探究功与速度变化的关系 教学设计

“探究功与速度变化的关系”教学设计

一、教材分析

引入本节的目的在于增加学生探究与动手的机会，让学生学会观察，大胆猜想，勇于解决问题，为下一节动能和动能定理的推导奠定基础。通过本节内容的教学，也可以促使学生在学习动能定理后比较深刻地认识到动能定理不仅适用于恒力做功，同样也适用于变力做功。从整体上看，本节内容的安排完全符合人们认识事物的思维过程，符合学生的认知规律。 二、学情分析

对于功和能的关系，在前两节分别讲了重力做功与重力势能的关系、弹力做功与弹性势能的关系，所以学生已经初步认识到通过做功来了解某种能量的变化，从而研究这种能量，也就是学生已经初步体验到“功是能量转化的量度”，并且学生已具有一定的知识迁移能力了。因此可以让学生通过类比，从力对物体做功入手来探究动能的变化，但首先要探究功与物体速度变化的关系。教师要根据学生的实际水平和探究任务的难度采用不同的教学模式， 根据问题情景式探究任务运用适当的思维方法；应从学生已有的认知水平出发，注意把握教学的难度与深度。 三、教学目标 (一) 知识与技能

1．理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和数据处理，能够自主设计实验。 2．利用打点计时器打出的纸带计算物体运动的速度。 3．运用物理图象探究功与物体速度变化的关系。 (二) 过程与方法

1．通过实验操作过程中控制实验条件的方法，体验知识的探究过程。 2．体验通过实验数据处理寻找物理量间关系的方法。 (三) 情感态度与价值观

1．通过探究过程体会物理学的逻辑之美和方法之美，体会数理的巧妙结合，激发学生求知欲和学习兴趣。 2．通过实验探究的各个环节，培养学生敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。 四、教学重点

学习探究功与速度变化关系的物理过程和所用方法，并会利用图象法处理数据。 五、教学难点

1．探究思路的形成及实验条件的控制。 2．用图象方法分析处理实验数据。 六、教学工具

橡皮筋（5根），滑块，砝码，气垫导轨，光电门，刻度尺，打点记时器（电火花），纸带，坐标纸，多媒体设备。 七、教学过程设计 (一) 教学流程图

(二) 实验探

究过

程

教师活动学生活动说明

复习并引入新课1．复习提问：物体动能的含义是什么？

2．播放视频并出示思考题：

(1) 箭的动能从无到有为什么会发生变化?

(2) 足球的动能又为什么发生改变？

3．引入：

请同学们根据上面的例子总结一下：改变物体动

能的原因是什么？

而物体的动能与物体的速度密切相关。因此要探

究功与动能变化的关系，首先要探究功与速度变化的

关系。

回忆后回答动能含义。

观察后回答：由于弓对箭做了

功和运动员对足球做了功。

思考后学生代表发言：改变动

能的原因是外力对物体做了

功。

通过视频展示

激发同学们探

究的欲望。

新课探究1. 猜想：

提出问题：功与速度的变化可能会是什么关系？

2. 实验方案的设计

2.1 明确探究思路

(1) 创设物理情景,探究外力对物体做的功。

(2) 探究出外力对物体做功后物体的速度变化。

(3) 分析每次功的值和每次对应的速度变化值,寻找

外力对物体做的功与物体速度变化的关系。

2.2 实验方案的设计

(1) 引导学生思考：你能设计什么样的实验方案证实

你的猜想？

(2) 学生展示后总结：前几种是重力和拉力做功，是

恒力的功，后几种是橡皮筋、弹簧的弹力做功，是变

力的功。生活中，我们接触更多的是变力的功，所以

我们就用这种方案进行探究。

3. 实验操作技巧

3.1功的测定

(1) 在试验中橡皮筋在哪个过程中对小车做功？

(2) 我们是否能直接测量橡皮筋对小车做功的具体数

值？若不能，如何解决该问题？

分组讨论，由小组选派代表汇

报讨论结果。

分组讨论每个方案的实验原

理、方法、利弊。各小组推举

代表展示实验设计方案，如：

重力法、橡皮筋法等。

讨论后回答：橡皮筋被拉伸直

到恢复原长的过程中

可能的回答：

1.橡皮筋的弹力是变力，不用

能恒力功公式计算；

论证学生提出

的实验方案的

可行性，并确

定本节的实验

方案。

(三) 课堂达标练习

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．用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不均，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：

1．适当垫高木板是为了

2．通过纸带求小车速度时，应使用纸带的 （填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）。 八、课堂小结：

师问：请同学们总结这节课你们学到了什么? 学生总结后集体回答：

1．功与速度变化的关系：当小车初速度为零时，力对小车做的功与速度的平方成正比。 2．探究问题的思路：

九、课后探究

1．除了用实验的方法验证外，能否用理论推导的方法来验证，如果可以，应如何验证？ 2．完成学案中的思考与探究。 十、板书设计

实验：探究功与速度变化的关系

1. 猜想：

2. 实验方案的设计

3. 实验操作技巧

3.1 功的测定：相同橡皮筋、同一位置释放 3.2 速度的测定：纸带或光电门 3.3 平衡摩擦力：

3.4 改进方案：气垫导轨、光电门

4. 实验数据处理与结论 4.1 处理方法：

4.2 实验结论：外力对物体做的功与物体速度的平方成正比(

00=v )，即

2v W ∝。

提出问题

猜想假设

方案设计

实验探究 归纳结论 实践验证

打点计时器

纸带

橡皮筋