高中物理 7.6《实验 探究功与物体速度变化的关系》教学设计4 新人教版必修2(1).doc

实验：探究功和速度变化的关系新课教学一、 探究的思路问题研究1阅读课文，说出该探究实验目的、实验所需要的器材及实验的设计思路。2课本中利用不同数目的橡皮筋拉动小车做功，对此，你有何认识？怎样选择橡皮筋才尽可能减小误差？3实验时为何要平衡摩擦力？如何平衡？4实验中如何来测定小车的速度？如何从纸带上分析出小车在通过b点时的速度？点评：探究学习方式特别强调问题在学习过程中的重要性，强调通过问题来进行学习，把问题看作是学习的动力、起点和贯穿于学习过程的主线，上述一连串的问题由易到难，由简到繁，由小到大，层层推进，通过问题的设置，引导学生学会思考分析，学会发现问题、解决问题。学生活动：带着问题阅读课文，思考、交流、解决问题，学生代表发言。师生互动：学生代表在回答问题过程中，教师给予评价、引导、使问题的答案准确、规范。实验探究实验目的：（1）通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。（2）体会探究的过程和所用的方法实验器材：木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等设计思路：如图所示（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w（2）由纸带和打点计时器分别测出小车的速度v1、v2、v3（3）以橡皮筋对小车做功为纵坐标（以第一次实验时的功w为单位），小车获得的速度为横坐标，做出w-v曲线。（4）如果是w-v曲线一条直线，表明wv；如果不是直线，可着手考虑是否存在下列关系：wv2、wv3、wv（5）根据w-v草图，大致判断两个量可能是什么关系，如果认为很可能是wv2，就做出w-v2曲线，如果这条曲线是一条直线，就可以证明你的判断是正确的。注意事项：1橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都有一样时，橡皮条数目的关系就是做功多少的关系，因此，可以不需求出变力功的大小，就知道功的关系。2市售的橡皮筋粗细不一，一致性差，弹力偏大，不同的橡皮筋之间的弹力差异也较大，不能满足本实验的要求，而且用至少4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车不受力匀速运动时所打出的点。可选择服装中使用的多股皮筋的松紧带，要仔细地剪成单股。 3实验中的小车不可避免地要受摩擦力的作用，我们研究拉力对小车做功和速度的关系，应排除其他力的影响，可将木板的一端稍垫高，轻推小车，观察小车是否做匀速运动，使重力的分力与摩擦力相平衡，消除摩托车摩擦力的影响。 4（1）用打点计时器来测量速度；（2）用频闪照相来测速度；（3）用传感器借助计算机来测速度。由于实验器材和每次操作规程过程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数以后，纸带反映小车匀速运动阶段的点数，和这些点的位置不一定出在事先设定的b点，可能在b点前后，这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至b点时，还可能受到其中某条橡皮筋的拉力。因此对纸带上的点要进行分析，方法是比较b点之前及b点之后若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段，用这些点计算小车的速度。二、 操作的技巧教师活动：利用多媒体展示问题，让学生思考、回答。问题：1.设想基不平衡摩擦，纸带上的点会是什么样的？平衡摩擦后，做该实验纸带上的点又是什么样的？2纸带上的点距并不都是均匀的，应该选用哪些点距来确定小车的速度？为什么？3在改变橡皮筋的条数后，为什么要把小车拉到相同的位置释放？不这样做会出现什么现象？学生活动：分组讨论。师生互动：学生发言，教师点评、总结。明确：1.若不平衡摩擦，小车在开始时受橡皮筋的拉力和摩擦力，拉力逐渐变小，摩擦力不变，在两个力相等前做加速度越来越小的加速运动，两个相等时速度达到最大。之后两力的合力方向与速度方向相反，合力开始做负功，做加速度越来越大的减速运动，当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力，做匀减速直线运动，故纸带上的点是两头密、中间疏，几乎找不到间距相等的点。平衡摩擦后，小车开始做加速度越来越小的加速运动，橡皮筋恢复原长后做匀速运动，故点迹是开始密，越来越疏，之后间距相等。2由上述分析可知，平衡摩擦后，纸带上的点并不都有是均匀的，在小车做加速运动的过程中，橡皮筋还在继续对小车做功，恢复原长，做功完毕，小车做匀速运动，因此我们要选择点距相等的点来确定小车的速度，具体做法：测出点距相等的n个点间的位移x*v=x/(n-1)t。3由上一节探究已经知道，弹簧或橡皮筋弹性势能为kx2，每次必须拉至相同位置，目的是保证每次实验每条橡皮筋的弹性势能相同，这样橡皮筋的条数与弹性势能成正比，使得做的功与橡皮筋的条数成正比，随着橡皮筋条数的增多，做功分别为w、2w、3w若不严格拉至同一位置，就不满足上述情况，造成较大误差。三、 数据的处理 教师活动：提出问题，让学生思考，回答。 问题：1.对于实验所得到的数据，我们如何处理？ 2描绘图象时我们应注意哪些问题？学生分析、思考、回答：师生互动：学生回答，教师点评，引导。明确：1.将得到的一组（w,v）值描点于w-v坐标平面内，从点的分布情况来大致判断应该是什么样的曲线，然后分别试探画出w与v、w与v2、w与v3、w与v之间的图象。因为直线关系就容易判断两个物理量的关系，所以通试探，找出哪一组是正比关系，最后确定功与速度的最终关系，也可借助计算机来进行分析、整理。 2数据处理同样体现了探究问题的思路，在 w-v坐标系中描绘出w、v的各对应点后，既要观察各点的位置关系，又要思考这些点之间应有的函数关系，由于实验误差，这些点的位置可能表现为直线分布，也可能表现为曲线分布，一般呈直线分布的原因是由于橡皮筋的拉力较大，小车的速度比较大，加之实验次数少，所取的点也少，使w、v各对应点近似成线性分布。可以从两方面解决：在小车上加砝码，增大小车质量，使小车速度不致过快；另外在画图时加大纵坐标的单位长度，从原点o开始描绘图线也可以避免画成直线。画图线时应画成平滑的曲线，不能连成折线；在画直线时应可能使点落在直线上，不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，如图所示教师活动：要求学生根据实验的设计思路，归纳进行实验的步骤。分小组进行实验，教师观看学生实验，及时给予帮助或引导。学生活动：归纳实验步骤，按步骤进行实验。课堂小结：1、本节探究实验，我们学会了一种巧妙的方法：橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算，然而改变橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力的功的大小与橡皮筋的条数成正比。 2、在实验过程中影响实验结果的主要因素是平衡摩擦是否恰当。 3、通过对数据的处理得知：wv2作业布置：1、阅读教材中的“做一做”，有条件的同学自己练习一下。 2、尝试改进实验装置，说出你的实验原理。 3、思考：汽车的知道距离与车速有怎样的关系？板书设计：76探究功与物体速度变化的关系一、实验目标 探究功与速度变化的关系二、实验原理：橡皮筋拉小车做功，可以用橡皮筋的条数来确定，小车获得的速度由打点计时器测出。三、仪器及器材 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器(带纸带、复写纸等)、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板四、实验