探究动能变化跟功的关系
教学目标：
1、知识与技能
①掌握动能的概念和动能定理
②会利用实验探究外力做功与动能的变化关系
③理解正功和负功的概念
2、过程与方法
①让学生理解探究学习的一般程序和方法，培养学生的分析推理能力。
②培养学生实验和理论探究验证物理规律的能力
3、情感态度与价值观
在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性实验，通过实际操作、数据记录、数据处理等培养学生交流合作、分析评价探究结果的能力，以此激发学生学习物理的兴趣。
教学重点:
建立动能的概念，实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系，为理论推导动能定理奠定实验基础。
教学难点:
实验探究外力（重力）做功与物体动能变化的定量关系
教学方法：
理论和实验双向探究式教学
教学媒体:
有关汽车起动、加速、减速、刹车等汽车行驶的图片或多媒体演示的电脑；电火花式打点计时器、纸带、重锤、刻度尺
教材分析：
动能变化与功的关系是对动能定理初步研究的结论，也是《动能的变化与机械功》整章的前期准备。先从大量的汽车行驶中的有关现象入手，得出必须研究动能变化与功的关系从而引入课题，激发学生的学习兴趣和探究的欲望；再通过理论研究汽车动能的变化过程分析推理论证得出动能、动能的增量、功的概念和定义，以及它们之间的关系，从而得出动能定理，培养学生的分析推理能力；通过实验探究验证恒力做功与物体的动能变化的关系，引导学生进行科学实验的探究活动；最后通过案例分析加深对动能定理的理解和初步应用，能用动能定理去分析解决限制车速的实际问题。着重引导学生通过分析论证和实验探究得出动能的变化与功的关系，并进行理解和应用，培养学生的实验探究能力和创新精神和创新意识。
学情分析
在初中已知的功的概念的基础上，通过直接给出动能的表达式，得出动能定理，初步体现出功是能量变化的量度这一观点；再由动能定理出发，深化功的内涵，包括功的普遍公式、正功、负功、变力做功、功率及其在生产、生活中的应用等，整体上是循环上升式的编排，符合学生的认知规律和科学探究要求。本着科学探究的学习与科学知识的学习一样，都要遵循循序渐进的原则，本节安排的探究实验“恒力做功与物体动能变化的关系”，探究的问题可由学生自己提出，根据手头实验器材设计实验，这样的设计是根据高一学生的心理点和认知水平决定的。
动能和功的关系与计算
1. 定义：物体由于运动而具有的能量，称为动能。
2. 公式：动能E_k = 1/2 * m * v^2，其中m为物体的质量，v为物体的速度。
3. 影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
4. 定义：力对物体做功，就是力使物体移动的能力。
5. 公式：功W = F * s * cosθ，其中F为力，s为物体移动的距离，θ为力和物体移动方向的夹角。
6. 分类：正功、负功、不做功。力的方向与物体移动方向相同，做正功；相反，做负功；垂直，不做功。
三、动能和功的关系
1. 动能转化为功：当物体从高处下落时，重力对物体做功，将物体的势能转化为动能。
2. 功转化为动能：当物体受到外力作用，移动一定距离时，外力对物体做功，将能量转化为物体的动能。
四、动能和功的计算
1. 已知动能，求功：根据动能公式E_k = 1/2 * m * v^2，求出物体的质量m和速度v，然后根据力和移动距离，计算功。
2. 已知功，求动能：根据功公式W = F * s * cosθ，求出力和移动距离，然后根据功和质量，计算动能。
五、注意事项
1. 动能和功的计算中，质量、速度、力和移动距离都要代入国际单位制。
2. 在计算过程中，注意夹角θ的影响，当力和物体移动方向垂直时，不做功。
3. 在实际应用中，要区分动能和功的转化关系，以便正确计算和理解物理现象。
习题及方法：
一个质量为2kg的物体，以10m/s的速度运动，求物体的动能。 根据动能公式E_k = 1/2 * m * v^2，将物体的质量m和速度v代入公式，得到动能E_k = 1/2 * 2kg * (10m/s)^2 = 100J。
一个物体受到一个力F = 15N的作用，沿着力的方向移动了5m，求力对物体做的功。
