§7.6 实验：探究功与速度变化的关系教案
7.6《实验：探究功与速度变化的关系》教案
7.6 探究功与物体速度变化的关系一、教学目标1、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．学习利用物体图像探究功与物体速度变化的关系。
2、过程与方法1．通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验探究过程和物理学的研究方法。
2．实际探究过程中如何把变力做功这个问题解决。
3、情感、态度与价值观1．体验探究的困难，享受成功的乐趣。
2．通过试验探究，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。
二、教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图像法处理数据。
三、教学难点1．试验数据的处理方法——图像法。
2．复杂问题的转化方法。
四、教学过程新课导入：通过前面的学习，我们知道，功是能量变化的量度，一个力做功对应着某种能量形式的变化，这个力做了多少功就对应着有多少相应能量的变化；重力做功对应着重力势能的改变、弹力做功对应着弹性势能的改变。
并且由此我们也能够确立重力势能与弹性势能的表达式。
大家都知道，物体的动能与它的速度是密切相关的，而物体速度的变化又与它受的力有关，那么，为了探究物体做的功与动能的关系，我们这节课首先通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
一．探究思路看课桌上的实验器材，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿长木板运动。
橡皮筋提供做功的力，实验中橡皮筋拉力做功，改变橡皮筋的条数就可以改变力做的功。
打点计时器的作用是记录小车运动的速度的变化情况，小车的运动信息可以用刻度尺测量后分析得出。
这个实验就是要探究橡皮筋做功与小车运动速度变化之间的关系。
问题1：实验中需要用到什么仪器？（长木板、橡皮筋、小车、打点计时器、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、木板、钉子）问题2：有哪些立在对小车做功？结合牛顿第二定律的实验分析什么情况下可以不用考虑摩擦力？弹力和摩擦力，用重力的分力平衡摩擦力。
问题3：这个实验要得到的数据有哪些？（橡皮筋做的功和小车的速度）问题4：橡皮筋对物体的作用力是变力，并且它的变化情况和弹簧不一定一样，怎样测量橡皮筋对物体做功的功呢？（橡皮筋做的功很难测量）猜想：能不能不测量这个物理量呢？复杂问题的转化这里，我们并不需要测出橡皮筋做功的具体数值，只要测出以后各次实验时橡皮筋做功是第一次实验时的多少倍。
7.6实验：探究功与速度变化的关系
四、数据处理，寻找W与v的关系 问题：如何找到功与速度的关系？ 方法一：计算法 比较麻烦 方法二：图像法
简便直观，可以减少偶然 误差
五、结 论
弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比 注：这里的弹力就是物体受到的合外力 因为小车从静止开始运动，初速度为零， 末速度就是小车速度的变化。 拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之 间应该有什么样的关系？
再 见
7.6、实验：探究功与 速度变化的关系
冠县一中
刘冠坡
一、实验方案的设计步骤
（1）明确实验目的。 （2）设置适当的物理情景。
（3）选择实验器材。 （4）拟定试验方法
二、请你思考
• （1）实验需要测量那些物理量？ （2）可以用什么方法测量物体的速度? （3）如何对物体作功？怎样表示每次 做的功？ (4) 探究过程中，我们是否需要测出橡皮 筋做功的具体数值？
(5) 每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什 么要求？
三 实 验 过 程
1、 调导轨水平，滑块在导轨任意位置上基本不动，
或稍微滑动但不总向一个方向滑动即可。测出挡光 片的宽度。 2、先将一根橡皮筋一端挂在在滑块上端的螺丝上， 另一端挂在气垫导轨一端的螺丝上。拉长橡皮筋记 下滑块位置。接通数字计时器电源，按下选择 显示1， 释放小车。记录挡光时间。
高中物理必修二7 6 实验探究功与速度变化的关系 教案
第七章机械能守恒定律6实验:探究功与速度变化的关系学习目标1.明确实验原理,通过实验探究W与v的关系;2.通过实验掌握平衡摩擦力的方法;3.学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系.自主探究1.对物体做功需要具备什么条件?2.根据初中所学请回忆,物体由于运动而具有的能叫什么能?它与哪些因素有关?3.在前几节通过对做功的探究,得到了重力势能和弹性势能的表达式,能否利用同样的思路和方法得到动能的表达式?合作探究一、研究分析,提出预案要通过实验探究“外力做功和速度变化的关系”,你能提出什么预案?(可参考实验“用打点计时器测速度”、“用打点计时器研究自由落体运动”等实验方案)二、合作探究,分组实验(本课实验借鉴教材第70页参考案例二)1.实验仪器:2.思考与讨论:(1)探究中,我们能否测出橡皮筋做功的具体数值?若不能,可采取什么措施?(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,对每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)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?(4)纸带上的点距并不都是均匀的,应该采用哪些点距来计算小车的速度?为什么?(5)小车获得的速度怎样计算?(6)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?3.拟定步骤,进行实验A.先将轨道置于水平桌面上,将打点计时器固定在轨道上,让纸带的一端夹在小车后端,另一端穿过打点计时器.将轨道安装有打点计时器的一端适当调高,直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止.B.将橡皮筋固定在小车前端.拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处,接通计时器电源,释放小车.C.用2条、3条、4条、5条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验,保证每次释放小车的位置相同,即橡皮筋被拉长的长度相同.D.在上述实验中打出的5条纸带中,分别找出小车开始近似做匀速运动的点,并分别测出匀速运动时的速度v1、v2、v3、v4、v5.E.以功为纵轴(第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度),以速度为横轴,建立坐标系,用描点法作出W v图象,看是否是直线.若不是,再作W v2、W v3……图象,最终确定功与速度的函数关系.三、处理数据,得出规律1.W/J x/m v/(m·s-1)v2/(m2·s-2)123456探究实验的数据分析:为了清晰地显示出功与速度变化的关系,数据分析时可以采用图象分析法.如果作出是一条直线,表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系,即W∝v如果不是直线,就可能是W∝v2、W∝v3,甚至W∝.因此记录实验数据时可以设计一个如(1)中的表格.2.根据数据描点画图,找出功与速度关系3.结论:课堂检测1.