實驗探究功與速度變化的關系說課稿(共14頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上7.6實驗：探究功與速度變化的關系一、 教材分析與學情分析（一）教材分析本節(jié)是人教版普通高中課程標準實驗教科書物理必修2第七章第六節(jié)的內(nèi)容，通過前面幾節(jié)內(nèi)容的學習，學生已經(jīng)建立了重力勢能、彈性勢能的概念，知道了重力做功、彈力做功與重力勢能、彈性勢能之間的關系。本節(jié)內(nèi)容是前面兩節(jié)內(nèi)容的繼續(xù)，用做功與能量的關系探索另一種能量及其表達式：動能。由于動能的問題比勢能復雜些，所以本節(jié)暫不直接涉及動能，而是先找到一個與動能密切相關的物理量-速度，先研究速度與功的關系。本節(jié)內(nèi)容的主要目的是給學生增加實驗探究與體驗的機會，培養(yǎng)學生實驗探究的能力，提高學生理論聯(lián)系實際的水平。本節(jié)內(nèi)容是

2、尋求動能表達式的實驗探究過程，下節(jié)內(nèi)容（動能和動能定理）是尋求動能表達式的理論探究過程，本節(jié)內(nèi)容的實驗探究為下節(jié)內(nèi)容的理論探究奠定了一個實踐認識基礎，起到很好的鋪墊作用，前后兩節(jié)內(nèi)容共同構成了一個較為完整的體系。通過這兩節(jié)課的學習，有利于培養(yǎng)和發(fā)展學生的課題意識和實驗探究能力。本節(jié)我準備用兩課時完成，第一課時，通過師生間的互動與共同探究，結合適當演示的方式解決實驗的設計思路問題，探討操作技巧問題和數(shù)據(jù)處理問題，使學生對探究過程有一個初步的認識。第二課時，以學生的實際操作為主，學生分組進行實驗，教師巡回指導，對實驗中出現(xiàn)的各種問題進行總結并通過討論予以解決，得出結論。（二）學情分析本節(jié)內(nèi)容是一節(jié)

3、實驗探究課，實驗探究學生以前有所接觸，如物理必修一中的“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”。通過以前這一類探究實驗的學習，學生已經(jīng)具有一定的實驗方案設計能力、實驗動手操作能力及實驗數(shù)據(jù)處理的能力。尤其是紙帶的處理已接觸多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法學生也已了解，至于圖線處理時從關系不明的曲線通過改變坐標量轉(zhuǎn)化為關系較明朗的直線的方法在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”中也曾接觸，學生有一定的基礎，但還是有一定的思維和操作難度，教學中應注意合理的啟發(fā)。另外，以前接觸的力都是恒力，而這一節(jié)牽涉到變力問題，這又是一個思維臺階，應通過對話啟發(fā)學生理解感悟?qū)⒆龉υ霰洞媲缶唧w

4、功數(shù)值的巧妙之處。二、 實驗介紹（一）實驗目的：本實驗的實驗目的是探究功與速度的變化關系。我們知道，功是力在空間上的積累效應，是一個過程量，而速度是一個狀態(tài)量，速度變化才是過程量，所以我們必須向?qū)W生交代清楚這一點，并指明當我們研究力對原來靜止的物體做功時，速度變化的大小與物體獲得的速度在數(shù)值上是相同的。于是我們的實驗目的為探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系。（二）實驗器材：我們所需要的實驗器材有：長木板、橡皮筋、小車、砝碼、交流電源、電火花或電磁打點計時器、紙帶、刻度尺、坐標紙 （三）實驗原理：由于我們要探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，所以我們要想辦法來測量

5、出功與速度的數(shù)值，進而研究它們之間的關系。通過上一節(jié)彈簧變力功的學習我們知道，當橡皮筋伸長量按倍數(shù)增加時，功并不簡單地按倍數(shù)增加，變力功一時無法確切測算。因此我們要設法回避求變力做功的具體數(shù)值，逐步引導學生得出用一根橡皮筋做功記為W，用兩根橡皮筋做功記為2W，用三根橡皮筋做功記為3W。從而回避了直接求功的這種方法。在引導過程中，我將通過讓學生思考討論的方式尋求出這種方法，并說出這種方法的巧妙之處及不選其他方法的理由。而不是直接把思路展示給學生，讓學生體驗思維的樂趣。再說求速度時點的選取，小車在橡皮筋的彈射下，先做加速度減小的加速運動，后做勻速運動，選哪些點來研究呢？理論上講選加速階段或勻速階段

