《實驗：探究功與速度變化的關系》教案2

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1、《實驗：探究功與速度變化的關系》教案 一、教學目標 （一）知識與技能 1、知道探究活動須測定功與速度兩個物理量； 2、會利用打點計時器打出的紙帶計算物體運動的速度； 3、會運用物理圖象探究功與物體速度變化的關系。 （二）過程與方法 1、體驗實驗方案確定過程的探究思路； 2、體驗實驗操作過程中控制實驗條件的方法； 3、體驗通過實驗數(shù)據(jù)處理尋找物理量間變化關系的方法。 （三）情感態(tài)度與價值觀 通過親身實踐體會， 領略探究過程中避繁就簡的方法選擇， 感受實驗探究的快樂， 形成 “實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學觀，培養(yǎng)科學思維方式與能力。 二、教學重點 探究思路，功與速度

2、變化的關系。 三、教學難點 1、變力功的計算（倍增法）。 2、從尋找 W-V關系轉向尋找 W-V關系（圖像法）。 四、課時安排 1 課時 五、教學準備 多媒體課件、粉筆、圖片。 六、教學過程 新課導入： “在很早的時候人們就認識到 , 要想使物體運動是要付出代價的” , 在現(xiàn)實生活中我們 也經常遇到這樣的例子 : 要想使汽車運動起來是要消耗汽油的 ; 要想使火箭獲得一個很大的 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，這也需要運動員耗費大量的體力。 以上各種現(xiàn)象中，要使物體獲得的速度越大，需要付出的

3、代價也越高。 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，說出該探究實驗的目的、實驗所需要的器材及實驗的設計思路。 2、課本中利用不同數(shù)目的橡皮筋拉動小車做功 ，對此，你有何認識？怎樣選擇橡皮筋才盡 可能減小誤差？ 3、實驗時為何要平衡摩擦力 ？如何平衡？ 4、實驗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點時的速度？ 實驗目的： 1、通過實驗探究力對物體做的功與物體速度變化的關系。 2、體會探究的過程和所用的方法。 實驗器材： 木板、小車、橡皮筋、打點計時器及電源、紙帶等。 設計思路：如圖所示 1、設法讓橡皮

4、筋對小車做的功分別為 W 2W 3W??… 2、由紙帶和打點計時器分別測出小車獲得的速度 vi、V2、V3…… 3、以橡皮筋對小車做的功為縱坐標 （以第一次實驗時的功 W為單位，小車獲得的速度為 橫坐標，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系 ：W 8v2、W^ v3、M Vv 5、根據(jù)Wv草圖，大致判斷兩個量可能是什么關系。 如果認為很可能是 Wv2,就做出W\2 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: 1、橡皮筋拉小車時的作用力是變力 , 我們不能求變力做功問題 , 但選用相同

5、的橡皮筋 , 且伸長量都一樣時 , 橡皮條數(shù)目的關系就是做功多少的關系 , 因此 , 可以不需求出變力功的大 小 , 就知道功的關系。 2、 市售的橡皮筋粗細不一 , 一致性差 , 彈力偏大。 不同的橡皮筋之間的彈力差異也較大 , 不能滿足本實驗的要求。 而且用至少 4 根以上時彈力過大 , 使打出的紙帶點數(shù)過少 , 以致找不 出小車不受力勻速運動時所打出的點。 可選擇服裝中使用的多股橡皮筋的松緊帶 , 要仔細地剪成單股。 3、 實驗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系 應排除其他力的影響。可將木板的一端稍墊高 , 輕推小車 , 觀察小車是

6、否做勻速運動 , 使重力 的分力與摩擦力相平衡 , 消除摩擦力的影響。 4、 (1) 用打點計時器來測速度 ; (2) 用頻閃照相來測速度 ; (3) 用傳感器借助計算機來測速度。 由于實驗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動階段的點數(shù) , 和這些 點的位置不一定出現(xiàn)在事先設定的 B 點 , 可能在 B 點前后。這是因為小車在幾條橡皮筋拉動 下運動至 B 點時 , 還可能受到其中某條橡皮筋的拉力。 因此對紙帶上的點要進行分析 , 方法是 比較 B 點之前及 B 點之后

