76探究功与物体速度变化的关系 青海省平安县第一高级中学祁公民 、核心素养 通过《实验:探究功与速度变化的关系》的探究过程,让学生体验物理学的 研究方法。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.学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。 三、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 四、教学难点 实验数据的处理方法一一图像法。 五、教法 实验观察法、图像法、迁移法。 六、教学过程 课前:登陆平台,发送预习任务。根据平台上学生反馈的预习情况,发现薄弱点, 针对性教学。 (提示:请登陆平台,发送本节预习任务) (一)引入新课 教师活动:以例题引入新课 例题:一个质量为1kg的物体无初速度放在光滑的水平面上,在水平拉力 F=10N的作用下做匀加速直线运动,求t=ls时 (1)求t=1s时的末速度v (2)求物体在t=1s内拉力F做的功。 引入思路:引导学生通过此例题的计算结果,得到合力做功会引起物体速度
7.6 探究功与物体速度变化的关系 青海省平安县第一高级中学 祁公民 一、核心素养 通过《实验：探究功与速度变化的关系》的探究过程，让学生体验物理学的 研究方法。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．学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。 三、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。 四、教学难点 实验数据的处理方法――图像法。 五、教法 实验观察法、图像法、迁移法。 六、教学过程 课前：登陆平台，发送预习任务。根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点， 针对性教学。 （提示：请登陆平台，发送本节预习任务） （一）引入新课 教师活动：以例题引入新课 例题：一个质量为 1kg 的物体无初速度放在光滑的水平面上，在水平拉力 F=10N 的作用下做匀加速直线运动，求 t=1s 时： （1）求 t=1s 时的末速度 v。 （2）求物体在 t=1s 内拉力 F 做的功。 引入思路：引导学生通过此例题的计算结果，得到合力做功会引起物体速度
的变化。以此作为这节课的引入 (二)进行新课 教师活动:引导学生根据所学知识如何进行测速度和合力做功情况。 猜想:1用什么实验器材测量速度?怎么测? 2.测量功需要测什么物理量,用什么实验器材测量,怎么测? 3怎么通过一个实验同时测出速度和功呢 给学生做一提示: 1.测速度:打点计时器打出的纸带进行计算。 2.测量功:弹力做功是变力做功,所以求解时应用倍增功代替具 体数值功。 指导学生阅读教材“探究的思路”部分,投影问题 (1)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? (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 学生活动:认真听老师解读,思考问题并回答。 教师活动:倾听学生回答,帮助学生解决疑难,回答学生可能提出的问题。 点评:培养学生在实验探究前要养成思考的习惯。有了正确的探究思路,才 会避免探究的盲目性。 教师活动:给学生进行演示实验,并引导学生思考下面的问题 (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)纸带上的点距并不都是均匀的,应该采用那些点距来计算小车的速 度?为什么 提示:请打开素材“实验演示:探究功与速度变化的关系”) 学生活动:教师演示完成后,让学生参与再次的实验,从中获得获得难以理 解的解决方法。通过学生的实验,培养团结协作的团队精神,提高学生动手能 力
的变化。以此作为这节课的引入。 （二）进行新课 教师活动：引导学生根据所学知识如何进行测速度和合力做功情况。 猜想：1.用什么实验器材测量速度？怎么测？ 2.测量功需要测什么物理量，用什么实验器材测量，怎么测？ 3.怎么通过一个实验同时测出速度和功呢？ 给学生做一提示： 1. 测速度：打点计时器打出的纸带进行计算。 2. 测量功：弹力做功是变力做功，所以求解时应用倍增功代替具 体数值功。 指导学生阅读教材 “探究的思路”部分，投影问题： （1）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？ （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？ 学生活动：认真听老师解读，思考问题并回答。 教师活动：倾听学生回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。 点评：培养学生在实验探究前要养成思考的习惯。有了正确的探究思路，才 会避免探究的盲目性。 教师活动：给学生进行演示实验，并引导学生思考下面的问题： （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）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速 度？为什么？ （提示：请打开素材“实验演示：探究功与速度变化的关系”） 学生活动：教师演示完成后，让学生参与再次的实验，从中获得获得难以理 解的解决方法。通过学生的实验，培养团结协作的团队精神，提高学生动手能 力
