【人教版】高中物理实验教学资源-探究功和速度变化关系教案.docx

探究功与速度变化的关系
【教学目标】
1、学问与技能
（1）学会利用光电门传感器测定物体的运动速度，会用DISlab系统分析、处理试验数据，并能独立总结出功与速度变化的关系。
（2）学习利用物理图像争辩究功与物体速度变化的关系，把握“化曲为直”的作图技巧。
（3）通过本节课的试验探究活动来熬炼同学试验设计、动手操作、作图分析和总结概括力气。
2、过程与方法：
通过引导同学设计试验方案，让同学上台操作、分析试验数据、总结规律，使他们把握科学探究的方法及“化曲为直”的作图技巧。
3、情感态度与价值观：
通过试验探究活动，激发同学学习物理的爱好，让同学体会到科学探究的欢快，培育同学严谨细致的科学态度。
【教学重点】
探究功与速度变化关系中试验方案的设计，学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法――倍增法，并会利用图像法处理数据。
【教学难点】
1、如何消退摩擦力做功的影响？
2、如何测定变了做功？
【探究学习】
1、引入新课:
（1）用多媒体呈现弹弓竞赛图片并取出自制弹弓进行演示。
（2）老师:通过刚才的试验我们发觉，当用较小的力拉动橡皮筋后松手，由于弹弓对石子做功较少，石子便以以较小的速度飞出。当我们用较大的力拉动橡皮筋后松手，由于弹弓对石子做功较多，石子便以以较大的速度飞出。实际上像这样的例子在我们的生活中并不少见，例如：在同学们踢足球时，当我们用较小的力踢足球，脚对足球做功较少，足球便以较小的速度飞出，当我们用较大的力踢足球，脚对足球做功较多，足球便以较小的速度飞出。由此我们发觉做功与物体的速度变化之间好像存在某种联系。
（3）设计目的：通过利用同学们都格外生疏的打弹弓场景引入新课，既能引出本节课关于功与速度变化的关系的话题，又能引起同学的留意、激发同学的爱好，起到事半功倍的效果。
2、大胆猜想：
老师：同学们结合我们的生活阅历，你认为做功与速度的变化之间是否存在某种联系，假如有可能是怎样的关系？
引导：我们可以争辩物体由静止开头运动的过程，那么在一段时间里功与速度的变化之间的关系就可以简化成功与末速度的关系。（强调：接下来我们争辩的都是初速度为零的状况）
即： 当 V0 = 0时，△V = V - V0 = V
同学猜想：（1）与速度成正比、（2）与速度的平方成正比、（3）与速度的平方根成正比……
3、设计试验:
老师：刚才同学们提出了很多种可能，那么到底是哪一种呢？看来光靠猜想还是不够的，我们还必需通过试验来分别验证我们的猜想，从而查找出最终的答案。
老师：同学们想一想，在我们以前的学习中为了争辩和描述两个量之间的关系，我们往往可以利用哪些方法？
同学：（1）公式法、（2）表格法、（3）图像法。
老师：假如我们现在用图像法来争辩功与速度
老师引导一:在我们物理学中可以用多种方法来描述两个量之间的关系,有(1) 公式法、(2) 表格法、(3) 图像法。在我们探究功与速度变化的关系时我们就可以利用图像法来争辩。
老师通过提出相应的问题来引导同学进行思考：
问题一：如何让功成整数倍的增加？
（1）有哪几种方法？
（2）具体如何操作？
（3）需要哪些器材？
（4）应当留意什么？
同学争辩后回答：
方法一：保证每次位移相同，让合力成整数倍的增加，我们可以通过转变所挂钩码数来实现合力的转变。
方法二：保证每次拉力相同，让位移成整数倍的增加。
方法三：让橡皮筋形变后对小车做功，第一次用一根橡皮筋，其次次油用两根橡皮筋，以此类推。
问题二：思考在方法一中：让钩码数成整数倍增加时，是否就可以实现让合力成整数倍的增长？
同学思考后回答：不行，由于小车同时还受到摩擦阻力的作用，假如仅仅让钩码数成整数倍增长，合力不能成整数倍的增长。所以我们需要接受平衡摩擦力的方法来进行改进。具体操作是：使木板略微倾斜，将小车（车后拴纸带）放到木板上，轻推小车使小车运动，观看纸带的点间距。调整木板的倾角，观看纸带的点间距，直到点间距相等，表明恰平衡摩擦力。
问题三：那么在方法二和方法三中是否也同样需要平衡摩擦力？
同学回答：在方法三中同样需要平衡摩擦力，但在方法二中虽然小车也受到摩擦力作用，可是在此过程中拉力和摩擦力都恒定，合力不变，因此不需要平衡摩擦力。
老师总结：通过刚才同学们的分析可以看出，这三种方法相比还是其次种方法操作起来更简便，那么我们今日就用其次种方法进行试验。
问题四：如何测量物体的末速度？
同学回答：利用打点计时器测瞬时速度，具体操作是：让小车与纸带相连，将纸带穿过打点计时器的限位孔，先接通电源然后释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，随后可以用平均速度表示中间时刻的瞬时速度来测小车的末速度。
老师追问：还有没有其他的方法？（让同学想一想）
老师介绍：此处我们还可以利用光电门来测小车通过两个位置的初速度和末速度，并将其输入电脑，通过相应的设置就可看出我们的猜想是否正确。（此过程中接受一边呈现试验器材，一边介绍的方法）
4、试验操作：
请两位同学上台帮忙本次试验，请其他同学留意观看：
第一步：让功成整数倍的增加，测出对应的末速度，在电脑中以功为纵轴，速度为横轴建立直角坐标系，用描点法作出图像，看看是否是正比例图像。
W
t/s
d/m
v/ms-1
1w
0.035478
0.02
0.5637296
2w
0.024743
0.02
0.8083094
3w
0.020265
0.02
0.9869232
4w
0.017702
0.02
1.1298158
5w
0.015987
0.02
1.2510164
其次步：当发觉功与速度并不成正比关系，引导同学进一步猜想两者还可能存在怎样的关系？又将描绘什么样的图像来验证自己的猜想？
同学思考后回答：功可能与速度的平方成正比。
我们在这里可以绘制以功为纵轴，以速度的平方为横轴的图像，假如功的确与速度的平方成正比，此图像应是一条过原点的倾斜直线。
W
t/s
d/m
V2/(ms-1)2
1w
0.035478
0.02
0.317791
2w
0.024743
0.02
0.653364
3w
0.020265
0.02
0.974017
4w
0.017702
0.02
1.276485
5w
0.015987
0.02
1.565042
通过图像可知，图像为一条倾斜的直线，说明我们的猜想是正确的。
5、得出结论：
引导同学总结出试验结论：在物体初速度为零时，功与速度的平方成正比。

