教学设计方案探究功与物体速度变化的关系.pdf

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1、1 / 12 教案设计 -7.6 探究功与物体速度变化的关系 江西省吉水县第二中学李拥军 【设计思想】 1、围绕实验设计、实验操作与实验数据处理三个环节引导学生展开探究过程。通过小组讨论、动 手实验和实验数据处理等一系列活动激发学生主动参与的积极性和和学习的热情。教师根据知识发 生、发展与变化的过程通过穿针引线的方式积极引导学生进行探索性学习，努力激发学生学习的兴 趣，培养学生探究发现和合作学习的能力。 2、采用 “ 问题 讨论 实验 归纳 ” 的探究性教案模式，使学生在获得知识的同时，学会科学研究的方法，经历伴随着探究活动 的深入而产生的情感体验。 【教材分析】 在前面几节内容中，已经成功地

2、建立了重力势能的概念，清楚了重力的功与重力势能改变量间的关 系，也探究了弹性势能的表达式。那么，力对物体所做的功与物体的动能间又有什么关系呢？应该 从什么途径出发进行研究呢？显然，既可以从已有知识出发通过逻辑推导的方法进行研究，也可以 通过实验的方式进行探究。引入“ 探究功与物体速度变化的关系” 的目的就在于给学生增加探究与体 验的机会，提高理论联系实际的水平，并有效地促使学生在探究中开阔思路，在分析问题和处理问 题的过程中提高探究问题的水平。因此，本节内容从实验的方向进行探究。对教师来说，这是一节 较难驾驭的内容，无论从教案设计，还是实验准备来说，都有相当的难度。教师要积极创造条件， 让学生

3、亲身经历实验探究的过程。 本节内容的设计中，采用橡皮筋拉小车，使小车获得动能的过程中，探究橡皮筋做的功与小车速度 变化的关系。由于橡皮筋的弹力随其长度改变量间的关系是非线性的，因而橡皮筋对小车的功无法 用现成的公式进行计算。本实验的精妙之处就在于巧妙地回避了功的计算。因为如果一条橡皮筋对 小车做功为时，两条橡皮筋对小车做的功就是2W ，三条橡皮筋对小车做功为3W，依次类推，各次 实验中橡皮筋对小车的功都可以用的倍数来表达，再利用打点计时器来测定各次实验中小车的速度 ，根据一系列橡皮筋的功和与之对应的小车速度的测量值即可找出功与物体速度变化间的关系。 从本章知识的整个体系来说，本节教材只是为下一

4、节“ 动能和动能定理” 的理论推导奠定一个认识基 础，在教案中应灵活把握。通过“ 探究功与物体速度变化的关系” 的实验，也可以有效地促使学生在 学习动能定理后能比较深刻地认识到动能定理不仅对恒力做功的条件下成立，在变力做功的情况下 也是成立的。 【学情分析】 学生在本章的前几节内容中，已经初步树立了功是能量变化的量度的观念。那么，力对物体所做的 功与物体动能的改变量间存在着什么关系呢？这是学生急待解决的问题。引入“ 探究功与物体速度 变化的关系 ” 这节内容正所谓急学生所急，但如果运用恒力做功的方式来探究功与物体速度变化间 的关系，可能会使学生产生审美疲劳，因为我们在“ 探究加速度与力、质量的

5、关系” 时已经用过这套 实验装置。现在，选择利用橡皮筋的拉力做功来探究功与物体速度变化间的关系，不仅考虑到这样 处理容易使学生产生新鲜感，进而产生探究的兴趣，也因为变力做功对实际问题来说更具有普遍性 。这样的设计思路，把不便于用公式进行计算的橡皮筋对小车的弹力的功通过思维的变换，用改变 2 / 12 橡皮筋条数，保持小车在相同距离的条件下，弹力做功的大小与橡皮筋的条数成正比来取代，这是 一种极其巧妙地思路，也是一种很好地进行科学探究的思维方法。同时，也非常符合中学生的认知 特点，对开阔学生的视野，提高科学素养等方面都会产生积极的影响。 【教案目标】 知识与能力 1、练习使用打点计时器打下的纸带

6、计算物体运动的速度。能独立进行实验操作，会采集实验数据 2、利用纸带打点计时器、橡皮筋、小车探究功与物体速度变化的关系。 3 、能够对实验数据进行分析与处理，学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。 4、通过探究出了做功与速度变化的关系，找出动能与速度的关系了。 5、能够领会探究功与物体速度变化的关系实验的设计思路。明确用一根橡皮筋所做的功为单位简 化问题的思想方法，知道利用小车做匀速运动阶段测量速度比较合理。 过程与方法 通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。 情感、态度与价值观 通过实验探究，让学生经历自主探究、合作学习的情感体验，体会学习的

7、快乐，激发学习的兴趣； 通过亲身实践，树立“ 实践是检验真理的唯一标准” 的科学观。 【教案重点】 本节教案内容的重点是实验方案的设计与筛选， 学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。 【教案难点】 难点是通过对实验数据的分析得出功与物体速度变化的关系。 【教案策略与手段】 教师在本节课的授课中难以驾驭的是如何引导学生进行积极地思考，使学生既能发挥创造性思维， 也能够围绕本节的重点把探究活动深入下去。因此，本教案设计中，采用学生分组实验的方法。在 教师适当的引导下，通过学生自主探究和合作学习的方式展开教案过程，努力使学生在经历探究的 过程中，增强问题研究的意识，提高分析问题