关于探究功与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.在做“探究功与速度变化关系”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.在本节实验中,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.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……,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……,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.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F,利用刻度尺测量小车在力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……6.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,得到的纸带如图所示,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.7.在做“探究功与速度变化的关系”的实验时,小车的质量为m,使用橡皮筋6根,每次增加1根,实验中W、v、v2的数据已填在表格中.W/条v/(m·)v2/(m2·)0 0 01 0.80 0.642 1.10 1.213 1.28 1.644 1.53 2.345 1.76 3.106 1.89 3.57(1)试在图甲、乙中作出图象.(2)从图象可以得出的实验结论是.参考答案自主探究1.有力并且在力的方向上有位移2.动能物体的质量和速度3.略合作探究一、研究分析,提出预案预案:用铁架台和打点计时器研究自由落体运动来探究恒力做的功和速度变化的关系;利用橡皮筋弹射法研究变力做的功与速度变化的关系.二、合作探究,分组实验1.橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等.2.(1)不能,采用倍增法来研究.(2)用相同的2条、3条、4条、5条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验,保证每次释放小车的位置相同,即橡皮筋被拉长的长度相同.(3)可以将轨道安装有打点计时器的一端适当调高,直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止.(4)纸带上的点应选点距均匀部分来研究,此时小车匀速运动,橡皮筋已经不再做功.(5)利用纸带中分布均匀的点来求速度.(6)用描点法作出W v图象,看是否是直线.若不是,再作W v2、W v3……图象,最终确定功与速度的函数关系.三、处理数据,得出规律1.功与小车获得的速度2.略3.功和物体的速度的二次方成正比课堂检测1.D2.AC3.D4.B5.C6.加速匀速直线CD段7.解析:(1)将表中的数据分别描在题图甲、乙所示的两个坐标系中,然后在题图甲中用平滑曲线连接;在题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,如图甲和乙所示.(2)从(1)中乙图看出W∝v2答案:(1)见解析图(2)W∝v2。
2018年高中物理必修二《7.6 实验：探究功与速度变化的关系》教案
7.6 实验：探究功与速度变化的关系教学目标一、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．学习利用物理图像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变化的关系，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。
教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图像法处理数据。
教学难点实验数据的处理方法――图像法。
教学方法实验观察法、图像法、迁移法。
教具准备长木板，橡皮筋（若干），小车，打点计时器（带纸带、复写纸等），计算机等。
教学过程一、导入新课前面几节课研究了重力做功与重力势能变化之间的关系，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、新课教学（一）探究的思路如图所示：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获得的速度v1、v2、v3……3.以橡皮筋对小车做的功为纵坐标（以第一次实验时的功W为单位），小车获得的速度为横坐标，作出W-v曲线。
4.如果W-v曲线是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可着手考虑是否存在下列关系：W∝v2、W∝v3、W∝v……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W∝v2，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。
（二）操作与作图技巧1. 小车运动中会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？可以采用平衡摩擦力的方法。
具体操作是：使木板略微倾斜，将小车（车后拴纸带）放到木板上，轻推小车，小车运动，观察纸带的点距。
高中物理 7_6 实验：探究功与速度变化的关系教案2 新人教版必修2
7.6实验：探究功与速度变化的关系（2）
实验：探究功与速度变化的关系
车的速度？为什
．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
所示的纸带，这条纸带上
图7－6－4
．电源的频率不稳定 B．木板倾斜程度太大
．对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难
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
3x……进行第
B
．选用同样的橡皮筋，在实验中每次
条……同样的橡皮筋进行第1
，便可以求出每次实验中力对小
)
通过打点计时器打下的纸带来测定小车加
最大速度
，能够匀速下滑即可
．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
板书设计。
实验探究功与速度变化的关系
旳力与摩
F2 G
擦力平衡
2、测量因为橡皮筋做功而使小车 取得旳速度v 问题：怎样测量小车旳速度？
利用打点计时器打出旳纸带
问题：纸带上打出旳点并不都是 均匀旳，应该采用那些点来计算 小车旳速度？为何？
取点迹清楚且间距均匀旳部分
试 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带旳一端
验 夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安
4、试验装置旳选用
误差分析
1、为了降低误差，应使小车总质量在300g左右。
2、测小车旳速度就在纸带上匀速运动旳阶段为测 量比很好。
3、作W-V或W-V2图象时，纵坐标旳单位长度 可拉得开些。
弹力做功刚完毕 时小车旳速度
用什么措 施处理数 据比较直
图
象 做W-v图
法
处
理 数
做W-v2图
据
做W-v3图
……
若为直线，则W与v成正比 若为曲线
若为直线，则W与v2成正比 若为曲线为何不做
W- v1图?
