2022年高中物理《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》教案 新人教版必修2

2022年高中物理實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系教案 新人教版必修2 各種力做功都與其對(duì)應(yīng)的某種能量有關(guān)系,研究出它們的關(guān)系,就能確立相應(yīng)能量的表達(dá)式.例如通過(guò)重力做功確立了重力勢(shì)能的表達(dá)式,通過(guò)彈力做功確立彈性勢(shì)能的表達(dá)式.動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能,物體的動(dòng)能與它的速度密切相關(guān),而物體速度的變化與它受的力有關(guān),當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)而發(fā)生位移時(shí),它所受的力又會(huì)做功,因此力對(duì)物體做的功與物體速度變化有密切的關(guān)系.本節(jié)課就是探究功與速度變化的關(guān)系,為下一節(jié)動(dòng)能的學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備. 本節(jié)是一節(jié)探究實(shí)驗(yàn)課.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索、收集數(shù)據(jù)時(shí),需要考慮什么是有價(jià)值的數(shù)據(jù),用什么方法來(lái)獲得數(shù)據(jù),以及如何證明這些數(shù)據(jù)是可靠的.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),操作應(yīng)規(guī)范;在收集數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)實(shí)事求是,堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度.對(duì)實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論要會(huì)判斷是否科學(xué),判斷的標(biāo)準(zhǔn)就是看其是否具有重復(fù)性,即不論由哪位同學(xué)來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn),也不論做幾次,在允許的誤差范圍內(nèi)結(jié)果都應(yīng)該是相同的. 過(guò)去我們強(qiáng)調(diào)的實(shí)驗(yàn),主要所指為操作技能,現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)的實(shí)驗(yàn),除了操作技能外,希望學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)思想與技能的學(xué)習(xí).比如在探究功與速度變化的關(guān)系時(shí),并不需要計(jì)算功的具體數(shù)值,原因是什么?在探究之前,要重點(diǎn)掌握本實(shí)驗(yàn)中的探究方法.另外用圖象處理數(shù)據(jù)比較形象、直觀,而且誤差也小,所以這種方法必須能夠熟練應(yīng)用.教學(xué)重點(diǎn) 學(xué)習(xí)探究功與速度變化關(guān)系的物理方法,并會(huì)利用圖象法處理數(shù)據(jù).教學(xué)難點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法圖象法.2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的規(guī)范操作.課時(shí)安排 1課時(shí)三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度.2.學(xué)習(xí)利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系.過(guò)程與方法1.通過(guò)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)探究功與速度的關(guān)系，體驗(yàn)探究過(guò)程和物理學(xué)的研究方法.2.實(shí)際探究過(guò)程中如何把變力做功這個(gè)問(wèn)題解決.情感態(tài)度與價(jià)值觀1.體驗(yàn)探究的困難，享受成功的樂(lè)趣.2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過(guò)親身實(shí)踐，樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀.課前準(zhǔn)備 小車(chē)(前面帶小鉤),長(zhǎng)木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)位置釘兩個(gè)釘子),橡皮筋(56條),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶等.教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課情景導(dǎo)入情境1 如圖所示,奧運(yùn)會(huì)上,某射箭運(yùn)動(dòng)員拉弓射箭,箭在彈力作用下,獲得很大速度射出去.情境2 如下圖所示,行駛中的汽車(chē),因前方有路障而緊急剎車(chē),汽車(chē)在阻力作用下逐漸停下來(lái). 以上兩種情境有何共同特點(diǎn)?復(fù)習(xí)導(dǎo)入復(fù)習(xí)舊知：1.重力做功與重力勢(shì)能:重力做功與路徑無(wú)關(guān).重力勢(shì)能是物體和地球這個(gè)系統(tǒng)所共有的,具有相對(duì)性.重力做功等于重力勢(shì)能增量的相反數(shù),即WG=-Ep=mgh1-mgh2.2.