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。

1．利用打点计时器打出的纸带计算物体运动的速度。

2．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

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。

教师活动学生活动说明

(3) 为了使弹力每次做功成倍率变化，在实验中对橡 皮筋和小车释放位置有怎样的要求？

点拨：这种做法巧妙地回避了具体功数值的计 算，可使问题简化，但对橡皮筋的要求比较高。

3.2 速度的测定

演示：小车被橡皮筋弹射的过程。 (1) 小车做什么运动？

(2) 要测量小车在哪段中的运动速度？

(3) 如何测量这段的运动速度？

2.

设法让弹力每次做功成倍 率变化。

可能的回答：

用 1 根、2 根……相同的橡皮 筋进行测量，且小车每次释 放的位置应相同。

讨论后选派代表回答：小车

先加速后匀速运动；要测量 的是做匀速运动的速度；在 纸带上选取间距均匀的点来 确定小车获得的速度，即

通过相关问题

的设置和学生 的回答情况， 教师强调实验

探究中应注意 的事项。

让学生掌握从 纸带获取数据、 计算小车速度 的方法。

· · · · · · ·

v

x 2T

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3.3 平衡摩擦力

(1) 提出问题：小车运动过程中受几个力？为使橡皮 筋的拉力充当合力，其他力应怎样处理？

(2) 如何平衡摩擦力？

引导学生思考平衡摩擦力的方法并黑板作图：

小组讨论，并推举代表回答： 重力、支持力、摩擦力、橡

皮筋的弹力；将其他力平衡 掉。

让学生概括总 结出实验中出 现误差的主要 原因及解决方 案，提高学生

F 阻

F N

F

思考后回答：可把长木板一 端垫高，使重力沿斜面向下 的分力与摩擦力平衡。

分析、解决问 题的能力。

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强调注意事项：平衡摩擦力时应将木板放有打 点计时器的一端垫高，小车不连橡皮筋，尾部固定 一纸带，轻推小车使小车沿木板向下能做匀速运动。

(3) 如何判断小车做匀速运动？

充分讨论后代表发言：如果 纸带上打出的点间距是均匀 的，说明小车做匀速运动。

新 课 探 究