2024-2025学年高中物理第七章机械能守恒定律6实验：探究功与速度变化的关系1教案新人教版必修2

PAGE1-探究功和物体速度变更的关系【教学内容分析】本节内容属于人教社出版的一般中学课程标准试验教科书《中学物理（必修2）》中第五章《机械能守恒定律》的第六节《探究功与物体速度变更的关系》。本节教材在探究了重力势能和弹性势能的表达式后，再探究功与物体速度的变更的关系，这一方面是新教材留意培育学生探究实力的详细体现，另一方面也为下面导出动能的表达式以及探究动能定理奠定试验基础。【教学设计思路】本节课课程标准要求学生通过自己的探究活动，形成概念和驾驭规律。在这堂课的教学中，我着重培育学生科学探究的两方面实力：一是设计试验实力，另一个是数据处理实力。通过这堂课中设计试验的环节，力求激发学生探究未知、敢于创新的意识和乐趣，培育学生科学探究实力和严谨的科学看法。让学生学会试验数据处理的方法，学会在不同的图象中找寻物理规律。【学情分析】1．学生已具备限制变量的试验思想，为本节课设计试验环节作了良好的学问打算。2．学生通过本章其次节《功》的学习，已经知道功与力和力的方向上的位移有关，为设计试验时学生确定如何变更做功的量和量度做功的量作了良好的学问打算。3．学生通过《中学物理（必修1）》中《探究加速度与力、质量的关系》的学习，对试验中用图象法处理加速度和质量关系的方法已有肯定了解，为本节课处理数据作了良好的学问打算。【教学目标】1．学问与技能：理解“探究功和物体速度变更关系”试验的原理，得到做功和物体速度变更关系的试验结论，驾驭应用传感器测量小车瞬时速度的操作技能。2．过程与方法：经验依据“探究功和速度变更关系”试验目的构思试验方案的过程，发展试验设计实力；经验运用图像探求做功和速度变更定量关系的过程，提高试验数据的处理实力。3．情感、看法与价值观：通过试验逐步养成学生实事求是和严谨的科学看法，通过对未知规律的探究激发学生学习爱好和求知欲，并享受胜利的愉悦。【教学重点】探究功与速度变更的关系。【教学难点】1.探究试验的设计、分析过程。2.图像法寻求功与速度变更的关系【教学资源】打算以下教具：小车、橡皮筋若干条、绳子、传感器设备、坐标纸。【教学流程】创设物理情景──分析功与能的关系──提出功产生的作用效果──揣测做功与速度变更的关系──引导学生设计探究试验方案──确定试验方案──学生选定试验方法──进行试验和收集数据──处理数据──得出结论。【主要教学过程】

一、引入新课前面几节课我们探讨了重力做功与重力势能的关系，又探究了弹力做功与弹性势能的关系。通过前面的学习，我们知道了能的变更与做功关系亲密。那么，做功对物体动能又会有什么影响呢？在初中我们学过，物体由于运动而具有的能量叫做动能。比如（用手推动小车），一辆小车，我们使它动起来，它就具有了动能。想一想，小车的动能从无到有，发生了变更，是什么缘由呢？学生：回答这样的例子是许多的。比如（展示图片）：重力做功变更了水的动能、弹力做功变更箭的动能、牵引力做功变更汽车的动能、火药燃烧产生的推力做功变更了炮弹的动能等等。由此可见，外力做功会引起物体动能的变更，由于物体的动能与物体的速度关系亲密，所以这节课我们先来探讨外力做功与物体速度变更之间的关系。想想看，可以用什么方法来探讨功与物体速度变更的关系呢？学生：理论推导或试验的方法。今日我们就用试验的方法来确定它们之间的关系。用什么试验来探究功与速度变更的关系呢？首先，我们就要来进行试验方案的设计。设计思索：教学中留意联系学生的生活阅历，列举大量实例，这将有助于激发学生的爱好，并为本课题学习供应了必要的感性材料。二、新课教学（一）设计试验在试验中，我们要解决两个量的测量问题：1：有哪些方法可以测定小车获得的速度？学生：回答2：如何量度做功的量。我先给大家供应一个思路，可以通过两种方式变更做功的量：方法1：力不变，位移变更：如L、2L、3L……方法2：位移不变，力变更:如F、2F、3F……同学们探讨一下：可以通过什么力，用什么方式来变更物体做功的量呢？设计思索：通过启发引导，使学生逐步形成一个正确的探究思路，避开探究的盲目性。学生：探讨老师：在学生探讨期间，老师巡察参加。各小组都设计了一些试验方案，下面请同学一起来沟通一下。学生：阐述方案下面列举几种学生的设计方案:方案一：如图所示试验的设计思路：利用物体的自由落体运动，探究钩码重力做的功使小车获得速度的关系。钩码下落高度H，获得的速度为v；钩码下落高度2H，获得的速度为v，依此类推可以找出功和速度的对应关系。方案二：如图所示试验的设计思路：试验中用钩码通过定滑轮拉动小车。在小车运动的位移相同时，用一个钩码做的功为Ｗ，用两个钩码时做的功就是2Ｗ，依此类推可以找出功和速度的对应关系。方案三:如图所示试验的设计思路：试验中用橡皮筋的弹力拉动小车做功使小车获得速度，在相同的位移状况下，用一条橡皮筋做的功为Ｗ，用两条橡皮筋时做的功就是2Ｗ，依此类推可以找出功和速度的对应关系。