7、若干個相鄰兩點間的距離是否基本相同。 選擇相鄰距離基本相同的 若干個點作為小車的勻速運動階段 , 用這些點計算小車的速度。 二、操作的技巧 教師活動：利用多媒體展示問題 , 讓學生思考、回答。 問題： 1、 設想若不平衡摩擦 , 紙帶上的點會是什么樣的 ?平衡摩擦之后 , 做該實驗紙帶上 的點又是什么樣的 ? 2、紙帶上的點距并不都是均勻的 , 應該選用哪些點距來確定小車的速度 ? 為什么 ? 3、在改變橡皮筋的條數(shù)后 , 為什么要把小車拉到相同的位置釋放 ?不這樣做會出現(xiàn)什么 現(xiàn)象 ? 學生活動 : 分組討論。 師生互動 : 學生發(fā)言 , 教師點評、總結。 明確 :1

8、、 若不平衡摩擦 , 小車在開始時受橡皮筋的拈力和摩擦力。 拉力逐漸變小 , 摩擦力 不變。在兩個力相等前做加速度越來越小的加速運動 , 兩力相等時速度達到最大。之后兩力 的合力方向與速度方向相反，合力開始做負功，做加速度越來越大的減速運動 ，當橡皮筋恢復 原長后僅受摩擦力，做勻減速直線運動。 故紙帶上的點是兩頭密、 中間疏，幾乎找不到間距相 等的點。 平衡摩擦后，小車開始做加速度越來越小的加速運動 ，橡皮筋恢復原長后彳勻速直線運動 ，故 點跡是開始密，越來越疏，之后間距相等。 2、由上述分析可知，平衡摩擦后，紙帶上的點并不都是均勻的。在小車做加速運動的過 程中，橡皮筋還在繼續(xù)對小車

9、做功，恢復原長，做功完畢。小車做勻速運動，因此我們要選擇點 距相等的點來確定小車的速度。具體做法 ：測出點距相等的n個點間的位移x,v=一x一。 (n-1)T 3、由上一節(jié)探究已經知道 ,彈簧或橡皮筋彈性勢能為 -kx2o每次必須拉至相同位置 , 2 目的是保證每次實驗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：提出問題，讓學生思考，回答。 問題：1、對于實驗所得到的數(shù)據(jù)，我們如何處

10、理？ 2、描繪圖象時我們應注意哪些問題 ？ 學生分析、思考、回答： 師生互動：學生回答，教師點評，引導。 明確：1、將得到的一組(W,v)值描點于 W-v坐標平面內，從點的分布情況來大致判斷應該 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。因為直 線關系最容易判斷兩個物理量的關系 ，所以通過試探，找出哪一組是正比關系，最后確定功與 速度的最終關系，也可借助計算機來進行分析、整理。 2、數(shù)據(jù)處理同樣體現(xiàn)了探究問題的思路 ，在Wv坐標系中描繪出 W v的各對應點后，既 要觀察各點的位置關系，又要思考這些點之間應有的函數(shù)關系。 由于實驗誤差，這些點

11、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，加之實驗次數(shù)少，所取的點數(shù)也少，使W v各對應點近似成線性 分布。可以從兩方面解決：在小車上加祛碼，增大小車質量，使小車速度不致過快；另外在畫圖 時加大縱坐標的單位長度。從原點 。開始描繪圖線也可以避免畫成直線。 畫圖線時應畫成平滑的曲線，不能連成折線；在畫直線時應盡可能使點落在直線上 ，不能落在 直線上的點應均勻分布在直線的兩側 乙所示。 ,如圖甲、 7 6 5 4 3 1 O 教師活動：要求學生根據(jù)實驗的設計思路 ,歸納進行實驗的步驟。 分小組進行實驗，教師觀看學生實驗，及時給予幫助或引導。 學生活動：歸納實驗步驟，按步驟進行實驗。