…… ……
数 据 处W 理1
2 3 4 5 6
0
v /(m/s)
0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89
试
验板、打
功
点计时器、铁钉等
与
小 打点计时器
车
小车
速
铁钉
度
变
化
纸带
旳
关
橡皮筋
木板
系
探 究旳 思 路
1、测量橡皮筋对小车做旳功W
2、测量因为橡皮筋做功而使小车 取得旳速度v
3、数据处理，寻找W与v旳关系
探究旳技巧
1、测量橡皮筋对小车做旳功W 问题：探究过程中，我们是否需要
实验：探究功与速度变化的关系教案
教案：实验：探究功与速度变化的关系一、教学目标1. 让学生通过实验探究功与速度变化的关系，理解动能定理。
2. 培养学生的实验操作能力、数据处理能力和问题解决能力。
3. 激发学生对物理实验的兴趣，培养学生的团队合作意识。
二、教学内容1. 动能定理的介绍2. 实验原理与方法3. 数据处理与分析三、教学重点与难点1. 教学重点：动能定理的应用，实验数据的处理与分析。
四、教学方法与手段1. 教学方法：讲解、实验、讨论、写作。
2. 教学手段：多媒体课件、实验器材、数据处理软件。
五、教学过程1. 导入：通过一个简单的例子引入功与速度变化的关系，激发学生的兴趣。
2. 讲解：介绍动能定理的基本原理，解释功与速度变化的关系。
3. 实验：学生分组进行实验，测量不同功作用下物体的速度变化。
4. 数据处理：学生使用数据处理软件对实验数据进行分析，得出功与速度变化的关系。
5. 讨论：学生分组讨论实验结果，解释功与速度变化的关系。
六、教学评价1. 通过实验操作、数据处理和讨论，评价学生对动能定理的理解程度。
2. 评估学生在实验报告中的写作能力，以及对实验结果的分析和解释能力。
3. 观察学生在团队合作中的表现，评价其沟通协作能力。
七、教学资源1. 实验器材：小车、滑轮、测力计、计时器等。
2. 数据处理软件：如Excel、Python等。
3. 参考资料：相关物理书籍、学术论文、网络资源等。
八、教学进度安排1. 导入与讲解：2课时2. 实验操作：3课时3. 数据处理与讨论：2课时九、教学反思在教学过程中，教师应时刻关注学生的学习情况，及时解答学生的疑问，指导学生正确进行实验操作和数据处理。
在实验报告中，教师应注重培养学生对实验结果的分析和解释能力，以及对物理概念的深入理解。
十、课后作业1. 复习动能定理的基本原理，加深对功与速度变化关系理解。
3. 拓展阅读相关物理书籍或学术论文，了解功与速度变化关系在实际应用中的例子。
重点和难点解析一、教学内容重点和难点解析：动能定理是物理学中的重要概念，理解功与速度变化的关系对于学生来说具有一定的难度。
7.6实验：探究功与速度变化的关系 优秀教案优秀教学设计 高中物理必修2新课 第七章： (2)
《探究功与速度变化的关系》教学设计三维目标知识与技能1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度．2．学习利用物理图象研究功与物体速度变化的关系．过程与方法1．通过纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验探究过程和物理学的研究方法．2．在实际探究过程中如何解决变力做功问题，如何将复杂的问题简单化．情感、态度与价值观通过实验探究，体验探究的困难，享受成功的乐趣，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．教学重点学习探究功与物体速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据．教学难点设计正确的探究方案；实验数据的处理方法；复杂问题的转化方法．教具准备长木板、橡皮筋(每组5根)、小车、电火花式打点计时器(带纸带、复写纸等)、电源插座、刻度尺、钉子(已安装)、坐标纸、多媒体辅助课件等．教学过程知识准备1．前面我们学过哪几种势能？(物体的重力势能和弹簧的弹性势能)2．它们的变化与什么有关？重力势能是由于物体被举高而具有的能量，它的变化与重力做功有关．弹性势能是存在于发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的能量，它的变化与弹力做功有关．3．本章的第二节学习了功的基本知识，知道功有两个要素：力和在力的方向上的位移．功的定义式：W＝F·l.引入新课下面请大家看一个关于射箭的视频，并研究一下力对物体做功与物体速度变化之间的关系．用同一张弓射箭，不同的人拉的幅度不同，产生的效果也不同，拉的幅度越大，弓对箭做功越多，射出的速度越大，射击的距离越远．显然力对物体做功越大，物体获得的速度越大．下面我们来看一个演示实验：介绍器材：橡皮筋、滑动小车、一块木板①橡皮筋一端固定在木板上，一端拉在小车上，把小车拉开一段距离释放，小车要前进一段距离．②如果把橡皮筋拉开较小距离，再释放小车，明显地可以看到：小车获得的速度比较小；如果用较大的力作用于车，前进较大的距离，获得较大的速度．从本实验可以看到：对小车做的功越多，车速度的变化就越大．这就是功与速度变化的定性关系．『师』刚才我们根据简单的实验现象，只能得到它们之间的最简单的定性关系．根据刚才的演示实验，猜想一下功和速度变化之间会不会就是这样一个最简单关系：是不是速度的变化与力对物体做的功成正比呢？『生』那不一定，有很多情形．例如：可能做功和速度的平方成正比，也有可能是与速度的三次方成正比，还有可能与速度的平方根成正比等等．『师』不错！理论和实践告诉我们仅仅知道定性关系是不够的．靠猜测两者的定量关系也是非常不严谨的．我们要选择出适当的实验器材，运用恰当的实验方法，通过更为精确的实验操作探究出功与速度变化的定量关系．进行新课今天我们的课题就是《探究功与速度变化的关系》．『师』要完成今天探究的目标，我们需要通过实验测量得到哪些物理量？『生』力对物体做的功和力对物体做功后物体对应的速度变化．『师』很好！一个个的来，第一步我们如何去测量力对物体做的功呢？『师提示』我们根据功的定义式不难想到：施加给物体一个恒定的并可以测量的力，使物体在这个力的作用下发生一段位移．这样就可以分别通过数据计算得出力对物体做的功和物体速度的变化．『生』我们在探究加速度与力、质量之间的关系那节课时，曾用过一套实验装置(课件展示)，可不可以用来完成今天的探究任务呢？『师』很不错！下面简单引导学生说明用此装置完成本实验的步骤和注意事项．『师』书上给我们提供的一套探究方法，其设计更为精妙，所涉及的探究内容更为丰富，更能激发我们探究的灵感，培养我们的探究能力大家看一下书上的实验所提供的实验器材．介绍实验中所用到的实验器材的作用．该实验研究对象是小车，探究的是橡皮筋对小车做功与小车速度变化的关系．用发生形变的橡皮筋拉着小车由一点释放．请看投影．『师』小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对它做功呢？『生』橡皮筋对小车做功，在有力的作用时对小车做功，这一阶段橡皮筋从有形变到恢复原长．『师』我们看到橡皮筋恢复原长以后，就不再对小车施加拉力了．橡皮筋只有对小车有拉力作用时，它才能对小车做功，这个功能不能测量呢？『生』这个功不能直接测量，因为做功与力和位移有关系．