《探究功与物体速度变化的关系》教学设计

　　【教学目标】

 

　　一、知识与技能

 

　　1、领会探究功与物体速度变化关系的实验设计思路，经历探究学习的体验过程。

 

　　2、理解巧妙改变做功倍数的方法。

 

　　3、知道小车做匀速运动阶段测量速度比较合理。

 

　　4、能进行实验操作，会采集实验数据。

 

　　5、学会利用实验数据寻找w与v的关系。

 

　　二、过程与方法

 

　　通过本节课的学习，学会通过建立坐标系、描点、连线，利用图象寻找物理量之间的变化关系，并得到物理结论。

 

　　三、情感、态度与价值观

 

　　通过本节课的学习，感受探究过程中避繁就简的方法选择，培养学生逻辑思维能力和如实记录实验数据、实事求是的科学品质。

 

　　【教学重点、难点】

 

　　学习探究功与速度变化关系的物理方法，并学会实验数据的处理方法──图象法。

 

　　【教学方法】

 

　　实验观察法、图象法、迁移法、归纳总结、讨论。

 

　　【教学用具】

 

　　长木板，相同橡皮筋（若干），小车，打点计时器。

 

　　【教学过程】

 

　　一、引入新课

 

　　观察运动员掷铅球，人推车启动等视频。

 

　　师：是什么改变物体运动速度？

 

　　生：由牛顿定律知，力是速度变化的原因。

 

　　结论：力对物体做功可以改变物体运动速度。

 

　　师：功与物体速度的变化有什么样的关系呢？我们今天用实验的方法来探究功与物体速度变化的关系。

 

　　二、进行新课

 

　　实验目的：探究功与物体速度变化的关系。

 

　　师：在实验中，应如何对物体做功？又如何改变每次做功的大小呢？

 

　　（引导学生讨论后总结）既可以考虑用恒力做功，也可以用变力做功。若用恒力做功，例如用一砝码盘牵引着小车做实验，则可以通过改变砝码盘的质量及下落的高度来改变每次做功的大小。若用变力做功，可以采用容易获取的橡皮筋作为器材之一。

 

　　师：橡皮筋对小车做的功如何测量？

 

　　生：拉力为变力，做功很难直接测量。

 

　　师：橡皮筋的拉力是变力，无法直接进行测量计算。

 

　　师：那探究过程我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？

 

　　生：不需要，知道比例关系也可以。

 

　　师：那又如何改变每次做功的大小？

 

　　生：我们用每次增加橡皮筋的条数来改变功的大小。

 

　　师：每次实验对橡皮筋的长度有什么要求？

 

　　生：拉伸长度相同，保证每根橡皮筋做功相同。

 

　　师：回答非常好，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测量。

 

　　师：应如何来测量物体的速度呢？

 

　　（学生分组讨论，用打点计时器或者用气垫导轨配套光电门……）

 

　　师：介绍打点计时器。让学生讨论如何设计探究方案。

 

　　生：可以用长木板、橡皮筋、小车、打点计时器组合方案。

 

　　师：展示方案图。

 

 

　　师：只有橡皮筋的拉力做功吗？

 

　　生：讨论后，不是，还有摩擦力做功，可以用平衡摩擦力的办法处理掉。

 

　　师：展示图片，平衡摩擦力。

 

 

　　师：小车在平衡摩擦力后做什么性质的运动？

 

　　生：先加速运动，再匀速运动。

 

　　师：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？

 

　　展示图片，取点迹清晰，间距较大且相当均匀的点来计算速度，纸带匀速运动说明拉力做功完成。

 

　　学生进行实验。

 

　　数据处理：从得到的数据可看出：W越大，V越大。

 

　　师：猜想W与V有何关系。

 

　　生：W与V成正比。

 

　　师：如何验证。

 

　　生讨论回答，师补充：以W为横坐标，V为纵坐标，描点，用平滑的线拟合这些点，若绘出的图像是过原点的直线，猜想成立。

 

　　师：若不是这样，我们可继续猜想，W与V²成正比，如何验证？

 

　　生思考，师点拨：仍以W为横坐标，V为纵坐标，若要确定猜想成立，得判断绘出的图像是二次曲线，不太容易。怎么处理？以W为横坐标，V²为纵坐标，若绘出的图像是过原点的直线，说明W与V²成正比

 

　　师：若不是这样，我们可继续猜想，W与成正比，如何验证？

 

　　生：以W为横坐标，为纵坐标，若绘出的图像是过原点的直线，说明W与成正比

 

　　……

 

　　生处理数据，得结论。

 

　　课后感

 

　　探究性实验是以获取物理新知识为目的的教学方式，所以安排在学习新知识之前，这样就比验证性实验的难度要大，其中难就难在要确立哪些物理量之间的关系上。学生需要在类比、推理的前提下，确立自己研究的问题和方法。

 

　　首先在老师所设置问题的引导下，逐步展现问题并思考实验的大体方案。然后根据方案设计实验步骤，并分析步骤中的注意事项，尤其是处理数据的方法，图像法使物理量之间的关系直观，好判断。