2017-2018学年高中物理人教版必修2教案：第七章 机械能守恒定律 第6节 实验：探究功与速度变化的关系2

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1、第6节实验：探究功与速度变化的关系【教学目标】1、知识与技能（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。2、过程与方法：通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。3、情感态度与价值观：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”的科学理念。【学情分析】本节内容是一节实验探究课，实验探究学生以前有所接触，如物理必修一中的“探究小车速度随时间变化的规律”与“探究加速度与力、质量的关系”。通过以前

2、这一类探究实验的学习，学生已经具有一定的实验方案设计能力、实验动手操作能力及实验数据处理的能力。尤其是纸带的处理已接触多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法学生也已了解，至于图线处理时从关系不明的曲线通过改变坐标量转化为关系较明朗的直线的方法在“探究加速度与力、质量的关系”中也曾接触，学生有一定的基础，但还是有一定的思维和操作难度，教学中应注意合理的启发。另外，以前接触的力都是恒力，而这一节牵涉到变力问题，这又是一个思维台阶，应通过对话启发学生理解感悟将做功增倍代替求具体功数值的巧妙之处【教学重点】学习探究功与物体速度变化的关系的物理方

3、法――倍增法，并会利用图像法处理数据。【教学难点】实验数据的处理方法――图像法【教学课时】1课时【教学过程】情景引入：我们知道，功是力在空间上的积累效应，是一个过程量，而速度是一个状态量，速度变化才是过程量，所以我们必须向学生交代清楚这一点，并指明当我们研究力对原来静止的物体做功时，速度变化的大小与物体获得的速度在数值上是相同的。于是我们的实验目的为探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系。新课教学阅读教材，提出方法（1）实验装置：见右图。配套器材：课本方案装置（2）实验思想方法：倍增法。虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着

4、橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然，恒力做功时，倍增法同样适用。（3）数据处理方法：图像法。作出功－速度（W-v）曲线，分析这条曲线，得出功与速度变化的定量关系。学生思考，提出预案（1）学生提出多种设计预案，在课上展示设计的思路和方法：课本方案、气垫导轨加数字毫秒计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。（2）教师针对各种设计预案，进行分析：主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析，略。师生研讨，初定方案1、制定基本的实验方案：（师生互动）互动以下面几个问题

5、为中心展开：（1）探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？不需要。因为实验是以倍增的思想方法设计，若橡皮筋第一次做功为W，则橡皮筋第二次做功为2W，…、橡皮筋第n次做功为nW。且实验巧妙地将倍增的物理方法应用于变力做功。（2）为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加，即实现倍增，对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求？你想出了什么办法？各次实验中橡皮筋的伸长量必须相同。若使小车在橡皮筋的变力作用下产生的位移相同，就要有相同的运动起点。具体方法是：以第一次实验时小车前（或后）端的位置为基准，垂直运动方向在木板上作出一条水平线。以后改变橡

6、皮筋的条数时，小车前（或后）端仍以此位置为基准（均从静止）运动。（3）小车获得的速度怎样计算？小车在橡皮筋作用结束后，做匀速运动。找出纸带中点距相等的一段。求出点距相等一段的平均速度，即为小车匀速运动的速度，即小车加速后获得的速度。（4）是否一定需要测出每次加速后小车速度的数值？可以怎样做？不一定需要。（当然，也可以测出每次加速后小车速度的数值）设第一次小车获得的速度为v,小车在第一次、第二次、…、第n次实验中的速度为：若令则即小车在第二次以后实验中获得的速度可以用第一次实验中获得的速度的倍数来表示。（5）实验完毕后，用什么方法分析

7、橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系？图像法。（6）如何在坐标纸上建立两轴物理量？如何确定适当的标度？纵坐标表示橡皮筋对小车做的功，横坐标表示小车获得的速度。以第一次实验时的功W为纵轴的单位长度（必须用），可以用第一次实验时的速度v为横轴的单位长度（也可以根据各次实验中的最大速度值、坐标纸的最大格数来确定），作出W-v曲线，即功－速度曲线。2、确立基本的实验方案，设计初步的实验步骤：A.先将木板置于水平桌面，然后在钉有钢钉的长木板上，放好实验小车。B.把打点计时器固定在木板的一端，将纸带穿过打点计时器的限位孔，纸带一端夹紧在小车的后端

8、，打点计时器接电源。C.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线，交中垂线于O点，作为小车每次运动的起始点。D.使用一根橡皮筋时，将小车的前端拉到O点，接通电源，打点计时器打点，释放小车，小车离开木板前适时使小车制动，断开电源，取下纸带