第一篇：關(guān)于實驗“探究功與速度變化的關(guān)系”的一種改進(jìn)方案

關(guān)于實驗“探究功與速度變化的關(guān)系”的一種改進(jìn)方案

摘要：《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理必修2（人教版）》所編排的“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的探究試驗，盡管目的明確，構(gòu)思巧妙，取材簡單，容易激發(fā)學(xué)生的探究興趣，但要想準(zhǔn)確達(dá)到試驗?zāi)康倪€是比較比較困難的，筆者通過將學(xué)生習(xí)題情境加以創(chuàng)造性的設(shè)計（核心儀器DIY），制定了可行的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞：改進(jìn)動機(jī)

方案原型

儀器DIY 實踐過程

優(yōu)勢

正文

一、方案改進(jìn)的動機(jī)

在人教版的教材中所提供的關(guān)于變力做功與速度變化的關(guān)系參考案例中采用了橡皮筋，而“對于本實驗來說，橡皮筋是影響實驗效果的關(guān)鍵因素。……比較適合本實驗的橡皮筋為橫截面為圓形、單根半徑約為0.7mm的細(xì)橡皮筋。如果在當(dāng)?shù)卣也坏竭@樣的橡皮筋，也可以選擇服裝制作中由多根細(xì)橡皮筋組成的帶狀或圓柱狀的松緊帶。帶狀松緊帶要仔細(xì)地剪成單股，圓柱狀松緊帶只要去掉包裹的紗線即可?！盵1] 實踐證明，該規(guī)格的細(xì)橡皮筋不容易找到，選擇用松緊帶的建議則耗時耗力、工作量大，不具備可操作性。

對于常見的物理實驗器材-----彈簧卻沒有涉及，無論從可操作性還是使用的普遍性，彈簧較橡皮筋都具很大的優(yōu)勢！

二、改進(jìn)方案的原型

（多選題）某研究性學(xué)習(xí)小組覺得教材中實驗測量過程較復(fù)雜，改進(jìn)如下：如圖所示，將教材實驗中的木板放在桌子的邊緣，小車的前端放一小球，小車在橡皮筋作用下加速運動，到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運動，小球做平拋運動，測出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、…、n時的平拋距離x1、x2、x3、…、xn，則（）

A.如果忽略一切摩擦，x∝n（n為橡皮筋條數(shù)）

B.如果忽略一切摩擦，x2∝n（n為橡皮筋條數(shù)）

C.該實驗中小車受的摩擦力可以通過傾斜木板的方法平衡而不產(chǎn)生新的誤差

D.該實驗中傾斜木板會產(chǎn)生誤差

解析：小車觸碰擋板前與小球一起做加速運動，觸碰擋板的瞬間車與球具有共同的速度v，觸碰后小球以該速度為初速度做平拋運動。

設(shè)小球與車一起運動時離地面的高度為h，平拋運動的水平為x，則由平拋運動知識可知：

如果忽略一切摩擦，由動能定理可得：

聯(lián)立兩式有

若令該過程中每條橡皮筋做功為W，n條橡皮筋做功時對應(yīng)小球的平拋距離為xn，則有：

若考慮摩擦，該實驗中的摩擦主要是小車所受的摩擦力，誠然可通過傾斜木板的方法來平衡，但該情況下小球?qū)⒆鲂毕聮佭\動（不是推理時的平拋運動了）

故而本題的答案為BD

三、方案核心儀器DIY

根據(jù)方案原型所描述的物理情景，DIY本方案的核心儀器

關(guān)鍵實驗條件的保證（部件用途說明）：

1.彈簧所套細(xì)管――細(xì)管外徑稍小于彈簧內(nèi)徑，保證彈簧形變時沿徑向形變

2.倍增法的體現(xiàn)（控制件）――使彈簧在固定桿和移動桿間發(fā)生壓縮形變，提起時彈簧釋放能量，恢復(fù)原狀;因為控制件的同一性保證了每次實驗中彈簧的形變量的一致性，從而保證彈簧所做的總功與彈簧數(shù)量成正比。如圖所示

3.改變彈簧數(shù)量――在移動桿和固定桿間根據(jù)需要放置彈簧如圖所示

4.小球平拋的初速度與物體加速過程末速度的一致――通過螺母來調(diào)節(jié)固定件的位置，使移動桿被螺桿前段約束時彈簧仍處于低程度的壓縮狀態(tài)

