《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
作者：卢培云
来源：《物理教学探讨》2010年第04期
一、教学设计说明
本节课是人教版《物理》必修2第七章的第六节,是一节典型的科学探究课,通过实验探究的方法,让学生探究功与速度变化的关系。

本节课总体设计思想是:通过学生熟知的生活中的例子,引入问题,科学猜想,选择科学的研究方法,设计实验,分析、归纳、总结出结论。

在设计实验时,鼓励学生自主创新,设计合理的实验方案。

教师通过对实验方案的设计与选择、实验仪器的组装、实验数据的采集与分析,通过连续不断的向学生抛出一些逐层递进的问题,让学生在经历思考与讨论的过程中,在实验操作中获得真切的体验与感受。

二、教学目标
1 知识与技能
(1)巩固用打点计时器和纸带测量物体速度的方法。

(2)用图像法处理数据并寻找规律的技能。

(3)通过实验探究,认识功与物体速度变化的关系。

2 过程与方法
(1)通过探究功与速度变化的关系,体验知识的探究过程,领略提问、猜想设计、实验、分析、总结等物理学的研究方法。

(2)通过对实验数据的分析处理,学会用图像法寻找物理规律的方法。

3 情感态度与价值观
(1)通过实验探究过程,激发学生学习的求知欲和学习的兴趣。

(2)通过亲身实践,树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。

三、教学重难点
重点:让学生体验实验探究的过程。

难点:如何巧妙的设计实验以及实验数据的处理。

四、教学过程
(一)导入新课:
教师:播放奥运会标枪比赛的视频。

提出问题:是什么原因使标枪的速度发生了变化?
学生讨论:
(1)人对标枪有力的作用,使标枪获得了速度。

(2)人对标枪做功,使标枪获得了速度。

教师:以上两种看法哪种正确?
学生讨论:力产生加速度,经过一段时间的积累,速度会发生改变,第二种看法正确。

教师演示:弹弓将乒乓球弹出。

让学生进一步体会弹弓对乒乓球做功使乒乓球获得速度的过程。

教师:力对物体做功的同时,物体的速度也发生了变化。

今天的研究课题是《探究功与速度变化的关系》。

(二)实验探究过程
1.提出问题
教师:力对物体做功和速度变化有什么样的关系呢?引导学生回想刚才的演示实验,怎样可以增大乒乓球离开弹弓时的速度?
学生:使劲拉橡皮筋,增大弹力,这样在恢复原状时橡皮筋的弹力对乒乓球做的功就会越多,乒乓球的速度就会越大。

教师:这个实验只能得到做功与速度变化的定性关系。

我们仅仅知道定性的关系是不够的,还应该获得做功与物体速度变化的定量关系。

如果物体是由静止开始运动,就可以简化为探究功与速度的关系。

2.猜想假定
教师:同学们先来猜想一下,力对静止物体做的功与速度满足怎样的关系?
学生:W可能正比于v、、、v。

教师:我们通常用什么方法来检验我们的猜想与假设?
学生:做实验。

3.设计实验
教师:要获得做功与物体速度变化的定量关系,可以通过实验来研究,那么在实验中需要测量哪些物理量,如何测量?
学生:思考并回答:
①需要测量速度和功。

②测量速度的方法:
•用打点记时器记录物体运动情况,通过研究纸带得到速度。

•用光电门测速度。

③测量功的方法:
•测量力和位移。

•设法使功成倍增加。

教师:测量力和位移的方法适用于恒力做功;而变力做功时,不好计算功的大小,用使功成倍增加的方法较好。

教师:做实验首先要设置实验情景,确定实验方案,请各小组同学共同协商、分析并讨论出可行的方案来探究力对物体做的功与物体速度的关系,要求画出方案草图,并能简要说明:你设计的方案是什么力做功?是如何测量速度的?
学生进行实验方案的设计,教师巡回指导。

组织学生上讲台投影展示各自的实验方案和实验原理,组织学生讨论、分析各实验方案的优缺点。

预设:学生可能设计出的方案
(1)探究牛顿第二定律实验装置,如图1。

探究思路:求出拉力和摩擦力做的功,利用纸带计算小车速度。

(2)自由落体实验装置,如图2。

探究思路:求重力做功,利用纸带计算物体速度。

(3)橡皮筋做功与小车获得速度装置,如图3。

探究思路:测量橡皮筋对小车做功,利用纸带计算小车速度。

教师总结:比较各方案的特点,说明其中某些方案的共性是恒力做功,如方案(1)、(2);某方案是变力做功,如方案(3)。

充分肯定学生的实验方案。

教师说明为使研究更能说明问题,选用变力做功方案(课本图7.6)来进行实验,其他方案同学们课后进一步实验探究。

4.操作要领
指导学生阅读课本“探究的思路”部分内容,明确需要解决的三个问题:
(1)功的测定。

(2)速度的测定。

(3)摩擦力的平衡。

教师提出系列问题,引导学生思考并讨论:
(1)小车在轨道上做什么运动?橡皮筋在哪一阶段对小车做功?
(2)该实验在测量功时有什么优点?
(3)实验中除橡皮筋对小车做功外,还有其它力对小车做功吗?如果有,应如何处理?
教师倾听学生回答,并进行点评、总结。

5.进行实验并收集数据
各小组合作做实验,紧密配合,完成实验,教师巡查、指导,及时表扬表现好的小组。

6.处理数据
指导学生进行实验数据的处理,解决以下问题:
(1)纸带上打出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?
(2)根据测出的实验数据,用什么方法分析橡皮筋对小车做的功和小车速度的关系?
组织学生组内讨论、分析,找出解决方法。

展示学生做在坐标纸上的图像(使用投影仪),交流实验成果,强调图象法处理实验数据的重要性。

教师找一组学生做的数据,用电脑处理。

7.探究结论
学生总结得出:外力对物体做的功与物体速度的平方成正比,即:W∝
(三)课堂小结
引导学生总结探究科学问题的一般方法是:
提出问题→ 猜想假设→设计方案→进行实验与收集数据→分析论证→得出结论。

这一节课探究学习过程中,还采用了倍增的思想方法。

(四)课外探究
(1)如果物体的速度不为零,功与速度变化的关系又是怎样的呢?
(2)你能运用所学知识,通过理论推导的方法,得出功与速度变化的关系吗?
(栏目编辑邓磊)。