动能的改变教学设计.doc

2.1动能的改变教案1探究恒力做功与物体动能变化的关系教学目标：1） 实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，领会科学探究的过程和探究的主要方法，认识动能定理；2） 在探究过程大胆发表自己对问题的看法，并与他人相互交流讨论；3） 科学探究过程中具有实事求是、严谨认真的科学态度。教学重点、难点：本片段的重点是：实验探究恒力做功与动能变化之间的关系动能定理。难点是：对动能的改变由哪些因素决定的猜想、假设，探究实验的设计。案例设计：引入：1） 一个物体在什么情况下我们说它具有能量？2） 认识动能的意义、动能的表达式以及动能的单位3） 观看自然界中能引起强烈震撼的体现动能能量的多媒体视频音像小片段（如龙卷风、雪崩、热带风暴等，这些资料可上网查载，也可由电视节目中录象）说明：这一视频音像小片段用时约2分钟即可，主要用以激发学生学习热情，并从视频中认识许多自然现象中存在着巨大的动能，且这些动能的大小与质量、速度的大小有关新课教学：（一）教师通过两个演示实验，让学生进一步认识动能和动能的变化。实验1 ： 一钩码通过拉线经定滑轮拉动放在水平轨道上的小车做加速运动。如图所示提示学生注意观察并思考回答下列提问：（1）小车做什么运动？（2）小车在什么牵引下运动？（3）思考小车在经轨道上不同位置（事先做好标记）位置1与位置2时速度哪个大？（v1与v2哪个速度大）？（4）这一过程小车动能是否变化，如何变化？实验2 ： 由斜面高处滑下的小车经铺有绸布的水平面提示学生注意观察：小车在水平面上的运动情况。提问：（1）小车在水平面上做什么运动？ （2）小车动能如何变化？提问：以实验1为例：小车从1位置到2位置，这一过程动能的变化如何表述：预测： Ek2 Ek1 或 （二）、提出问题和对问题的猜想：教师提出问题：上述两次实验中物体动能都发生了变化。同学们能否根据刚才对实验的观察，以及日常生活的经验，议一下、猜想一下，小车动能的变化及其动能变化的大小与哪些因素有关呢（让学生思考议论23分钟）学生以四人为小组来思考讨论。先提问：动能变化的大小与哪些因素有关；（板书或幻灯）说明：这一问题的设计是科学探究的猜想、假设环节。培养学生有依据、有方向大胆地提出自己的猜想和看法。预测：学生提出的一些相关因素和依据。（1）动能变化大小与力F有关，依据 实验1中小车在拉力作用下速度变化动能变化 力是改变物体运动状态的原因 v变，EK变。（2）动能变化大小与位移S有关，依据实验1中小车在拉力作用下通过位移S越大，它的动能也越大。（3）动能变化大小与时间t有关，依据实验中小车在力作用下经过的时间越长，它的动能也改变得越大。（4）动能变化大小与速度v有关，因为速度变化，物体动能也变化（5）动能变化大小与物体质量有关，因为质量越大，动能也越大。教学中对学生提出预测中的（4）、（5）两因素可做相应解释：首先肯定（4）、（5）两点的猜想是正确和有益的。而后说明今天我们是研究引起某物体（如实验中的小车）动能变化以及动能变化大小的原因，而小车的质量并不变化。物体（小车）速度变化说明物体动能的变化，而我们要找出动能为什么变化？哪些因素引起动能的变化。对学生猜想的归纳：物体动能变化的大小主要与三个因素：力F、位移S、时间t有关。请思考：对学生提出的各种猜想、假设，应在什么时候给予肯定归纳？对一些不是本节主要教学内容的猜想或不适宜的猜想应在什么时候加以说明剔除。教师进一步提出：动能变化的大小（）与F、S、t这些物理量之间存在着什么样的关系；（教师启发引导学生猜想可能的关系）预测：（1）动能变化的大小与F、S的乘积相关，即FS （2）动能变化的大小与F、t的乘积相关，即Ft 说明：这一猜想过程教师应向学生介绍一般情况下如何猜想各物理量之间的关系。如从数学角度讲就是从和、差、乘积、正比、反比、二次方、平方根等逐渐从简单到复杂。不同物理量之间不能加减。本内容中小车受力越大，通过的位移越长，动能增加的也越大，所以引导学生猜想：动能的变化与FS乘积相关。Ft也是如此。通过实验探究的形式来探讨FS、Ft与动能变化的关系。幻灯实验目的：1、FS 2、Ft （三）、为分析验证猜想的正确性，进行实验设计：进一步提出问题：要验证所猜想的各量与动能变化关系，我们需要测定哪些物理量呢？（学生思考讨论回答）预测：力F、位移S、时间t、瞬时速度v1、v2小车质量M。要测定这些物理量，要验证上面的猜想，我们都必须设计一个实验过程进行探究。应如何设计呢？这一设计应涉及到上述相关的物理量。教师事先替同学们准备了“研究匀变速直线运动”的实验器材。