5.方案情景展現(xiàn)如圖所示

6.小鋼球做平拋運動――將儀器固定在桌面后，在移動桿上放置水準(zhǔn)儀來檢驗儀器是否是水平安裝（如圖）

四、方案實踐過程

（一）實驗器材：小鋼球、水準(zhǔn)儀（2個）、彈簧（5～～6根）、重錘線、毫米刻度尺、細(xì)沙盤、固定夾（2個）、核心DIY儀器

（二）實驗步驟：

1.將自制儀器用固定夾固定在桌面邊緣，并用水準(zhǔn)儀檢測儀器水平安裝與否，保證儀器的移動桿在水平方向運動。

2.用重錘線確定小球離開移動桿瞬間在地面上的投影點，作為小球平拋運動的水平位移的測量起始點，用刻度尺測量出小球平拋時的數(shù)值高度h

3.取下水準(zhǔn)儀，用控制件約束移動桿，將小球放置在移動桿上后迅速提起控制件釋放移動桿初步確定小球的落地點

4.將沙盤移至初步確定的小球落地點，重復(fù)步驟3，沙盤上小球的落地點用刻度尺測量小球平拋運動的水平位移x2，此時彈簧的根數(shù)為2，彈簧做功為2W，將數(shù)據(jù)填入記錄表中

5.改變彈簧數(shù)量重復(fù)步驟

3、步驟4，將測得的小球的水平位移x與對應(yīng)的彈簧數(shù)量記錄在記錄表中

W

0

1W

2W

3W

4W

5W

6W

x（cm）

0.00

（三）數(shù)據(jù)分析與處理（同教材不再贅述）

（四）誤差分析

1.系統(tǒng)誤差：①摩擦力的存在

② 彈簧的根數(shù)是從2開始，當(dāng)彈簧為1根的情景無法操作

2.偶然誤差：①測量小鋼球平拋運動的豎直高度時沒有考慮沙及沙盤的厚度

②實驗過程中固定不牢造成小鋼球做斜拋運動

③實驗過程中記錄小鋼球落地位置的沙盤位置發(fā)生改變

五、本方案的優(yōu)勢

通過平拋運動的橋梁作用，使數(shù)據(jù)的采集更為簡便，直接將測量的位移參與到結(jié)論的歸結(jié)中，省去了計算速度的繁瑣。

來源于習(xí)題，將習(xí)題情景運用到實踐中拉近了學(xué)生“學(xué)”與“用”的距離，教師的創(chuàng)造性勞動更能身體力行地感染學(xué)生，在榜樣的帶動下學(xué)生會有意識地增加學(xué)以致用的動機(jī)。

此外，用彈簧來代替橡皮筋-------橡皮筋作功與彈簧做功本質(zhì)上相同，因而從原理上來說是行得通的，況且彈簧是傳統(tǒng)的、經(jīng)典的教學(xué)器材，在各教學(xué)器材店的存量、款式、規(guī)格等要比橡皮筋更易得到，增強了實驗的可操作性。至于該方案的核心儀器的各部件所需要的材料和工藝均不復(fù)雜，可在從事鋁合金工藝的店鋪中的下腳料即可滿足，在實現(xiàn)廢物再利用的同時，又讓學(xué)生感受可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵，實現(xiàn)了學(xué)科間知識的滲透融合！

參考文獻(xiàn)：

[1]杜敏 梁旭等 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書 物理2（必修）教師教學(xué)用書 人民教育出版社2007：107

第二篇：探究功與速度變化的關(guān)系教學(xué)設(shè)計

教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能 會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度； 學(xué)習(xí)利用物理圖像探究功與物體速度變化的關(guān)系。

2、過程與方法：通過用紙帶與打點計時器來探究功與物體速度相關(guān)量變化的關(guān)系，體驗知識的探究過程和物理學(xué)的研究方法。

3、情感態(tài)度與價值觀：體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立”實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。學(xué)習(xí)探究功與物體速度變化的關(guān)系的物理方法――倍增法，并會利用圖像法處理數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)的處理方法――圖像法

重點

會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度，小車做勻速運動階段測量速度較合理。

難點

學(xué)習(xí)利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系

教法及教具

自主探究、交流討論、自主歸納

教學(xué)過程

（一）閱讀教材，提出方法

配套器材：課本方案裝置 實驗思想方法：倍增法。雖為變力做功，但橡皮條做的功，隨著橡皮條數(shù)目的成倍增加功也成倍增加。這種方法的構(gòu)思極為巧妙。歷史上，庫侖應(yīng)用類似的方法發(fā)現(xiàn)了著名的庫侖定律。當(dāng)然，恒力做功時，倍增法同樣適用。數(shù)據(jù)處理方法：圖像法。作出功—速度曲線，分析這條曲線，得出功與速度變化的定量關(guān)系。學(xué)生思考，提出預(yù)案 學(xué)生提出多種設(shè)計預(yù)案，在課上展示設(shè)計的思路和方法： 課本方案、氣墊導(dǎo)軌加數(shù)字毫秒計方案、鐵架臺打點計時器自由落體方案等。教師針對各種設(shè)計預(yù)案，進(jìn)行分析： 主要從合理性、科學(xué)性、可行性等方面進(jìn)行分析，略。

