人教版物理必修②《探究功與物體速度變化的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版物理必修探究功與物體速度變化的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)思想】以學(xué)生為中心，注重生生互動(dòng)、師生互動(dòng)。在教師引導(dǎo)下充分讓學(xué)生大膽猜想、自主設(shè)計(jì)、自主操作，利用小組討論、匯報(bào)交流、協(xié)同操作，全面體驗(yàn)感悟?qū)嶒?yàn)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)的能力。針對(duì)研究的問(wèn)題-功與速度變化的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)交流比較，設(shè)計(jì)出既與教材相聯(lián)系、又不被教材所束縛的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案，突出學(xué)習(xí)與創(chuàng)新相結(jié)合的教學(xué)理念。針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，在引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)手工描點(diǎn)繪線的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)利用計(jì)算機(jī)軟件（excel）描點(diǎn)擬合圖線，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理顯得更簡(jiǎn)捷，讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)現(xiàn)代技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用?！窘?/p>

2、材分析】 課程標(biāo)準(zhǔn)在“機(jī)械能和能源”這一主題中要求：“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”。顯然，本節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究是下一節(jié)“動(dòng)能和動(dòng)能定律”理論探究的實(shí)踐基礎(chǔ)，兩節(jié)課共同解決一個(gè)問(wèn)題：功與動(dòng)能之間的關(guān)系。對(duì)本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)要求理解掌握教材給出的實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)會(huì)根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)和選擇。本節(jié)內(nèi)容是前面兩節(jié)內(nèi)容（重力勢(shì)能、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式）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(wèn)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，先研究速度與功的關(guān)系。本節(jié)內(nèi)容的主要目的是為了

3、讓學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力。本節(jié)內(nèi)容是尋求動(dòng)能表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)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(guò)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)較為完整的研究課題。通過(guò)這兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生課題意識(shí)的形成、探究能力的培養(yǎng)和發(fā)展會(huì)產(chǎn)生不可低估的作用?！緦W(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，如物理必修中的“探究小車(chē)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(guò)以前這一類探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具有一定的實(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)

4、據(jù)處理的能力。尤其是紙帶的處理已接觸多次，學(xué)生有較好的基礎(chǔ)，至于圖線處理時(shí)從關(guān)系不明的曲線通過(guò)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，教師要注意合理的啟發(fā)。另外，以前接觸的力都是恒力，而這一節(jié)牽涉到變力問(wèn)題，這又是一個(gè)思維臺(tái)階，教師要通過(guò)對(duì)話啟發(fā)學(xué)生理解感悟“功的倍增法”的巧妙之處?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能：（1）知道探究活動(dòng)須測(cè)定功與速度兩個(gè)物理量（2）會(huì)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度（3）會(huì)運(yùn)用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系過(guò)程與方法：（1）體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案確定過(guò)程的探究思路（2）體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操

5、作過(guò)程中控制實(shí)驗(yàn)條件的方法（3）體驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理尋找物理量間變化關(guān)系的方法情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)親身實(shí)踐體會(huì)，領(lǐng)略探究過(guò)程中避繁就簡(jiǎn)的方法選擇，感受實(shí)驗(yàn)探究的快樂(lè)，形成“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀，培養(yǎng)科學(xué)思維方式與能力。【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理。 難點(diǎn)：變力功的計(jì)算（倍增法）從尋找w-v關(guān)系轉(zhuǎn)向?qū)ふ襴-v2關(guān)系（圖像法）【教學(xué)策略】 采用“問(wèn)題猜想實(shí)驗(yàn)結(jié)論新問(wèn)題”的探究式教學(xué)模式。教師合理地啟發(fā)引導(dǎo)，讓學(xué)生自主探究，合作學(xué)習(xí)，體驗(yàn)探究的思路、方法技巧，體驗(yàn)成功的樂(lè)趣。通過(guò)生生交互活動(dòng)與師生交互活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生合作探究意識(shí)，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決