彈力做功與彈性勢(shì)能 發(fā)生彈性形變的物體各部分之間存在彈性勢(shì)能,和重力勢(shì)能一樣,彈性勢(shì)能也具有相對(duì)性.利用類(lèi)比和無(wú)限分割再累積的方法可以推得彈性勢(shì)能的表達(dá)式.彈性勢(shì)能的改變與彈力做功有關(guān)：W彈=-Ep= 力對(duì)物體做功與動(dòng)能肯定有關(guān)系,而動(dòng)能與速度直接對(duì)應(yīng),本節(jié)課我們來(lái)探究功與速度變化的關(guān)系.問(wèn)題導(dǎo)入 “在很早的時(shí)候人們就認(rèn)識(shí)到,要想使物體運(yùn)動(dòng)是要付出代價(jià)的”,在現(xiàn)實(shí)生活中我們也經(jīng)常遇到這樣的例子:要想使汽車(chē)運(yùn)動(dòng)起來(lái)是要消耗汽油的;要想使火箭獲得一個(gè)很大的速度,從而飛向太空,這同樣要消耗大量的燃料;要想使鉛球、鐵餅等物體獲得初速度從而把它們投擲出去,這也需要運(yùn)動(dòng)員耗費(fèi)大量的體力. 以上各種現(xiàn)象中,要使物體獲得的速度越大,需要付出的代價(jià)也越高.這說(shuō)明了什么物理問(wèn)題. 推進(jìn)新課一、探究的思路問(wèn)題探究1.閱讀課文,說(shuō)出該探究實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)所需要的器材及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路.2.課本中利用不同數(shù)目的橡皮筋拉動(dòng)小車(chē)做功,對(duì)此,你有何認(rèn)識(shí)?怎樣選擇橡皮筋才盡可能減小誤差?3.實(shí)驗(yàn)時(shí)為何要平衡摩擦力?如何平衡?4.實(shí)驗(yàn)中如何來(lái)測(cè)定小車(chē)的速度?如何從紙帶上分析出小車(chē)在通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度?點(diǎn)評(píng)：探究學(xué)習(xí)方式特別強(qiáng)調(diào)問(wèn)題在學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要性.強(qiáng)調(diào)通過(guò)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí),把問(wèn)題看作是學(xué)習(xí)的動(dòng)力、起點(diǎn)和貫穿于學(xué)習(xí)過(guò)程的主線(xiàn).上述一連串的問(wèn)題由易到難,由簡(jiǎn)到繁,由小到大,層層推進(jìn),通過(guò)問(wèn)題的設(shè)置,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考分析,學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題.學(xué)生活動(dòng):帶著問(wèn)題閱讀課文,思考、交流、解決問(wèn)題,學(xué)生代表發(fā)言.師生互動(dòng):學(xué)生代表在回答問(wèn)題過(guò)程中,教師給予評(píng)價(jià)、引導(dǎo),使問(wèn)題的答案準(zhǔn)確、規(guī)范.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系.(2)體會(huì)探究的過(guò)程和所用的方法.實(shí)驗(yàn)器材:木板、小車(chē)、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶等.設(shè)計(jì)思路:如圖所示 (1)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、3W(2)由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分別測(cè)出小車(chē)獲得的速度v1、v2、v3(3)以橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為縱坐標(biāo)(以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位),小車(chē)獲得的速度為橫坐標(biāo),作出W-v曲線(xiàn).(4)如果W-v曲線(xiàn)是一條直線(xiàn),表明Wv;如果不是直線(xiàn),可著手考慮是否存在下列關(guān)系:Wv2、Wv3、W(5)根據(jù)Wv草圖,大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系.如果認(rèn)為很可能是Wv2,就做出Wv2曲線(xiàn),如果這條曲線(xiàn)是一條直線(xiàn),就可以證明你的判斷是正確的.注意事項(xiàng)：1.橡皮筋拉小車(chē)時(shí)的作用力是變力,我們不能求變力做功問(wèn)題,但選用相同的橡皮筋,且伸長(zhǎng)量都一樣時(shí),橡皮條數(shù)目的關(guān)系就是做功多少的關(guān)系,因此,可以不需求出變力功的大小,就知道功的關(guān)系.2.市售的橡皮筋粗細(xì)不一,一致性差,彈力偏大.不同的橡皮筋之間的彈力差異也較大,不能滿(mǎn)足本實(shí)驗(yàn)的要求.而且用至少4根以上時(shí)彈力過(guò)大,使打出的紙帶點(diǎn)數(shù)過(guò)少,以致找不出小車(chē)不受力勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所打出的點(diǎn).可選擇服裝中使用的多股橡皮筋的松緊帶,要仔細(xì)地剪成單股.3.實(shí)驗(yàn)中的小車(chē)不可避免地要受摩擦力的作用,我們研究拉力對(duì)小車(chē)做功和速度的關(guān)系,應(yīng)排除其他力的影響.可將木板的一端稍墊高,輕推小車(chē),觀察小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng),使重力的分力與摩擦力相平衡,消除摩擦力的影響.4.