大00人教版必修二;第七章機(jī)械能守恒定律《第6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系》導(dǎo)學(xué)案

1、人教版必修二；第七章機(jī)械能守恒定律第 6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案7.6實驗：探究功與速度變化的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案總課題課題"班級：機(jī)械能守恒定律探究做功與速度變化的關(guān)系組名:姓名:總課時I 1課時 課型I新授課教學(xué)教學(xué)難點【核心知識】（1） 學(xué)會利用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度，會用DISIab系 統(tǒng)分析、處理實驗數(shù)據(jù)，并能獨立總結(jié)出功與速度變化的關(guān)系。（2）學(xué)習(xí)利用物理圖像研究究功與物體速度變化的關(guān)系，掌握“化曲為直” 的作圖技巧?！竞诵哪芰Α浚?）通過本節(jié)課的實驗理論分析與論證的過程，使學(xué)生受到理性思維的訓(xùn) 練。（2）通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案，讓學(xué)生上臺操作展示實驗

2、數(shù)據(jù)、分析實 驗數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律，使他們掌握科學(xué)探究的方法及“化曲為直”的作圖技巧， 體會科學(xué)探究的方法?！究茖W(xué)品質(zhì)】（1）通過實驗探究活動，經(jīng)歷討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生的語言表述能力和團(tuán) 結(jié)合作的學(xué)習(xí)精神（2）通過實驗驗證培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和動手實踐能力，并讓學(xué)生體會 到科學(xué)探究的快樂，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度。1、探究功與速度變化關(guān)系中實驗方案的設(shè)計。2、學(xué)習(xí)探究功與物體速度變化的關(guān)系的物理方.法一一倍增法，并會利用圖像法處理數(shù)據(jù)。1、如何消除摩擦力做功的影響?2、如何測定變力做功？3、實驗數(shù)據(jù)的處理方法一一圖像法導(dǎo)學(xué)過討教師補充內(nèi)容或錯 題訂正任務(wù)一回憶舊知【知識鏈接】1復(fù)習(xí)必修一第二章實驗

3、“ 1實驗：探究小車速度隨時間變化 的規(guī)律”，知道怎樣通過紙帶求小車的瞬時速度的方法。2、復(fù)習(xí)必修一第四章實驗“ 2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的 關(guān)系”中的參考案例二，知道怎樣平衡摩擦力及得到小車合力的 方法?！緦W(xué)習(xí)過程】思考1：前面我們已經(jīng)定量研究了哪幾種能量？它們都是怎樣得 出表達(dá)式的？它們與對應(yīng)力的功有什么關(guān)系？任務(wù)二討論交流思考2：我們得出重力勢能表達(dá)式是通過探究重力做功得出的， 得出彈性勢能表達(dá)式是通過探究彈力做功得出的， 那么標(biāo)題中要探究的功是什么力的功？為什么?提問1：求速度變化，要先測出速度，我們最熟悉的實驗室中測 速度的方法是什么？ 思考3：那么請設(shè)計出一個實驗方案，能夠探究

4、合力的功與物體 速度變化的關(guān)系，當(dāng)初速度為零時，若我們可以作出“功與速度 n次方的線性關(guān)系”圖像時我們就比較方便研究。如何讓功成整數(shù)倍的增加？（1）（2）（3）（4）有哪幾種方法? 具體如何操作? 需要哪些器材? 應(yīng)該注意什么?（結(jié)合教材70頁參考案例一，小組討論、經(jīng)過討論、歸納、整 理得出實驗方案）提問2：下面我們要解決的問題：怎樣求合力功？怎樣求速度改 變量？思考4：怎樣求小車受的合力？（注意要甩掉摩擦力這個麻煩， 只讓繩拉力為合外力，該怎么辦？逐步引導(dǎo)出平衡摩擦力，怎樣 平衡，怎樣判斷出角度是否合適）（2）拉力的大小怎么辦？是否就等于鉤碼重力？思考5:怎樣得出位移?使木板略微傾斜， 將小

