2024-2025學年高中物理第七章機械能守恒定律6實驗：探究功與速度變化的關系1教案新人教版必修2

PAGE1-探究功和物體速度變更的關系【教學內容分析】本節(jié)內容屬于人教社出版的一般中學課程標準試驗教科書《中學物理（必修2）》中第五章《機械能守恒定律》的第六節(jié)《探究功與物體速度變更的關系》。本節(jié)教材在探究了重力勢能和彈性勢能的表達式后，再探究功與物體速度的變更的關系，這一方面是新教材留意培育學生探究實力的詳細體現，另一方面也為下面導出動能的表達式以及探究動能定理奠定試驗基礎?！窘虒W設計思路】本節(jié)課課程標準要求學生通過自己的探究活動，形成概念和駕馭規(guī)律。在這堂課的教學中，我著重培育學生科學探究的兩方面實力：一是設計試驗實力，另一個是數據處理實力。通過這堂課中設計試驗的環(huán)節(jié)，力求激發(fā)學生探究未知、敢于創(chuàng)新的意識和樂趣，培育學生科學探究實力和嚴謹的科學看法。讓學生學會試驗數據處理的方法，學會在不同的圖象中找尋物理規(guī)律。【學情分析】1．學生已具備限制變量的試驗思想，為本節(jié)課設計試驗環(huán)節(jié)作了良好的學問打算。2．學生通過本章其次節(jié)《功》的學習，已經知道功與力和力的方向上的位移有關，為設計試驗時學生確定如何變更做功的量和量度做功的量作了良好的學問打算。3．學生通過《中學物理（必修1）》中《探究加速度與力、質量的關系》的學習，對試驗中用圖象法處理加速度和質量關系的方法已有肯定了解，為本節(jié)課處理數據作了良好的學問打算?！窘虒W目標】1．學問與技能：理解“探究功和物體速度變更關系”試驗的原理，得到做功和物體速度變更關系的試驗結論，駕馭應用傳感器測量小車瞬時速度的操作技能。2．過程與方法：經驗依據“探究功和速度變更關系”試驗目的構思試驗方案的過程，發(fā)展試驗設計實力；經驗運用圖像探求做功和速度變更定量關系的過程，提高試驗數據的處理實力。3．情感、看法與價值觀：通過試驗逐步養(yǎng)成學生實事求是和嚴謹的科學看法，通過對未知規(guī)律的探究激發(fā)學生學習愛好和求知欲，并享受勝利的愉悅。【教學重點】探究功與速度變更的關系?！窘虒W難點】1.探究試驗的設計、分析過程。2.圖像法尋求功與速度變更的關系【教學資源】打算以下教具：小車、橡皮筋若干條、繩子、傳感器設備、坐標紙?！窘虒W流程】創(chuàng)設物理情景──分析功與能的關系──提出功產生的作用效果──揣測做功與速度變更的關系──引導學生設計探究試驗方案──確定試驗方案──學生選定試驗方法──進行試驗和收集數據──處理數據──得出結論?！局饕虒W過程】

一、引入新課前面幾節(jié)課我們探討了重力做功與重力勢能的關系，又探究了彈力做功與彈性勢能的關系。通過前面的學習，我們知道了能的變更與做功關系親密。那么，做功對物體動能又會有什么影響呢？在初中我們學過，物體由于運動而具有的能量叫做動能。比如（用手推動小車），一輛小車，我們使它動起來，它就具有了動能。想一想，小車的動能從無到有，發(fā)生了變更，是什么緣由呢？學生：回答這樣的例子是許多的。比如（展示圖片）：重力做功變更了水的動能、彈力做功變更箭的動能、牽引力做功變更汽車的動能、火藥燃燒產生的推力做功變更了炮彈的動能等等。