(1)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)速度;(2)用頻閃照相來(lái)測(cè)速度;(3)用傳感器借助計(jì)算機(jī)來(lái)測(cè)速度. 由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作過(guò)程的分散性,尤其是橡皮筋不可能做到各條之間的長(zhǎng)度、粗細(xì)完全一致,使得每次改變橡皮筋的條數(shù)以后,紙帶上反映小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)階段的點(diǎn)數(shù),和這些點(diǎn)的位置不一定出現(xiàn)在事先設(shè)定的B點(diǎn),可能在B點(diǎn)前后.這是因?yàn)樾≤?chē)在幾條橡皮筋拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí),還可能受到其中某條橡皮筋的拉力.因此對(duì)紙帶上的點(diǎn)要進(jìn)行分析,方法是比較B點(diǎn)之前及B點(diǎn)之后若干個(gè)相鄰兩點(diǎn)間的距離是否基本相同.選擇相鄰距離基本相同的若干個(gè)點(diǎn)作為小車(chē)的勻速運(yùn)動(dòng)階段,用這些點(diǎn)計(jì)算小車(chē)的速度.二、操作的技巧教師活動(dòng)：利用多媒體展示問(wèn)題,讓學(xué)生思考、回答.問(wèn)題：1.設(shè)想若不平衡摩擦,紙帶上的點(diǎn)會(huì)是什么樣的?平衡摩擦之后,做該實(shí)驗(yàn)紙帶上的點(diǎn)又是什么樣的?2.紙帶上的點(diǎn)距并不都是均勻的,應(yīng)該選用哪些點(diǎn)距來(lái)確定小車(chē)的速度?為什么?3.在改變橡皮筋的條數(shù)后,為什么要把小車(chē)?yán)较嗤奈恢冕尫?不這樣做會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?學(xué)生活動(dòng):分組討論.師生互動(dòng):學(xué)生發(fā)言,教師點(diǎn)評(píng)、總結(jié).明確:1.若不平衡摩擦,小車(chē)在開(kāi)始時(shí)受橡皮筋的拈力和摩擦力.拉力逐漸變小,摩擦力不變.在兩個(gè)力相等前做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng),兩力相等時(shí)速度達(dá)到最大.之后兩力的合力方向與速度方向相反,合力開(kāi)始做負(fù)功,做加速度越來(lái)越大的減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后僅受摩擦力,做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).故紙帶上的點(diǎn)是兩頭密、中間疏,幾乎找不到間距相等的點(diǎn).平衡摩擦后,小車(chē)開(kāi)始做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng),橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故點(diǎn)跡是開(kāi)始密,越來(lái)越疏,之后間距相等.2.由上述分析可知,平衡摩擦后,紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的.在小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,橡皮筋還在繼續(xù)對(duì)小車(chē)做功,恢復(fù)原長(zhǎng),做功完畢.小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng),因此我們要選擇點(diǎn)距相等的點(diǎn)來(lái)確定小車(chē)的速度.具體做法:測(cè)出點(diǎn)距相等的n個(gè)點(diǎn)間的位移x,v=.3.由上一節(jié)探究已經(jīng)知道,彈簧或橡皮筋彈性勢(shì)能為kx2.每次必須拉至相同位置,目的是保證每次實(shí)驗(yàn)每條橡皮筋的彈性勢(shì)能相同,這樣橡皮筋的條數(shù)與彈性勢(shì)能成正比,使得做的功與橡皮筋的條數(shù)成正比.隨著橡皮筋條數(shù)的增多,做功分別為W、2W、3W若不嚴(yán)格拉至同一位置,就不滿(mǎn)足上述情況,造成較大誤差.三、數(shù)據(jù)的處理教師活動(dòng)：提出問(wèn)題,讓學(xué)生思考,回答.問(wèn)題：1.對(duì)于實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù),我們?nèi)绾翁幚?2.描繪圖象時(shí)我們應(yīng)注意哪些問(wèn)題?學(xué)生分析、思考、回答:師生互動(dòng):學(xué)生回答,教師點(diǎn)評(píng),引導(dǎo).明確:1.將得到的一組(W,v)值描點(diǎn)于W-v坐標(biāo)平面內(nèi),從點(diǎn)的分布情況來(lái)大致判斷應(yīng)該是什么樣的曲線(xiàn),然后分別試探畫(huà)出W與v、W與v2、W與v3、W與之間的圖象.因?yàn)橹本€(xiàn)關(guān)系最容易判斷兩個(gè)物理量的關(guān)系,所以通過(guò)試探,找出哪一組是正比關(guān)系,最后確定功與速度的最終關(guān)系,也可借助計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行分析、整理.2.數(shù)據(jù)處理同樣體現(xiàn)了探究問(wèn)題的思路,在Wv坐標(biāo)系中描繪出W、v的各對(duì)應(yīng)點(diǎn)后,既要觀察各點(diǎn)的位置關(guān)系,又要思考這些點(diǎn)之間應(yīng)有的函數(shù)關(guān)系.由于實(shí)驗(yàn)誤差,這些點(diǎn)的位置有可能表現(xiàn)為直線(xiàn)分布,也可能表現(xiàn)為曲線(xiàn)分布.