教师活动:根据测出的数据通过 Excel处理验数据。并快速建立W-ν、W-y2 Wy3、W√v等图像,让学生充分认识到信息技术在物理中的重要性同时获得 合力做功与速度的平方成正比的重要实验结果。 (三)课堂总结、点评 利用知识网络框架,让学生在今后的学习中学会如何总结所学内容,以达到 事半功倍的效果。 (四)实例探究 【典例1】“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示,当小车在一条 橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W;当用2条、3条、4条,完 全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时,橡皮筋对小 车做的功记为2W、3W、4W……每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时 器所打出的纸带测出. 打点计时器 纸带小车 橡皮筋 朱板 (1)关于该实验,下列说法正确的是 A.打点计时器可以用干电池供电 B.实验仪器安装时,可以不平衡摩擦力 C.每次实验小车必须从同一位置由静止弹出 D.利用每次测出的小车最大速度Ⅷ和橡皮筋做的功W,依次作出W-Ⅷm、Wwm2、 Wm3,W2-Ⅷm、W3-m……的图像,得出合力做功与物体速度变化的关系 (2)如下图示给出了某次实验打出的纸带,从中截取了测量小车最大速度所用 的一段纸带,测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB=148cm,BC 160cm,CD=1.62cm,DE=162cm;已知相邻两点打点时间间隔为002s 则小车获得的最大速度vm= s.(结果保留两位有效数字)
教师活动：根据测出的数据通过 Excel 处理验数据。并快速建立 W-v、W-v 2、 W-v 3、W- 等图像，让学生充分认识到信息技术在物理中的重要性同时获得 合力做功与速度的平方成正比的重要实验结果。 （三）课堂总结、点评 利用知识网络框架，让学生在今后的学习中学会如何总结所学内容，以达到 事半功倍的效果。 （四）实例探究 【典例 1】 “探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，当小车在一条 橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为 W；当用 2 条、3 条、4 条„„完 全相同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次、第 4 次……实验时，橡皮筋对小 车做的功记为 2W、3W、4W……每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时 器所打出的纸带测出． （1）关于该实验，下列说法正确的是______. A. 打点计时器可以用干电池供电 B. 实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力 C. 每次实验小车必须从同一位置由静止弹出 D. 利用每次测出的小车最大速度 vm 和橡皮筋做的功 W，依次作出 W-vm、W-vm 2、 W-vm 3，W2 -vm、W 3 -vm……的图像，得出合力做功与物体速度变化的关系. （2）如下图示,给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用 的一段纸带，测得 A、B、C、D、E 相邻两点间的距离分别为 AB＝1.48 cm，BC ＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为 0.02 s， 则小车获得的最大速度 vm＝_____m/s. （结果保留两位有效数字）
