探究功與速度變化的關(guān)系

1、7.6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系一、 教材分析與學(xué)情分析（1）教材分析 本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)有三個(gè)：1、 領(lǐng)會(huì)探究功與物體速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)的情感體驗(yàn)過程。2、 理解數(shù)據(jù)獲取的合理性，并學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。3、 理解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)尋找功與速度的關(guān)系的方法。通過前面幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)建立了重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的概念，知道了重力做功、彈力做功與重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能之間的關(guān)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(guān)系探索另一種能量及其表達(dá)式：動(dòng)能。由于動(dòng)能的問題比勢(shì)能復(fù)雜些，所以本節(jié)暫不直接涉及動(dòng)能，而是先找到一個(gè)與動(dòng)能密切相關(guān)的物理量-速度，先研究速度與

2、功的關(guān)系。本節(jié)內(nèi)容的主要目的是給學(xué)生增加實(shí)驗(yàn)探究與體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的水平。本節(jié)內(nèi)容是尋求動(dòng)能表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)探究過程，下節(jié)內(nèi)容（動(dòng)能和動(dòng)能定理）是尋求動(dòng)能表達(dá)式的理論探究過程，本節(jié)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)探究為下節(jié)內(nèi)容的理論探究奠定了一個(gè)實(shí)踐認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，起到很好的鋪墊作用，前后兩節(jié)內(nèi)容共同構(gòu)成了一個(gè)較為完整的體系。通過這兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的課題意識(shí)和實(shí)驗(yàn)探究能力。本節(jié)我設(shè)計(jì)的思路是：第一，通過師生間的互動(dòng)與共同探究，結(jié)合適當(dāng)演示的方式解決實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路問題，探討操作技巧問題和數(shù)據(jù)處理問題，使學(xué)生對(duì)探究過程有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。第二，以學(xué)生的實(shí)際操作為主，學(xué)生分組

3、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行總結(jié)并通過討論予以解決，得出結(jié)論。（2）學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容是一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，實(shí)驗(yàn)探究學(xué)生以前有所接觸，如物理必修一中的“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。通過以前這一類探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具有一定的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力及實(shí)驗(yàn)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(xué)生也已了解，至于圖線處理時(shí)從關(guān)系不明的曲線通過改變坐標(biāo)量轉(zhuǎn)化為關(guān)系較明朗的直線的方法在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”中也曾接觸，學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，但還是有一定的思維和操作難度，教學(xué)中應(yīng)注意合理的啟發(fā)。另外，

4、這一節(jié)牽涉到變力問題，這又是一個(gè)思維臺(tái)階，應(yīng)通過對(duì)話啟發(fā)學(xué)生理解感悟?qū)⒆龉υ霰洞媲缶唧w功數(shù)值的巧妙之處。二、教學(xué)過程中的涉及到的知識(shí)能力，重點(diǎn)難點(diǎn)和情感價(jià)值觀（1）知識(shí)與能力：能夠領(lǐng)會(huì)探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。明確用一根橡皮筋所做的功為單位簡(jiǎn)化問題的思想方法，知道利用小車做勻速運(yùn)動(dòng)階段測(cè)量速度比較合理。（2）過程與方法：能獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理中尋找與的關(guān)系。（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：讓學(xué)生經(jīng)歷自主探究、合作學(xué)習(xí)的情感體驗(yàn)。三、重點(diǎn)難點(diǎn)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，難點(diǎn)是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出功與物體速度變化的關(guān)系。四、教學(xué)策略與

5、手段為了突出教學(xué)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，體現(xiàn)新課標(biāo)“以人為本，主動(dòng)發(fā)展”的教學(xué)理念，突出學(xué)習(xí)的“再創(chuàng)造”，構(gòu)建學(xué)生主動(dòng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)過程，在教學(xué)策略上我采用：創(chuàng)設(shè)問題情境學(xué)生自主探究辨析與研討反思與評(píng)價(jià)組成的“四環(huán)節(jié)”探究式教學(xué)策略。同時(shí)，根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況將有意義的接受式學(xué)習(xí)與“四環(huán)節(jié)”探究式教學(xué)相結(jié)合，體現(xiàn)教學(xué)方法的靈活性和針對(duì)性。五、教學(xué)設(shè)計(jì)（一）實(shí)驗(yàn)介紹1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄抗εc速度的變化關(guān)系。我們知道，功是力在空間上的積累效應(yīng)，是一個(gè)過程量，而速度是一個(gè)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(diǎn)，并指明當(dāng)我們研究力對(duì)原來靜止的物體做功時(shí)，速度變化的大小與物體獲得的速