一般呈直線(xiàn)分布的原因是由于橡皮筋的拉力較大,小車(chē)的速度比較大,加之實(shí)驗(yàn)次數(shù)少,所取的點(diǎn)數(shù)也少,使W、v各對(duì)應(yīng)點(diǎn)近似成線(xiàn)性分布.可以從兩方面解決:在小車(chē)上加砝碼,增大小車(chē)質(zhì)量,使小車(chē)速度不致過(guò)快;另外在畫(huà)圖時(shí)加大縱坐標(biāo)的單位長(zhǎng)度.從原點(diǎn)O開(kāi)始描繪圖線(xiàn)也可以避免畫(huà)成直線(xiàn).畫(huà)圖線(xiàn)時(shí)應(yīng)畫(huà)成平滑的曲線(xiàn),不能連成折線(xiàn);在畫(huà)直線(xiàn)時(shí)應(yīng)盡可能使點(diǎn)落在直線(xiàn)上,不能落在直線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè),如圖甲、乙所示.教師活動(dòng):要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,歸納進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的步驟.分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),教師觀看學(xué)生實(shí)驗(yàn),及時(shí)給予幫助或引導(dǎo).學(xué)生活動(dòng):歸納實(shí)驗(yàn)步驟,按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn).問(wèn)題探究問(wèn)題:研究汽車(chē)的制動(dòng)距離與車(chē)速的關(guān)系導(dǎo)思：汽車(chē)的制動(dòng)性能，是衡量汽車(chē)性能的重要指標(biāo).在一次汽車(chē)制動(dòng)性能的測(cè)試中，司機(jī)踩下剎車(chē)閘，使汽車(chē)在阻力作用下逐漸停止運(yùn)動(dòng).下表中記錄的是汽車(chē)由不同速率行駛時(shí)，制動(dòng)后所經(jīng)過(guò)的距離.汽車(chē)速率v/(km·h-1)制動(dòng)距離s/m101204401660？ 可以根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，分析以下問(wèn)題：1.為什么汽車(chē)的速率越大，制動(dòng)的距離也越大？2.讓汽車(chē)載上3名乘客，再做同樣的測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制動(dòng)距離加長(zhǎng)了.試分析原因.3.設(shè)汽車(chē)在以60 km/h的勻速率行駛的時(shí)候制動(dòng)，在表中填上（沒(méi)有乘客時(shí)的）制動(dòng)距離的近似值.試說(shuō)明你分析的依據(jù)和過(guò)程. 你可以運(yùn)用動(dòng)能定理列方程組解答，也可以通過(guò)分析表中的數(shù)據(jù)，找出車(chē)速v跟制動(dòng)距離s的（比例）關(guān)系，從而求出當(dāng)汽車(chē)速率為60 km/h時(shí)的制動(dòng)距離.探究：以汽車(chē)為研究對(duì)象.在制動(dòng)過(guò)程中，剎車(chē)產(chǎn)生的阻力對(duì)汽車(chē)做負(fù)功，汽車(chē)制動(dòng)后的末速度是零.假設(shè)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的阻力不變，由動(dòng)能定理可知，汽車(chē)制動(dòng)前的初速度（初動(dòng)能）越大，制動(dòng)時(shí)阻力做的功也越多，因而制動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的距離也越長(zhǎng). 汽車(chē)載客越多，汽車(chē)的動(dòng)能越大.因此，在制動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功越多，沖出的距離就越長(zhǎng). 當(dāng)公路上行駛的車(chē)輛意外發(fā)生碰撞時(shí)，它們的損壞程度和事故的嚴(yán)重性跟碰撞前車(chē)輛的動(dòng)能大小有關(guān)，而車(chē)輛的動(dòng)能則取決于車(chē)輛的質(zhì)量和速度的平方.因此在公路上，尤其是在高速公路上，都有限制車(chē)速的標(biāo)志.貨車(chē)、客車(chē)的質(zhì)量較大，對(duì)它們速度大小的限制值要比轎車(chē)小一些.如高速公路對(duì)中、重型車(chē)輛和客車(chē)的車(chē)速限制一般是100 km/h，對(duì)轎車(chē)一般是120 km/h. 有的汽車(chē)（如城市中的雙層客車(chē)）在設(shè)計(jì)時(shí)廠家就把車(chē)速限制在70 km/h；當(dāng)汽車(chē)速度高于70 km/h時(shí)，即使駕駛員踩油門(mén)，燃油系統(tǒng)也不會(huì)把燃油送到發(fā)動(dòng)機(jī)中，直到汽車(chē)速度低于70 km/h，才會(huì)恢復(fù)供油.例 關(guān)于探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是（ ）A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車(chē)做功的具體數(shù)值B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致C.放小車(chē)的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平D.