位移可以通过刻度尺，从小车的起点到获得最大速度的位置能测量出来，但是橡皮筋的力跟它的伸长是有关系的，是个变力，其做功的数值不能直接测量或计算．『师』橡皮筋做的功是很难测量和计算．1．现在能否想到什么办法，避开功的计算，也不直接测量，而来探究功与速度变化之间的关系呢？2．假如我们有几根完全相同的橡皮筋，你有没有什么新的想法？(这里要注意学生可能的一个错误答案：拉开两倍的距离，认为做的功就是前者的两倍．简单说明中点拉开两倍距离，其他的点并不是两倍距离的关系．)『生』可以把两根橡皮筋并联起来拴到小车上，把小车拉到跟第一次一根橡皮筋同样的距离，还是由静止释放，那两根橡皮筋对小车做的功应该是一根橡皮筋对小车做的功的两倍．因为这两根橡皮筋完全相同，这样利用倍数关系，就避开功具体数值的计算，从而减少了麻烦．『师』很好！其实我们探究的也就是功与速度变化之间的比例关系，虽然这里变力的功无法计算，但是我们可以运用这种比例关系巧妙地避开功的计算和测量．这种探究思路在科学史上是有先例的．例如库仑在探究静电力的规律时，还没有电量的单位，无法表示出电量的大小．库仑就巧妙地利用平分电量法，列出比例关系，解决了这个问题，从而发现了库仑定律．橡皮筋做的功不便于测量计算，然而通过改变橡皮筋的条数，保持小车运动距离相同，则橡皮筋弹力做的功与橡皮筋的条数成正比．我们看投影上，l0是橡皮筋的自由长度，l1是橡皮筋的伸长量，A是起点，B是自由长度处．第一次把小车从A点释放运动到B点橡皮筋做的功记为W的话，第二次把两根橡皮筋并联拴到小车上，拉到A点释放，从A到B的过程中，对小车做的功是前一次的两倍．这个关系的前提条件是：两根橡皮筋是完全一样的．并且运动的起点是同一个起点．那我们如果并联3、4、5根拉到同一点释放，那么橡皮筋对小车做的功之比就是1∶2∶3∶4∶5.『师』我们解决了橡皮筋做功如何测量的问题，请思考下一个问题：小车在木板上的运动是什么性质的运动？同时展示自摄录像．『答』先加速再减速，先加速是因为橡皮筋伸长对小车有一拉力作用，迫使小车向前加速运动，等到橡皮筋恢复到原长以后，因为摩擦力的作用，小车开始减速．『师』我们要探究的是橡皮筋做的功与速度变化的关系，因为橡皮筋是从释放点到自由长度之间做功，思考一个问题：在这一过程中，引起小车速度发生变化的是否就仅有橡皮筋对小车做功？『生』不是，因为小车在木板上运动不可避免地受到摩擦力的作用，摩擦力要对小车做功，这样影响了我们探究橡皮筋做的功跟小车速度变化的关系了．课件显示小车所受力情况以及平衡摩擦力的原理『师』因为木板是水平的，拉力做了功，同时摩擦力也做功了，显然影响小车速度的是橡皮筋的弹力和摩擦力的合力．那我们应该思考怎么样消除摩擦力做功的影响．『生』可以把木板的一端垫高，形成一斜面，可以让小车重力沿斜面向下的分力和小车所受的摩擦力平衡．『师』我们把木板的一端垫起来，形成一个斜面，垫起的高度可以通过改变小木板与长木板的相对位置来增加或减少．如何检验摩擦力是否被平衡？轻推小车，观察是否在斜面上做匀速下滑，这样就可以检验摩擦力是否被平衡了．在重力沿斜面向下的分力和摩擦力平衡的情况下，小车就只受橡皮筋的弹力作用了．『师』刚才我们一起分析了橡皮筋所做功和小车的运动情况．下面来探究速度的变化．实验中保证每次小车都是从静止开始加速，小车经橡皮筋做功后的速度大小v就等于小车在这一过程中的速度变化Δv.『师』橡皮筋到自由长度B处的瞬时速度，如何测量呢？『生』因为小车在橡皮筋恢复原长以后做匀速直线运动，它到达B点恢复原长时的速度就是以后做匀速直线运动时的速度．我们可以用打点计时器打出纸带来测定小车在匀速直线运动阶段几个计时点之间的平均速度．我们把前面同学们的想法小结一下：首先我们平衡摩擦力，让一根橡皮筋拉动小车从某一点运动，测出小车经过自由长度处的速度，第二次用两根同样的橡皮筋，拉动小车从同一点处释放，再一次测出小车经过自由长度处的速度，依次用3根、4根、5根来重复上述步骤做这个实验，这样我们就可以通过实验探究得出功与速度变化的定量关系了．课件展示实验流程『师』测数据之前我们还应先做什么前期准备工作呢？『生』我们应该设计一些实验表格以便在实验中记录最初的实验数据．『师』很好！实验数据表格的设计可以不拘形式，只要能记录相关的实验数据即可．下面的表格中第一、第二列记录实验中的数据，正如前面的探究所预测，功并不一定和速度成简单的正比，所以为了探究功与速度变化的关系，请在实验完毕后计算出第三、第四列的数值．并在学案上的三幅坐标纸上作出你的探究图象，并初步作出定量判断.也可以和老师进行交流．学生分组实验，老师巡视、指导、解答学生提出的问题，处理偶发事件，尽可能保证每个组都能顺利完成实验，以便进行后面的数据处理．『实验完毕』请一组学生把他的数据填入实验过程中在黑板上画出来的表格中．『师』通过W-v实验数据我们大致可以发现，的确W增大，v也增大，好像是正比关系，这样的猜测自然不行，为了获知做功和速度之间的定量关系，我们该怎样进行数据处理呢？『师』把橡皮筋拉力的功作为纵坐标，小车的速度作为横坐标，拟合出功随速度变化的图象．图W-v的关系像是一条曲线，对于曲线所表示的关系，我们比较陌生，也就不容易判断．用速度的平方代替速度作为横坐标，或者用速度的三次方代替速度作为横坐标．发现功与速度的平方曲线近似是一条直线．这个图象说明了功与速度的平方成正比(W∝v2)．『师』同学们对得出这样的实验结论还有什么疑问？学生可能会说出很多实验中所不完善的地方．教师总结今天我们通过探究的方法研究了功与速度变化之间的关系，在这个实验中我们学会了功虽然不能测量，但是我们采用橡皮筋并联的方法照样能得到它们之间的关系．做实验是物理研究的一种重要方法，希望同学们不要因为做一次实验，就想一定得到一个规律，也不要因为做了一次实验，就想否定某一个物理规律．科学史上很多物理规律的得出都是科学家经过无数次的理论探究和实验探索，只有在实验结论与很多实际经验相符合时，才敢宣布他们的研究结论．就像今天我们的实验其实还有很多值得去探究的地方，就好比橡皮筋的选择，我在准备这节课的时候，到市场上买了很多种橡皮筋，做了很多次的尝试和计算，多次实验以后才选中同学们今天做实验用的这个细、均匀圆橡皮筋．其实我们的学习，需要大家敢于质疑，也需要同学们有持之以恒的毅力和不达目的不罢休的动力，才能到达成功的彼岸．几点思考得出今天这个结论的前提是物体运动的初速度为零．①如果初速度不为零，那么可能存在什么样的表达式呢？②初速度不为零，这个不为零的初速度又该怎样去测量呢？③本实验中我们未曾改变小车的质量，那么本实验中如果我们改变小车的质量又会出现什么样的情况呢？④本节课之初，我们想到的那一套实验器材，课后同学们有兴趣可以到实验室再来探究，结合我们脑中已有的知识再想想有没有改进的地方？教学反思新课程理念中有一点就是要充分调动学生自主探究的热情，引导学生沿着正确的思路去寻求解决疑惑的突破口，通过尽量精确的实验或者推理去解开疑惑，同时体验成功的乐趣，通过学习养成探究的精神，学会能将复杂问题分块分点的转化解决方法．这节课的重难点不是实验的结论，而是去体会和学会宏观把握、分块分点、逐步探究的过程．。
7.6实验：探究功与速度变化的关系 优秀教案优秀教学设计 高中物理必修2新课 第七章： (6)
