2020年高中物理教学设计(新人教必修二)7.6《实验：探究功与物体速度变化的关系》4.docx

7.6试验：探究功和速度变化的关系
新课教学
一、 探究的思路
问题争辩
1．阅读课文，说出该探究试验目的、试验所需要的器材及试验的设计思路。
2．课本中利用不同数目的橡皮筋拉动小车做功，对此，你有何生疏？怎样选择橡皮筋才尽可能减小误差？
3．试验时为何要平衡摩擦力？如何平衡？
4．试验中如何来测定小车的速度？如何从纸带上分析出小车在通过B点时的速度？
点评：探究学习方式特殊强调问题在学习过程中的重要性，强调通过问题来进行学习，把问题看作是学习的动力、起点和贯穿于学习过程的主线，上述一连串的问题由易到难，由简到繁，由小到大，层层推动，通过问题的设置，引导同学学会思考分析，学会发觉问题、解决问题。
同学活动：带着问题阅读课文，思考、沟通、解决问题，同学代表发言。
师生互动：同学代表在回答问题过程中，老师赐予评价、引导、使问题的答案精确     、规范。
试验探究
试验目的：
（1）通过试验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
（2）体会探究的过程和所用的方法
试验器材：
木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等
设计思路：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的速度v1、v2、v3……
（3）以橡皮筋对小车做功为纵坐标（以第一次试验时的功W为单位），小车获得的速度为横坐标，做出W-v曲线。
（4）假如是W-v曲线一条直线，表明W∝v；假如不是直线，可着手考虑是否存在下列关系：W∝v2、
W∝v3、W∝√v
（5）依据W-v草图，大致推断两个量可能是什么关系，假如认为很可能是W∝v2，就做出W-v2曲线，假如这条曲线是一条直线，就可以证明你的推断是正确的。
留意事项：
1．橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都有一样时，橡皮条数目的关系就是做功多少的关系，因此，可以不需求出变力功的大小，就知道功的关系。
2．市售的橡皮筋粗细不一，全都性差，弹力偏大，不同的橡皮筋之间的弹力差异也较大，不能满足本试验的要求，而且用至少4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车不受力匀速运动时所打出的点。
可选择服装中使用的多股皮筋的松紧带，要认真地剪成单股。
3．试验中的小车不行避开地要受摩擦力的作用，我们争辩拉力对小车做功和速度的关系，应排解其他力的影响，可将木板的一端稍垫高，轻推小车，观看小车是否做匀速运动，使重力的分力与摩擦力相平衡，消退摩托车摩擦力的影响。
4．（1）用打点计时器来测量速度；
（2）用频闪照相来测速度；
（3）用传感器借助计算机来测速度。
由于试验器材和每次操作规程过程的分散性，尤其是橡皮筋不行能做到各条之间的长度、粗细完全全都，使得每次转变橡皮筋的条数以后，纸带反映小车匀速运动阶段的点数，和这些点的位置不肯定出在事先设定的B点，可能在B点前后，这是由于小车在几条橡皮筋拉动下运动至B点时，还可能受到其中某条橡皮筋的拉力。因此对纸带上的点要进行分析，方法是比较B点之前及B点之后若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段，用这些点计算小车的速度。
二、 操作的技巧
老师活动：利用多媒体呈现问题，让同学思考、回答。
问题：1.设想基不平衡摩擦，纸带上的点会是什么样的？平衡摩擦后，做该试验纸带上的点又是什么样的？
2．纸带上的点距并不都是均匀的，应当选用哪些点距来确定小车的速度？为什么？
3．在转变橡皮筋的条数后，为什么要把小车拉到相同的位置释放？不这样做会消灭什么现象？
同学活动：分组争辩。
师生互动：同学发言，老师点评、总结。
明确：1.若不平衡摩擦，小车在开头时受橡皮筋的拉力和摩擦力，拉力渐渐变小，摩擦力不变，在两个力相等前做加速度越来越小的加速运动，两个相等时速度达到最大。之后两力的合力方向与速度方向相反，合力开头做负功，做加速度越来越大的减速运动，当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力，做匀减速直线运动，故纸带上的点是两头密、中间疏，几乎找不到间距相等的点。