6、問(wèn)題的能力。【課前準(zhǔn)備】1、帶滑輪的小車(chē)（約300g，車(chē)一端固定一小鉤，另一端夾一夾子）（如圖1）（圖1）2、導(dǎo)軌（一端固定兩個(gè)小鐵柱，另一端可改變高度）（如圖1）3、橡皮筋（兩頭綁有小圓環(huán)，按放在長(zhǎng)木板上，每組6根）（如圖2）4、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（帶紙帶、墨粉 （圖2）紙盤(pán)）5、毫米刻度尺6、計(jì)算機(jī)、實(shí)物投影儀7、坐標(biāo)紙【教學(xué)過(guò)程】一、引入課題（圖3）教師：播放視頻（如圖3，踢足球足球從靜止飛出，射箭箭從靜止飛出?。Ｅc學(xué)生交流，指出物體動(dòng)能變化是由于做功引起，因?yàn)閯?dòng)能與速度有關(guān)，我們先一起來(lái)研究功與物體速度變化之間的關(guān)系。跟據(jù)剛才的視頻，請(qǐng)同學(xué)們猜想：“功與速度變化之間會(huì)有怎樣的關(guān)系呢”？

7、學(xué)生：根據(jù)視頻情境討論分析功與速度變化之間的關(guān)系，絕大多數(shù)同學(xué)猜想：“功與速度之間存在正比關(guān)系：wv”。(點(diǎn)評(píng)：用學(xué)生喜歡的“視頻”（足球、電影）激發(fā)探究的欲望，開(kāi)門(mén)見(jiàn)山，使學(xué)生滿懷興趣地直入主題。)二、方案設(shè)計(jì)教師：要驗(yàn)證“猜想”正確與否，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)，而做實(shí)驗(yàn)首先要設(shè)置實(shí)驗(yàn)情景，確定實(shí)驗(yàn)方案。請(qǐng)學(xué)生四人一小組討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（要求畫(huà)出簡(jiǎn)圖并作簡(jiǎn)要說(shuō)明）。學(xué)生：分組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。教師：巡視各小組的設(shè)計(jì)話動(dòng)。收集不同種類的設(shè)計(jì)方案，按方案的難易程度從易到難組織學(xué)生上講臺(tái)用實(shí)物投影說(shuō)明各自的設(shè)計(jì)原理，必要時(shí)協(xié)助“講解學(xué)生”說(shuō)明方案原理。學(xué)生：小組代表上講臺(tái)用實(shí)物投影說(shuō)明本組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方

8、案。呈現(xiàn)下列有代表性的方案（如圖4）：方案1（自由落體法）方案2（水平牽引法）方案3（斜面滑行法）方案4（橡皮筋彈射法）（圖4）電火花計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)器紙帶滑塊夾子光電門(mén)重物氣墊導(dǎo)軌教師：比較各方案的特點(diǎn)。說(shuō)明方案1、2、3的共性是恒力做功，比較特殊，缺乏普遍性；方案4是變力做功，更具普遍意義。向?qū)W生說(shuō)明為使研究更能說(shuō)明問(wèn)題，先一起用方案4來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其它方案建議學(xué)生課后進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探索。為使小車(chē)被彈射時(shí)運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定，把木板改成軌道。(點(diǎn)評(píng)：通過(guò)合作方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神；通過(guò)展示學(xué)生小組的研究成果，使全體學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)；通過(guò)比較選擇方案，使學(xué)生開(kāi)闊了視野，并使下一步的研究更趨

9、合理。)三、操作要點(diǎn)（圖5）教師：展示實(shí)驗(yàn)器材（如圖5），定性演示：把小車(chē)?yán)杰壍酪欢?，用一根橡皮筋彈射小?chē)。提出問(wèn)題：“怎樣可使小車(chē)獲得更大的速度”？ 學(xué)生：思考老師提出的問(wèn)題并回答:“把橡皮筋拉得更長(zhǎng)”、“換用更強(qiáng)勁的橡皮筋”、“增加橡皮筋根數(shù)”。教師：定性演示學(xué)生提出的三種不同方法，驗(yàn)證學(xué)生的想法。(點(diǎn)評(píng)：通過(guò)定性分析和演示，使學(xué)生對(duì)研究的問(wèn)題有一初步的感性認(rèn)識(shí)，降低思維的臺(tái)階，尤其是“增加橡皮筋根數(shù)”的方法為后面變力功測(cè)量的難點(diǎn)破解打下感性基礎(chǔ)。)教師：提出問(wèn)題：研究橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)獲得的速度關(guān)系，需要測(cè)定哪些物理量？各物理量可如何測(cè)量？ 學(xué)生：討論并回答老師提出的問(wèn)題：速度可