（二）師生研討，初定方案

1、制定基本的實驗方案：互動以下面幾個問題為中心展開： 探究中，我們是否需要橡皮筋做功的具體數(shù)值不需要。因為實驗是以倍增的思想方法設(shè)計，若橡皮筋第一次做功為W，則橡皮筋第二次做功為2W，…、橡皮筋第n次做功為nW。且實驗巧妙地將倍增的物理方法應(yīng)用于變力做功。為了達(dá)到各次實驗中橡皮筋做的功成倍增加，即實現(xiàn)倍增，對各次實驗中橡皮筋的伸長量有什么要求你想出了什么辦法各次實驗中橡皮筋的伸長量必須相同。若使小車在橡皮筋的變力作用下產(chǎn)生的位移相同，就要有相同的運動起點。具體方法是：以第一次實驗時小車前端的位置為基準(zhǔn)，垂直運動方向在木板上作出一條水平線。以后改變橡皮筋的條數(shù)時，小車前端仍以此位置為基準(zhǔn)運動。小車獲得的速度怎樣計算小車在橡皮筋作用結(jié)束后，做勻速運動。找出紙帶中點距相等的一段。求出點距相等一段的平均速度，即為小車勻速運動的速度，即小車加速后獲得的速度。是否一定需要測出每次加速后小車速度的數(shù)值可以怎樣做不一定需要。設(shè)第一次小車獲得的速度為v，小車在第一次、第二次、…、第n次實驗中的速度為： 若令 則 即小車在第二次以后實驗中獲得的速度可以用第一次實驗中獲得的速度的倍數(shù)來表示。實驗完畢后，用什么方法分析橡皮筋對小車做的功與小車速度的關(guān)系 圖像法。如何在坐標(biāo)紙上建立兩軸物理量如何確定適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 縱坐標(biāo)表示橡皮筋對小車做的功，橫坐標(biāo)表示小車獲得的速度。以第一次實驗時的功W為縱軸的單位長度，可以用第一次實驗時的速度v為橫軸的單位長度，作出W—v曲線，即功—速度曲線。

2、確立基本的實驗方案，設(shè)計初步的實驗步驟： A。先將木板置于水平桌面，然后在釘有鋼釘?shù)拈L木板上，放好實驗小車。B。把打點計時器固定在木板的一端，將紙帶穿過打點計時器的限位孔，紙帶一端夾緊在小車的后端，打點計時器接電源。C。過兩釘中垂線上的適當(dāng)位置作兩釘?shù)钠叫芯€，交中垂線于O點，作為小車每次運動的起始點。D。使用一根橡皮筋時，將小車的前端拉到O點，接通電源，打點計時器打點，釋放小車，小車離開木板前適時使小車制動，斷開電源，取下紙帶。重復(fù)本項前面的過程，選出點跡清晰的紙帶。E。換用同樣材料、粗細(xì)、長度的兩根、三根、…六根橡皮筋，依照D項的方法，分別進(jìn)行實驗。F。以功為縱軸，以速度為橫軸，建立坐標(biāo)系，用描點法作出圖像，看看是否是正比例圖像，若不是，功與速度的哪種相關(guān)量是正比的，功就與速度的這種相關(guān)量具有確定的函數(shù)關(guān)系。

（三）學(xué)生實驗，教師指導(dǎo)

1、學(xué)生按確定方案開始初步實驗。

2、教師適時提出問題，指導(dǎo)學(xué)生操作的技巧，針對問題，完善實驗操作。小車運動中會受到阻力，可以采用什么方法進(jìn)行補償 可以采用平衡摩擦力的方法。具體操作是：使木板略微傾斜，將小車放到木板上，輕推小車，小車運動，觀察紙帶的點距。調(diào)節(jié)木板的傾角，觀察紙帶的點距，直到點距相等，表明恰平衡摩擦力。觀察打點的紙帶，點距是如何變化的點距是否均勻問題出在哪里若恰能平衡摩擦力，試分析小車會做何種運動應(yīng)該采用哪些點

板書設(shè)計

課外作業(yè)