根据所提供的实验器材，学生小组讨论回答教师提出的问题：1、本实验选择什么物体作为研究对象？学生回答：以运动的小车为研究对象。2、利用什么器材，用什么方法分别测量上述6个物理量（F、S、t、M、v1 、v2）。说明：这一问题的提出，从整体上来讲，是培养学生在现有的条件下根据实验目的思考制定实验方案。它是从分散问题各个击破的角度出发，再通过将解决问题的过程联系在一起，从而形成整个实验的方案，达到“水到渠成”的效果。从各个问题来讲，是让学生考虑所需要的数据怎么获得，也就是用什么方法收集相应的数据，并且在收集数据的过程中考虑数据的可靠性。（1）恒力F的测定：预测：用天平测钩码的质量m，钩码的重力就是小车所受的恒力即F= mg 。用测力器测出钩码的重力mg F=mg再进一步提出：（a）需探究中的F是指小车受的某个力还是指小车所受的合力？学生回答：F应该是指小车所受合力（b）小车在水平方向除了受拉力还受什么力？学生回答：摩擦力。（c）为了使小车所受合力等于细线拉力F，就必须先平衡摩擦力f，怎样平衡摩擦力f学生回答：将轨道的一端用木板（或书本）垫起形成小斜面，若小车能沿斜面匀速下滑，则可认为摩擦力已被平衡。教师补充强调：a、平衡摩擦力时不能挂钩码；b、平衡摩擦力时要让小车夹上纸带，并穿过打点记时器的限位孔。让学生训练一下平衡摩擦力f的实验过程。（2）位移S的测定：预测：用刻度尺，测定打出的纸带上选定的A、B、两点之间的间距（提示：A、B两点距离要相对大些）（3）时间t的测定：预测：由打点计时打出的纸带上每两点间的时间间隔是0.02秒，若A、B间的点数为n，则tAB = 0.02n（4）小车质量M的？（提示区分小车质量与钩码质量的不同）预测：可用天平测定M。（5）瞬时速度v1 、v2的测定：预测：从纸带上选定1、2两点，再利用时间中点速度等于平均速度的方法，即 求之。说明：上述几个的问题，特别是（1）、（5）这两个问题，虽然都是学生已学过的知识，但受时间相隔较久以及当初掌握程度的影响，使学生难以准确迅速的回答。所以教师每提出问题，应留有时间让学生思考，并根据生源情况，作必要的提示、启发，但不要扩展问题，以免冲击主要问题，影响时间和效果。根据上述讨论已基本明确如何通过研究小车作匀变速运动的过程，测定出我们所需要探究的相关物理量。请同学们设计实验数据记录表格，并在表格中增加几项实验数据处理栏目（ ）、FS 、Ft 。（四）、学生分组动手做实验。（2人或4人一组，强调分工合作） 在学生做实验的过程中，教师关注学生操作是否规范。 提供参考表格：（每个小组只要求做一次，下表可供教师黑板上归纳分析使用） 物理量组数F（N） S（m） t(s)M（kg） V1(m/s) V2(m/s)EK(m/s)FS(Nm)Ft(Ns)实验数据的处理：教师观察各组学生收集数据是否严谨认真，是否能实事求是地分析收集到的数据。由学生各自收集本小组实验数据，填入表格后计算EK、FS、Ft的值。说明：有条件的学校，由多媒体利用电子表格（Excel）处理学生实验收集的数据，即输入F、S、t、 M、v1、v2的实际数据由电子表格直接运算出EK 、S、Ft的数值，在屏幕上展示。普通学校可要求学生用小计算器运算，记录在自己的表格中，而后请几位同学将各自的数据填入黑板上的大表格中。（五）、实验数据分析并得出结论：由多组同学的实验数据及处理结果可明显看出：在实验误差允许范围内，FS = 动能定理 恒定合外力对物体所做功等于物体动能的改变。另外由实验数据可以发现乘积Ft越大，EK也越大，但从实验结果可明显看出Ft并不等于EK。至于Ft与EK之间存在有什么样的关系，将在今后学习中加以讨论。教学反思：在引导学生分析大部分组同学得出实验结果在在实验误差允许范围内都相同时时，学生应领会到这是判断结果是否科学的一个重要标准，即不论哪一组做的实验，也不论一组学生做几次实验，实验结果具有可重复性。如果所收集到的数据不能验证假设，引导学生分析实验过程或记录数据、分析数据中有没有失误或错误。教师小结并提出课后要求：本节课同学们通过实验探究得出了物理学中的一个重要定理，科学探究是科学家进行科学研究，发现新知识经常用到的研究方法，其中表现出许多可贵的科学精神和科学态度，我们在学习知识的过程中也可以应用这样的方法，具有这样的精神和态度，就象科学家一样。将来期望大家能通过科学探究，真正有新的发现和发明。课后同学们思考完成以下两个问题：1、回顾你们探究这一定理时所经历的主要探究环节？体会各个环节对探究获得成功的重要作用。2、根据牛顿第二定律等动力学知，从理论上推导出动能的变化与外力做功的关系。5