高中物理-实验：探究功与速度变化的关系第2课时教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE11PAGE教学设计§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时：【设计思想】◆指导思想新课程的性质是让学生体验科学探究过程，了解科学研究的方法，增强创新意识和实践能力，增强探索自然的兴趣与热情。探究学习是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字能力以及团结协作精神的重要环节，有利于培养学生独立思考的习惯和激发学生的创新意识。◆理论依据注重提高全体学生的科学素养，注重学生自主学习，培养学生科学探究能力，使学生逐步形成科学态度与科学精神是新课程的基本理念。新课程改革模式强调的是学生创新精神和实践能力的培养，即研究性学习。要把研究性学习带进课堂指导教学、培养人才，以适应时代发展的新要求，为此教师必须树立新的教学理念。◆设计特色让学生体验“自主探究”过程，体验科学探究的过程，领悟自主探究的方法，享受探究乐趣；在问题和发现中找出“做功与物体速度变化的关系”。【学习目标】◆知识与技能1.知道探究功与速度间关系的不同实验方法2.知道利用正比例替代和倍增法表示恒力或变力功的方法3.掌握利用图像法探究功与物体速度变化的关系的思想4.知道不同实验方案下实验误差的来源◆过程与方法体验探究试验设计、观察、记录、思考、交流探讨、生成结论的过程◆情感态度与价值观培养学生良好的团队协作能力和独立的表达能力，能够通过自助与协作的方式及时解决自己获得的疑问，体验快乐情感【重点难点】1.实验操作过程和处理纸带数据2.利用图像法探究寻找W-v的关系3.根据设计的实验方案，对不同的实验方案作出评价和选择.【教学工具】小车、轨道、橡皮筋、重物、打点计时器、支架;多媒体；导学学案【教学过程】内容提纲学习内容、师生活动、媒体活动设计意图及评价第一步：新知引入承前启后（师）我们可以通过哪些设计方案探究外界做功与物体的运动速度间的关系？（生）总计有3种方案。1.平面小车在重物拉力做功下速度发生改变。2.平面小车被不同数量的橡皮筋做功弹射下速度发生改变。3.自由落体运动中重力做功时，自身速度发生改变（多媒体：展示课时1种所涉及的3种方案实物图）（师）3种方案下，我们研究的做功的力分别是什么呢?它们有什么典型的区别？方案1：方案2：方案3：(生)第2种方案为橡皮筋的功，属于变力功。第1种方是绳子拉力的功，第3两种方案是重力的功，它们都是恒力功。同时，因为要平衡摩擦力，排除外界干扰因素，所以做功的力也是物体所受到的合外力。(活动)教师解读学习目标回扣式引学生进入课题直接引起学生思考，提升课堂利用效果第二步：新知探究分组实验，探索研究设计操作观察记录处理（师）任选两种实验方案，设定步骤，记录分析作用力的功和速度的对应关系；选择合理的方法，试着找出它们之间的规律(活动)结合导学案分组实验，教师全程观察，适时提出问题，指导学生操作的技巧，针对问题，完善实验操作实验步骤和要求：1．安装调试实验器材，减小实验误差2．依据设计操作步骤逐项进行实验，观察记录实验数据。每种方案记录5~6组数据3.数据分析处理，提出合理解决方案4.探究归纳结论，得出外力做功与速度的关系方案1：1．小车所受拉力是重物的重力么？什么情况下，可以用重物的重力G替代小车所受的拉力？2．如何消除小车与轨道间摩擦力的影响？如何判断已经消除了该影响。3．试验中纸带的点迹应该是怎么样分布的？通过纸带如何对应的记录下数据？4．求解外力功和速度的方法或原理是什么？5．实验完毕后，用什么方法分析拉力的功与小车速度的关系？如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？6．该方案的误差来源可能有哪些？方案2：1．