先接通電源,再讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出解析：本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有必要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了,A錯(cuò).每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必須保持一致,只有這樣才能保證以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍,B錯(cuò).小車(chē)運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,只有使木板傾斜到一定程度,才能減小誤差,C錯(cuò).實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)該先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作,然后再讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出,D正確.答案：D點(diǎn)評(píng)：做實(shí)驗(yàn)前,要先了解探究的內(nèi)容、思路、方法,才能對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行正確處理.例2 某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系時(shí)得到了W與v的一組數(shù)據(jù),請(qǐng)你對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并確定W與v之間的關(guān)系.W0.001.002.003.004.005.006.00v/(m·s-1)0.000.801.101.281.531.761.89v20.000.641.211.642.343.103.57解析：以W為縱坐標(biāo),v為橫坐標(biāo),作出W-v曲線(xiàn).以W為縱坐標(biāo),v2為橫坐標(biāo),作出W-v2曲線(xiàn).由圖象可看出:Wv2.點(diǎn)評(píng)：用圖象法分析兩物理量之間的關(guān)系,很直觀,也很清晰.=LT1(3=某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖564所示的實(shí)驗(yàn).將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方.然后接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn).得到的紙帶如圖5-6-5所示，O點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn).該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理:取OA=AB=BC，并根據(jù)紙帶算出了A、B、C三點(diǎn)的速度分別為vA=0.12 m/s，vB=0.17 m/s，vC=0.21m/s.根據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致判斷Wv2? 解答：設(shè)由O到A的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為W，那么由O到B過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為2W，由O到C的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為3W.由計(jì)算可知，=1.44×10-2 m2/s2，=2.89×10-2m2/s2，=4.41×10-2 m2/s2，2，3，即2，3.由以上數(shù)據(jù)可以判定Wv2是正確的.也可以根據(jù)W-v2的曲線(xiàn)來(lái)判斷.課堂訓(xùn)練1.本節(jié)是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn),探究的目的是（ ）A.探究力與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系B.探究力與物體運(yùn)動(dòng)加速度的關(guān)系C.探究力對(duì)物體做的功與物體加速度變化的關(guān)系D.探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系答案：D2.對(duì)于橡皮筋做的功來(lái)說(shuō),直接測(cè)量是有困難的.我們可以巧妙地避開(kāi)這個(gè)難題而不影響問(wèn)題的解決,只需要測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍，使用的方法是（ ）A.用同樣的力對(duì)小車(chē)做功，讓小車(chē)通過(guò)的距離依次為l、2l、3l進(jìn)行第1次、第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),力對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W、B.讓小車(chē)通過(guò)相同的距離，第1次力為F，第2次力為2F、第3次力為3F實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3WC.選用同樣的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致，當(dāng)用1條、2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3WD.利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量對(duì)小車(chē)的拉力F，利用直尺測(cè)量小車(chē)在力作用下移動(dòng)的距離l，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車(chē)做的功，可控制為W、2W、3W答案：C3.