2022年探究功與物體速度變化的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載“探究功與物體速度變化的關(guān)系”教學(xué)設(shè)計(jì)浙江省杭州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校蔡錦曦選自中學(xué)物理教學(xué)參考20xx 年第 10期一教學(xué)設(shè)計(jì)思路（1）做功與物體速度變化關(guān)系的建立，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)能定理起到了非常重要的鋪墊作用。 學(xué)生在生活中易感受力對(duì)速度變化的影響，但對(duì)做功與速度變化之間的關(guān)系比較模糊。本節(jié)通過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案，師生互動(dòng)研究改進(jìn)方案，學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行層層推進(jìn)式分析，從而得到結(jié)果， 使學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂(lè)趣和戰(zhàn)勝困難、解決問(wèn)題的成功感。（2）人教版新教材列入此探究課題是為了使學(xué)生了解“倍增法”這種物理方法，在高二學(xué)習(xí)“庫(kù)侖定律” 時(shí)該方法還將出現(xiàn)，所以探究過(guò)程也是對(duì)學(xué)

2、生物理思想方法的教育過(guò)程。（3）通過(guò)探究式教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生掌握相互交流、合作的學(xué)習(xí)方式；在學(xué)習(xí)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出設(shè)想， 在其他學(xué)生的參與下對(duì)實(shí)驗(yàn)方案提出質(zhì)疑和改進(jìn)建議，提高其參與意識(shí)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到結(jié)果，也使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的重要性，增強(qiáng)其探索意識(shí)。二教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能（1）能夠通過(guò)生活具體事例發(fā)現(xiàn)做功與物體速度變化之間存在一定的關(guān)系；（2）能夠設(shè)計(jì)具有可操作性的實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)做功與物體速度變化之間的關(guān)系進(jìn)行研究；（3）運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究，能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析（數(shù)值和圖象），得出正確的結(jié)論。2過(guò)程與方法（1）用紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、橡皮筋等探究做功與物體速度變化的關(guān)系，

3、體驗(yàn)知識(shí)的探究過(guò)程和物理學(xué)研究方法；（2）注重實(shí)驗(yàn)探究方案設(shè)計(jì)的思考與改進(jìn)過(guò)程。3情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）能以積極的情感和認(rèn)真的態(tài)度學(xué)會(huì)探究物理問(wèn)題的科學(xué)方法；（2）體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)親身實(shí)踐樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載三教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)探究做功和物體速度變化關(guān)系的物理方法的提出與改進(jìn)。2教學(xué)難點(diǎn)對(duì)“倍增法”的理解及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析。四教學(xué)資源1教學(xué)硬件筆記本電腦，大屏幕顯示器，實(shí)物投影儀。2

4、教學(xué)軟件powerpoint，excel。3實(shí)驗(yàn)儀器鐵架臺(tái) 1個(gè)，重錘 1只，滑軌 2個(gè)，小車 2個(gè)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3個(gè)，鉤碼 1盒，氣墊導(dǎo)軌（帶滑塊）1套，光電門計(jì)數(shù)器1個(gè)，托盤天平（帶砝碼）1套，橡皮筋若干，紙帶若干。4教學(xué)輔助圖紙實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載五教學(xué)流程圖六教學(xué)過(guò)程1課題引入給出鉛球運(yùn)動(dòng)員圖片（如圖1所示）。問(wèn)題 1： 鉛球出手時(shí)的速度是如何獲得的？給出擲鉛球的動(dòng)作分解示意圖（如圖2所示），讓學(xué)生注意觀察。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)

5、圖片，得出“鉛球速度變化與人手對(duì)其做功有關(guān)”的結(jié)論。問(wèn)題 2： 你是否還能想到實(shí)際生活中，做功改變物體速度的其他例子？以學(xué)生回答為基礎(chǔ)，教師分析總結(jié)： 對(duì)物體做功可以改變物體的速度；做功與物體速度變化之間的關(guān)系，是本節(jié)課的探究主題。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載2實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與探究學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行方案的展示與交流，通過(guò)師生互動(dòng)對(duì)學(xué)生方案加以改進(jìn)。學(xué)生可能提出一些不同于教材中橡皮筋做功的實(shí)驗(yàn)方案，尤其容易從恒力做功的角度去思考。說(shuō)明： 事先發(fā)給每