根据功公式W = F * s * cosθ，由于力和物体移动方向相同，夹角θ = 0°，cosθ =
1。将力和移动距离代入公式，得到功W = 15N * 5m * 1 = 75J。
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探究动能定律的实验
实验方法一： 用验证牛顿第二定律的实验装置来探究动能定理
1.实验目的：探究外力做功与物体动能变化的定量关系
2.实验原理：
（1）实验装置如图所示，在砝码和砝码盘的质量远小于小车质量时，可认为细绳的拉力就是砝码及砝码盘的重力（F绳=G砝码及砝码盘）。
（2）平衡长木板的摩擦力。
（3）在砝码盘中加放砝码并释放砝码盘，木块将在砝码盘对它的拉力作用下做匀加速运动．在纸带记录的物体运动的匀加速阶段，适当间隔地取两个点A、B.只要取计算一小段位移的平均速度即可确定A、B两点各自的速度vA、vB，在这段过程中物体运动的距离s可通过运动纸带测出，我们可即算出合外力做的功W合=F绳SAB（F绳=G砝码及砝码盘）。
另一方面，此过程中物体动能的变化量为 ，通过比较W和ΔEk的值，就可以找出两者之间的关系。
3. 实验器材：
长木板(一端带滑轮)、刻度尺、打点计时器、纸带、导线、电源、小车、细线、砝码盘、砝码、天平．
4.实验步骤及数据处理
(1)用天平测出木块的质量M，及砝码、砝码盘的总质量m。把器材按图装置好．纸带一段固定在小车上，另一端穿过打点计时器的限位孔；
(2)把木块靠近打点计时器，用手按住．先接通打点计时器电源，再释放木块，让它做加速运动．当小车到达定滑轮处(或静止)时，断开电源；
（3）取下纸带，重复实验，得到多条纸带；
(4)选取其中点迹清晰的纸带进行数据处理，先在纸带标明计数点，然后取间隔适当的两点A、B。利用刻度尺测量得出A，B两点间的距离SAB ；再利用平均速度公式求A、B两点的速度vA、vB；
(4)通过实验数据，分别求出W合与ΔEkAB，通过比较W和ΔEk的值，就可以找出两者之间的关系。
5.误差分析
1．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。
2．利用打点的纸带测量位移，和计算木块的速度时，不准确也会带来误差。
第 1 页 共 4 页 实验 探究外力做功与物体动能变化的关系
【教学目标】：
1、知识与技能
（1） 知道外力对物体做功可以改变物体的动能。
（2） 理解动能定理，知道动能定理的使用条件，会用动能定理进行计算。
（3） 能设计并会利用实验进行探究物理规律。
（4） 能用学过的知识进行理论推导。
（5） 会用动能定理解决力学问题，知道规范解题的一般步骤。
2、过程与方法
（1） 经历探究的主要环节，通过实验设计、观察实验现象、记录和处理实验数据，通过分析、比较、归纳得出实验结果，通过理论分析、推导与论证，得到外力做功与物体动能变化的关系，体会科学探究的方法。
（2） 通过理论分析与论证的过程，使学生受到理性思维的训练。
（3） 通过理论应用使学生灵活迁移所学知识解决实际问题。
3、情感、态度与价值观
（1） 通过实验与探究，培养学生的探究意识和动手实践能力。
（2） 经历讨论与交流，培养学生的语言表述能力和团结合作的学习精神。
（3） 通过理论应用，培养学生对知识的迁移和应用能力。
【教学重点】：实验方案的设计与筛选。
【教学难点】：通过对实验数据的分析得出功与物体动能变化的关系。
【教学资源】：多媒体录像片段、PowerPoint课件，分组用实验器材有电火花打点计时器、重锤、纸带、刻度尺等。
【教学手段】：分组实验。
【教学过程】：
一、预习提纲：
知识点复习：
1、复习：匀变速直线运动的实验和自由落体运动实验，以及实验纸带打点器打的点的速度计算方法。
2、复习：第一节 功，第二节 动能 ，熟悉外力做功的计算和物体动能的计算方法。
问题设置：
1、自由落体运动物体的动能如何变化？其原因是什么？
2、自由落体运动的物体，重力所做的功GW与其动能的变化量kE有何关系？
3、你能否利用下面提供的器材设计一个实验来探究一下重力所做的功与动能的变化量的关系？提供的器材有：电火花式打点计时器、纸带、重锤、刻度尺。