老师：依据测速度、做功的各种方式，通过排列组合，能形成多少种详细方案？那我们采纳哪种方案来进行试验呢？学生:说出自己想做的试验方案老师：自由落体方案我们将在本章第九节验证机械能守恒定律试验中用到，今日我们就暂不做这个试验。通过滑轮拉小车的试验我们在探究小车速度随时间变更的规律时也已经做过了。这里有好几个方案都是重力做功，而橡皮筋这个方案是变力做功。变力做功的状况在实际中更加的普遍，做功的状况也更加困难，对我们来讲更有挑战性，所以今日我们就知难而上，选用橡皮筋弹射小车的试验方案。设计思索：试验设计环节最能体现学生的创建实力，应当多花一些时间，学生在课堂上能提出切实可行的试验方案，而且思维相当活跃，若在思维高潮时刻嘎然而止，学生会有点意犹未尽的感觉。其次试验设计也不应当仅仅是设计出方案，还应当设计出操作步骤，如总共做几次试验，采集数据的表格如何设计，应当怎样处理数据等。学生的创建实力是潜在存在的，老师肯定要给学朝气会，肯定要引导他们表现出这种实力，久而久之学生的素养才会真正提高。（二）确定试验方案：1、分析各种方案的优缺点，最终确定用橡皮筋来做试验。老师：我在操作过程中发觉，用书上的方法弹射小车，小车简单因为两边受力不均而弹歪或翻车，因此，我做了这样的改进。（展示图片）细线橡皮筋细线橡皮筋2、思索下面几个问题：（1）探究过程中，我们是否须要测出橡皮筋做功的详细数值？学生：回答（2）每次试验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？学生：回答（3）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采纳什么方法进行补偿？学生：将木板倾斜一些，用重力的分力来平衡摩擦力。老师：倾斜多少怎么确定？学生：轻推小车，看小车能不能在斜面上做匀速直线运动。老师：如何确定小车做的是匀速直线运动？学生：思索、探讨，提出一些方案。老师：可以用两个光电门放在小车沿斜面下滑路径的不同位置处，测出运动到不同位置时的速度，若测出的速度大小比较接近，则可以认为小车做的是匀速运动。（三）探究过程：1、装好试验器材，把木板略微倾斜，平衡阻力2、先用一条橡皮筋做试验，把橡皮筋拉长到肯定的位置，释放小车。3、用传感器测出小车的速度。改用2条、3条……同样的橡皮筋进行试验，保持每次试验中橡皮筋拉长的长度相同。4、把小车第一次获得的功计为Ｗ，第2次，第3次……计为2Ｗ，3Ｗ……，并将测量出的数据记录到表格中。（四）数据处理：试验次数12345对小车做功Ｗ2Ｗ3Ｗ4Ｗ5Ｗ小车获得的速度v(m/s)1.151.571.922.222.61老师：表格显示的关系明显不直观，所以我们用图像处理数据能够更加清楚地展示橡皮筋对小车做的功和小车速度的关系。建立直角坐标系，用纵坐标表示力对物体做的功Ｗ，用横坐标表示物体的速度v，描点、连线，得出结论.学生：作图，并得到一条明显的曲线。Ｗ—v图象：老师：如何通过图像处理数据？（将图像做成直线，有利于推断物理量间的关系），回想一下我们做过的试验中有没有类似的？我们是如何处理的？老师：我们在探究加速度与物体的质量的关系时，是怎样利用图像法来确定各物理量之间关系的？学生：通过猜想，加速度与质量可能是反比关系，所以我们重新定义坐标轴，画出了-图像，得到了一条直线，确定了加速度与质量的反比关系。老师：通过两个量的原始数据得到的图像不是直线，我们就可以依据猜想它们可能的关系，重新定义坐标轴。在坐标纸上建立坐标系，作出Ｗ－曲线或者其它曲线，假如它是一条过原点地倾斜直线，那么就验证了我们地猜想.）试验次数12345对小车做功Ｗ2Ｗ3Ｗ4Ｗ5Ｗ小车获得的速度v(m/s)1.151.571.922.222.61v21.322.463.694.936.81Ｗ—图象：老师：选择一组学生的试验数据，利用计算机Excel作出Ｗ—v、Ｗ—图象。设计思索：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，既要视察各点的位置关系，又要思索这些点之间应有的函数关系，由于试验误差，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。假如试验得到的各点在Ｗ—v坐标系中大致呈线性分布，又如何说明？如何处理？这些都须要学生进行理性的分析和探讨。（五）试验结论：Ｗ∝，即功与物体的速度的平方成正比。（小车从静止起先运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变更。）三、作业1、仔细体会本节探究过程，你有什么收获？2、小车的初速度不为零，功与速度之间应当有什么样的关系？【教学后记】明确教学的详细目标，将教学设计的理念贯穿于对科学探究本质的理解，驾驭教材，创建性地运用教材，是新课改中老师必备的学科素养。本案例中的教学活动始终以学生的探究活动为主线去绽开，探究过程中把操作技能、科学方法、情感和看法有机地融