探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？2．为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加，即实现倍增，对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求？你想出了什么办法？3．试验中纸带的点迹应该是怎么样分布的？如何通过纸带得到小车的速度？4、实验完毕后，用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系？如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？5、该方案的误差来源可能有哪些？方案3：1．在打点计时器的安装中需要注意哪些方面？2．试验中纸带的点迹应该是怎么样分布的？通过纸带需要记录下哪些对应的数据？3．重物重力的功和速度如何求解？为了得到重力的功，是否需要测量重物的质量m？应该怎样解决？4、实验完毕后，用什么方法分析重力的功与小车速度的关系？如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？5、该方案的误差来源可能有哪些？下达探究指令学生结合探究问题边思考边操作实验，在动手过程中寻求思索问题答案，学生在操作过程形成对探究位置问题的科学态度和方法交流探讨，构建新知提出要求重点突破（师）请小组代表对小组内探究的结果进行交流要求：组间交流，根据任务单问题阐释实验过程和操作，对操作的处理方法和得到的数据进行解释并试着总结得出实验探究结论。对试验中所遇到的困惑和心得与同学进行分享学生结论预设方案1：1．当小车重力远远大于重物重力时，绳子的拉力F可以看做重物重力G。2．使用倾斜斜面的方法平衡摩擦力，当小车在斜面上自由释放而匀速下滑时，小车拖动的纸带打出的点迹应该是匀速运动的均匀点迹。注意，在此步骤调剂中，小车不能挂重物。3．小车由于做加速运动，测量纸带运动的距离L和小车在L末位置对应的瞬时速度即可得到重物做功和瞬时速度。瞬时速度的求解使用中间时刻的瞬时速度等于这段时间里的平均速度求解4．实验数据的处理使用图像法。可试着使用L与功的正比例关系代替做功，做出W与V或W与V2等的关系图像，从比例关系中得到规律5．误差来源：（1）mg>>Mg的条件不严格满足（2）摩擦力平衡不足或平衡过（3）纸带的选择与测量带来的误差方案2：1．打点计时器安装时应保证一面即竖直面，一线即限位孔竖直线，以减小摩擦。2．各次实验中橡皮筋的伸长量必须相同。若使小车在橡皮筋的变力作用下产生的位移相同，就要有相同的运动起点。具体方法是：以第一次实验时小车前（或后）端的位置为基准，垂直运动方向在木板上作出一条水平线。以后改变橡皮筋的条数时，小车前（或后）端仍以此位置为基准（均从静止）运动。3．小车在橡皮筋回复阶段处于变加速状态，橡皮筋做功完毕后应该匀速，所以纸带中速度的选择应为匀速段时的速度，使用平均速度即可。4．实验数据的处理使用图像法。可试着使用W,2W,3W…nW替做功数值，做出与V或V2等的关系图像，从比例关系中得到规律5．误差来源：（1）橡皮筋粗细、长度等不完全一致（2）摩擦力平衡不足或平衡过（3）纸带的选择与测量带来的误差方案3：1．不需要知道橡皮筋具体做功的数值。因为实验是以倍增的思想方法设计，若橡皮筋第一次做功为W，则橡皮筋第二次做功为2W，...橡皮筋第n次做功为nW。2．重物做自由落体运动，因而纸带全程加速。点击间距离逐渐增大。3．不需要测量重物质量m，使用下降高度H与重力功成正比关系，用H替代W做图像。4．实验数据的处理使用图像法。做出H与V或V2等的关系图像，从比例关系中得到规律5．误差来源：（1）纸带与打点计时器间的摩擦不可避免（2）仪器调节不到位（3）纸带的选择与测量带来的误差数据记录表格方案1次数距离L等效功W速度V速度平方V2123456方案2次数等效功W速