平衡摩擦后，小车开头做加速度越来越小的加速运动，橡皮筋恢复原长后做匀速运动，故点迹是开头密，越来越疏，之后间距相等。
2．由上述分析可知，平衡摩擦后，纸带上的点并不都有是均匀的，在小车做加速运动的过程中，橡皮筋还在连续对小车做功，恢复原长，做功完毕，小车做匀速运动，因此我们要选择点距相等的点来确定小车的速度，具体做法：测出点距相等的n个点间的位移x*v=x/(n-1)T。
3．由上一节探究已经知道，弹簧或橡皮筋弹性势能为kx2，每次必需拉至相同位置，目的是保证每次试验每条橡皮筋的弹性势能相同，这样橡皮筋的条数与弹性势能成正比，使得做的功与橡皮筋的条数成正比，随着橡皮筋条数的增多，做功分别为W、2W、3W……
若不严格拉至同一位置，就不满足上述状况，造成较大误差。
三、 数据的处理
老师活动：提出问题，让同学思考，回答。
问题：1.对于试验所得到的数据，我们如何处理？
2．描绘图象时我们应留意哪些问题？
同学分析、思考、回答：
师生互动：同学回答，老师点评，引导。
明确：1.将得到的一组（W,v）值描点于W-v坐标平面内，从点的分布状况来大致推断应当是什么样的曲线，然后分别摸索画出W与v、W与v2、W与v3、W与√v之间的图象。由于直线关系就简洁推断两个物理量的关系，所以通摸索，找出哪一组是正比关系，最终确定功与速度的最终关系，也可借助计算机来进行分析、整理。
2．数据处理同样体现了探究问题的思路，在 W-v坐标系中描绘出W、v的各对应点后，既要观看各点的位置关系，又要思考这些点之间应有的函数关系，由于试验误差，这些点的位置可能表现为直线分布，也可能表现为曲线分布，一般呈直线分布的缘由是由于橡皮筋的拉力较大，小车的速度比较大，加之试验次数少，所取的点也少，使W、v各对应点近似成线性分布。可以从两方面解决：在小车上加砝码，增大小车质量，使小车速度不致过快；另外在画图时加大纵坐标的单位长度，从原点O开头描绘图线也可以避开画成直线。
画图线时应画成平滑的曲线，不能连成折线；在画直线时应可能使点落在直线上，不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，如图所示
老师活动：要求同学依据试验的设计思路，归纳进行试验的步骤。
分小组进行试验，老师观看同学试验，准时赐予挂念或引导。
同学活动：归纳试验步骤，按步骤进行试验。
课堂小结：
1、本节探究试验，我们学会了一种奇妙的方法：橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算，然而转变橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力的功的大小与橡皮筋的条数成正比。
2、在试验过程中影响试验结果的主要因素是平衡摩擦是否恰当。
3、通过对数据的处理得知：W∝v2
作业布置：1、阅读教材中的“做一做”，有条件的同学自己练习一下。
2、尝试改进试验装置，说出你的试验原理。
3、思考：汽车的知道距离与车速有怎样的关系？
板书设计：
7．6探究功与物体速度变化的关系
一、试验目标 探究功与速度变化的关系．
二、试验原理：橡皮筋拉小车做功，可以用橡皮筋的条数来确定，小车获得的速度由打点计时器测出。
三、仪器及器材 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器(带纸带、复写纸等)、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板．
四、试验步骤：（略）
五、留意事项：
1．橡皮筋的选择．
2．平衡摩擦力．
3．误差分析．
4．橡皮筋的条数．
5．试验装置的选取．
六：结论： W∝v2
教学后记：
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与学问的发觉过程是培育同学力量的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。同学素养的培育就成了镜中花，