《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》教案2(二)

實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系教案一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1、知道探究活動(dòng)須測定功與速度兩個(gè)物理量；2、會(huì)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度；3、會(huì)運(yùn)用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系。（二）過程與方法1、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案確定過程的探究思路；2、體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作過程中控制實(shí)驗(yàn)條件的方法；3、體驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理尋找物理量間變化關(guān)系的方法。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀通過親身實(shí)踐體會(huì)， 領(lǐng)略探究過程中避繁就簡的方法選擇， 感受實(shí)驗(yàn)探究的快樂， 形成“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)觀，培養(yǎng)科學(xué)思維方式與能力。二、教學(xué)重點(diǎn)探究思路，功與速度變化的關(guān)系。三、教學(xué)難點(diǎn)1、變力功的計(jì)算（倍增法）。2、從尋找 W-V關(guān)系轉(zhuǎn)向?qū)ふ襑-V關(guān)系（圖像法）。四、課時(shí)安排1 課時(shí)五、教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件、粉筆、圖片。六、教學(xué)過程新課導(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: 要想使汽車運(yùn)動(dòng)起來是要消耗汽油的 ; 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。 這說明了什么物理 問題。新課講解：一、探究的思路1、閱讀課文，說出該探究實(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)小車做功，對此，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)中如何來測定小車的速度 ？如何從紙帶上分析出小車在通過B點(diǎn)時(shí)的速度？實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、通過實(shí)驗(yàn)探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系。2、體會(huì)探究的過程和所用的方法。實(shí)驗(yàn)器材：木板、小車、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)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W 2W 3W2、由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分別測出小車獲得的速度vi、V2、V33、以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)（以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功 W為單位，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，作出W-v曲線。4、如果W-v曲線是一條直線，表明W匯v;如果不是直線，可著手考慮是否存在下列關(guān)系：W8v2、W v3、M Vv5、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W2曲線，如果這條曲線是一條直線，就可以證明你的判斷是正確的。注意事項(xiàng):1、橡皮筋拉小車時(shí)的作用力是變力 , 我們不能求變力做功問題 , 但選用相同的橡皮筋,且伸長量都一樣時(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,不能滿足本實(shí)驗(yàn)的要求。 而且用至少4 根以上時(shí)彈力過大, 使打出的紙帶點(diǎn)數(shù)過少, 以致找不出小車不受力勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所打出的點(diǎn)?？蛇x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)中的小車不可避免地要受摩擦力的作用 , 我們研究拉力對小車做功和速度的關(guān)系應(yīng)排除其他力的影響?？蓪⒛景宓囊欢松詨|高 , 輕推小車 , 觀察小車是否做勻速運(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)器來測速度 ;(2) 用頻閃照相來測速度 ;(3) 用傳感器借助計(jì)算機(jī)來測速度。由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作過程的分散性 , 尤其是橡皮筋不可能做到各條之間的長度、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≤囋趲讞l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)作為小車的勻速運(yùn)動(dòng)階段, 用這些點(diǎn)計(jì)算小車的速度。二、操作的技巧教師活動(dòng)：利用多媒體展示問題 , 讓學(xué)生思考、回答。問題： 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)距來確定小車的速度? 為什么 ?3、在改變橡皮筋的條數(shù)后 , 為什么要把小車?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、總結(jié)。明確 :1 、 若不平衡摩擦, 小車在開始時(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，合力開始做負(fù)功，做加速度越來越大的減速運(yùn)動(dòng) ，當(dāng)橡皮筋恢復(fù) 原長后僅受摩擦力，做勻減速直線運(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，小車開始做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)，橡皮筋恢復(fù)原長后彳勻速直線運(yùn)動(dòng)，故點(diǎn)跡是開始密，越來越疏，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。在小車做加速運(yùn)動(dòng)的過 程中，橡皮筋還在繼續(xù)對小車做功，恢復(fù)原長，做功完畢。小車做勻速運(yùn)動(dòng)，因此我們要選擇點(diǎn)距相等的點(diǎn)來確定小車的速度。具體做法：測出點(diǎn)距相等的n個(gè)點(diǎn)間的位移x,v=一x一。(n-1)T3、由上一節(jié)探究已經(jīng)知道 ,彈簧或橡皮筋彈性勢能為-kx2o每次必須拉至相同位置,2目的是保證每次實(shí)驗(yàn)每條橡皮筋的彈性勢能相同，這樣橡皮筋的條數(shù)與彈性勢能成正比，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WW 2W 3W若不嚴(yán)格拉至同一位置，就不滿足上述情況，造成較大誤差。三、數(shù)據(jù)的處理教師活動(dòng)：提出問題，讓學(xué)生思考，回答。問題：1、對于實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)，我們?nèi)绾翁幚恚?、描繪圖象時(shí)我們應(yīng)注意哪些問題？學(xué)生分析、思考、回答：師生互動(dòng)：學(xué)生回答，教師點(diǎn)評，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)的分布情況來大致判斷應(yīng)該是什么樣的曲線，然后分別試探畫出 W與v、W與v2、W與v3、W與Jv之間的圖象。因?yàn)橹?線關(guān)系最容易判斷兩個(gè)物理量的關(guān)系 ，所以通過試探，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)來進(jìn)行分析、整理。2、數(shù)據(jù)處理同樣體現(xiàn)了探究問題的思路，在Wv坐標(biāo)系中描繪出 W v的各對應(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)為直線分布，也可能表現(xiàn)為曲線分布。一般呈直線分布的原因是由于橡皮筋的拉 力較大，小車的速度比較大，加之實(shí)驗(yàn)次數(shù)少，所取的點(diǎn)數(shù)也少，使W v各對應(yīng)點(diǎn)近似成線性 分布?？梢詮膬煞矫娼鉀Q：在小車上加祛碼，增大小車質(zhì)量，使小車速度不致過快；另外在畫圖 時(shí)加大縱坐標(biāo)的單位長度。從原點(diǎn)。開始描繪圖線也可以避免畫成直線。畫圖線時(shí)應(yīng)畫成平滑的曲線，不能連成折線；在畫直線時(shí)應(yīng)盡可能使點(diǎn)落在直線上，不能落在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)乙所示。,如圖甲、7 6 5 4 3 1 O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)。