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“探究功与物体速度变化关系”教学设计
一.知识与技能
1.会用打点计时器打下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。
二.过程与方法
通过参与整个探究过程,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
1.通过实验探究,体会学习的快乐,激发学习的兴趣。
2.通过亲身探究,体会物理学研究的科学性。
教学重点
实验方案的制定和实施,利用图象法处理数据。
教学难点
橡皮筋的弹力做功的处理,实验数据的处理方法――图象法。
教学方法
实验观察法、图象法、迁移法。
教学工具
长木板、小车、打点计时器(包括纸带、复写纸、电源和导线)、橡皮筋若干条、直尺、计算机等
课时安排
1课时?
教学过程
引入新课
前几节课中,我们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;类似地,探究弹力做功与弹性势能的关系,从而确立弹性势能的表达式。那么,如何确立动能的表达式呢?
物体的动能与它的速度是密切相关,速度的变化又与它的受力有关,所以,我们首先来探究:力对物体做功与物体速度变化的关系
二.新课教学
问题1.那么要探究的功是什么力的功?为什么?
教师引导他们说出理由,共同分析,最后形成统一认识:是合力功,因为合力决定了加速度,加速度是跟速度变化有关的。
问题2. 求速度变化,要先测出速度,我们在实验室中如何测速度的?
打点计时器和纸带可求瞬时速度
设计方案并解决以下问题:
(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?
逐步引导出平衡摩擦力,只让绳拉力为合外力。怎样平衡,怎样判断出角度是否合适。
使木板稍微倾斜,用重力的分力(下滑力)来平衡小车运动过程中受到的阻力。
(2)纸带上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?
分析应该取点距均匀处计算小车的速度,因为小车的匀速速度是加速段的末速度。
指导学生阅读教材 “探究的思路”部分,思考以下问题:
问题3. 探究过程中,我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值?是否需要测出各次小车速度的具体数值?可以怎么做?
措施: 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为W、2W、3W……
问题4. 每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求?为什么?
相同 则每根橡皮筋做功相同
问题5. 实验完毕后,我们用什么方法分析橡皮筋对小车做的功和小车速度的关系?
方法一:计算法 比较麻烦
方法二:图像法 简便直观,可以减少偶然误差
解决了上述问题,学生两人一组实验,测数据,学生实验完毕后,指导学生进行数据处理。
先设计表格,若作出功———速度曲线,可更直观反映它们的关系。
教师强调作图的注意事项:坐标轴的选取、比例的选定、画图时用平滑的曲线连接
等。由于W和v的关系图线不是一条直线,因此橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度关系不是正比例关系。由图线中可以看到它们到底是哪一种关系?(由数学知识知:W是v的幂函数) 猜测可能是:W∝v2、W∝v3
拓展内容:利用Excel软件进行数据处理,可以参考教材18页“做一做”栏目中的提示来完成。
三.总结:
实验步骤:1、按图装好实验器材,把木板稍微倾斜,平衡阻力
2、先用一条橡皮筋做实验,把橡皮筋拉长到一定的位置,理好纸带,接通电源,释放小车。
3、换用纸带,改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验,保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。
4、由纸带算出小车获得的速度,把小车第一次获得的功计为W,第2次,第3次……计为2W,3W ……
5、对测量数据进行估算,大致判断两个量可能的关系,然后以W为纵坐标,v,v2(或其它)为横坐标作图。
四.课后反思
通过学生分组实验,培养团结协作的团队精神,提高学生动手能力。教学中教师要相信学生敢于放开,让学生自己总结所学内容,允许他们出错,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
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