5、車（車后拴紙 帶）放至"木板上，一 輕推小車使小車運 動，觀察紙帶的點 間距。調(diào)節(jié)木板的 傾角，觀察紙帶的 點間距，直到點間 距相等，表明恰好 平衡摩擦力。在圖1的方案中， 假設(shè)小車質(zhì)量M 重物質(zhì)量m小車 的摩擦力已經(jīng)平 衡。嘗試?yán)门ｎD 第二定律求解繩子 的拉力F與重物的 重力mg的關(guān)系，并思考6:怎樣確定始、末速度?剛才設(shè)計出的方案涉及到的問題我們在必修 1中已經(jīng)解決，現(xiàn) 在想用如圖所示的方案（教材 70頁參考案例二）探究合力功與 小車速度變化關(guān)系，以上問題如何解決？関"L firn臚灑魚型產(chǎn)的外節(jié)饕眞羞J6.的X舉f J" "1.引導(dǎo)出為使橡皮筋拉

6、力成為合力，平衡摩擦力的方法與前面 樣。2.拉力大小如何確定?3.拉力是變力，而且勁度系數(shù)也變，怎樣變也不知，彈簧變力功 的方法用不了了（畫不出F-L圖像），那怎么求皮筋做的功？（提示：我們在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系時用過一種方法，不 需要求出加速度具體值，也不需要求出力的具體值，只要知道兩 次實驗中力的比值和加速度的比值， 就可以得出加速度與力的關(guān) 系?，F(xiàn)在我們要討論功與速度變化的關(guān)系，能用類似的辦法嗎？）4.初位置與初速度，末位置與末速度的問題如何解決?說明什么情況卜可 以近似用mg代表F5、各次實驗中橡皮 筋的伸長量必須相 同。若使小車在橡5.解決了以上的實驗原理問題，在做實驗以前，大家

7、再討論：為 提高實驗的準(zhǔn)確性，實驗中要注意什么？6.若實驗總共做6次，得到（W、vi） （2W、V2）（3W、V3） 怎樣處理這些數(shù)據(jù)，從而得到結(jié)論呢？人教版必修二；第七章機(jī)械能守恒定律第 6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案 皮筋的變力作用下 產(chǎn)生的位移相同， 就要有相同的運動 起點。具體方法是： 以第一次實驗時小 車前（或后）端的 位置為基準(zhǔn)，垂直 運動方向在木板上 作出一條水平線。 以后改變橡皮筋的 條數(shù)時，小車前（或 后）端仍以此位置 為基準(zhǔn)（均從靜止） 運動。任務(wù)三小組設(shè)計探究方案實驗方案（畫出實驗方案示意圖）實驗步驟:記錄數(shù)據(jù)（設(shè)計表格）：實驗數(shù)據(jù)處理:人教版必修二；第七章機(jī)械能

8、守恒定律第 6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案學(xué)生的方案: 一、方案一借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1.原理當(dāng)作小車受到的牽由鉤碼通過滑輪牽引小車，當(dāng)小車的質(zhì)量比鉤碼大得多時，可以把鉤碼所受的 引力.如圖1所示.改變鉤碼的質(zhì)量或者改變小車運動的獲得的速度間的關(guān)系.2.實驗步驟(1)按如圖1所示安裝好實驗儀器.圖1,也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車(2)平衡摩擦力：將安裝有打點計時器的長木板的一端墊高，讓紙帶穿過打點計時器連在小車后端，不掛鉤碼，接通電源，輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出間隔均勻的點為止.(3)在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，

9、用細(xì)線繞過滑輪連接小車和鉤碼.(4)將小車停在打點計時器附近，先接通電源，再釋放小車，小車運動一段時間后,關(guān)閉打點計時器電源.(5)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)(4)的操作.3.數(shù)據(jù)處理(1)選取點跡清晰的紙帶，選紙帶上第一個點及距離第一個點較遠(yuǎn)的點，并依次標(biāo)上0、 1、 2、 3.測出0到點1、點2、點3的距離，即對應(yīng)的小車的位移X1、X2、X3，利用公式 Vn =笛亡亓g求出點1、點2、點3對應(yīng)的瞬時速度 V1、V2、V3.確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G,利用Wn= GXn，分別求出小車的位移為X1、X2、X3時牽引力所做的功 W1、W2、W3 .(4)先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，或作W- v草圖