V速度平方V2速度平方V312345方案3次数距离H等效功W速度V速度平方V2123456（师）用图象法处理实验数据我们可根据实验测得的数据，分别作出W—v曲线、W—v2曲线、W—v3曲线……哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系．用图象法处理数据，要比计算法更简捷更直观．演示:（师）将学生的实验数据用EXCEL的散点作图进行函数拟合，更加准确的找到探究数据间的关系。新知识的学习与生长过程，强化学生自我学习意识学生交流的过程中需要及时发现补充相关的知识，尽量引导学生通过组间讨论解决新发现的问题等比例替代的倍增思想是解决变力问题的简单手段教师归纳提炼方法现代教育技术的应用探究结论,总结提升总结提升升华无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的正比的结论，即W∝.(初速度为零时)结论推广：初速度不为零时，功与速度平方的变化量成正比。科学的态度和严谨的方法是科学进步的前提第三步:达标训练学以致用1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是()

A、每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B、每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致

C、放小车的长木板应该尽量使其水平

D、先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2.对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是（）A.用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……B.让小车通过相同的距离，第1次力为F，第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……C.选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……D.利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，使可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……3．某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度的关系”，实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有()A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度用理论解决实际问题，培养实践能力。第四步:巩固拓展拓展提升设计实验:1、一个人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，车继续向前运动，运动过程中受到的阻力可以认为是大小不变的.试根据人骑自行车这一运动过程，研究外力对物体做的功和物体运动速度的关系.要求写出探究思路、所需器材、测量数据、探究结果.发散思维将所学方法迁移到同类问题中，继续体验探究乐趣第五步：课堂小结自我总结（师）学生总结本节课所学到的知识和方法，回扣学习目标，自我总结学而有悟导学案:§7.6实验:探究功与速度变化的关系第2课时【学习目标】1.知道探究功与速度这两个物理量间关系的不同方法2.体会不同运动条件下纸带的选择与瞬时速度的求解方法3.知道实验方案中改变弹力做功大小与橡皮筋的条数成正比的方法.4.知道实验方案中平衡摩擦力的方法6.掌握利用物理图像探究功与物体速度变化的关系7知道不同实验条件下实验误差的来源(一)教学重点1.实验操作过程和处理纸带数据2.利用图像法探究寻找W-v的关系3.根据设计实验方案，对不同的实验方案作出评价和选择(二)教学难点1.根据设计实验方案，对不同的实验方案作出评价和选择(三)学法点拨实验思想方法：倍增法。虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然，恒力做功时，倍增法同样适用。课前导学案【问题导思】1.本节探究的目的是研究外力对物体_____________与物体_____________关系.2.本节实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只是测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一次实验时的___________，这样做可以大大简化操作.3.橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由___________和___________来测量，当然也可采用其他方法.打出的纸带上的点分布有________特点.4.小车在运动过程中要受到摩擦阻力，类似于前面研究物体的加速度与力和质量的关系的实验，可以使木板_________来平衡小车受到的摩擦阻力.5.本实验用到的器材：平板、小车、____________、钉子、________、纸带等【自学疑问】课中导学案【实验探究】1）实验目的：研究外力对物体_____________与物体_____________关系2）实验方案方案1方案2方案3思考：1．小车所受拉力是重物的重力么？什么情况下，可以用重物的重力G替代小车所受的拉力？2．如何消除小车与轨道间摩擦力的影响？如何判断已经消除了该影响。3．试验中纸带的点迹应该是怎么样分布的？通过纸带如何对应的记录下数据？4．求解外力功和速度的方法或原理是什么？5．实验完毕后，用什么方法分析拉力的功与小车速度的关系？如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？6．该方案的误差来源可能有哪些？思考：1．探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？2．为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加，即实现倍增，对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求？你想出了什么办法？3．试验中纸带的点迹应该是怎么样分布的？如何通过纸带得到小车的速度？4、实验完毕后，用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系？如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？5、该方案的误差来源可能有哪些？思考：1．在打点计时器的安装中需要注意哪些方面？2．试验中纸带的点迹应该是怎么样分布的？通过纸带需要记录下哪些对应的数据？3．重物重力的功和速度如何求解？为了得到重力的功，是否需要测量重物的质量m？应该怎样解决？4、实验完毕后，用什么方法分析重力的功与小车速度的关系？如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？5、该方案的误差来源可能有哪些？我的实验步骤:我的实验步骤:我的实验步骤:我的实验问题及分析：我的实验问题及分析：我的实验问题及分析：【数据记录及处理】见附页【实验结论】【误差分析】【当堂达标】1、关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是()

A、每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B、每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致

C、放小车的长木板应该尽量使其水平

D、先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2.对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是（）A.用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……B.让小车通过相同的距离，第1次力为F，第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……C.选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……D.利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，使可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……3．某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度的关系”，实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有()A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度【课堂小结】课后导学案【巩固拓展】1、一个人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，车继续向前运动，运动过程中受到的阻力可以认为是大小不变的.试根据人骑自行车这一运动过程，研究外力对物体做的功和物体运动速度的关系.要求写出探究思路、所需器材、测量数据、探究结果.附页：§7.6实验:探究功与速度变化的关系实验数据记录及处理方案1：次数距离L等效功W速度V速度平方V2速度平方V3速度平方V1/2123456方案2次数等效功W速度V速度平方V2速度平方V3速度平方V1/2123456方案3次数距离H等效功W速度V速度平方V2速度平方V3速度平方V1/2123456学情分析§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时：学情分析1．学生已有的认知水平和能力基础本节内容是一节实验探究课，实验探究学生以前有所接触，如物理必修一中的“探究小车速度随时间变化的规律”与“探究加速度与力、质量的关系”。通过以前这一类探究实验的学习，学生已经具有一定的实验方案设计能力、实验动手操作能力及实验数据处理的能力。尤其是纸带的处理已接触多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法学生也已了解，至于图线处理时从关系不明的曲线通过改变坐标量转化为关系较明朗的直线的方法在“探究加速度与力、质量的关系”中也曾接触，学生有一定的基础，但还是有一定的思维和操作难度，教学中应注意合理的启发。另外，以前接触的力都是恒力，而这一节牵涉到变力问题，这又是一个思维台阶，应通过对话启发学生理解感悟将做功增倍代替求具体功数值思想的巧妙之处。