教學(xué)后記

第三篇：6. 實驗：探究功與速度變化的關(guān)系 教學(xué)設(shè)計 教案

教學(xué)準(zhǔn)備

1.教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

（1）會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度；（2）學(xué)習(xí)利用物理圖像探究功與物體速度變化的關(guān)系。

2、過程與方法

通過用紙帶與打點計時器來探究功與物體速度相關(guān)量變化的關(guān)系，體驗知識的探究過程和物理學(xué)的研究方法。

3、情感態(tài)度與價值觀

體會學(xué)習(xí)的快樂，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過親身實踐，樹立“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。

2.教學(xué)重點/難點

教學(xué)重點：學(xué)習(xí)探究功與物體速度變化的關(guān)系的物理方法――倍增法，并會利用圖像法處理數(shù)據(jù)。

教學(xué)難點：實驗數(shù)據(jù)的處理方法――圖像法。

3.教學(xué)用具

多媒體、板書

4.標(biāo)簽

教學(xué)過程

一、實驗?zāi)康?/p>

1．通過實驗探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系． 2．體會探究過程和所用的方法．

二、實驗原理

讓橡皮筋拉動小車做功使小車的速度增加，使拉小車的橡皮筋的條數(shù)由1條變?yōu)?條、3條……則橡皮筋對小車做的功為W、2W、3W、……通過對打點計時器所打紙帶的測量計算出每次實驗結(jié)束時小車的速度，最后分析每次做的功與速度的關(guān)系，總結(jié)出功與速度的關(guān)系．

三、實驗器材

木板、橡皮筋(若干)、小車、打點計時器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等.四、實驗步驟

1．按如圖所示安裝好實驗儀器．

2．平衡摩擦力：將安裝有打點計時器的長木板的一端墊起，紙帶穿過打點計時器，不掛橡皮筋，接通電源，輕推小車，打點計時器在紙帶上打出間隔均勻的點．

3．第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋彈力對小車做功為W，并將得到的數(shù)據(jù)記入表格．

4．換用2條、3條、4條……同樣的橡皮筋做實驗，并使橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測出速度為v2、v3、v4、……橡皮筋對小車做功分別為2W、3W、4W、……將數(shù)據(jù)記入表格．

5．分析數(shù)據(jù)，嘗試做W－v、W－v2等圖象，探究W、v的關(guān)系．

五、數(shù)據(jù)處理

1．速度數(shù)值的獲得：實驗獲得的是如圖所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度的關(guān)系，需要測量的是彈力做功結(jié)束時小車的速度，即小車做勻速運動的速度．所以，應(yīng)該在紙帶上測量的物理量是圖中A1、A3間的距離x，小車此時速度的表達(dá)式為v＝2T(x)，其中T是打點計時器的打點周期．即選擇相鄰距離基本相同的若干點A1、A2、A3、……來計算小車勻速運動時的速度．

六、誤差分析

1．誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做的功與橡皮筋的條數(shù)不成正比．

2．誤差的另一主要來源是可能沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡得不合適． 3．利用紙帶確定物體的速度時，測量不準(zhǔn)也會帶來誤差．

七、注意事項

1．平衡摩擦力的方法：將木板一端墊高，輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做勻速運動，找到木板的一個合適的傾角．

2．測小車速度時，紙帶上的點應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動的． 3．橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的，力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值．

4．每次釋放小車時，都要讓它從同一位置由靜止開始運動． 5．小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點多一些． 實驗探究

一、實驗原理及注意事項 例：用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系．實驗時，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出，沿木板滑行．小車滑行過程中帶動通過打點計時器的紙帶，記錄其運動情況．觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點跡疏密不勻，后面部分點跡比較均勻，回答下列問題：

（1）適當(dāng)墊高木板是為了________．

（2）通過紙帶求小車速度時，應(yīng)使用紙帶的________(選填“全部”“前面部分”或“后面部分”)．

（3）若實驗做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根…n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2…vn，用W表示橡皮筋對小車所做的功，作出的Wv2圖線是一條過坐標(biāo)原點的直線，這說明W與v的關(guān)系是____________________________________.【解析】

（1）為使橡皮筋對小車做的功等于合力對小車做的功，需利用小車重力沿木板方向的分力平衡摩擦力．

（2）實驗中需要求橡皮筋做功后小車獲得的速度，所以應(yīng)用紙帶的后面部分．（3）“過原點的直線”意味著縱橫坐標(biāo)軸對應(yīng)的兩個量成正比關(guān)系．

【答案】（1）平衡摩擦力（2）后面部分（3）W與速度v的平方成正比 實驗探究

二、圖象法處理實驗數(shù)據(jù)