10、，大致判斷兩個量可能的關(guān)系，如果認(rèn)為是然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或其他)為橫坐標(biāo)作圖，從而判定結(jié)論.2WXv （或其他）,4.注意事項(1)平衡摩擦力時，不掛鉤碼，輕推小車后，小車能做勻速直線運動.(2)計算牽引力做功時，可以不必算出具體數(shù)值，只用位移的數(shù)值與符號G的乘積表示即可.二、方案二 把裝置改為“探究自由落體運動規(guī)律”的裝置來完成，這樣就避免了平衡摩擦力。1.原理:利用重力是恒力，探究重力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系.2.實驗步驟(1)按圖把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線把打點計時器與學(xué)生電源連好。(2)把紙帶的一端在重錘上用架子固定好，另一端穿過計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘

11、?？吭诖?點計時器附近。(3)接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后松開紙帶，讓重錘帶著紙帶自由下落.(4)重復(fù)幾次，得35條紙帶。3.數(shù)據(jù)處理(1)在打好點的紙帶中挑選點跡清晰且第1、2點之間的距離約為 2mm的一條紙帶，在起始點標(biāo)上0，以后各依次標(biāo)上1、2、3.用刻度尺測出對應(yīng)高度h1、h2、h3應(yīng)用公式 w =hn匸hz計算各點對應(yīng)的速度 V1、V2、v3.2T確定此紙帶所掛的重物的重力 功W"她、W3.G,利用Wn = Ghn，分別求出重物下落高度為 m、h2、hs時重力所做的(4)先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，或作 然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或其他)為橫坐標(biāo)作圖，從而判定結(jié)論.W-v草圖，

12、大致判斷兩個量可能的關(guān)系，如果認(rèn)為是2Wxv （或其他）,4注意事項(1)實驗中打點計時器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力.(2)實驗時，必須先接通電源，讓打點計時器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落以保證第一點是一個清晰的點.(3)電火花打點計時器必須接50Hz交流220V電源.(4)必須保留紙帶上打出點跡的第一點，且第1、2點間距約為2mm的紙帶誤差小。(5)測量下落高度 h時，應(yīng)從起始點算起。為減小 h的相對誤差，選取的計數(shù)點要離起始點遠(yuǎn)些，紙帶也不宜過長，有效長度可在60 cm80 cm.三、方案三 借助橡皮筋變力做功探究功與速度變化的關(guān)系1.原理改變橡皮筋的條數(shù),人教

13、版必修二；第七章機(jī)械能守恒定律第 6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案使小車在橡皮筋的作用下彈出，如圖3所示.,測出小車被彈出后的速度，能夠找到橡皮筋對小車做的功與小車速度的關(guān)系.2.實驗步驟(1)按如圖2所示安裝實驗儀器.(2)平衡摩擦力.(3)第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度 車做的功為W,并將測得的數(shù)據(jù)記入表格.V1,設(shè)此時橡皮筋彈力對小換用2條、3條、4條同樣的橡皮筋做實驗,V4，橡皮筋對小車做功分別為2W、并使橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測出V2、v3、3W、4W，將數(shù)據(jù)記入表格.3.數(shù)據(jù)處理(1)速度數(shù)值的獲得：實驗獲得的是如圖 測量的是彈力做功結(jié)束時小車的速度，3所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度的關(guān)系，需要 即小車做勻速運動的速度.所以，應(yīng)該在紙帶上測量的物理量是圖中間隔均勻的點 Ai、A3間的距離X,小車此時速度的表達(dá)式為 V = 2t，其中T是打點計時器的打點周期.A| At A, <計算橡皮筋彈力對小車做的功分別為W、2W、3W時對應(yīng)的V、V2、V3、JV的數(shù)值，填入表格.逐一與 W的一組數(shù)值對照，判斷 W與V、V2、V3、V、的可能關(guān)系或嘗試著分別畫出W與V、W與V2、W與V3、W與VV間關(guān)系的圖象，找出哪一組的圖象是直線，從而確定功與速度的正確關(guān)系.4.注意事項(1)實驗時