6、的點都是可以的，選加速階段的點時，只要我們每次都從距第一個點距離相同的位置處取點計算其瞬時速度即可，但相比取勻速階段的點來說，后者只需用任意一段位移與發(fā)生這段位移所用時間相比即可求出彈力做功使小車獲得的速度，更方便。所以我們?nèi)蛩匐A段的點來求速度。三、實驗方案的完善（一）為保證小車沿直線運動，我用導軌代替長木板。用導軌后為了固定橡皮筋，一開始我自制了如圖所示的裝置，用這種裝置，一個人就可以完成實驗，很方便。但是這種中間有槽可固定支架的特制導軌僅在我校數(shù)字實驗室存放，且數(shù)量有限，不利于大規(guī)模學生實驗的進行，因此我用它來做演示實驗。做演示實驗時，我把小車拉到軌道一端，用一根橡皮筋彈射小車，提出問題

7、：“怎樣可使小車獲得更大的速度”？學生思考并交流討論后可能會回答出：把橡皮筋拉得更長，換用勁度系數(shù)更大的橡皮筋，增加橡皮筋條數(shù)等方案。于是我將定性演示學生提出的三種不同方法，驗證學生的想法。通過定性分析和演示，使學生對研究的問題有一個初步的感性認識，降低思維的臺階，尤其是“增加橡皮筋條數(shù)”的方法為后面變力功測量的難點破解打下感性基礎。在學生實驗中，我采用實驗室常用導軌，由于這種導軌沒有可以固定橡皮筋的地方，我 們可以再找一個小木板橫放在導軌下面，在兩旁釘上小釘，用以掛橡皮筋；或者直接讓學生用手摁住橡皮筋兩端即可，每種方法都要保證橡皮筋的有效長度相等。（二）在選用橡皮筋時，一般平常生活中使用的橡

8、皮圈由于粗細、長短不一，長度太短力太大，本實驗不能采用。服裝中的松緊帶由于較細而相對粗細較均勻，因此我選它來做實驗。為了實驗方便，尤其是做演示實驗及學生實驗用一個小木板橫放在導軌下面，在兩旁釘上小釘，用以掛橡皮筋時，橡皮筋需要兩端打成小圈。而橡皮筋既要打成小圈，又要保證等長，不太容易做到，我采用的是多準備些兩端打小圈的橡皮筋，從中挑選長度更接近的幾條用來做同組實驗。而如果采用讓學生用手摁住橡皮筋兩端的方法，則要保證橡皮筋的有效長度相等。（三）關于平衡摩擦力小車運動過程中不可避免會受到阻力，這樣在小車運動過程中不僅有橡皮筋的彈力做功，還有摩擦阻力做功，如果不平衡摩擦力，那么本實驗就是合力做功，當

9、橡皮筋逐根增加時，合力做功并不成倍增加，為此我們必須平衡摩擦力使橡皮筋做的功就是合力做的功。因此，從這個角度看，平衡摩擦力是必要的，而且是必須的。將導軌安裝有打點計時器的一端適當墊高，調(diào)整高度，直到輕推小車后使小車恰能在導軌上做勻速直線運動為止?？葱≤囀欠褡鰟蛩僦本€運動，可通過紙帶上打出的點是否均勻來判斷。四、 采集數(shù)據(jù)，生成結論怎樣判斷功與速度變化的關系呢？由于前面我們學習“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”時接觸過類似問題，學生很容易能想到作圖線的方法。如果圖像是一條直線那么它們就成正比關系，如果不是又怎樣呢？學生思考交流后會答出可以分別作出W-,W-，W-，W-等關系曲線，從中尋求答案。這樣，

10、我引導大家設計出表格。從紙帶上計算小車的速度的方法，大家都已學過，很容易計算出，至于，及，筆算已不太可能，采用讓學生用計算器計算的方法求出結果，然后在坐標紙上描點連線，分別作出的關系曲線。由于要做的圖較多，學生可以分工合作，每人做其中一個或兩個，這樣可以增強學生的合作意識，讓學生親身體驗作圖過程，對得出的結論有更深刻的印象。關于數(shù)據(jù)處理，我們還可以組織學生去計算機室，指導學生利用Excel描點擬合圖線，讓學生親身體驗現(xiàn)代技術的便捷。下面是我設計出來的表格：實驗次數(shù)橡皮筋做的功勻速運動時的速度1W0.2320.0.0.22W0.3210.0.0.33W0.4170.0.0.44W0.4690.0