例：在“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中得到甲、乙兩組數(shù)據(jù)(說明：小車質(zhì)量為300 g，小車受力的位移為19 cm，使用的橡皮筋由1根增至6根，每次增加1根)：

試根據(jù)以下數(shù)據(jù)分別在圖中畫出Wv圖、Wv2圖．

由此可得出結(jié)論：_______________________________.【解析】 分析數(shù)據(jù)描點可作圖(如圖甲、乙所示)：

由此可得出結(jié)論：外力做的功與速度的平方成正比． 【答案】 見解析 規(guī)律總結(jié)

1．用圖象處理數(shù)據(jù)，比直接尋找W和v的關(guān)系更形象、直觀．

2．畫圖線時應(yīng)畫成平滑的曲線，不能連成折線；在畫直線時盡可能使點落在直線上，不能落在直線上的點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)．

實驗探究

三、實驗創(chuàng)新探究

例：某同學(xué)在“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中，設(shè)計了如圖甲所示的實驗．將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過電火花計時器．先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方．然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點．得到的紙帶如圖乙所示．O點為計時器打下的第1個點．該同學(xué)對數(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三點的速度分別為vA＝0.12 m/s，vB＝0.17 m/s，vC＝0.21 m/s.【答案】 見解析

課堂小結(jié)

一、實驗?zāi)康?/p>

1．通過實驗探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系． 2．體會探究過程和所用的方法．

二、實驗原理 讓橡皮筋拉動小車做功使小車的速度增加，使拉小車的橡皮筋的條數(shù)由1條變?yōu)?條、3條……則橡皮筋對小車做的功為W、2W、3W、……通過對打點計時器所打紙帶的測量計算出每次實驗結(jié)束時小車的速度，最后分析每次做的功與速度的關(guān)系，總結(jié)出功與速度的關(guān)系．

三、實驗器材

木板、橡皮筋(若干)、小車、打點計時器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等.四、實驗步驟

1．按如圖所示安裝好實驗儀器． 2．平衡摩擦力

3．第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋彈力對小車做功為W，并將得到的數(shù)據(jù)記入表格．

4．換用2條、3條、4條……同樣的橡皮筋做實驗，并使橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測出速度為v2、v3、v4、……橡皮筋對小車做功分別為2W、3W、4W、……將數(shù)據(jù)記入表格．

5．分析數(shù)據(jù)，嘗試做W－v、W－v2等圖象，探究W、v的關(guān)系．

五、數(shù)據(jù)處理 處理方法

六、誤差分析 誤差的來與

七、注意事項

板書

一.猜想： 二 實驗方案的設(shè)計 三.實驗操作技巧（1）功的測定：相同橡皮筋、同一位置釋放（2）速度的測定：紙帶或光電門（3）平衡摩擦力：

（4）改進(jìn)方案：氣墊導(dǎo)軌、光電門 四.實驗數(shù)據(jù)處理與結(jié)論（1）處理方法：

（2）實驗結(jié)論：外力對物體做的功與物體速度的平方成正比

第四篇：探究功與速度變化的關(guān)系教案_物理_教學(xué)設(shè)計_人教版

5.6 探究功與速度變化的關(guān)系

【教材版本】

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書（人民教育版）必修物理2 【設(shè)計思想】

1、圍繞實驗設(shè)計、實驗操作與實驗數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生展開探究過程。通過小組討論、課件演示、動手實驗和實驗數(shù)據(jù)處理等一系列活動激發(fā)學(xué)生主動參與的積極性和和學(xué)習(xí)的熱情。教師根據(jù)知識發(fā)生、發(fā)展與變化的過程通過穿針引線的方式積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，努力激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)和合作學(xué)習(xí)的能力。

2、采用“問題—討論—實驗—歸納”的探究性教學(xué)模式，使學(xué)生在獲得知識的同時，學(xué)會科學(xué)研究的方法，經(jīng)歷伴隨著探究活動的深入而產(chǎn)生的情感體驗。

【教材分析】

1、知識結(jié)構(gòu)分析

從本章知識的整個體系來說，本節(jié)教材只是為下一節(jié)“動能和動能定理”的理論推導(dǎo)奠定一個認(rèn)識基礎(chǔ)，在教學(xué)中應(yīng)靈活把握。

2、知識發(fā)生發(fā)展過程分析

在前面幾節(jié)內(nèi)容中，已經(jīng)成功地建立了重力勢能的概念，清楚了重力的功與重力勢能改變量間的關(guān)系，也探究了彈性勢能的表達(dá)式。那么，力對物體所做的功與物體的動能間又有什么關(guān)系呢？應(yīng)該從什么途徑出發(fā)進(jìn)行研究呢？顯然，既可以從已有知識出發(fā)通過邏輯推導(dǎo)的方法進(jìn)行研究，也可以通過實驗的方式進(jìn)行探究。

