的猜想？(2)学生展示后总结：前几种是重力和拉力做功，是恒力的功，后几种是橡皮筋、弹簧的弹力做功，是变力的功。生活中，我们接触更多的是变力的功，所以我们就用这种方案进行探究。3.实验操作技巧3.1 功的测定(1)在试验中橡皮筋在哪个过程中对小车做功？(2)我们
6、是否能直接测量橡皮筋对小车做功的具体数值？若不能，如何解决该问题？分组讨论，由小组选派代表汇报讨论结果。分组讨论每个方案的实验原理、方法、利弊。各小组推举代表展示实验设计方案，如：重力法、橡皮筋法等。讨论后回答：橡皮筋被拉伸直到恢复原长的过程中可能的回答：1.橡皮筋的弹力是变力，不用能恒力功公式计算；论证学生提出的实验方案的可行性，并确定本节的实验方案。探究功与速度变化的关系-教学设计3/6 教师活动学生活动说明新课探究(3)为了使弹力每次做功成倍率变化，在实验中对橡皮筋和小车释放位置有怎样的要求？点拨：这种做法巧妙地回避了具体功数值的计算，可使问题简化，但对橡皮筋的要求比较高。3.2 速度的
7、测定演示：小车被橡皮筋弹射的过程。(1)小车做什么运动？(2)要测量小车在哪段中的运动速度？(3)如何测量这段的运动速度？3.3 平衡摩擦力(1)提出问题：小车运动过程中受几个力？为使橡皮筋的拉力充当合力，其他力应怎样处理？(2)如何平衡摩擦力？引导学生思考平衡摩擦力的方法并黑板作图：强调注意事项：平衡摩擦力时应将木板放有打点计时器的一端垫高，小车不连橡皮筋，尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下能做匀速运动。(3)如何判断小车做匀速运动？2.设法让弹力每次做功成倍率变化。可能的回答：用 1 根、2 根相同的橡皮筋进行测量，且小车每次释放的位置应相同。讨论后选派代表回答：小车先加速后匀速运动
8、；要测量的是做匀速运动的速度；在纸带上选取间距均匀的点来确定小车获得的速度，即Txv2。小组讨论，并推举代表回答：重力、支持力、摩擦力、橡皮筋的弹力；将其他力平衡掉。思考后回答：可把长木板一端垫高，使重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。充分讨论后代表发言：如果纸带上打出的点间距是均匀的，说明小车做匀速运动。通过相关问题的设置和学生的回答情况，教师强调实验探究中应注意的事项。让学生掌握从纸 带 获 取 数据、计算小车速度的方法。让学生概括总结出实验中出现误差的主要原因及解决方案，提高学生分析、解决问题的能力。NFGF阻Fx探究功与速度变化的关系-教学设计4/6 教师活动学生活动说明新课探究总结：这
9、样我们就测定了W和v两个物理量，再进行同样的五组或六组实验，再将实验数据进行分析，就可以得W和v的关系。3.4 改进方案为了减小实验误差，我们对同学们设计的实验方案进行改进，用气垫导轨代替长木板，用滑块代替小车，用光电门代替打点计时器。展示气垫导轨、光电门，简单介绍实验器材的原理。这个实验方案的原理同上面实验是相同的，但这个实验方案在器材选择上有很大的优越性：用气垫导轨最大限度的减少摩擦力；用光电门直接显示速度。4.学生分组实验每个小组的实验桌上都摆放了5 条橡皮筋，请我们各小组相互协作、紧密配合，在操作中注意以下问题：a将气垫导轨调节水平b必须使用同一规格的橡皮筋c每次释放滑块时的位置应相同
10、d记录数据时只记录滑块匀速运动的速度值，每次读数后在下一次实验前要按清零键清零。每小组按要求进行实验并将数据填入下表。5.实验数据处理与结论1提出问题：请各小组关闭电源，分析你们组的Wv的数据,猜猜W与v是什么关系?2提出问题：如何更直观、简便地分析功与速度变化的关系？搜集各组的作图情况，并通过实物投影进行展示。3提出问题：由此我们可以得出什么样的结论？4总结结论：当物体初速度为零时，外力对物体做的 功 与 物 体 速 度 的 平 方 成 正 比，即2vW(00v）以上数据的处理都是手工操作完成的，我们也可以用数表软件来处理数据学生观察气垫导轨、光电门并思考改进方案的优越性按照操作步骤和注意的
11、事项，学生分组进行实验探究。集体回答：在坐标纸上作图象。各小组在坐标纸上建立坐标系，先作出Wv曲线，再作W2v曲线小组代表回答：外力对物体做的功与物体速度的平方成正比要求小组各成员在实验中紧密配合，共同完 成 实 验 探究；同时教师根据学生实验的情况适时点拨。让学生体会这种用数学方法解决物理问题的思路，培养学生养成良好的思维习惯。探究功与速度变化的关系-教学设计5/6(三)课堂达标练习1关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是（）A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C放小车的长木板应该尽量使其水平D先接通电源，再让小车在橡
12、皮筋的作用下弹出2用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不均，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：1适当垫高木板是为了2通过纸带求小车速度时，应使用纸带的（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）。八、课堂小结：师问：请同学们总结这节课你们学到了什么?学生总结后集体回答：1功与速度变化的关系：当小车初速度为零时，力对小车做的功与速度的平方成正比。2探究问题的思路：九、课后探究1除了用实验的方法验证外，能否用理论推导的方
13、法来验证，如果可以，应如何验证？2完成学案中的思考与探究。十、板书设计实验：探究功与速度变化的关系1.猜想：2.实验方案的设计3.实验操作技巧3.1 功的测定：相同橡皮筋、同一位置释放3.2 速度的测定：纸带或光电门3.3 平衡摩擦力：3.4 改进方案：气垫导轨、光电门4.实验数据处理与结论4.1 处理方法：4.2 实验结论：外力对物体做的功与物体 速 度 的 平 方 成 正 比(00v)，即2vW。提出问题猜想假设方案设计实验探究归纳结论实践验证打点计时器纸带橡皮筋探究功与速度变化的关系-教学设计6/6 参考文献:1 物理课程标准研制组等编写.普通高中物理课程标准.北京:人民教育出版社,20
14、06 2 人民教育出版社等编著.普通高中课程标准实验教科书物理必修 2.北京:人民教育出版社,2008 3 人民教育出版社等编著.物理必修 2 教师教学用书.北京:人民教育出版社,2008 1、如图为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，此时橡皮筋对小车做的功记为W当用 2 条、3 条，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第 3 次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放，分别测出小车获得的速度（见下表）（1）除图中已有实验器材外，还准备了下列器材，其中不需要的是（只要填字母代号）；A 垫板B秒表C 刻度尺D导线和交流电源（2）根据题意可
15、知，第2 次实验中橡皮筋做的功可记为；（3）由表格中的数据可以看出橡皮筋做的功和（选填“v”或“v2”）成正比2、某学习小组做“探究功与物体速度变化的关系”实验如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，豫皮筋对小车做的功记为 W，当用 2 条、3 条、，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2 次、第 3 次、实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出(1)图中木板倾斜的目的是为了；(2)为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在得到的纸带上的A、B、C、D 四点中，应该选用点的速度才符合要求?(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是。A 橡皮筋处于原长状态 B橡皮筋仍处于伸长状态 C 小车在两个铁钉的连线处 D小车已过两个铁钉的连线纸带小车橡皮筋打点计时器木板次数小车速度v（）小车速度的二次方v2（）2 1 1.41 1.99 2 2.00 4.00 3 2.45 6.00 4 2.83 8.01 5 3.16 9.99