探究功与速度变化的关系(探究功与速度变化的关系实验)

探究功与速度变化的关系

【设计思想】

以物理组推出“八环节，三落实”教学模式为主要指导思想，即教师教学八环节：“确定目标，自主学习，合作交流，引导探究，展示评价，梳理归纳，课堂检测，拓展延伸”。学生学习三落实：“温习巩固，当日检测，达标测评”，充分提高课堂教学的有效性。

【教学背景分析与教学对策的制定】

教材分析：本节内容为人教版高中物理（必修2）第七章《机械能》的第6节知识，是前面两节内容的继续，本节内容是寻求动能表达式的实验探究过程，下节内容是寻求动能表达式的理论探究过程，为下节内容的理论探究奠定了一个实践认识基础，起到很好的铺垫作用。

学情分析：学生已具有一定的实验方案设计能力、实验动手操作能力及实验数据处理的能力，具有一定的实验基础。但学生以前接触的力都是恒力做功，而这一节牵涉到变力做功问题，这是一个思维台阶，通过启发学生理解及感悟将做功增倍，代替求具体功的巧妙之处。

教学对策：教师通过生活实例引入课题，然后再层层递进，引导学生讨论、实验、观察、分析，让学生充分参与学习和探究过程。通过动手探究功与物体速度变化的关系，使学生经历研究过程，体验研究方法。

【教学目标】

1、知识与技能

（1）知道探究中需测定功与速度这两个物理量。

（2）知道橡皮筋弹力做功大小与橡皮筋的条数成正比，体会取一根橡皮筋所做的功为单位来简化问题的方法。

（3）掌握实验方案中平衡摩擦力的方法。

（4）会选择合适的测量点并进行速度计算，能根据实验数据分析、总结得出实验结论。

2、过程与方法

（1）领会教科书所给实验方案中的探究过程。

（2）用打点计时器与纸带来探究功与速度的关系，体验探究过程中的物理学研究方法。

（3）通过数据处理体会并寻找做功与速度变化的关系。

3、情感、态度与价值观

（1）体验探究过程中的困难，加强团队合作精神。

（2）领悟探究变力做功的奇妙方法，感受探究功与速度变化关系的方法，享受成功的乐趣。

【教学重点】

1、实验方案的`设计；

2、利用图像法处理数据寻找功与速度变化的关系。

【教学难点】

变力功的处理方法。

【教学流程图】

【教学过程中学生存在的主要问题及解决】

问题一、实验方案的选择。

学生通过已学知识以及阅读课本，可以设计出以下三种不同方案，三种方案中都利用了打点计时器测量物体的速度，但三种方案中分别是三种不同的力做功，方案一是重力做功，方案二是拉力做功，方案三是弹力做功。

方案一存在的问题主要是：重力做功对速度的影响，与物体的质量无关。

方案二存在的问题主要是：拉力与小车的质量及所挂钩码的质量大小有关。

方案三存在的问题主要是：橡皮筋为变力，变力的功如何处理？

问题二、如何处理变力的功？

1．是否要直接测量出变力的功呢？能否测量出来吗？

2．如何表示橡皮筋做的功？

通过启发引导，若能使每条橡皮筋所做的功相同，如果一条橡皮筋对小车做功为W，则两条橡皮筋做功为2W，三条为3W，依次类推，每次做功都可以用W的倍数来表达。这种处理方法，把不便于用公式计算的弹力做功转换为比值代替，是一种很好的思维方法，其精妙之处在于巧妙的回避了功的计算。

问题三、如何求解物体运动的速度？

1．纸带上的点，间距并不都是均匀的，应该采用什么样的点来计算小车速度，为什么？

2．通过引导学生分析小车的运动状态，确定选择什么样的点计算小车速度才正确。

因为小车先加速运动，再匀速运动，后减速，故宜取点迹清晰，间距较大且相当均匀的点来计算速度，如图中E、F点。

问题四、如何处理实验数据？

1．先设计好表格，在表格中填入实验数据。

2．充分调动学生的思维，让学生先进行猜想，功W与速度v之间可能有哪些关系？并诱导学生用什么方法比较容易看出W与v的关系？最后提出利用电子表格的图表功能对实验数据进行处理。

3．选取某组实验数据并用电子表格及图表形式展示，并最终得出实验结果。

猜想一：做功与速度v是否成正比

猜想二：做功与速度v2是否成正比

猜想三：做功与速度v3是否成正比

通过图象得出实验结论：W∝v2，即功与物体的速度的平方成正比。（小车从静止开始运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变化。）

【课后反思】

1、整个课堂一直以探究活动为主，老师适时的设问，层层递进，引导学生观察、实验、分析、讨论，让学生充分参与学习和探究过程。

2、本实验为探究型实验，开放性较强，能很好培养学生思维的灵活性，促进创新能力的培养。

3、由于受学生基础以及时间的限制，部分学生实验并不非常成功，特别是对实验数据的处理方面。