11、.0.55W0.5290.0.0.66W0.5710.0.0.其中，用計算器計算即可，但用計算機更快，可以介紹給學生。下面是我用計算機軟件Excel畫的一些圖像，W-圖像：W-圖像： W-圖像：W-圖像：為更清楚地看出二者之間的關系，我從原點（0，0）開始描繪曲線。從圖像我們很容易得出實驗結論：，即力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的平方成正比。-說課【教材分析】 課程標準在“機械能和能源”這一主題中要求：“通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系”。顯然，本節(jié)的實驗探究是下一節(jié)“動能和動能定律”理論探究的實踐基礎，兩節(jié)課共同解決一個問題：功與動能之間的關系。本節(jié)內(nèi)容是前面兩節(jié)內(nèi)容（重

12、力勢能、探究彈性勢能的表達式）的繼續(xù)，用做功與能量的關系探索另一種能量及其表達式：動能。由于動能的問題比勢能復雜些，所以本節(jié)暫不直接涉及動能，而是先找到一個與動能密切相關的物理量-速度，先研究速度與功的關系。本節(jié)內(nèi)容的主要目的是為了讓學生經(jīng)歷和體驗實驗探究的過程，培養(yǎng)學生實驗探究的能力。本節(jié)內(nèi)容是尋求動能表達式的實驗探究過程，下節(jié)內(nèi)容（動能和動能定理）是尋求動能表達式的理論探究過程，本節(jié)內(nèi)容的實驗探究為下節(jié)內(nèi)容的理論探究奠定了一個實踐認識基礎，起到很好的鋪墊作用，前后兩節(jié)內(nèi)容共同構成了一個較為完整的研究課題。通過這兩節(jié)課的學習，對學生課題意識的形成、探究能力的培養(yǎng)和發(fā)展會產(chǎn)生不可低估的作用?！?/p>

13、學情分析】 本節(jié)內(nèi)容是一節(jié)實驗探究課，實驗探究學生以前有所接觸，如物理必修中的“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”。通過以前這一類探究實驗的學習，學生已具有一定的實驗方案設計能力、實驗動手操作能力及實驗數(shù)據(jù)處理的能力。尤其是紙帶的處理已接觸多次，學生有較好的基礎，至于圖線處理時從關系不明的曲線通過改變坐標量轉(zhuǎn)化為關系較明朗的直線的方法在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”中也曾接觸，學生有一定的基礎，但還是有一定的思維和操作難度，教師要注意合理的啟發(fā)。另外，以前接觸的力都是恒力，而這一節(jié)牽涉到變力問題，這又是一個思維臺階，教師要通過對話啟發(fā)學生理解感悟“功的倍增法”的巧妙

14、之處。【教學策略】 采用“問題猜想實驗結論新問題”的探究式教學模式。教師合理地啟發(fā)引導，讓學生自主探究，合作學習，體驗探究的思路、方法技巧，體驗成功的樂趣。通過生生交互活動與師生交互活動，培養(yǎng)學生合作探究意識，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。針對實驗數(shù)據(jù)的處理，在引導學生體驗手工描點繪線的基礎上，進一步引導學生學習利用計算機軟件（Excel）描點擬合圖線，使實驗數(shù)據(jù)處理顯得更簡捷，讓學生進一步體驗現(xiàn)代技術在實踐中的運用。 謝謝！【教學目標】知識與技能：（1）知道探究活動須測定功與速度兩個物理量（2）會利用打點計時器打出的紙帶計算物體運動的速度（3）會運用物理圖象探究功與物體速度變化的關

15、系過程與方法：（1）體驗實驗操作過程中控制實驗條件的方法（2）體驗通過實驗數(shù)據(jù)處理尋找物理量間變化關系的方法情感、態(tài)度與價值觀：通過親身實踐體會，領略探究過程中避繁就簡的方法選擇，感受實驗探究的快樂，形成“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀，培養(yǎng)科學思維方式與能力?！局攸c難點】重點：實驗方案的設計，實驗數(shù)據(jù)的采集與處理。 難點：變力功的計算（倍增法）從尋找W-V關系轉(zhuǎn)向?qū)ふ襑-V2關系（圖像法）【課前準備】1、帶滑輪的小車（約300g）2、導軌（一端固定兩個小鐵柱，另一端可改變高度）3、橡皮筋（按放在長木板上，每組4根）4、電火花打點計時器（帶紙帶、墨粉紙盤）5、毫米刻度尺6、計算機、實物投影