在本實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用,在小車(chē)沿木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外，還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的辦法是使木板略微傾斜.對(duì)于木板的傾斜程度，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A.木板只要稍微傾斜一下即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格的要求B.木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿(mǎn)足下面條件，即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車(chē)受到的阻力C.如果小車(chē)在滑行的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)，則木板的傾斜程度是符合要求的D.其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的答案：BC4.在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中作出Wv圖象如圖所示,符合實(shí)際的是（ ）答案：C5.在探究功與物體速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到了一條如圖所示的紙帶,這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密，中間稀疏.出現(xiàn)這種情況的原因可能是( )A.電源的頻率不穩(wěn)定 B.木板傾斜程度太大C.沒(méi)有使木板傾斜或傾斜角太小 D.小車(chē)受到的阻力較大答案：CD課堂小結(jié) 通過(guò)本節(jié)探究實(shí)驗(yàn),我們學(xué)會(huì)了一種巧妙的方法:橡皮筋的彈力做功不便于用公式來(lái)計(jì)算,然而改變橡皮筋的條數(shù),保持小車(chē)相同的運(yùn)動(dòng)距離,則彈力功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因主要是平衡摩擦是否恰當(dāng).輕推小車(chē),恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)才可以. 通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理得知Wv2.布置作業(yè)1.閱讀教材中“做一做”,有條件的同學(xué)可以在自家電腦上練習(xí).2.嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,說(shuō)出你的實(shí)驗(yàn)原理.板書(shū)設(shè)計(jì)6 實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究功與速度變化的關(guān)系二、實(shí)驗(yàn)原理:橡皮筋拉小車(chē)做功,可用橡皮筋的條數(shù)來(lái)確定,小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出.三、操作步驟:(略)四、注意事項(xiàng):平衡摩擦力五、Wv2.活動(dòng)與探究課題：人騎自行車(chē)在平直的路面上運(yùn)動(dòng),當(dāng)人停止蹬車(chē)后,車(chē)仍能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng).探究外力對(duì)車(chē)做的功與車(chē)速度的關(guān)系.探究方法：運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力可認(rèn)為大小不變.步驟：1.使自行車(chē)獲得某一速度后，停止蹬車(chē)，讓自行車(chē)沿著平直路面前進(jìn)，用停表測(cè)出自行車(chē)從停止蹬車(chē)到停止運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t，用皮尺測(cè)出自行車(chē)停止蹬車(chē)后運(yùn)動(dòng)的距離s.2.設(shè)自行車(chē)無(wú)動(dòng)力后受到的阻力為f，則這一過(guò)程阻力所做的功Wf=fs，自行車(chē)的初速度v0=2=2s/t.3.重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1可以得到多組t和s的值.4.通過(guò)作Wv圖象或者計(jì)算的方法可以得到Wv的關(guān)系.設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng) 物理學(xué)是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,本節(jié)就是一節(jié)探究實(shí)驗(yàn)課.為了能使學(xué)生在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前能夠明白實(shí)驗(yàn)的目的、設(shè)計(jì)思路及實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),本教學(xué)設(shè)計(jì)采用了問(wèn)題探究式教學(xué).由教師提出一串問(wèn)題,學(xué)生分組討論、思考、解答,使學(xué)生在交流和討論中,借助集體的智慧提高了自身的素質(zhì).問(wèn)題由淺及深,層層推進(jìn),雖有一定的難度,但學(xué)生稍加思考就能解決,在解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生自信心,樂(lè)于學(xué)習(xí).