7.6实验：探究功与速度变化的关系1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；2.学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。
阅读教材，提出方法(1)实验装置：如图。
配套器材：课本方案装置(2)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。
(3)数据处理方法：图像法。
作出功－速度(W-v)曲线，分析这条曲线，得出功与速度变化的定量关系。
学生思考，提出预案(1)学生提出多种设计预案，在课上展示设计的思路和方法：课本方案、气垫导轨加数字毫秒计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。
(2)教师针对各种设计预案，进行分析：主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析，略。
师生研讨，初定方案1.制定基本的实验方案：(师生互动)互动以下面几个问题为中心展开：(1)探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？不需要。
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。
且实验巧妙地将倍增的物理方法应用于变力做功。
(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？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)小车获得的速度怎样计算？小车在橡皮筋作用结束后，做匀速运动。
找出。
探究功与速度变化的关系说课教案及课件说课稿
7.6实验：探究功与速度变化的关系一、教材分析与学情分析（1）教材分析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。
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。
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。
本节我准备用两课时完成，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。
（2）学情分析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。
【人教版】高中物理必修二教案：7.6实验：探究功与速度变化的关系
7. 6 实验：研究功与速度变化的关系教课目一、知与技术1．会用打点器打下的算物体运的速度。
2．学利用物理像研究功与物体速度化的关系。
二、程与方法通用与打点器来研究功与速度化的关系，体知的研究程和物理学的研究方法。
三、感情、度与价通研究，领会学的快，激学的趣；通身践，立“ 践是真谛的独一准”的科学。
教课要点学研究功与速度化关系的物理方法，并会利用像法理数据。
教课点数据的理方法―― 像法。
教课方法察法、像法、迁徙法。
教具准木板，橡皮筋（若干），小，打点器（、复写等），算机等。
教课程一、入新前方几研究了重力做功与重力能化之的关系，进而确定了重力能的表达式。
研究了力做功与性能的关系，进而确定了性能的表达式。
一和下一我来研究功与物体能的关系。
我知道物体的能和速度相关，我不可以上研究力物体做的功和能的关系，我先来研究力物体做的功和速度化的关系。
二、新教课（一）研究的思路如所示：1.法橡皮筋小做的功分W、 2W、 3W⋯⋯2.由和打点器分出小得的速度v 、 v 、 v ⋯⋯1233.以橡皮筋小做的功坐（以第一次的功W 位），小得的速度横坐，作出W-v 曲。
4.假如 W-v 曲是一条直，表示 W∝ v；假如不是直，可着手考能否存在以下关系： W∝v2、 W∝ v3、 W∝v⋯⋯5.依据W-v草，大概判断两个量可能是什么关系。
假如很可能是W∝v2，就做出 W-v2曲，假如条曲是一条直，就能够明你的判断是正确的。
（二）操作与作技巧1.小运中会遇到阻力，能够采纳什么方法行？能够采纳均衡摩擦力的方法。
详细操作是：使木板稍微斜，将小（后拴）放到木板上，推小，小运，察的点距。
木板的角，察的点距，直到点距相等，表示恰均衡摩擦力（若用气，的角，若光条遮光的通数字毫秒示相等，即恰均衡摩擦力）。
（ 2）研究中，我能否需要橡皮筋做功的详细数？不需要。
因是以倍增的思想方法，若橡皮筋第一次做功W，橡皮筋第二次做功2W，⋯橡皮筋第n 次做功nW。
实验：探究功与速度变化的关系教案
实验：探究功与速度变化的关系教案一、教学目标：1. 让学生了解功和速度变化之间的关系，掌握动能定理。
2. 培养学生动手实验、观察分析、解决问题的能力。
3. 培养学生的团队合作精神，提高实验技能。
二、教学内容：1. 功的定义及计算公式。
2. 动能定理：物体所受外力做的功等于物体动能的变化。
3. 实验原理及方法。
4. 数据处理及分析。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：动能定理的应用，实验数据的处理与分析。
2. 教学难点：实验过程中误差的减小，动能定理在实际问题中的应用。
四、教学方法：1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生主动探究功与速度变化的关系。
2. 利用实验现象，让学生直观地理解动能定理。
3. 以小组合作的形式进行实验，培养学生的团队协作能力。
五、教学过程：1. 导入：通过提问方式引导学生回顾功的定义及计算公式。
2. 讲解：讲解动能定理，让学生理解功与速度变化的关系。
3. 实验演示：进行实验，让学生观察实验现象，理解动能定理的应用。
4. 小组讨论：让学生以小组形式讨论实验过程中发现的问题，并提出解决方案。
5. 数据处理与分析：指导学生如何处理实验数据，分析功与速度变化的关系。
6. 总结：对本节课的内容进行总结，强调动能定理在实际问题中的应用。
7. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、实验准备：1. 器材：弹簧测力计、细绳、小车、光滑水平面、计时器、刻度尺。
2. 步骤：a. 调节弹簧测力计，使其零点准确。
b. 将细绳穿过弹簧测力计，固定在小车上。
c. 将小车放在光滑水平面上，确保轨道平整。
d. 调试计时器，确保其正常工作。
e. 测量并记录光滑水平面的长度。
七、实验步骤：1. 学生分组，每组两人，合作完成实验。
2. 实验步骤：a. 一名学生用弹簧测力计拉着小车，另一名学生记录小车运动过程中的速度变化。
b. 逐渐增加拉力，使小车加速运动。
c. 记录不同拉力下小车的速度变化。
d. 重复实验，减小误差。
高中物理新课标人教版必修2优秀教案：7.6实验：探究功与速度变化的关系