16、儀7、坐標紙【教學過程】一、引入課題（圖3）教師：播放視頻（如圖3，踢足球足球從靜止飛出，射箭箭從靜止飛出！）。與學生交流，指出物體動能變化是由于做功引起，因為動能與速度有關，我們先一起來研究功與物體速度變化之間的關系。跟據(jù)剛才的視頻，請同學們猜想：“功與速度變化之間會有怎樣的關系呢”？學生：根據(jù)視頻情境討論分析功與速度變化之間的關系，絕大多數(shù)同學猜想：“功與速度之間存在正比關系：WV”。(點評：用學生喜歡的“視頻”（足球、電影）激發(fā)探究的欲望，開門見山，使學生滿懷興趣地直入主題。)二、方案設計教師：要驗證“猜想”正確與否，可通過實驗來檢驗，而做實驗首先要設置實驗情景，確定實驗方案。請學生四人

17、一小組討論設計實驗方案（要求畫出簡圖并作簡要說明）。學生：分組討論，設計實驗方案。教師：巡視各小組的設計話動。收集不同種類的設計方案，按方案的難易程度從易到難組織學生上講臺用實物投影說明各自的設計原理，必要時協(xié)助“講解學生”說明方案原理。學生：小組代表上講臺用實物投影說明本組設計的實驗方案。呈現(xiàn)下列有代表性的方案（如圖4）：方案1（自由落體法）方案2（水平牽引法）方案3（斜面滑行法）方案4（橡皮筋彈射法）（圖4）電火花計時器計時器紙帶滑塊夾子光電門重物氣墊導軌教師：比較各方案的特點。說明方案1、2、3的共性是恒力做功，比較特殊，缺乏普遍性；方案4是變力做功，更具普遍意義。向?qū)W生說明為使研究更能

18、說明問題，先一起用方案4來進行實驗，其它方案建議學生課后進一步實驗探索。為使小車被彈射時運動更穩(wěn)定，把木板改成軌道。(點評：通過合作方式設計實驗方案，培養(yǎng)學生團結協(xié)作的團隊精神；通過展示學生小組的研究成果，使全體學生獲得成功的體驗；通過比較選擇方案，使學生開闊了視野，并使下一步的研究更趨合理。)三、操作要點（圖5）教師：展示實驗器材（如圖5），定性演示：把小車拉到軌道一端，用一根橡皮筋彈射小車。提出問題：“怎樣可使小車獲得更大的速度”？ 學生：思考老師提出的問題并回答:“把橡皮筋拉得更長”、“換用更強勁的橡皮筋”、“增加橡皮筋根數(shù)”。教師：定性演示學生提出的三種不同方法，驗證學生的想法。(點評

19、：通過定性分析和演示，使學生對研究的問題有一初步的感性認識，降低思維的臺階，尤其是“增加橡皮筋根數(shù)”的方法為后面變力功測量的難點破解打下感性基礎。)教師：提出問題：研究橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度關系，需要測定哪些物理量？各物理量可如何測量？ 學生：討論并回答老師提出的問題：速度可通過打點計時器打出的紙帶來計算。功由于是變力功一時無法確切測算。教師：提出問題：“聯(lián)系剛才的實驗演示，你能設法回避變力功的具體數(shù)值測算嗎？”學生：聯(lián)想實驗演示，提出解決方案一：設法使橡皮筋的伸長量按倍數(shù)增加，則功也按培數(shù)增加，即橡皮筋的伸長量依次為X、2X、3X，對應的功就依次為W、2W、3W教師：指導學生回憶

