实验：探究功与速度变化的关系教案

-1-“实验：探究功与速度变化的关系”教案新会陈经纶中学黄天平1．教学内容本节课是普通高中课程标准试验教科书《物理必2》（人民教育出版社出版）第7章第6节。本节教材目的在于为下一节动能定理做准备的，精心探讨实验原理，教师指导演示，让学生边观察，边思考，理解实验原理后，再动手操作，培养学生探究精神和动手能力的同时，对作功与速度平方成正比的物理规律有明确的感性认识，从而为下节动能与动能定理的学习作好准备。本节课在实验室进行。2．学生分析学生们日常生活经验告诉他们：对物体作功，会改变物体的速度，但是，怎样把力做功和做功引起的速度的变化定量联系起来是他们难以解决的问题，同学们在橡皮筋的弹力做功的处理和实验数据的处理上会感到迷茫。通过课前讨论，学生们会得出以下共识：作功与物体速度的关系可能有以下几种情况：W∝V,W∝V2,W∝V3或W∝V...,（提出假说）；如何去验证我们的猜想呢？有哪些实验方法可行呢（迎接挑战，确定通过橡皮筋弹射小车实验验证）？操作中要注意哪些问题呢？我们能成功吗？产生这样的疑问可以催发同学们的求知欲。3．设计思想教学理念：以学生为主体，强调互动的师生关系，课程进行中渗透科学探究的思想，贴近生活实际，使学生探究自然规律的同时获得-2-学习物理的乐趣，激发学生探究科学的热情。注重教学过程的科学探究的质量，使学生在课程的学习中提高科学探究的能力。教学原则：以学生为主体，师生合作互动。教学方法：试验观察法＋合理推理＋试验验证＋归纳总结4．教学目标知识与技能（1）巩固用打点计时器和纸带测量物体运动速度的方法。（2）掌握为增强实验的可靠性对实验器材和方法实施控制的技能。（3）掌握用图像法处理数据的技能。（4）使用excel软件处理数据的技能。过程与方法（1）通过参与整个探究过程，体验科学研究的方法和艰辛历程。（2）通过解决变力做功问题，体会科学方法的精妙。（3）通过excel软件的使用，体会计算机技术在辅助实验方面的巨大作用。情感态度与价值观渗透研究自然规律的科学方法，培养学生对待科学实验严谨认真的态度，实事求是，努力思索的科学探究精神以及实验过程中合作交流的团队精神。-3-5．教学的重点和难点教学重点领会探究功与速度变化的关系实验原理，对变力做功的巧妙处理和掌握实验结果的处理方法。教学难点实验方案的比较选择，理解橡皮筋做功（变力做功）的巧妙处理，实验的注意事项和实验数据的处理6．教学过程教学内容教学环节活动时间教学活动设计意图教师学生播放教参所附视频光盘导入新课01播放视频提问：结合所学的物理知识，你能得出哪些物理观点？观察思考并回答：做功可以改变物体的速度，也就是改变物体的动能。激发认知需要激发学习兴趣过渡引言03我们今天就来探究做功和速度变化的关系引入课题新课教学03提问：那么我们怎样来找到做功和速度变化的定量关系呢？思考并回答：通过实验分别测量功和速度的数值，再进行数据处理来寻找两者之间的关系。04你们有哪些具体的实验方案吗？请大家分组讨论小组内讨论，画出实验草图引导提出实验方案一07有人可以展示设计方案吗？（请同学甲上讲台来展示小组的设计方案，并解释设计原理）同学甲通过实物投影展示草图并讲解：利-4-用重物拉动小车前进，通过打点计时器测量小车的速度和拉力做的功，得到功和速度的数据，再进行数据处理。其余同学参与讨论08提问：这个方案很眼熟，我们用它进行过验证牛顿第二定律，大家认为这个方案可行吗？思考并回答：这个方案可行。08这个方案里，小车受到的只有拉力吗？如果还有别的力应该怎么办呢？观察并回答：还有小车与木板间的摩擦力，还有打点计时器对纸带的阻力。应该平衡这些阻力。提出疑问激发学习兴趣提出实验方案二09这样方案一就可行了。还有其它方案吗？（请同学乙上讲台来展示小组的设计方案，并解释设计原理）同学乙通过实物投影展示草图并讲解：利用重物做自由落体运动，通过打点计时器测量重物下落的高度计算重力做的功，还可以计算出重物下落的速度，从而得到功和速度的数据，再来进行数据处理。其余同学参与讨论10提问：方案二可行吗？观察并回答：这个方案我们用来进行过测量重力加速度，在这里也可以用来测量功和速度的变化。-5-提出实验方案三11是的。还有第三种方案吗？（请同学丙上讲台来展示小组的设计方案，并解释设计原理）同学丙通过实物投影展示草图并讲解：利用橡皮筋弹射小车来研究功和速度变化的关系。