由此可見，外力做功會引起物體動能的變更，由于物體的動能與物體的速度關系親密，所以這節(jié)課我們先來探討外力做功與物體速度變更之間的關系。想想看，可以用什么方法來探討功與物體速度變更的關系呢？學生：理論推導或試驗的方法。今日我們就用試驗的方法來確定它們之間的關系。用什么試驗來探究功與速度變更的關系呢？首先，我們就要來進行試驗方案的設計。設計思索：教學中留意聯系學生的生活閱歷，列舉大量實例，這將有助于激發(fā)學生的愛好，并為本課題學習供應了必要的感性材料。二、新課教學（一）設計試驗在試驗中，我們要解決兩個量的測量問題：1：有哪些方法可以測定小車獲得的速度？學生：回答2：如何量度做功的量。我先給大家供應一個思路，可以通過兩種方式變更做功的量：方法1：力不變，位移變更：如L、2L、3L……方法2：位移不變，力變更:如F、2F、3F……同學們探討一下：可以通過什么力，用什么方式來變更物體做功的量呢？設計思索：通過啟發(fā)引導，使學生逐步形成一個正確的探究思路，避開探究的盲目性。學生：探討老師：在學生探討期間，老師巡察參加。各小組都設計了一些試驗方案，下面請同學一起來溝通一下。學生：闡述方案下面列舉幾種學生的設計方案:方案一：如圖所示試驗的設計思路：利用物體的自由落體運動，探究鉤碼重力做的功使小車獲得速度的關系。鉤碼下落高度H，獲得的速度為v；鉤碼下落高度2H，獲得的速度為v，依此類推可以找出功和速度的對應關系。方案二：如圖所示試驗的設計思路：試驗中用鉤碼通過定滑輪拉動小車。在小車運動的位移相同時，用一個鉤碼做的功為Ｗ，用兩個鉤碼時做的功就是2Ｗ，依此類推可以找出功和速度的對應關系。方案三:如圖所示試驗的設計思路：試驗中用橡皮筋的彈力拉動小車做功使小車獲得速度，在相同的位移狀況下，用一條橡皮筋做的功為Ｗ，用兩條橡皮筋時做的功就是2Ｗ，依此類推可以找出功和速度的對應關系。老師：依據測速度、做功的各種方式，通過排列組合，能形成多少種詳細方案？那我們采納哪種方案來進行試驗呢？學生:說出自己想做的試驗方案老師：自由落體方案我們將在本章第九節(jié)驗證機械能守恒定律試驗中用到，今日我們就暫不做這個試驗。通過滑輪拉小車的試驗我們在探究小車速度隨時間變更的規(guī)律時也已經做過了。這里有好幾個方案都是重力做功，而橡皮筋這個方案是變力做功。變力做功的狀況在實際中更加的普遍，做功的狀況也更加困難，對我們來講更有挑戰(zhàn)性，所以今日我們就知難而上，選用橡皮筋彈射小車的試驗方案。設計思索：試驗設計環(huán)節(jié)最能體現學生的創(chuàng)建實力，應當多花一些時間，學生在課堂上能提出切實可行的試驗方案，而且思維相當活躍，若在思維高潮時刻嘎然而止，學生會有點意猶未盡的感覺。其次試驗設計也不應當僅僅是設計出方案，還應當設計出操作步驟，如總共做幾次試驗，采集數據的表格如何設計，應當怎樣處理數據等。學生的創(chuàng)建實力是潛在存在的，老師肯定要給學朝氣會，肯定要引導他們表現出這種實力，久而久之學生的素養(yǎng)才會真正提高。（二）確定試驗方案：1、分析各種方案的優(yōu)缺點，最終確定用橡皮筋來做試驗。老師：我在操作過程中發(fā)覺，用書上的方法彈射小車，小車簡單因為兩邊受力不均而彈歪或翻車，因此，我做了這樣的改進。（展示圖片）細線橡皮筋細線橡皮筋2、思索下面幾個問題：（1）探究過程中，我們是否須要測出橡皮筋做功的詳細數值？