3、知識學(xué)習(xí)意義分析

引入“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的目的就在于給學(xué)生增加探究與體驗的機(jī)會，提高理論聯(lián)系實際的水平，并有效地促使學(xué)生在探究中開闊思路，在分析問題和處理問題的過程中提高探究問題的水平；也可以有效地促使學(xué)生在學(xué)習(xí)動能定理后能比較深刻地認(rèn)識到動能定理不僅對恒力做功的條件下成立，在變力做功的情況下也是成立的。因此，教師要積極創(chuàng)造條件，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實驗探究的過程。

4、教學(xué)建議與學(xué)法指導(dǎo)

本節(jié)內(nèi)容的設(shè)計中，采用橡皮筋拉小車，在使小車獲得動能的過程中，探究橡皮筋做的功與小車速度變化的關(guān)系。由于橡皮筋的彈力隨其長度改變量間的關(guān)系是非線性的，因而橡皮筋對小車的功無法用現(xiàn)成的公式進(jìn)行計算，本實驗的精妙之處就在于巧妙地回避了功的計算。教學(xué)中應(yīng)放手讓學(xué)生自主探究，注重過程和方法而不要太看重結(jié)果。

【學(xué)情分析】

1、原有知識發(fā)展分析

學(xué)生在本章的前幾節(jié)內(nèi)容中，已經(jīng)初步樹立了功是能量變化的量度的觀念。那么，2教師活動：概括學(xué)生的答案，提出本節(jié)課的課題——“探究功與物體速度變化的關(guān)系”，用多媒體課件給出課題。

設(shè)計意圖：引入課題。

（二）進(jìn)行新課

教師活動：用多媒體課件給出實驗?zāi)康暮蛯嶒炂鞑摹?/p>

問：如何利用所給的器材設(shè)計實驗方案（要求畫出簡圖并作簡要說明），請小組代表講解本組設(shè)計的實驗方案。

學(xué)生活動：學(xué)生可能設(shè)計出以下方案：

方案1：

方案2：

方案3：

方案1：繩的拉力和摩擦力做功，是恒力做功；

方案2：只有繩的拉力做功（重力分力與摩擦力平衡），是恒力做功； 方案3：橡皮筋的彈力（變力）、摩擦力做功，是變力作功。

教師活動：引導(dǎo)學(xué)生比較各方案的特點小結(jié)：為了使研究簡化，我們應(yīng)將重力分力與摩擦力平衡掉，為了使研究更具普遍意義，我們采用方案3的變力做功。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)自主探究能力，小組互相交流啟發(fā)取長補短

教師活動：教師引導(dǎo)學(xué)生針對方案3閱讀教材“探究的思路”思考以下問題：（用多媒體課件給出要思考的問題）

（1）探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值？是否需要測出各次小車速度的具體數(shù)值？可以怎么做？

（四）實例探究

有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進(jìn)，它的速度與到洞穴的距離成反比，當(dāng)它行進(jìn)到離洞穴距離為d1的甲處時速度為v1，試求：

（1）老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為d2的乙處時速度v2多大？（2）從甲處到乙處要用去多少時間？

解析：（1）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反比，得v2 d2 = v1d1 所以老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為d2的乙處時速度v2 = d1v1/d2（2）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反比，作出d?1圖象，如圖所示 v

由圖線下方的面積代表的物理意義可知，從d1到d2的“梯形面積”就等于從甲處到乙處所用的時間，易得t?(dd)(?)1?2設(shè)計意圖：用圖象法解決物理問題，簡便直觀，往往會收到意想不到的效果。

1211vv21【課余作業(yè)布置】

若再給你一架天平和砝碼，你能利用本實驗裝置研究功與質(zhì)量、速度間的關(guān)系嗎？

請說說你的設(shè)想。

2提示 ： 我們已經(jīng)知道功與速度間的關(guān)系是W∝v，所以功與質(zhì)量、速度間的關(guān)系可能是W∝mv、W∝mv、W∝22

2vm2??