-148-1.60 1.62-1.62 单位:cm B 运动方向 【典例2】如图所示是某研究性学习小组的同学做探究“橡皮筋做功和物体速度 变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形 这时,橡皮筋对小车做功记为W。当用2条、3条、…、n条完全相同的橡皮筋 并在一起进行第2次、第3次、…、第n次实验时,每次橡皮筋都被拉伸到同 位置释放.小车每次实验中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带测出,图甲 为某次试验中打出的纸带。 实验中打出的纸带 打点计时器 (1)除了图中已给出的实验器材和电源外,还 纸带小车 需要的器材有刻度尺 (2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动 木板应采取的措施是:平衡摩擦力 ABC D E F H (3)每次实验得到的纸带上的点分布不都是均匀的,为了测量小车最终的末速 度,应选用纸带的 部分进行测量 (4)下面是本实验的数据记录及数据处理表 实验次橡皮筋做的10个等距点间10个等距点小车末速度小车速度平方 数|功形()|距离s(m)的时间7(s)m(m)|vm2(m22) WI=M 0.200 0.2 1.0 1.00 W1=2W 0.282 0.2 1.41 1.99 W3=3W 0.300 0.2 150 2.25 4|W=4W 0.400 0.2 2.00 4.00 5 W5=5M 0.458 0.2 2.24 5.02
【典例 2】 如图所示是某研究性学习小组的同学做探究“橡皮筋做功和物体速度 变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。 这时，橡皮筋对小车做功记为 W。当用 2 条、3 条、…、n 条完全相同的橡皮筋 并在一起进行第 2 次、第 3 次、…、第 n 次实验时，每次橡皮筋都被拉伸到同一 位置释放．小车每次实验中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带测出，图甲 为某次试验中打出的纸带。 （3）每次实验得到的纸带上的点分布不都是均匀的，为了测量小车最终的末速 度，应选用纸带的________________部分进行测量。 （4）下面是本实验的数据记录及数据处理表。 实验次 数 橡皮筋做的 功 Wn（J） 10 个等距点间 距离 s（m） 10 个等距点 的时间 T（s） 小车末速度 vn（m/s） 小车速度平方 vn 2（m2 /s2） 1 W1＝W 0.200 0.2 1.00 1.00 2 W1＝2W 0.282 0.2 1.41 1.99 3 W3＝3W 0.300 0.2 1.50 2.25 4 W4＝4W 0.400 0.2 2.00 4.00 5 W5＝5W 0.458 0.2 2.24 5.02
从理论上讲,橡皮筋做的功W与物体获得的速度w之间的关系是Wn∝ 请你运用表中的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图像,以验证理论的正 确性 56(m2s) 总结:实验常见误区 1.不平衡摩擦力因而没有消除摩擦力对小车做功的影响 2.不会选取纸带上间距大且均匀的点计算小车速度 3.不清楚实验原理及数据处理技巧,认为必须测出橡皮筋具体做功的值才能 4没有保证所选橡皮筋完全一样且每次拉伸长度一样; 5不会根据所作Wv图形转化为W-2图线,进而得出结论。 课堂训练 (提示:打开配套习题,使用互动答题卡,更快更便捷地掌握学生的学习情况) 课余作业: 预习77节的内容。 板书设计 7.6探究功与物体速度变化的关系 实验目标:探究功与速度变化的关系 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
从理论上讲，橡皮筋做的功 Wn 与物体获得的速度 vn 之间的关系是 Wn∝______， 请你运用表中的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图像，以验证理论的正 确性． 总结：实验常见误区： 1. 不平衡摩擦力因而没有消除摩擦力对小车做功的影响； 2. 不会选取纸带上间距大且均匀的点计算小车速度； 3. 不清楚实验原理及数据处理技巧，认为必须测出橡皮筋具体做功的值才能 验证； 4.没有保证所选橡皮筋完全一样且每次拉伸长度一样； 5.不会根据所作 W-v 图形转化为 W-v 2 图线，进而得出结论。 课堂训练： （提示：打开配套习题，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的学习情况） 课余作业： 预习 7.7 节的内容。 板书设计： 7．6 探究功与物体速度变化的关系 实验目标：探究功与速度变化的关系． 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
注意事项: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 实验装置的选取 课后反思 1.导轨代替长木板。改进实验,提髙精确度。 2.关于橡皮筋的选用。 3.引导学生分析平衡摩擦力的必要性及方法
注意事项： 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．实验装置的选取。 课后反思： 1. 导轨代替长木板。改进实验，提高精确度。 2. 关于橡皮筋的选用。 3. 引导学生分析平衡摩擦力的必要性及方法