學生：回答（2）每次試驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要求？學生：回答（3）小車在木板上運動時會受到阻力，可以采納什么方法進行補償？學生：將木板傾斜一些，用重力的分力來平衡摩擦力。老師：傾斜多少怎么確定？學生：輕推小車，看小車能不能在斜面上做勻速直線運動。老師：如何確定小車做的是勻速直線運動？學生：思索、探討，提出一些方案。老師：可以用兩個光電門放在小車沿斜面下滑路徑的不同位置處，測出運動到不同位置時的速度，若測出的速度大小比較接近，則可以認為小車做的是勻速運動。（三）探究過程：1、裝好試驗器材，把木板略微傾斜，平衡阻力2、先用一條橡皮筋做試驗，把橡皮筋拉長到肯定的位置，釋放小車。3、用傳感器測出小車的速度。改用2條、3條……同樣的橡皮筋進行試驗，保持每次試驗中橡皮筋拉長的長度相同。4、把小車第一次獲得的功計為Ｗ，第2次，第3次……計為2Ｗ，3Ｗ……，并將測量出的數據記錄到表格中。（四）數據處理：試驗次數12345對小車做功Ｗ2Ｗ3Ｗ4Ｗ5Ｗ小車獲得的速度v(m/s)1.151.571.922.222.61老師：表格顯示的關系明顯不直觀，所以我們用圖像處理數據能夠更加清楚地展示橡皮筋對小車做的功和小車速度的關系。建立直角坐標系，用縱坐標表示力對物體做的功Ｗ，用橫坐標表示物體的速度v，描點、連線，得出結論.學生：作圖，并得到一條明顯的曲線。Ｗ—v圖象：老師：如何通過圖像處理數據？（將圖像做成直線，有利于推斷物理量間的關系），回想一下我們做過的試驗中有沒有類似的？我們是如何處理的？老師：我們在探究加速度與物體的質量的關系時，是怎樣利用圖像法來確定各物理量之間關系的？學生：通過猜想，加速度與質量可能是反比關系，所以我們重新定義坐標軸，畫出了-圖像，得到了一條直線，確定了加速度與質量的反比關系。老師：通過兩個量的原始數據得到的圖像不是直線，我們就可以依據猜想它們可能的關系，重新定義坐標軸。在坐標紙上建立坐標系，作出Ｗ－曲線或者其它曲線，假如它是一條過原點地傾斜直線，那么就驗證了我們地猜想.）試驗次數12345對小車做功Ｗ2Ｗ3Ｗ4Ｗ5Ｗ小車獲得的速度v(m/s)1.151.571.922.222.61v21.322.463.694.936.81Ｗ—圖象：老師：選擇一組學生的試驗數據，利用計算機Excel作出Ｗ—v、Ｗ—圖象。設計思索：數據處理同樣體現了探究問題的思路，在Ｗ—v坐標系中描繪出Ｗ、v的各對應點后，既要視察各點的位置關系，又要思索這些點之間應有的函數關系，由于試驗誤差，這些點的位置可能表現為直線分布，也可能表現為曲線分布。假如試驗得到的各點在Ｗ—v坐標系中大致呈線性分布，又如何說明？如何處理？這些都須要學生進行理性的分析和探討。（五）試驗結論：Ｗ∝，即功與物體的速度的平方成正比。（小車從靜止起先運動，初速度為零，末速度就是小車速度的變更。）三、作業(yè)1、仔細體會本節(jié)探究過程，你有什么收獲？2、小車的初速度不為零，功與速度之間應當有什么樣的關系？【教學后記】明確教學的詳細目標，將教學設計的理念貫穿于對科學探究本質的理解，駕馭教材，創(chuàng)建性地運用教材，是新課改中老師必備的學科素養(yǎng)。本案例中的教學活動始終以學生的探究活動為主線去綻開，探究過程中把操作技能、科學方法、情感和看法有機地融