10、通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶來(lái)計(jì)算。功由于是變力功一時(shí)無(wú)法確切測(cè)算。教師：提出問(wèn)題：“聯(lián)系剛才的實(shí)驗(yàn)演示，你能設(shè)法回避變力功的具體數(shù)值測(cè)算嗎？”學(xué)生：聯(lián)想實(shí)驗(yàn)演示，提出解決方案一：設(shè)法使橡皮筋的伸長(zhǎng)量按倍數(shù)增加，則功也按培數(shù)增加，即橡皮筋的伸長(zhǎng)量依次為x、2x、3x，對(duì)應(yīng)的功就依次為w、2w、3w教師：指導(dǎo)學(xué)生回憶上一課時(shí)彈簧變力功的特點(diǎn)，分析得出：橡皮筋彈力做功類似于彈簧彈力做功，其伸長(zhǎng)量按倍數(shù)增加時(shí)，功并不簡(jiǎn)單地按培數(shù)增加，橡皮筋伸長(zhǎng)量與功之間是一種復(fù)雜的關(guān)系。學(xué)生：提出解決方案二：設(shè)法使橡皮筋的根數(shù)按倍數(shù)增加，則功也按培數(shù)增加，即橡皮筋依次為1根、2根、3根，對(duì)應(yīng)的功就依次為w、2w、3w教

11、師：肯定學(xué)生巧妙的思路，進(jìn)一步追問(wèn)：“這種方案對(duì)每根橡皮筋有什么要求？在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)又有什么要求？”學(xué)生：討論并完善實(shí)驗(yàn)方案：每根橡皮筋要完全相同，每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度要完全相同。教師：小結(jié)：“方案二思路巧妙，回避了煩瑣的具體功數(shù)值的計(jì)算，可使問(wèn)題的研究大大簡(jiǎn)化，但對(duì)橡皮筋材料的要求比較高”。接著向?qū)W生展示事先準(zhǔn)備好的符合該實(shí)驗(yàn)要求的橡皮筋（如圖2）。(點(diǎn)評(píng)：通過(guò)功測(cè)量的難點(diǎn)突破，提高了學(xué)生遇到困難時(shí)靈活機(jī)動(dòng)、巧妙解決難點(diǎn)的能力。)教師：提出問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)中除橡皮筋對(duì)小車(chē)做功外，還有其它力對(duì)小車(chē)做功嗎？如果有，應(yīng)如何處理？學(xué)生：思考、交流后得出：還有阻力做功，需把導(dǎo)軌一端墊高，輕輕推動(dòng)小車(chē)使小車(chē)恰能

12、勻速運(yùn)動(dòng)。利用重力的分力平衡阻力。教師：與學(xué)生討論后指出：小車(chē)后拖的紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)也有阻力作用，所以平衡阻力時(shí)需連上紙帶并打點(diǎn)。通過(guò)器材演示向?qū)W生示范如何平衡阻力。平衡好后用一根橡皮筋彈射小車(chē)打出一條紙帶，用實(shí)物投影儀投影這一紙帶，提問(wèn)：“如何從這紙帶上求出小車(chē)被橡皮筋彈射后獲得的速度？”（圖6）學(xué)生：觀察紙帶上的點(diǎn)跡情況（如圖6），發(fā)現(xiàn)紙帶上的計(jì)時(shí)點(diǎn)間距先越來(lái)越疏，后間距均勻，分析得出后面間距均勻的點(diǎn)計(jì)算得到的速度代表了橡皮筋彈射完成后小車(chē)獲得的速度。（圖7）教師：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)表格記錄測(cè)出的（w、v），并提示記上（0、0）這組特殊數(shù)據(jù)（如圖7），然后提問(wèn)：怎樣來(lái)處理這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呢？按照我們前面的

13、猜想，畫(huà)出的w-v圖會(huì)是怎樣的呢？(點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究前要養(yǎng)成思考的習(xí)慣。有了正確的探究思路，才能避免探究的盲目性。)四、學(xué)生實(shí)驗(yàn)教師：根據(jù)討論結(jié)果，指示學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。學(xué)生：二人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。教師：巡視、指導(dǎo)，解答學(xué)生提出的問(wèn)題，處理即發(fā)事件。指導(dǎo)學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)。.五、數(shù)據(jù)處理教師：學(xué)生實(shí)驗(yàn)完畢后，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 提出問(wèn)題：根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，怎樣分析功與速度的關(guān)系？學(xué)生：在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，描畫(huà)wv圖來(lái)觀察分析功與速度的關(guān)系。教師：巡視、指導(dǎo)學(xué)生作圖，收集各種信息。用實(shí)物投影儀展示學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果，肯定成功之處，同時(shí)指出并改進(jìn)作（圖8）圖