其余同学参与讨论12提问：第三方案理论上也是可行的。以上三种方案各有什么异同吗？观察思考并回答：第一和第二方案都是利用重力做功，都是恒力做功；第三方案橡皮筋的拉力是变力，这种变力做功的计算目前我们还没有学。挑选第三方案13这三种方案都是可行的，前两种方案我们很熟悉了，但在我们现实生活中，像第三方案出现的变力做功的情况最普遍，也是最复杂的，所以今天我们就迎难而上，采用的第三种方案：橡皮筋弹射小车进行探究。回答：我们也想勇敢的迎接挑战！实验原理教学14提问：用这种方案需测量哪些物理量来探究功与速度变化之间的关系？我们怎么进行橡皮筋弹力做功的测量呢？思考并回答：要测量拉力做的功，小车被弹开时的速度。弹力做的功可以采用计算弹簧弹性势能时的方法：用除以2求平均力或者采用图像法分割、求和、逼近的微积分方法。16教师引导提问：弹簧变力的功之所以能用上述方法是因为劲度k恒定，拉力F与形变量L成正比，或说拉力F随形变量L的变化学生拉桌面上准备的橡皮筋，观察并回答：橡皮筋被拉长后变细了，劲度系数变化了。-6-2vw均匀增大，橡皮筋有这个特点吗？即劲度k恒定不恒定？请同学们试拉一下。18我给每个小组准备了五条相同的橡皮筋，可以进行多次实验，我们一定需要测出每次做功的具体数据吗？思考并回答：不需要，实验时改变橡皮筋的条数，使橡皮筋做的功成倍数关系，也可以得到功与速度的关系。19提问：具体怎么做？回答：第一次用一根橡皮筋，做功记为w,第二次用两根橡皮筋，做功记为2w，第三次用三根橡皮筋，做功记为3w，依次类推，我们可以测五组数据20很好。我们还可以记录0和0这组特殊的数据，这样我们就有了6组数据。请大家阅读课文相关内容，看看还有哪些细节要注意？阅读课文并回答：实验前也要注意平衡阻力。开始实验21请同学们按照实验要求，开始实验，并记录数据进行实验数据处理31实验完成了，怎么处理数据呢？（提示：先估算w-v的可能关系，并采取图像法进行）估算w-v的关系并回答：可能情况是w∝v,32,vwvw等，可以采用计算机excel软件的图象处理功能处理数据32演示使用excel软件的图象功能处理数据（有条件的学校，可以让学生按分组自己动手完成）思考并解答图像处理发现：图像是一条过原点的直线。-7-2vw34投影出思考题：图像是一条直线说明什么呢？回答：说明2vw35总结：各组同学分别实验都得到了相同的结论：2vw，说明这个结论很可能就是一条普遍规律，所以我们探究的结果就是：功与速度的平方成正比做笔记巩固练习36投影出课堂练习思考并解题巩固知识37点评答案小结38这节课我们探究了几种可行的实验原理，挑选了最具有普遍性最复杂的方案进行了实验，并得到了结论。希望大家可以用这些知识解决一些简单的实际问题39－40布置作业7.板书设计1.试验目的：探究做功与物体速度变化的关系2.试验方案：利用橡皮筋弹射小车来研究功和速度变化的关系。3.怎样解决橡皮筋这个变力做功问题，实验中对橡皮筋有什么要求。4.数据处理(列表，图像法)-8-橡皮筋条数功小车速度V速度的平方V5.结论：8．学习评价表“探究功与速度变化的关系”学习情况评价表班级高一（）班姓名项目具体内容教师评价家长评价ABCABC知识与技能认识现实生活中有关做功改变物体速度的现象理解本次实验的原理和注意事项，会进行数据处理会解决一些动手操作的实际问题物理思维较好观察和体验试验研究过程，描述现象试验学习的过程中，观察能力、思考能力、思维的发散性与建立物理模型等方面有明显提高。能主动推广所学到的知识到现实中去分析各种现象。解决问题在学习新知识和参加实践活动的过程中初步学会提出问题并用提出假说解决问题，并进行试验验证的科学方法。较好的通过讨论交流解决问题得到结果。2vw-9-在学习过程中与同伴合作解决问题的能力在继续提高。情感与态度通过本课的学习，对物理与实际生活的联系有更多的体验。自己喜欢物理这门科学。对学好物理有信心。家长意见：学生意见：教学反思：本次试验体现新课程强调的探究方法，师生互动良好，学生通过设计、展示自己的试验方案，去锻炼创新能力，发挥学习主动性，在探究自然规律的同时获得学习物理的乐趣，激发学生探究科学的热情。试验中要求教师引导学生注重试验过程中的科学探究的质量，让他们动脑动手，去发现和解决试验中遇到的各种问题，从而使学生在课程的学习中找寻到物理规律，同时提高科学探究的能力。