8、和解决问题的能力。 【教案方法】 实验观察法、图象法、迁移法。 【课前准备】 1、学生分组实验器材的准备。男同学把橡皮筋拉长点 ，同时松手把飞标弹射出去。其它同学注意观察，看到什么不同的现象？ 引导学生思考 : 同学们看到什么不同的现象？橡皮筋伸长,产生弹力 ,在形变恢复的过程中,对飞镖做了功。另一方面, 飞镖离开橡皮筋获得速度。请猜想: 飞镖离开橡皮筋的速度与哪些因素有关?(让学生根据已有的生活经验,小组讨论 ,尽量多地回答,如橡 皮筋的拉长量、劲度系数、飞镖的质量、空气阻力 3.生活中的物理现象给了我们什么启示？ 展示生活现象中相关的图片：第1幅，弹弓弹射物体时把皮筋拉得长长的第2幅，骑车

9、时运动员都拼 命蹬车，第三、四幅，运动员奋力把球打出去。 同时引导学生思考得到什么启示？ 4.概括学生的回答,总结探究功与物体速度变化的定性关系。 、小车、电火花打点计时器、纸带若干、橡皮筋若干多媒体投影在探究时我们要解决 一些技巧性的预习思考题题： 1.橡皮筋所做的功是不是我们所探究的问题中的哪个功呢？怎样消除摩擦力的影响？ 2.怎样测量不同橡皮筋对物体所做得功？怎样保证每条橡皮筋做功相同？ 3.小车如何运动？应该取纸带上哪些点的间距来计算小车的速度? 4根据测出的数据怎样建立图象？是否可以用W-S图像代替 W-V 图像？ 学生积极回答 ,老师肯定学生的正确之处,科学地进行评价。 三.分组实

10、验，合作探究 1、每 6人组成一个探究小组，组长分配分工实验探究任务，指挥本组操作，各组员明确自己的职责 ，分工合作，确定实验步骤，协商解决出现的问题。 2、老师指导操作. A器材安装： 计时器固定时，不能放偏，要考虑皮筋原长和伸长量因素 A.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求 B.木板的倾斜角度在理论上应满足以下条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻 力 C.如果小车在倾斜的木板上做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的 D.其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的 3在探究功与物体速度变化关系的实验中,得到如图 5-12所示的纸带 ,造成纸带中的点的原因可能

11、是 ( 6 / 12 A没有把木板垫高以平衡摩擦力. B橡皮筋力度不够. C把木板垫得太高. D上述三种情况都有可能 4.在探究功与物体速度变化关系的实验中,得到如图 5-14所示四条纸带 ,应选用 ( . W/ 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 v/ 0.00 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 v2/0.00 0.64 1.21 1.64 2.34 3.10 3.57 2.现有下列器材：电火花打点计时器、重锤、纸带、铁架台、直尺、铅笔等.试设计一个实验，研究 合外力的功与物体速度的关系.要求： 按图中所示将实验仪器安装好，把木板一

12、端升高一点让其倾 斜,给小车安放后平衡摩擦力 (2先用一条橡皮筋拉小车，接通电源，放开小车，打点计时器 在纸带上打下一系列的点， 取下纸带，测出纸带上间隔均匀的间距S1，求出小车获得的速度 v1，设此时橡皮筋对小车做 的功为 W1，将这一组数据记入表格 (3用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为 W2，测出纸带上间隔均匀的间距S2，求出小车获得的速度v2，将数据记入表格 9 / 12 (4用3条、 4条 橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格 2实验数据的分析与处理 思考： 1怎样进行实验数据的分析与处理？ 2要探究 W与V的哪几种可能关系？

13、要怎样探究？流程如何？ 3哪种情况最能表明W和V的具体定量关系？ 作图注意的问题 .学生分组，各组员明确职责； (二.各小组安设计方案进行实验操作； (三.合作的组员进行数据采集 (四.合作的组员数据分析和处理 (五.各小组展示坐标纸上的实验图像，交流实验成果： 四、实验结论 :功与物体速度的 A.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求 B.木板的倾斜角度在理论上应满足以下条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻 力 C.如果小车在倾斜的木板上做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的 D.其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的 3在探究功与物体速度变化关系的实验中,

14、得到如图 5-12所示的纸带 ,造成纸带中的点的原因可能是 ( A没有把木板垫高以平衡摩擦力. B橡皮筋力度不够. C把木板垫得太高. D上述三种情况都有可能 4.在探究功与物体速度变化关系的实验中,得到如图 5-14所示四条纸带 ,应选用 ( 10 / 12 六.课外作业 1.某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与v的几组数据，请你对这些数据进行处理， 并确定 W与v之间的关系 (W1 为物体速度由0.00变化到 0.80 m/s时所做的功 . W/ 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 v/ 0.00 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 v2/0.00 0.64 1.21 1.64 2.34 3.10 3.57 2.现有下列器材：电火花打点计时器、重锤、纸带、铁架台、直尺、铅笔等.试设计一个实验，研究 合外力的功与物体速度的关系.要求： 小车匀速时T 时间内的速度 V (位移S平 方 小车匀速时T 时间内的速度 V(位移 S立方 . 1 1W 2 2W 3 3W 4 4W 5 5W 12 / 12 三、数据分析和处理 四. 实验结论 : 做功与物体速度的 ）成 ）