高中物理人教版第七章机械能守恒定律实验探究功与速度变化的关系（全国一等奖）

安图一中物理教案时间：2023年月日课题§探究功与物体速度变化的关系课型新授课（1课时）教学目标（一）知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。（二）过程与方法通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。（三）情感、态度与价值观通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。教学重点、难点教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。教学难点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。教学手段长木板，橡皮筋（若干），小车，打点计时器（带纸带、复写纸等）、计算机等。教学活动教学过程（一）引入新课教师活动：前面几节课研究了重力做功与重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式。探究了弹力做功与弹性势能的关系，从而确立了弹性势能的表达式。这一节和下一节我们来探究功与物体动能的关系。我们知道物体的动能和速度有关，我们还不能马上研究力对物体做的功和动能的关系，我们先来研究力对物体做的功和速度变化的关系。（二）进行新课教师活动：指导学生阅读教材“探究的思路”部分，投影问题：（1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？（3）小车获得的速度怎样计算？（4）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？学生活动：认真阅读教材，思考问题并回答。教师活动：倾听学生回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。点评：培养学生在实验探究前要养成思考的习惯。有了正确的探究思路，才会避免探究的盲目性。教师活动：指导学生分组实验，并引导学生思考下面的问题：（1）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？（2）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么？学生活动：分组实验（有条件的学校可以每两人一组，条件差的学校可以每四人一组）。点评：通过学生分组实验，培养团结协作的团队精神，提高学生动手能力。教师活动：巡视、指导，解答学生提出的问题，处理即发事件。重点指导一两个组顺利完成实验，以便后面实验数据的处理。………………教师活动：学生实验完毕后，指导学生进行数据处理。问题：根据测出的数据，怎样预测功与速度的关系？用图象法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观？学生活动：思考老师提出的问题，并在坐标纸上建立坐标系，作出W－v2曲线，寻找功与速度的关系。点评：教师要放开，让学生大胆猜想，独立完成探究过程。有的学生可能会走弯路，甚至失败，探究结果并不重要，重要的是让学生亲历探究的过程。教师活动：利用数表软件进行数据处理，可以参考教材18页“做一做”栏目中的提示来完成。（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。（四）实例探究☆体会图象法在物理解题中的应用有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求：（1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？（2）从甲处到乙处要用去多少时间？解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2d2=v1d1所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2=d1v1/d2（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时间，易得点评：用图象法解决物理问题，简便直观，往往会收到意想不到的效果。学生活动作业课余作业预习节的内容。板书设计5．6探究功与物体速度变化的关系实验目标探究功与速度变化的关系．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．注意事项：1．橡皮筋的选择．2．平衡摩擦力．3．误差分析．4．橡皮筋的条数．5．实验装置的选取．教学后记思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。课后习题1、在“探究功与速度变化的关系”的实验中，得到的纸带如图1所示，小车的运动情况可描述为：A、B之间为________运动；C、D之间为________运动，应选________来计算小车的速度v.图12、在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时，下列说法正确的是()A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度3、在课本实验中，小车会受到阻力，但可使木板倾斜作为补偿．下列正确的是()A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可4、在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样每次()A．做的功一样B．每条橡皮筋产生的弹性势能相同C．产生的动能相同D．产生的重力势能相同5、在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中.Wv/m·s－1v2/m2·s－2000(1)试在图7－6－3中作出图象．(2)从图象可以得出的实验结论是____________________．图7－6－36．本实验的目的是()A．探究力与物体运动速度的关系B．探究力与物体运动加速度的关系C．探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D．探究力对物体做的功与物体速度变化的关系7．在“探究功与速度变化的关系”的实验中，甲、乙两位同学的实验操作均正确．甲同学根据实验数据作出了功和速度的关系图线，如图3甲所示，并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论．乙同学根据实验数据作出了功与速度平方的关系图线，如图乙所示，并由此也得出“功与速度的平方一定成正比”的结论．关于甲、乙两位同学的分析，你的评价是()图3A．甲的分析不正确，乙的分析正确B．甲的分析正确，乙的分析不正确C．甲和乙的分析都正确D．甲和乙的分析都不正确图48．如图4所示，与小车相连、足够长且穿过打点计时器的一条纸带上的间距明显不均匀，右端间距小，左端间距大，下面的分析和判断正确的是()A．若左端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大B．若右端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大C．若左端与小车相连，可能小车有一定的初速度，实验前忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力D．若右端与小车相连，可能小车运动前忘记或没有完全平衡摩擦力9．在用如图5所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是()图5A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B．为简便起见，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F．通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G．通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度12．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图6所示，实验主要过程如下：图6(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…；(3)作出W－v草图；(4)分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等关系．以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________．A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W….所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W…B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法是可以使木板适当倾斜C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小D．根据记录纸带上打出的点，求小车获