6、組一張實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙，讓學(xué)生將自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案在圖紙上畫(huà)出來(lái)；再請(qǐng)各組派出代表，利用實(shí)物投影儀展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并予以說(shuō)明， 請(qǐng)其他學(xué)生對(duì)方案可行性進(jìn)行研究，提出改進(jìn)意見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)方案 1：利用自由落體實(shí)驗(yàn)探究重力（豎直方向恒力）做功與物體速度變化之間的關(guān)系。注意學(xué)生對(duì)該方案中功和速度的確定方法：（1）選取打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列點(diǎn)中的某幾點(diǎn)，測(cè)出它們與紙帶上第一點(diǎn)之間的距離，即重力方向上的位移，與重物的重力相乘可得重力做功值。（2）通過(guò)分析紙帶上的點(diǎn)求得物體速度。（3）當(dāng)物體初速度為零時(shí)，實(shí)際探究的內(nèi)容是功與物體速度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)方案 2：利用鉤碼通過(guò)定滑輪連接細(xì)繩拉動(dòng)水平滑軌上的小車，

7、研究水平方向恒力做功與物體速度變化之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)方案的研究與改進(jìn)：（1）鉤碼與小車一起做加速運(yùn)動(dòng)，鉤碼在豎直方向具有向下的加速度，此時(shí)細(xì)繩拉力略小于鉤碼重力；增加小車質(zhì)量， 當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車時(shí)，細(xì)繩拉力可認(rèn)為等于鉤碼的重力。（2）小車與軌道之間的摩擦力阻礙拉力對(duì)小車做功，應(yīng)消除此摩擦的影響。為此，用小車重力沿斜面方向的分力來(lái)平衡摩擦力：將放有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的滑軌一端墊高，在小車尾部固定一條紙帶， 輕推小車使小車沿滑軌向下運(yùn)動(dòng)；若紙帶打出的點(diǎn)距均勻，則說(shuō)明紙帶的運(yùn)動(dòng)是勻速的，小車重力沿斜面方向的分力就剛好與小車所受摩擦力平衡。說(shuō)明： 使用滑軌、 小車和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行展示研究，讓學(xué)生對(duì)

8、克服摩擦力做功的過(guò)程有一直觀的認(rèn)識(shí)。教師需提醒學(xué)生：變力做功是生活中常見(jiàn)的做功方式，因此探究變力做功必不可少。實(shí)驗(yàn)方案 3：利用橡皮筋拉動(dòng)位于水平滑軌上的小車，探究變力做功與物體速度變化之間的關(guān)系。（1）實(shí)驗(yàn)探究中橡皮筋拉力對(duì)小車所做功的確定方法：實(shí)驗(yàn)中用橡皮筋彈力拉小車做功使小車獲得速度，橡皮筋彈力是變力，所做功是變力功，中學(xué)沒(méi)有現(xiàn)成公式可計(jì)算功的大小。然而，改變橡皮筋條數(shù)、保持小車相同的位移，則彈力功的大小與橡皮筋條數(shù)成正比。也就是說(shuō)， 在相同位移的情況下，若用一條橡皮筋做功為w，則用兩條同樣的橡皮筋做功就是2w，用同樣的三條橡皮筋做功就是3w這一倍增法巧妙地避開(kāi)了功的計(jì)算，直接確定了橡皮

9、筋拉力對(duì)小車做功的倍數(shù)關(guān)系。說(shuō)明：“倍增法” 是一種重要的物理方法，歷史上庫(kù)侖在研究電荷間的相互作用力時(shí)曾用過(guò)此法， 但學(xué)生在此前的物理學(xué)習(xí)中可能未曾遇到類似例子，因此引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)交流，領(lǐng)會(huì)“倍增法”的妙處，這是本節(jié)課的一個(gè)要點(diǎn)可用體育鍛煉中的“拉力器”來(lái)類比。（2）該方案消除摩擦力影響的方法：所用的消除方法與實(shí)驗(yàn)方案2一樣。 也可使用氣墊精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載導(dǎo)軌代替木板，以更好地消除摩擦影響。（3） 小車速度的確定方法：確定打出來(lái)的點(diǎn)大致呈現(xiàn)什么規(guī)律：