解析 ： 用天平測出小車的質(zhì)量，并在小車內(nèi)加不同數(shù)量的砝碼以改變小車的總質(zhì)量m，如教材中的探究實驗?zāi)菢舆M(jìn)行操作，確定橡皮筋所做的功W，測出小車相應(yīng)的速度v，畫出W—mv、W—mv、W—確定相應(yīng)的比例關(guān)系。22

2vm2等圖象，看哪一種圖象是過原點的傾斜直線，即可【板書設(shè)計】

第五篇：§2.1-實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律教案

第二章

勻變速直線運動的研究

§2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律

一、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能：

1、根據(jù)相關(guān)實驗器材，設(shè)計實驗并熟練操作。

2、會運用已學(xué)知識處理紙帶，求各點瞬時速度。

3、會運用表格法處理數(shù)據(jù)，并合理猜想。

4、巧用v-t圖像處理數(shù)據(jù)，觀察規(guī)律。

（二）過程與方法：

1、初步學(xué)習(xí)根據(jù)實驗要求設(shè)計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法。

2、對打出的紙帶，會用近似的方法得出各點的瞬時速度。

3、能直觀運用圖像展現(xiàn)規(guī)律、（三）情感態(tài)度與價值觀：

1、在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中，提高學(xué)生合作探究能力。

2、通過經(jīng)歷實驗探索過程，體驗運動規(guī)律探索的方法。

二、教學(xué)重點

1、圖像法研究速度隨時間變化的規(guī)律

2、對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究

三、教學(xué)難點

1、會計算各點瞬時速度。

2、對實驗數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究。

四、新課教學(xué) 預(yù)習(xí)學(xué)案：

1.試驗中把小車停在靠近

處，先

，然后，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點，換上紙帶，重復(fù)實驗3次。

2.打點計時器每隔

打一次點，計時器打出的紙帶可直接獲得的物理量是任意兩點間

，可直接測得的物理量是任意兩點間的.3.紙帶的選取原則

.預(yù)習(xí)思考

1.在實驗中，下列關(guān)于測量點間時間間隔的說法正確的是（）A.每隔四個點取一個測量點，則測量點間的時間間隔為0.1秒 B.每隔四個點取一個測量點，則測量點間的時間間隔為0.08秒 C.每五個點取一個測量點，則測量點間的時間間隔為0.10秒 D.每五個點取一個測量點，則測量點間的時間間隔為0.12秒

2.在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下述測量每相鄰兩計數(shù)點間距離的方法，正確的是（）

A．當(dāng)兩個計數(shù)點間的距離較大時，可以用短尺把它分段測量 B.當(dāng)某兩個計數(shù)點間的距離較小時，可以用短尺一次把它測完

C．測量每兩個相鄰計數(shù)點間的距離，應(yīng)該用帶有毫米刻度的長尺的零刻度對準(zhǔn)起點，讀出各記數(shù)點對應(yīng)的刻度值，然后逐一相減，得出每兩個計數(shù)點間距離的數(shù)值 D.分別逐個測出每兩個計數(shù)點間的距離，這樣便于記錄 3.在用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列關(guān)于作v-t圖像的說法中，正確的是（）

A.只要確定了v-t圖像中的兩點，就可以得到小車運動的v-t圖像，因此，實驗只需要測出兩組數(shù)據(jù)

B.作v-t圖像是，所取的點越多，圖像就越準(zhǔn)確

C.作出的v-t圖像應(yīng)該通過所有的點，圖線曲折也可以 D.對于偏離直線較遠(yuǎn)的點，說明誤差太大，應(yīng)舍去 4.下列關(guān)于計數(shù)點的說法中，不正確的是（）A．相鄰計數(shù)點間的時間間隔相等

B．計數(shù)點進(jìn)行測量計算，既方便又可減少誤差 C．相鄰計數(shù)點間的距離應(yīng)當(dāng)相等

D．計數(shù)點是從計時器打出的實際點選出來的，相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)相等 知識歸納

1、實驗?zāi)康?/p>

(1)練習(xí)使用打點計時器。（2）利用打上點的紙帶研究小車的運動情況，分析小車的速度是怎樣隨時間變化的。

2、實驗原理

（1）電磁打點計時器的使用：把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，當(dāng)接通4—6V低壓交流電源時，位于振片一點的振針就跟著上下振動而打點。這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點，這樣通過研究紙帶上點的時間間隔和位移大小來確定小車的運動情況。

（2）v-t圖像法：根據(jù)上一章的方法算出紙帶上各記數(shù)點的速度，即把包含記數(shù)點一段間隔x的平均速度v計算出來，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過記數(shù)點時的瞬時速度，根據(jù)各個記數(shù)點的瞬時速度，再作出v-t圖像，分析v-t的關(guān)系。

3、實驗器材

（1）打點計時器（2）附有滑輪的長木板（3）小車（4）帶小鉤的直線（5）25g的鉤碼4個（6）紙帶（7）刻度尺（8）學(xué)生電源、導(dǎo)線 4.實驗步驟