14、的一些不規(guī)范或錯(cuò)誤之處。提出問(wèn)題：“實(shí)驗(yàn)得出的wv圖是我們猜想的正比關(guān)系嗎？跟據(jù)wv圖特點(diǎn)（如圖8），請(qǐng)進(jìn)一步猜想功與速度可能存在怎樣的關(guān)系呢？我們可怎樣處理圖象使我們的猜想得到簡(jiǎn)便直觀的體現(xiàn)？”學(xué)生：思考老師提出的問(wèn)題，觀察實(shí)驗(yàn)得出的wv圖，發(fā)現(xiàn)wv圖不是直線，說(shuō)明前面的猜想（wv）不成立！進(jìn)一步觀察wv圖特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)圖線與拋物線相似，猜測(cè)wv2，建議作wv2圖線驗(yàn)證。（圖9）教師：選取幾組學(xué)生數(shù)據(jù)，在屏幕上運(yùn)用excel算出v2值，描出wv2的圖，用直線擬合，得出wv2圖為過(guò)原點(diǎn)的直線（如圖9）。驗(yàn)證同學(xué)們的猜測(cè)是正確的。（條件好的學(xué)校可讓學(xué)生用excel畫(huà)圖）。(點(diǎn)評(píng)：教師要放開(kāi)，引導(dǎo)學(xué)生

15、大膽猜測(cè)，獨(dú)立完成探究過(guò)程。有的學(xué)生可能會(huì)走彎路，甚至失敗，但重要的是讓學(xué)生親歷數(shù)據(jù)處理的探究過(guò)程。同時(shí)，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)處理數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代意識(shí)，感受更多更簡(jiǎn)捷的數(shù)據(jù)處理方法。)六、小結(jié)拓展教師：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本次探究的方法、突破點(diǎn)（關(guān)鍵點(diǎn)）、實(shí)驗(yàn)結(jié)論以及得到的啟示。 (點(diǎn)評(píng)：通過(guò)總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)的能力，進(jìn)一步鞏固、感悟、提升實(shí)驗(yàn)探究中獲得的思維能力及動(dòng)手能力。)教師：小結(jié)“研究思路”：提出問(wèn)題猜想假設(shè)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)得出結(jié)論。接著提出新問(wèn)題：若小車(chē)v00，功與速度變化又有什么關(guān)系呢？你能從理論上尋找功與速度變化的關(guān)系嗎？(點(diǎn)評(píng)：歸納一般的研究思路，對(duì)學(xué)生以后的探究具有指導(dǎo)意義。在解決一個(gè)問(wèn)題后

16、思考新的相關(guān)問(wèn)題，可使問(wèn)題研究更全面、更深入，在培養(yǎng)解決問(wèn)題的同時(shí)提升提出問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。)【板書(shū)設(shè)計(jì)】 【作業(yè)設(shè)計(jì)】1、課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究v00時(shí)功與速度變化的關(guān)系，并從理論上加以推導(dǎo)?！締?wèn)題研討】1、教材中實(shí)驗(yàn)方案采用木板，在實(shí)驗(yàn)時(shí)存在兩個(gè)方面的不足： 彈射小車(chē)時(shí)，小車(chē)運(yùn)行不穩(wěn)（小車(chē)在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)常左右偏移）。橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后，松落在小車(chē)前方的木板上，對(duì)小車(chē)彈射后的運(yùn)動(dòng)造成阻礙。為解決上述兩個(gè)不足之處，把木板改成導(dǎo)軌（如圖1、圖5），這樣可使實(shí)驗(yàn)更順利的進(jìn)行。2、本實(shí)驗(yàn)中有關(guān)橡皮筋的選用起到一個(gè)關(guān)鍵作用。一般平常生活中使用的橡皮圈由于粗細(xì)、長(zhǎng)短不一，長(zhǎng)度太短力太大，本實(shí)驗(yàn)不能采用。服裝中的松緊帶由于較細(xì)而相對(duì)粗細(xì)較均勻，用來(lái)做實(shí)驗(yàn)基本可行。最好是選用圓柱狀粗細(xì)相當(dāng)均勻的橡皮筋（如圖2），在剪割時(shí)要豎直懸掛，以便每根剪的一樣長(zhǎng)。同時(shí)，應(yīng)在每根橡皮筋的兩端結(jié)上