6 实验:探究功与速度变化的关系整体设计各种力做功都与其对应的某种能量有关系,研究出它们的关系,就能确立相应能量的表达式.例如通过重力做功确立了重力势能的表达式,通过弹力做功确立弹性势能的表达式.动能是物体由于运动而具有的能,物体的动能与它的速度密切相关,而物体速度的变化与它受的力有关,当物体运动而发生位移时,它所受的力又会做功,因此力对物体做的功与物体速度变化有密切的关系.本节课就是探究功与速度变化的关系,为下一节动能的学习作准备.本节是一节探究实验课.在进行实验探索、收集数据时,需要考虑什么是有价值的数据,用什么方法来获得数据,以及如何证明这些数据是可靠的.在进行实验时,操作应规范;在收集数据时,应实事求是,坚持严谨认真的科学态度.对实验所得到的结论要会判断是否科学,判断的标准就是看其是否具有重复性,即不论由哪位同学来做这个实验,也不论做几次,在允许的误差范围内结果都应该是相同的.过去我们强调的实验,主要所指为操作技能,现在强调的实验,除了操作技能外,希望学生更加重视实验中的科学思想与技能的学习.比如在探究功与速度变化的关系时,并不需要计算功的具体数值,原因是什么?在探究之前,要重点掌握本实验中的探究方法.另外用图象处理数据比较形象、直观,而且误差也小,所以这种方法必须能够熟练应用.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1.实验数据的处理方法——图象法.2.实验过程中的规范操作.课时安排1课时三维目标知识与技能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.过程与方法1.通过纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验探究过程和物理学的研究方法.2.实际探究过程中如何把变力做功这个问题解决.情感态度与价值观1.体验探究的困难，享受成功的乐趣.2.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.课前准备小车(前面带小钩),长木板(两侧适当的对称位置钉两个钉子),橡皮筋(5—6条),打点计时器及电源、纸带等.教学过程导入新课情景导入情境1 如图所示,奥运会上,某射箭运动员拉弓射箭,箭在弹力作用下,获得很大速度射出去.情境2 如下图所示,行驶中的汽车,因前方有路障而紧急刹车,汽车在阻力作用下逐渐停下来.以上两种情境有何共同特点?复习导入复习旧知：1.重力做功与重力势能:重力做功与路径无关.重力势能是物体和地球这个系统所共有的,具有相对性.重力做功等于重力势能增量的相反数,即W G =-ΔE p =mgh 1-mgh 2.2.弹力做功与弹性势能发生弹性形变的物体各部分之间存在弹性势能,和重力势能一样,弹性势能也具有相对性.利用类比和无限分割再累积的方法可以推得弹性势能的表达式.弹性势能的改变与弹力做功有关：W 弹=-ΔE p =22212121kx kx 力对物体做功与动能肯定有关系,而动能与速度直接对应,本节课我们来探究功与速度变化的关系.问题导入“在很早的时候人们就认识到,要想使物体运动是要付出代价的”,在现实生活中我们也经常遇到这样的例子:要想使汽车运动起来是要消耗汽油的;要想使火箭获得一个很大的速度,从而飞向太空,这同样要消耗大量的燃料;要想使铅球、铁饼等物体获得初速度从而把它们投掷出去,这也需要运动员耗费大量的体力.以上各种现象中,要使物体获得的速度越大,需要付出的代价也越高.这说明了什么物理问题.推进新课一、探究的思路问题探究1.阅读课文,说出该探究实验的目的、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获得的速度v1、v2、v3……(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第一次实验时的功W为单位),小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线.(4)如果W-v曲线是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可着手考虑是否存在下列关系:W∝v2、W∝v3、W∝v……(5)根据Wv草图,大致判断两个量可能是什么关系.如果认为很可能是W∝v2,就做出Wv2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橡皮筋的松紧带,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,消除摩擦力的影响.4.(1)用打点计时器来测速度;(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,纸带上反映小车匀速运动阶段的点数,和这些点的位置不一定出现在事先设定的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.设想若不平衡摩擦,纸带上的点会是什么样的?平衡摩擦之后,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拈力和摩擦力.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,两力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直线运动,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=Tn x )1( . 3.由上一节探究已经知道,弹簧或橡皮筋弹性势能为21kx 2.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v 2、W 与v 3、W 与v 之间的图象.因为直线关系最容易判断两个物理量的关系,所以通过试探,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Wv 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,这些点的位置有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,所取的点数也少,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;在画直线时应尽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,如图甲、乙所示.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.问题探究问题:研究汽车的制动距离与车速的关系导思：汽车的制动性能，是衡量汽车性能的重要指标.在一次汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停止运动.下表中记录的是汽车由不同速率行驶时，制动可以根据表中的数据，分析以下问题：1.为什么汽车的速率越大，制动的距离也越大？2.让汽车载上3名乘客，再做同样的测试，结果发现制动距离加长了.试分析原因.3.设汽车在以60 km/h的匀速率行驶的时候制动，在表中填上（没有乘客时的）制动距离的近似值.试说明你分析的依据和过程.你可以运用动能定理列方程组解答，也可以通过分析表中的数据，找出车速v跟制动距离s的（比例）关系，从而求出当汽车速率为60 km/h时的制动距离.