高中物理人教版第七章機械能守恒定律實驗探究功與速度變化的關系（全國一等獎）

安圖一中物理教案時間：2023年月日課題§探究功與物體速度變化的關系課型新授課（1課時）教學目標（一）知識與技能1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。2、學習利用物理圖象探究功與物體速度變化的關系。（二）過程與方法通過用紙帶與打點計時器來探究功與速度的關系，體驗知識的探究過程和物理學的研究方法。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過實驗探究，體會學習的快樂，激發(fā)學習的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀。教學重點、難點教學重點學習探究功與速度變化關系的物理方法，并會利用圖象法處理數(shù)據(jù)。教學難點實驗數(shù)據(jù)的處理方法――圖象法。教學方法實驗觀察法、圖象法、遷移法。教學手段長木板，橡皮筋（若干），小車，打點計時器（帶紙帶、復寫紙等）、計算機等。教學活動教學過程（一）引入新課教師活動：前面幾節(jié)課研究了重力做功與重力勢能的關系，從而確立了重力勢能的表達式。探究了彈力做功與彈性勢能的關系，從而確立了彈性勢能的表達式。這一節(jié)和下一節(jié)我們來探究功與物體動能的關系。我們知道物體的動能和速度有關，我們還不能馬上研究力對物體做的功和動能的關系，我們先來研究力對物體做的功和速度變化的關系。（二）進行新課教師活動：指導學生閱讀教材“探究的思路”部分，投影問題：（1）探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值？是否需要測出各次小車速度的具體數(shù)值？可以怎么做？（2）每次實驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要求？為什么？（3）小車獲得的速度怎樣計算？（4）實驗完畢后，我們用什么方法分析橡皮筋對小車作的功和小車速度的關系？學生活動：認真閱讀教材，思考問題并回答。教師活動：傾聽學生回答，幫助學生解決疑難，回答學生可能提出的問題。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，才會避免探究的盲目性。教師活動：指導學生分組實驗，并引導學生思考下面的問題：（1）小車在木板上運動時會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？（2）紙帶上的點距并不都是均勻的，應該采用那些點距來計算小車的速度？為什么？學生活動：分組實驗（有條件的學?？梢悦績扇艘唤M，條件差的學?？梢悦克娜艘唤M）。點評：通過學生分組實驗，培養(yǎng)團結(jié)協(xié)作的團隊精神，提高學生動手能力。教師活動：巡視、指導，解答學生提出的問題，處理即發(fā)事件。重點指導一兩個組順利完成實驗，以便后面實驗數(shù)據(jù)的處理?！處熁顒樱簩W生實驗完畢后，指導學生進行數(shù)據(jù)處理。問題：根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，怎樣預測功與速度的關系？用圖象法研究功與速度的關系時怎樣使研究過程簡便直觀？學生活動：思考老師提出的問題，并在坐標紙上建立坐標系，作出W－v2曲線，尋找功與速度的關系。點評：教師要放開，讓學生大膽猜想，獨立完成探究過程。有的學生可能會走彎路，甚至失敗，探究結(jié)果并不重要，重要的是讓學生親歷探究的過程。教師活動：利用數(shù)表軟件進行數(shù)據(jù)處理，可以參考教材18頁“做一做”欄目中的提示來完成。（三）課堂總結(jié)、點評教師活動：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究☆體會圖象法在物理解題中的應用有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進，它的速度與到洞穴的距離成反比，當它行進到離洞穴距離為d1的甲處時速度為v1，試求：（1）老鼠行進到離洞穴距離為d2的乙處時速度v2多大？（2）從甲處到乙處要用去多少時間？解析：（1）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反比，得v2d2=v1d1所以老鼠行進到離洞穴距離為d2的乙處時速度v2=d1v1/d2（2）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反比，作出圖象，如圖所示由圖線下方的面積代表的物理意義可知，從d1到d2的“梯形面積”就等于從甲處到乙處所用的時間，易得點評：用圖象法解決物理問題，簡便直觀，往往會收到意想不到的效果。學生活動作業(yè)課余作業(yè)預習節(jié)的內(nèi)容。板書設計5．6探究功與物體速度變化的關系實驗目標探究功與速度變化的關系．儀器及器材長木板、橡皮筋(若干)、小車、打點計時器(帶紙帶、復寫紙等)、橡皮筋、電源、導線、刻度尺、木板．注意事項：1．橡皮筋的選擇．2．平衡摩擦力．3．誤差分析．4．橡皮筋的條數(shù)．5．實驗裝置的選?。虒W后記思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。課后習題1、在“探究功與速度變化的關系”的實驗中，得到的紙帶如圖1所示，小車的運動情況可描述為：A、B之間為________運動；C、D之間為________運動，應選________來計算小車的速度v.圖12、在做“探究功與物體速度變化關系”的實驗時，下列說法正確的是()A．通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度3、在課本實驗中，小車會受到阻力，但可使木板傾斜作為補償．下列正確的是()A．放開小車，能夠自由下滑即可B．放開小車，能夠勻速下滑即可C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可4、在“探究力對物體做功與速度變化的關系”的實驗中每次橡皮筋的拉伸長度都保持不變，這樣每次()A．做的功一樣B．每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢能相同C．產(chǎn)生的動能相同D．產(chǎn)生的重力勢能相同5、在做“探究功與物體速度變化的關系”的實驗時，小車的質(zhì)量為m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，實驗中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在下面表格中.Wv/m·s－1v2/m2·s－2000(1)試在圖7－6－3中作出圖象．(2)從圖象可以得出的實驗結(jié)論是____________________．圖7－6－36．本實驗的目的是()A．探究力與物體運動速度的關系B．探究力與物體運動加速度的關系C．探究力對物體做的功與物體加速度變化的關系D．探究力對物體做的功與物體速度變化的關系7．在“探究功與速度變化的關系”的實驗中，甲、乙兩位同學的實驗操作均正確．甲同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了功和速度的關系圖線，如圖3甲所示，并由此圖線得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論．乙同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了功與速度平方的關系圖線，如圖乙所示，并由此也得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論．關于甲、乙兩位同學的分析，你的評價是()圖3A．甲的分析不正確，乙的分析正確B．甲的分析正確，乙的分析不正確C．甲和乙的分析都正確D．甲和乙的分析都不正確圖48．如圖4所示，與小車相連、足夠長且穿過打點計時器的一條紙帶上的間距明顯不均勻，右端間距小，左端間距大，下面的分析和判斷正確的是()A．若左端與小車相連，可能平衡摩擦力時，木板傾斜度太大B．若右端與小車相連，可能平衡摩擦力時，木板傾斜度太大C．若左端與小車相連，可能小車有一定的初速度，實驗前忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力D．若右端與小車相連，可能小車運動前忘記或沒有完全平衡摩擦力9．在用如圖5所示的裝置做“探究功與速度變化的關系”的實驗時，下列說法正確的是()圖5A．為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動B．為簡便起見，每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值D．可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值E．實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源F．通過分析打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度G．通過分析打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度12．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，實驗裝置如圖6所示，實驗主要過程如下：圖6(1)設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…；(2)分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度v1、v2、v3、…；(3)作出W－v草圖；(4)分析W－v圖象．如果W－v圖象是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等關系．以下關于該實驗的說法中有一項不正確，它是________．A．本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W….所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致．當用1條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條、…橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、…實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W…B．小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ㄊ强梢允鼓景暹m當傾斜C．某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