7.6 实验六_探究功与物体速度变化的关系-学案

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。

高中物理 7.6 实验探究功与速度变化的关系导学案新人教版必修一、学习目标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、3、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、4、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、二、知识要点1、实验目的(1)通过实验探究力对物体做的功与的关系、(2)体会探究的过程和探究时所采用的方法、2、实验原理以平板上的小车为研究对象，使它在力的作用下从静止开始运动、(1)用测量小车的速度、(2)通过测量力的大小及小车在力的作用下运动的距离，来计算力做的功、或为小车提供可以定量比较大小的作用力，确定各次做功的大小的定量关系、(3)作出W－v图象或W－v2图象……，就可以分析两者的定量关系、3、常见的两种实验方案(1)方案一：由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力、如图所示、改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功、从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系、(2)方案二：使小车在橡皮筋的作用下弹出，如图所示、改变橡皮筋的条数，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的相应倍数，测出小车被弹出后的速度，能够找到牵引力对小车做的功与小车速度的关系、4、实验器材(1)方案一：①一端带滑轮的长木板②小车③细绳④钩码若干⑤打点计时器和纸带⑥低压交流电源和导线⑦毫米刻度尺(2)方案二：①平板②小车③五、六根相同的橡皮筋④钉子⑤打点计时器和纸带⑥低压交流电源和导线⑦坐标纸⑧毫米刻度尺⑨铅笔三、典型例题例1、关于探究功与物体速度变化的关系实验，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、先接通打点计时器电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出例2、利用打点计时器、纸带、橡皮筋等探究功与速度变化的关系时，得到如下数据：速度大小及对应的弹力的功：v/(ms－1)0、000、801、101、281、531、761、89W/J0、001、002、003、004、005、006、00速度平方大小及对应的弹力的功v2/(m2s－2)0、000、641、211、642、343、103、57W/J0、001、002、003、004、005、006、00(1)根据以上数据作出功与速度大小的关系图象，以及功与速度平方的关系图象；(2)根据图象得到的结论是什么？例3、某同学利用图甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，得到了下表的数据：实验次数12345橡皮筋条数13457小车速度v/(ms－1)0、711、231、421、581、71(注：每条橡皮筋拉长的长度都一样)(1)由表可以得出定性结论：、(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图象、(画在图乙中)(3)根据以上的W—v图象对W与v的关系作出初步判断：______ _______、(4)根据数据完成下表的空白部分实验次数12345橡皮筋做功W0v2/(m2s－2)W与v的关系五、板书设计：六、教学后记：备注栏。

第6节探究功与物体速度变化的关系学案教学目标：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。

教学重点：学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利川图彖法处理数据。

教学难点：实验数心的处理方法一一图象法。

情景导学：前面几节课研究了重力做功与重力势能的关系，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來探究功与物体动能的关系。

发现探索：1、阅读教材“探究的思路”部分，提出问题：（1）探究过稈屮，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出备次小车速度的具体数值？可以怎么做？（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？（3）小车获得的速度怎样计算?（4）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系?2、学生分组实验，并思考下面的问题：（1）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?（2）纸带上的点距并不部是均匀的，丿应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么?3、问题：根据测出的数据，怎样预测功与速度的关系？用图象法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观？总结：用图彖法解决物理问题，简便肓观，往往会收到意想不到的效果2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I古I定在小车前端。

拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，接通打点计时器电源，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.在上述实验屮打出的5条纸带屮，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、V.I、V5 0F.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图像，看是否是直线。

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。

7.6 实验：探究功与速度变化的关系【教学目标】本探究实验应达到两方面的学习目标：认真看书，了解实验要探究的内容、实验方法与实验技巧，探究实验数据的处理方法，从而找出橡皮筋做功与小车速度变化之间的关系。

认真体会教材“探究的思路”所体现的科学探究的方法，以及“数据的处理”中提出的分析实验数据、找出功和速度变化关系的方法。

学会这些探究问题的方法，不仅在研究物理问题时是必要的，而且也可用于研究其他学科的问题。

【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。

【课时安排】1课时【教学过程】一、新课引入1．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？2．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。

3．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。

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。

7.6《实验：探究功与速度变化的关系》导学案【学习目标】1．通过实验，探究功与物体速度变化的关系．2．了解探究功与物体速度变化关系的思路．3．学习利用图象法处理实验数据【重点难点】探究功与物体速度变化的物理方法和思维过程【学法指导】认真阅读教材，体会实验的物理方法，体会实验数据的处理方法。

【知识链接】1．外力对物体做正功时物体的动能怎样变化？2．外力对物体做负功时物体的动能怎样变化？【学习过程】一、实验原理如图所示，小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行，当我们用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致,那么第2次、第3次……实验中橡皮筋对小车做的功就是第1次的2倍、3倍……如果把第1次实验时橡皮筋的功记为W，以后各次的功就是2W、3W ……由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由打点计时器打出的纸带测出，这样进行若干次测量,就得到若干组功和速度的数据．二、实验步骤1．按上图组装好实验仪器，由于小车在运动中会受到阻力，把木板略微倾斜，作为补偿．2．先用一条橡皮筋进行实验,把橡皮筋拉伸一定长度，理清纸带,接通电源,放开小车．3．换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次··…实验，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同．4．由纸带算出小车获得的速度，把各次实验获得的速度依次记人设计的表格中．5．对观测数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，以v(v2、v3）为横坐标作图．三、实验数据处理在处理数据的时候，如果作出的功-速度曲线是一条直线,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,就需要根据测得的速度分别按v2、v3、……算出相应的功的值，实际测得的速度与哪一种最接近，它们之间就是哪一种关系．【训练测试】1．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s、2s、3s……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．利用弹簧称测量对小车的拉力F,利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……2．在探究功与物体速度变化的关系实验中作出W－v图象如图所示，哪一个是符合实际的（)3．（湖北省部分重点中学09～10学年下学期期中)某实验小组采用如图所示装置探究橡皮筋弹力功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行．实验中木板略微倾斜，这样做( )A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑B．是为了增大小车下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动4．如图所示为探究力对物体做功与速度的关系的装置图,在实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样每次皮筋( )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【参考答案】1．答案：C解析：实际操作第一次用一根橡皮筋，以后各次分别用2根、3根、…且每次拉到同样的长度，即能得到W、2W、3W、…的功．2．答案：C3．答案：CD4．答案:B解析：实验中每次橡皮筋的条数不同，所以对小车做的功不同，小车产生的动能不同，所以B项正确．【学习反思】利用图象法处理实验数据有什么优点?。

7.6 实验：探究功与速度变化的关系学习目标知识与技能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。

3、体验知识的探究过程和物理学的研究方法过程与方法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”的科学观学习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学习难点 1、实验数据的处理方法——图象法2、实验过程中的规范操作预习案先通读教材，熟悉本节课的基本概念和基本规律，完成“知识准备”、“教材助读”的问题。

(独立完成，限时10分钟)●知识回顾1.弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的作用也具有弹性势能；2.弹性势能表达式：；3.弹力做功与弹性势能的关系：。

●新课预习1.（1）实验目的是研究外力对物体做的功与物体动能的变化关系。

（2）体会探究的过程和所用方法。

2.实验器材：平木板、小车、橡皮筋、钉子、打点计时器、刻度尺、纸带、电源等。

3.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.使木板适当倾斜，调节木板的倾角，使小车能在木板上匀速直线运动即可。

D.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。

E.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。

F.换用同样材料、粗细、长度的2根、3根、…6根橡皮筋，依照D项的方法，分别进行实验。