（1）把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。

（2）把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上等量的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。

（3）把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，釋放小車讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點，換上新的紙帶，重復(fù)實驗三次。

（4）從三條紙帶中選出一條比較理想的，舍掉開頭有些比較密集的點跡，在后邊便于測量的地方找一個適當(dāng)?shù)狞c看做開始點，為了測量方便和減小誤差，通常不用每打一次點的時間作為時間單位。而用每打五次點的時間作為時間單位，就是T=5*0.02s=0.1s。在選好的開始點下面標(biāo)明A,在第六個點的下面標(biāo)B,在第十一個點的下面標(biāo)C，以此類推，A、B、C、D...叫做記數(shù)點，兩個相鄰計數(shù)點間的距離分別是x1、x2、x3?

（5）測出六段位移x1、x2、x3、x4、x5、x6的長度，把測量的數(shù)據(jù)計入表中。

（6）以t為橫軸，v為縱軸，在v-t圖像中妙處這些記數(shù)點的坐標(biāo)，然后用一條直線擬合這些點，畫直線時要使它兩側(cè)的點數(shù)大致相同。

（7）改變鉤碼個數(shù)，用不同的力拉小車重復(fù)上述（2）至（6）的實驗步驟，得到小車在受不同力的情況下v-t圖像。典例剖析

例1 在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，按照實驗先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上

把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面 A.把打點計時器固定在木板沒有滑輪的一端，并連好電路 B.換上新的紙帶，再重做兩次

C.把長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面

D.使小車停在靠近打點計時器處，接通電源，放開小車，讓小車運動 E.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的鉤碼 F.斷開電源，取出紙帶

跟蹤訓(xùn)練1 在實驗過程中，對于減小實驗誤差，下列方法中有益的是（）A.選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位 B.使小車運動的加速度盡量小些

C.舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算 D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗 知識點二

處理數(shù)據(jù)的方法

1.如何由實驗得出的v-t圖像進(jìn)一步得出小車運動的速度隨時間變化的規(guī)律。我們可以從兩條途徑進(jìn)行探究：

一是通過直接分析圖像的特點得到。小車運動的v-t圖像是一條傾斜的直線，那么當(dāng)時間增加相同的值，速度也增加相同的值，也就得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻增加（或變化）.二是通過得出函數(shù)關(guān)系式進(jìn)一步分析研究，既然小車的v-t圖像是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v=kt+b，顯然v與t 成線性關(guān)系，小車的速度隨時間均勻變化。

跟蹤訓(xùn)練2 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖給出了從0點開始，5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數(shù)點。測得：s1=1.40 cm s2=1.90 cm，s3=2.38 cm，s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：

（1）在計時器打出點1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1=

cm/s，v2=

cm/s，v3=

cm/s，v4=

cm/s，v5=

cm/s。（2）在平面直角坐標(biāo)系中作出速度—時間圖象。

（3）分析（說明）小車運動速度隨時間變化的規(guī)律。

五、課堂小結(jié)

1、因為打點計時器所打紙帶記錄了物體在一系列不同時刻的位置，所以通過紙帶分析可得到物體的運動規(guī)律，畫出v-t圖像，分析圖像得出結(jié)論。

2、求紙帶上某點速度時，一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替。

同步練習(xí)

1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，對于減小實驗誤差來說，下列方法中有益的是（）A.選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位 B.使小車運動的加速度盡量小些

C.舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠譁y量、計算 D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗

2.關(guān)于“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗操作，下列說法錯誤的是（）A.長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端搞一端低 B.在釋放小車前，小車應(yīng)緊靠在打點計時器上

C.應(yīng)先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車 D.要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運動

3．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是（）A．長木板一定要水平擺放，不能一端高一端低 B．使小車速度的變化盡可能快一些

C．使用刻度尺測量長度時，要讀到最小刻度的下一位 D．作v-t圖時，所描曲線必須經(jīng)過每一個點

4．如圖所示為某次實驗中打出的一條經(jīng)過處理后的紙帶，圖中O為小車運動的起始點，A為所選取的第一個計數(shù)點，O點到A點之間有部分點不清晰，相鄰兩個記數(shù)點之間有4個點未畫出，電源頻率為50Hz，用毫米刻度尺測量后可直接算出（）

A．從O點到F點運動的時間

B．從A點到F點運動的平均速度 C．C點時的瞬時速度vC

D．G點時的瞬時速度vG

5.在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，得到一條記錄小車運動情況的紙帶，如圖所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s。（１）根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計算B、C、D各點的速度，填入表中。（２）在坐標(biāo)紙上作出小車的v-t圖象。

六、教學(xué)后記