探究：以汽车为研究对象.在制动过程中，刹车产生的阻力对汽车做负功，汽车制动后的末速度是零.假设汽车制动时的阻力不变，由动能定理可知，汽车制动前的初速度（初动能）越大，制动时阻力做的功也越多，因而制动过程中经过的距离也越长.汽车载客越多，汽车的动能越大.因此，在制动过程中克服阻力做功越多，冲出的距离就越长.当公路上行驶的车辆意外发生碰撞时，它们的损坏程度和事故的严重性跟碰撞前车辆的动能大小有关，而车辆的动能则取决于车辆的质量和速度的平方.因此在公路上，尤其是在高速公路上，都有限制车速的标志.货车、客车的质量较大，对它们速度大小的限制值要比轿车小一些.如高速公路对中、重型车辆和客车的车速限制一般是100 km/h，对轿车一般是120 km/h.有的汽车（如城市中的双层客车）在设计时厂家就把车速限制在70 km/h；当汽车速度高于70 km/h时，即使驾驶员踩油门，燃油系统也不会把燃油送到发动机中，直到汽车速度低于70 km/h，才会恢复供油.例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解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了,A错.每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后各次实验时,橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍,B错.小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差错实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确.答案：D点评：做实验前,要先了解探究的内容、思路、方法,才能对实验中存在的问题进行正确处理. 例2 某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与v的一组数据,请你对这些数据进行处理,并确定W与v之间的关系.解析：以W为纵坐标,v为横坐标,作出W-v曲线.以W为纵坐标,v为横坐标,作出W-v曲线.由图象可看出:W∝v2.点评：用图象法分析两物理量之间的关系,很直观,也很清晰.=LT1(3=某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图564所示的实验.将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器.先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方.然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点.得到的纸带如图5-6-5所示，O点为计时器打下的第1个点.该同学对数据进行了下列处理:取OA=AB=BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为v A=0.12 m/s，v B=0.17 m/s，v C=0.21m/s.根据以上数据你能否大致判断W∝v2?解答：设由O到A的过程中，重力对重物所做的功为W，那么由O到B过程中，重力对重物所做的功为2W，由O到C的过程中，重力对重物所做的功为3W.由计算可知，2A v=1.44×10-2 m 2/s 2，2B v =2.89×10-2m 2/s 2，2C v =4.41×10-2 m 2/s 2，22A B v v ≈2，22A C v v ≈3，即2B v ≈22A v ，2C v ≈32A v .由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的.也可以根据W-v 2的曲线来判断. 课堂训练1.本节是一个探究性实验,探究的目的是（ ）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答案：D2.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l 、2l 、3l ……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.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F ，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离l ，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W 、2W 、3W……答案：C3.在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用,在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使木板略微倾斜.对于木板的倾斜程度，下面说法中正确的是（ ）A.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B.木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C.如果小车在滑行的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的D.其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的答案：BC4.在探究功与物体速度变化的关系实验中作出Wv 图象如图所示,符合实际的是（ ）答案：C5.在探究功与物体速度变化关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带,这条纸带上的点两端较密，中间稀疏.出现这种情况的原因可能是( )A.电源的频率不稳定B.木板倾斜程度太大C.没有使木板倾斜或倾斜角太小D.小车受到的阻力较大答案：CD课堂小结通过本节探究实验,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,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比.实验过程影响实验结果的原因主要是平衡摩擦是否恰当.轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以.通过对数据的处理得知W∝v2.布置作业1.阅读教材中“做一做”,有条件的同学可以在自家电脑上练习.2.尝试改进实验装置,说出你的实验原理.板书设计6 实验:探究功与速度变化的关系一、实验目的: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、操作步骤:(略)四、注意事项:平衡摩擦力五、W∝v2.活动与探究课题：人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,车仍能继续向前运动.探究外力对车做的功与车速度的关系.探究方法：运动过程中受到的阻力可认为大小不变.步骤：1.使自行车获得某一速度后，停止蹬车，让自行车沿着平直路面前进，用停表测出自行车从停止蹬车到停止运动所用的时间t，用皮尺测出自行车停止蹬车后运动的距离s.2.设自行车无动力后受到的阻力为f，则这一过程阻力所做的功W f=fs，自行车的初速度v0=2=2s/t.3.重复实验步骤1可以得到多组t和s的值.4.通过作Wv图象或者计算的方法可以得到Wv的关系.设计点评物理学是以观察和实验为基础的学科,本节就是一节探究实验课.为了能使学生在自己动手实验前能够明白实验的目的、设计思路及实验时应注意的事项,本教学设计采用了问题探究式教学.由教师提出一串问题,学生分组讨论、思考、解答,使学生在交流和讨论中,借助集体的智慧提高了自身的素质.问题由浅及深,层层推进,虽有一定的难度,但学生稍加思考就能解决,在解决问题的过程中学生就会产生自信心,乐于学习.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§7.6 实验：探究功与速度变化的关系