10、先密后疏 （變加速） ，再均勻分布 （勻速）； 應(yīng)研究小車在哪個(gè)時(shí)刻的速度：在橡皮筋剛恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，即紙帶上的點(diǎn)剛開(kāi)始呈現(xiàn)均勻分布時(shí)的速度；應(yīng)如何取紙帶上的點(diǎn)距以確定速度：由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作的分散性，尤其是橡皮筋不可能長(zhǎng)度、粗細(xì)完全一致， 使得每次改變橡皮筋的條數(shù)后，紙帶上反映小車勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)數(shù)和點(diǎn)的位置，不一定都在事先的設(shè)定點(diǎn)（即用一條橡皮筋拉小車，橡皮筋剛好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)紙帶上的點(diǎn)）處。這是由于小車在幾條橡皮筋拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至設(shè)定點(diǎn)時(shí)，各條橡皮筋可能在設(shè)定點(diǎn)的前或后恢復(fù)到原長(zhǎng)，從而出現(xiàn)上述情況。因此，需要對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行分析，比較設(shè)定點(diǎn)左右及其之后的若干個(gè)相鄰兩點(diǎn)間距是否基本相同，

11、 選擇相鄰距離基本相同的若干點(diǎn)作為小車勻速運(yùn)動(dòng)階段的點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算小車速度。利用光電門配合氣墊導(dǎo)軌，可更準(zhǔn)確地測(cè)出速度值所以可對(duì)方案3進(jìn)行改進(jìn)，由“滑軌小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”變?yōu)椤皻鈮|導(dǎo)軌滑塊光電門”。說(shuō)明： 以師生問(wèn)答的形式進(jìn)行。提醒學(xué)生注意，對(duì)于初速度為零的運(yùn)動(dòng)，探究?jī)?nèi)容實(shí)質(zhì)上是指做功與物體的速度之間的關(guān)系。3實(shí)驗(yàn)操作根據(jù)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)探究方案，讓每組學(xué)生選用各自所需的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。說(shuō)明：若橡皮筋彈性較大， 則研究變力做功一旦使用條數(shù)較多，就會(huì)造成小車加速太快、在紙帶上打出的點(diǎn)偏少，不利于數(shù)據(jù)得出，因此建議選用直徑較小、彈性也較小的相同橡皮筋。4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析事先發(fā)給每組學(xué)生一張實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表，讓

12、學(xué)生將通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的相關(guān)數(shù)據(jù)（w和v）填寫(xiě)到表格上，再選兩組學(xué)生數(shù)據(jù)輸入電腦的excel表格中。例如某一次變力做功的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：v/m s-1 w的倍數(shù)0 0 1.154 1 1.630 2 2.000 3 2.308 4 2.586 5 2.830 6 說(shuō)明： 利用電腦展現(xiàn) excel表格。問(wèn)題 1： w與v之間是怎樣的變化關(guān)系？問(wèn)題 2： 可否認(rèn)為 w與v之間是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系（wv）？應(yīng)該使用什么方法來(lái)驗(yàn)證你的猜想？引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)w與v并非簡(jiǎn)單正比關(guān)系。問(wèn)題 3： 若w與v不是簡(jiǎn)單正比關(guān)系，則可采用什么方法來(lái)進(jìn)一步研究它們的關(guān)系？精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載讓各組學(xué)生在圖3的坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，研究w-v 圖象的規(guī)律。對(duì)坐標(biāo)紙上的點(diǎn)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)w-v圖象是一條拋物線，如圖4所示。問(wèn)題 4： 拋物線圖象說(shuō)明了什么問(wèn)題？你對(duì)w-v關(guān)系有何新的猜想？學(xué)生根據(jù)圖象會(huì)想到w和v2之間可能是正比關(guān)系；讓各組學(xué)生根據(jù)已有數(shù)據(jù)算出v2的值，再在圖 5的坐標(biāo)紙上做出w-v2關(guān)系圖（如圖6所示）。說(shuō)明： 讓各小組反饋他們的作圖分析情況，由此學(xué)生可以得到結(jié)論：w與v2之