2．学生学习课本可能遇到的困难和问题实验设计及动手操作，变力功的求解和表达方式，如何减少摩擦力的影响，如何处理实验数据，如何寻找W与V的关系等。3.学生可能采取的学习策略学生可能会采取“发现问题、收集信息、提出假设、得出结论”这一自主学习、合作学习和探究学习的策略。效果分析§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时：1、学生课前准备情况：学生对学前导学案做到知识熟悉，能提出必要的问题在课堂上加以解决，能够带着问题进行试验操作。2、课堂参与情况：学生在课堂中积极发言，积极动手参与试验，对老师设置的问题积极思考回答，能够生成和发现新的操作问题，体现了学生学习的投入行，在课堂的这部分设计中起到了应有的作用。3、三维目标达成情况：学生处理当堂达标中的疑问时已经能够熟练使用本节知识解决问题，通过实验得出结论的过程能够了熟于心，对于实验结论通过班级小组间的碰撞协作，认识较深刻，理解较透彻，能够用自己的语言进行表达；对于实验操作，每一个实验小组内的同学都分工明确，默契配合，起到了团队协作的作用；实验中出现的问题，学习组长可以带领全组同学积极讨论，在操作中重新发现问题，对于有争议的问题能够及时寻求教师的解决，激发带动了学生探究学习的兴趣。整堂课在三维目标达成度上完成较好。4、学生和教师地位的体现：整节课老师的角色定位为指导和释疑，带领学生积极探索发现，自我和协作解决。学生在课堂中的积极动手动脑体现了学生的学习主观能动性，体验了学习和获取知识的乐趣，对于教学效果具有较好的强化作用。师生配合积极适当，体现了教师对学生的了解和备课的充分性。5、改进方案：实验操纵中，时间允许的话尽量让学生装配设计所有器材。教材分析§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时：教材分析一、教材内容本节是人教版物理必修2第七章第六节的内容，通过前面几节内容的学习，学生已经建立了重力势能、弹性势能的概念，知道了重力做功、弹力做功与重力势能、弹性势能之间的关系。本节内容是前面两节内容的继续，用做功与能量的关系探索另一种能量及其表达式：动能。由于动能的问题比势能复杂些，所以本节暂不直接涉及动能，而是先找到一个与动能密切相关的物理量速度，先研究速度与功的关系。二、地位和作用本节内容的主要目的是给学生增加实验探究与体验的机会，培养学生实验探究的能力，提高学生理论联系实际的水平。本节内容是寻求动能表达式的实验探究过程，下节内容（动能和动能定理）是寻求动能表达式的理论探究过程，本节内容的实验探究为下节内容的理论探究奠定了一个实践认识基础，起到很好的铺垫作用，前后两节内容共同构成了一个较为完整的体系。三、教材处理通过这两节课的学习，有利于培养和发展学生的课题意识和实验探究能力。本节共计用两课时完成，第一课时，通过师生间的互动与共同探究，结合适当演示的方式解决实验的设计思路问题，探讨操作技巧问题和数据处理问题，使学生对探究过程有一个初步的认识。第二课时，以学生的实际操作为主，学生分组进行实验，教师巡回指导，对实验中出现的各种问题进行总结并通过讨论予以解决，得出结论。四、教学重点与难点重点：通过3个学生设计实验得出恒力和变力做功与速度的变化关系难点：实验数据的处理及误差来源的分析测评练习§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时：1、关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是()A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应该尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出2、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13、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4、在课本实验中，小车会受到阻力，但可使木板倾斜作为补偿．则下列操作正确的是()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5、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6、对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的．我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，具体做法是()A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为x、2x、3x……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……B．让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W……D．利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力F作用下移动的距离x，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……7、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－20001.000.800.642.001.101.213.001.281.644.001.532.345.001.763.106.001.893.57(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7－6－3测评练习答案§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时1、D2、加速匀速直线CD段3、AC4、D5、B6、C7、解析(1)将表中的数据分别描在图7－6－3甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如下图甲和乙所示．(2)从乙图看出W∝v2答案：(1)见解析图(2)W∝v2课后反思§7.6实验:探究功与速度变化的关系-第2课时：课后反思一、设计与安排 本节课在内容和结构设计上遵循了学生的认知规律和探究性试验的操作规律，学生从提出问题、提出方案、假设结论、探究实验到总结归纳结果基本上能独立完成，特别是对实验数据中速度的处理速度较之前大有提高。充分体现了探究性试验给学生学习带来的冲击和乐趣，体现了科学的实