一、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、学习利用物理图像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物体速度相关量变化的关系,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
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"的科学理念。
二、教学重点
学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法――倍增法,并会利用图像法处理数据。
三、教学难点
实验数据的处理方法――图像法
四、教学过程
1、阅读教材,提出方法
(1)实验装置:见右图。
配套器材:课本方案装置
(2)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着名的库仑定律。
当然,恒力做功时,倍增法同样适用。
(3)数据处理方法:图像法。
作出功-速度(W-v)曲线,分析这条曲线,得出功与速度变化的定量关系。
2、学生思考,提出预案
(1)学生提出多种设计预案,在课上展示设计的思路和方法: 课本方案、气垫导轨加数字毫秒计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。
(2)教师针对各种设计预案,进行分析:
主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析,略。
3、师生研讨,初定方案
1、制定基本的实验方案:(师生互动)互动以下面几个问题为中心展开:
(1)探究中,我们是否需要橡皮筋做功的具体数值?不需要。
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。
且实验巧妙地将倍增的物理方法应用于变力做功。
(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?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)小车获得的速度怎样计算?小车在橡皮筋作用结束后,做匀速运动。
找出纸带中点距相等的一段。
求出点距相等一段的平均速度,即为小车匀速运动的速度,即小车加速后获得的速度。
(4)是否一定需要测出每次加速后小车速度的数值?可以怎样做?不一定需要。
(当然,也可以测出每次加速后小车速度的数值)
设第一次小车获得的速度为v,小车在第一次、第二次、…、第n次实验中的速度为: 若令则即小车在第二次以后实验中获得的速度可以用第一次实验中获得的速度的倍数来表示。
(5)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?
图像法。
(6)如何在坐标纸上建立两轴物理量?如何确定适当的标度?
纵坐标表示橡皮筋对小车做的功,横坐标表示小车获得的速度。
以第一次实验时的功W为纵轴的单位长度(必须用),可以用第一次实验时的速度v为横轴的单位长度(也可以根据各次实验中的最大速度值、坐标纸的最大格数来确定),作出W-v曲线,即功-速度曲线。
2、确立基本的实验方案,设计初步的实验步骤:
A.先将木板置于水平桌面,然后在钉有钢钉的长木板上,放好实验小车。
B.把打点计时器固定在木板的一端,将纸带穿过打点计时器的限位孔,纸带一端夹紧在小车的后端,打点计时器接电源。
C.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线,交中垂线于O点,作为小车每次运动的起始点。
D.使用一根橡皮筋时,将小车的前端拉到O点,接通电源,打点计时器打点,释放小车,小车离开木板前适时使小车制动,断开电源,取下纸带。
重复本项前面的过程,选出点迹清晰的纸带。
(求出小车获得的速度。
暂不求)
E.换用同样材料、粗细、长度的两根、三根、…六根橡皮筋,依照D项的方法,分别进行实验。
(得出各次实验中小车分别获得的速度。
暂不求)
F.以功为纵轴(第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度),以速度为横轴(第一次小车的速度为横轴的单位长度),建立坐标系,用描点法作出图像,看看是否是正比例图像,若不是,功与速
度的哪种相关量(的变化量)是正比的,功就与速度的这种相关量(的变化量)具有确定的函数
关系。
学生实验,教师指导
1、学生按确定方案开始初步实验。
(首先完成实验操作方案的前四步)
2、教师适时提出问题,指导学生操作的技巧,针对问题,完善实验操作。
(1)小车运动中会受到阻力,可以采用什么方法进行补偿?
可以采用平衡摩擦力的方法。
具体操作是:使木板略微倾斜,将小车(车后拴纸带)放到木板上,轻推小车,小车运动,观察纸带的点距。
调节木板的倾角,观察纸带的点距,直到点距相等,表明恰平衡摩擦力(若用气垫导轨,调节导轨的倾角,若挡光条遮光的时间通过数字毫秒计显示
时间相等,即恰平衡摩擦力)。
(2)观察打点的纸带,点距是如何变化的?点距是否均匀?问题出在哪里?若恰能平衡摩擦力,试分析小车会做何种运动?应该采用哪些点距来计算小车的速度?
先增大,后减小。
不均匀(不是匀加速)。
没有平衡摩擦力。
就要用到补偿法。
先加速(但非匀加),后匀速。
应采用小车做匀速运动那一段的点距来计算速度。
因为匀速的速度就是橡皮条对小车作用的最终速度;由于小车在橡皮条变力作用下做非匀加速运动,最终速度不能用匀变速运动纸带的处理方法得到,但可以用匀速运动纸带的处理方法得到。
(3)使木板略微倾斜,调节木板的倾角,经检验恰好平衡摩擦力。
可以做一系列地平行线,选适当的位置作为A,重新标出小车运动的初始位置A。
(体现完善实验的过程)
(4)确立可操作实验方案,设计合理的实验步骤:
A.先将木板置于水平桌面,然后在钉有钢钉的长木板上,放好实验小车。
B.把打点计时器固定在木板的一端,将纸带穿过打点计时器的限位孔,纸带一端夹紧在小车的后端,打点计时器接电源。
五、教学后记。