20、上一課時彈簧變力功的特點，分析得出：橡皮筋彈力做功類似于彈簧彈力做功，其伸長量按倍數(shù)增加時，功并不簡單地按培數(shù)增加，橡皮筋伸長量與功之間是一種復雜的關系。學生：提出解決方案二：設法使橡皮筋的根數(shù)按倍數(shù)增加，則功也按培數(shù)增加，即橡皮筋依次為1根、2根、3根，對應的功就依次為W、2W、3W教師：肯定學生巧妙的思路，進一步追問：“這種方案對每根橡皮筋有什么要求？在實驗操作時又有什么要求？”學生：討論并完善實驗方案：每根橡皮筋要完全相同，每次橡皮筋拉伸的長度要完全相同。教師：小結：“方案二思路巧妙，回避了煩瑣的具體功數(shù)值的計算，可使問題的研究大大簡化，但對橡皮筋材料的要求比較高”。接著向?qū)W生展示事先準

21、備好的符合該實驗要求的橡皮筋（如圖2）。(點評：通過功測量的難點突破，提高了學生遇到困難時靈活機動、巧妙解決難點的能力。)教師：提出問題：實驗中除橡皮筋對小車做功外，還有其它力對小車做功嗎？如果有，應如何處理？學生：思考、交流后得出：還有阻力做功，需把導軌一端墊高，輕輕推動小車使小車恰能勻速運動。利用重力的分力平衡阻力。教師：與學生討論后指出：小車后拖的紙帶運動時也有阻力作用，所以平衡阻力時需連上紙帶并打點。通過器材演示向?qū)W生示范如何平衡阻力。平衡好后用一根橡皮筋彈射小車打出一條紙帶，用實物投影儀投影這一紙帶，提問：“如何從這紙帶上求出小車被橡皮筋彈射后獲得的速度？”（圖6）學生：觀察紙帶上的

22、點跡情況（如圖6），發(fā)現(xiàn)紙帶上的計時點間距先越來越疏，后間距均勻，分析得出后面間距均勻的點計算得到的速度代表了橡皮筋彈射完成后小車獲得的速度。（圖7）教師：引導學生設計表格記錄測出的（W、V），并提示記上（0、0）這組特殊數(shù)據(jù)（如圖7），然后提問：怎樣來處理這些實驗數(shù)據(jù)呢？按照我們前面的猜想，畫出的W-V圖會是怎樣的呢？(點評：培養(yǎng)學生在實驗探究前要養(yǎng)成思考的習慣。有了正確的探究思路，才能避免探究的盲目性。)四、學生實驗教師：根據(jù)討論結果，指示學生分組實驗。學生：二人一組進行實驗，完成實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理。教師：巡視、指導，解答學生提出的問題，處理即發(fā)事件。指導學生順利完成實

23、驗。五、數(shù)據(jù)處理教師：學生實驗完畢后，指導學生進行數(shù)據(jù)處理。 提出問題：根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，怎樣分析功與速度的關系？學生：在坐標紙上建立坐標系，描畫WV圖來觀察分析功與速度的關系。教師：巡視、指導學生作圖，收集各種信息。用實物投影儀展示學生實驗成果，肯定成功之處，同時指出并改進作（圖8）圖的一些不規(guī)范或錯誤之處。提出問題：“實驗得出的WV圖是我們猜想的正比關系嗎？跟據(jù)WV圖特點（如圖8），請進一步猜想功與速度可能存在怎樣的關系呢？我們可怎樣處理圖象使我們的猜想得到簡便直觀的體現(xiàn)？”學生：思考老師提出的問題，觀察實驗得出的WV圖，發(fā)現(xiàn)WV圖不是直線，說明前面的猜想（WV）不成立！進一步觀察WV圖特點

24、，發(fā)現(xiàn)圖線與拋物線相似，猜測WV2，建議作WV2圖線驗證。（圖9）教師：選取幾組學生數(shù)據(jù)，在屏幕上運用Excel算出V2值，描出WV2的圖，用直線擬合，得出WV2圖為過原點的直線（如圖9）。驗證同學們的猜測是正確的。（條件好的學?？勺寣W生用Excel畫圖）。(點評：教師要放開，引導學生大膽猜測，獨立完成探究過程。有的學生可能會走彎路，甚至失敗，但重要的是讓學生親歷數(shù)據(jù)處理的探究過程。同時，運用現(xiàn)代技術處理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生的現(xiàn)代意識，感受更多更簡捷的數(shù)據(jù)處理方法。)六、小結拓展教師：引導學生總結本次探究的方法、突破點（關鍵點）、實驗結論以及得到的啟示。 (點評：通過總結，培養(yǎng)學生概括總結的能力，進一步鞏固、感悟、提升實驗探