6、回顾总结：
通过本节课的学习你有哪些收获？又从中获得哪些启发？（先让同学自由发言，然后老师加以总结和补充。）

【课后反思】：
通过本节课的具体实施，认为基本上达到了课前预定目的，特殊是在某些方面取得了很好的效果，例如：（1）接受了明确争辩小组，设置有梯度、有价值的问题，使同学开放乐观的争辩的方法，从同学在课堂上的回答的乐观性和精确性上来看这种方法效果很好。（2）在本试验中尝试接受DISlab系统进行试验，极大地激发同学的学习爱好和热忱，又由于计算量削减，让同学把时间和精力主要投入到试验设计和操作中，较好地避开了试验设计和操作“走过场”的现象，有利于培育同学的思维力气和动手操作力气，真正达到了试验教学的目标。但通过课后和听课专家及老师的争辩结合自己的反思发觉，还是在某些方面可以连续改进：例如：（1）在让同学们进行大胆猜想时，当同学们猜想出功与速度可能成正比时，完全可以停止别的猜想而直接进入设计试验加以验证阶段，当通过试验发觉猜想错误后，可引导同学们连续提出新的猜想直到得出最终正确的结论。由于这种思路更符合实际探究过程，从而可以让同学亲身感受争辩物理问题的思维方法。（2）在本节课中为了获得课堂的完整性，对通过转变橡皮筋的个数来让功成整数倍的增加的这种方法只是一提而过。假如课时充分的话，让同学对这种方法进行分组试验，既能让更多的同学参与操作，又能让同学体会变了做功的状况对我们争辩的问题照旧适用。