6、度在數(shù)值上是相同的。于是我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄苛?duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系。2. 實(shí)驗(yàn)器材：我們所需要的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、坐標(biāo)紙3. 實(shí)驗(yàn)原理：由于我們要探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，所以我們要想辦法來測(cè)量出功與速度的數(shù)值，進(jìn)而研究它們之間的關(guān)系。通過上一節(jié)彈簧變力功的學(xué)習(xí)我們知道，當(dāng)橡皮筋伸長量按倍數(shù)增加時(shí)，功并不簡(jiǎn)單地按倍數(shù)增加，變力功一時(shí)無法確切測(cè)算。因此我們要設(shè)法回避求變力做功的具體數(shù)值，逐步引導(dǎo)學(xué)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。

7、從而回避了直接求功的這種方法。在引導(dǎo)過程中，我將通過讓學(xué)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(xué)生，讓學(xué)生體驗(yàn)思維的樂趣。小車在橡皮筋的彈射下，先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)，選哪些點(diǎn)來研究呢？理論上講選加速階段或勻速階段的點(diǎn)都是可以的，選加速階段的點(diǎn)時(shí)，只要我們每次都從距第一個(gè)點(diǎn)距離相同的位置處取點(diǎn)計(jì)算其瞬時(shí)速度即可，但相比取勻速階段的點(diǎn)來說，后者只需用任意一段位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)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(diǎn)來求速度。（二）實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)和完善1.關(guān)于橡皮筋的選用從本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

8、思路看，橡皮筋的選擇是關(guān)鍵。本實(shí)驗(yàn)要求用相同規(guī)格的橡皮筋，但市場(chǎng)上常見的橡皮筋粗細(xì)不一，一致性差，不同橡皮筋之間的彈力差異也比較大。而且由于橡皮橡皮筋比較粗，彈力偏大，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的數(shù)目增至4根以上時(shí)，彈力過大，紙帶上打出的點(diǎn)數(shù)過少，以致找不出小車作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所打出的點(diǎn)。因此，市場(chǎng)上常見的橡皮筋并不適合用在本實(shí)驗(yàn)中。選擇橡皮筋時(shí)，讓學(xué)生參與進(jìn)來，這是提高學(xué)生分析解決實(shí)際問題能力的好機(jī)會(huì)。小車運(yùn)動(dòng)過程中不可避免會(huì)受到阻力，這樣在小車運(yùn)動(dòng)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，當(dāng)橡皮筋逐根增加時(shí)，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。

9、因此，從這個(gè)角度看，平衡摩擦力是必須的。將導(dǎo)軌安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直到輕推小車后使小車恰能在導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止?？葱≤囀欠褡鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，可通過紙帶上打出的點(diǎn)是否均勻來判斷。引導(dǎo)學(xué)生分析平衡摩擦力的必要性及方法。2.導(dǎo)軌代替長木板小車運(yùn)動(dòng)過程中不可避免會(huì)受到阻力，這樣在小車運(yùn)動(dòng)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，當(dāng)橡皮筋逐根增加時(shí)，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(gè)角度看，平衡摩擦力是必要的，而且是必須的。將導(dǎo)軌安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直到輕推小車后使小車恰能在導(dǎo)軌上

10、做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止。看小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可通過紙帶上打出的點(diǎn)是否均勻來判斷。引導(dǎo)學(xué)生分析平衡摩擦力的必要性及方法。 而改用氣墊導(dǎo)軌做本實(shí)驗(yàn)，可以將平衡摩擦力這個(gè)比較難以完成的實(shí)驗(yàn)步驟回避掉，使實(shí)驗(yàn)的操作性和準(zhǔn)確性得到進(jìn)一步的提升。（三）采集數(shù)據(jù)，生成結(jié)論怎樣判斷功與速度變化的關(guān)系呢？由于前面我們學(xué)習(xí)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)接觸過類似問題，學(xué)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(guān)系，如果不是又怎樣呢？學(xué)生思考交流后會(huì)答出可以分別作出W-,W-，W-，W-等關(guān)系曲線，從中尋求答案。這樣，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出表格。從紙帶上計(jì)算小車的速度的方法，大家都已學(xué)過，很容易計(jì)算出，至于，及，筆算已不太可能，采用讓學(xué)生