人教版新课标高中物理必修2探究功与速度变化的关系教案2篇

探究功与速度变化的关系教案2篇

一、教学设计：

二、具体内容：

（一）引入新课

1、前面几节课我们已经研究了重力做功与重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式。也探究了弹力做功与弹性势能的关系，并且由此也可以确立弹性势能的表达式。那么功有什么样的作用效果呢？请同学们观看大屏幕。

2、这是田径中跳高比赛，背越式跳高世界记录2.45m，而撑竿式跳高世界纪录6.14m，同是跳高比赛为什么会有这么大的差别？

3、弯曲的竿的弹力对运动员做功，使运动员获得更大的速度才可以上升到更高的高度，可见力对物体做的功同时，物体的速度也发生了变化。这节课我们就来探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。

（二）进行新课

1、利用演示实验和视频（跳高和撑竿跳高）引出课题。

首先我们做一个演示实验。介绍实验器材：小车、长轨道和橡皮筋

教师边讲边演示：橡皮筋挂住小车，将橡皮筋拉开不同的距离时，释放小车，小车获得的速度不同：将橡皮筋拉开较大的距离，橡皮筋对小车施加的作用力较大，则橡皮筋对小车做的功也就越多，小车获得的速度就越大。

这里我们定性的展示了橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度关系。理论和实践要求我们仅仅知道定性的关系是远远不够的，今天我们就来定量的探究功与物体速度变化的关系。

2、探究功与速度变化关系实验前思考和准备

物理学研究问题总是从最简单的实例入手，这里仍然从我们最熟悉的实例入手。以自由落体为例：自由下落的物体下落过程中重力对物体做功时，物体下落的速度越来越大，那么重力对物体做的功与物体的速度又有什么样的关系呢？

同学们可以利用我们已有的知识进行推理：

WG=mghWG∝h

V2=2ghV2∝hWG∝V2

通过推导我们发现自由落体中重力对物体做的功与物体速度的平方成正比。这样我们大胆猜想一下橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方也成正比。

下面我们进行这节课的探究活动。

课件展示课题：探究做功与速度变化的关系

课件展示实验器材：小车、长轨道、橡皮筋、打点计时器等

课件展示实验目的：探究橡皮筋对小车做功与小车速度变化的关系

实验中我们的研究对象是小车，探究的是橡皮筋对小车做的功与小车的速度变化关系

（师生互动）课件展示问题：（由学生最终找出答案）

（1）橡皮筋对小车在哪个阶段做功？

提示：橡皮筋有形变，对小车有拉力时才会对小车做功。

（2）探究过程中，我们能否测出橡皮筋做功的具体数值？那我们如何对

橡皮筋做功的进行测量？

提示：不能直接测量变力的功。

用几根相同的橡皮筋进行测量，第一次用一根橡皮筋去拉小车，第二次用两根橡皮筋并联去拉小车，每次橡皮筋的形变量相同，则橡皮筋对小车做功可以用倍数来表示；同理只要每次拉橡皮筋的起点相同，橡皮筋对小车做功就可以用1W、2W、3W…来表示了。

（3）小车在轨道上运动时橡皮筋对小车施加的力是小车所受合外力吗？

提示：不是，小车在轨道上运动是不仅会受到橡皮筋对小车的拉力，还受到轨道对小车的摩擦力。

我们实验的目的是探究橡皮筋对小车做功与小车速度变化的关系，这里摩擦力也对小车做功，因此实验之前我们应该先平衡轨道对小车的摩擦力，让小车所受的橡皮筋的拉力就是小车的合外力。

（4）如何平衡轨道对小车的摩擦力？回顾以前我们做过的实验看看有没有可以借鉴的地方。

提示：将轨道垫起一定角度后用重力的下滑分力平衡摩擦力。强调平衡摩擦力时要让小车夹上纸带，并穿过打点计时器的限位孔。

（5）这样小车在轨道上做的是什么性质的运动？

提示：先加速再匀速运动，当橡皮筋恢复原长时拉力消失以后小车将做匀速运动。

教师小结：我们先将之前同学们的想法小结一下，首先我们先平衡轨道的摩擦力，再让一根橡皮筋拉动小车从某一点开始运动，测出小车经过橡皮筋恢复原长时的速度；第二次用两根橡皮筋拉动小车从某一点开始运动，测出小车经过橡皮筋恢复原长时的速度；依次我们可以用三根、四根、五根橡皮筋做这个实验这样我们就可以测出橡皮筋对小车做功与小车速度变化定量关系。

（6）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用哪些点距来计算小车的速度？为什么？

提示：选择点距均匀的点进行实验数据的采集。

利用表格展示功与速度、速度的平方的关系。

表格：橡皮筋做的功与小车获得的速度及速度的平方的关系

（7）我们用什么方法能够更加清晰地展示橡皮筋对小车做的功和小车速度的平方成正比？

回想我们做过的实验中有没有类似的，我们是如何处理的？

提示：在探究加速度与物体所受合外力的关系时，我们利用图像法可以更加清晰地展示各物理量之间的关系。同样的在坐标纸上建立坐标系，我们作出W－v2曲线，如果它是一条过原点地倾斜直线，那么就验证了我们地猜想。

3、学生进行进行科学探究（分组实验）数据处理。

4、学生对实验进行分析论证

学生展示实验结果，介绍自己数据处理方法，图像描点以及误差分析和实验结果的论证，共同讨论实验结论。

5、利用现代化的实验仪器——传感器再做一次恒力做功与物体速度变化的关系，进一步验证我们的猜想。

接下来由我再利用前面我们已经介绍过的光电门传感器再做一次实验，这回我们探究一下恒力做功与物体速度关系，进一步验证我们的猜想。

（1）首先介绍实验器材：长直轨道、小车、U型挡光片、光电门传感器、数据采集器、细绳和砝码一个。

（2）实验原理：小车通过细绳与砝码相连，小车在细绳的拉力作用下由静止开始在长直轨道上运动。可知小车向前运动的越远，细绳对小车做的功就越多，小车所获得的速度也就越大。我们利用挡光片和光电门传感器可以记录下小车经过光电门所用的时间，已知挡光片的宽度，就可以计算出小车经过光电门的平均速度，由于挡光片的宽度较窄，可以将这一平均速度近似认为小车经过光电门的瞬时速度。

（3）数据采集过程和实验。小车经过不同位置拉力对小车做的功不同，实验中我们选取位移不同：小车前进10cm、20cm、30cm、40cm，则拉力对小车做的功就为1W，2W，3W，4W；同时记录下小车经过这些位置时的速度，我们就可以画出拉力对小车做的功与小车获得的速度的图像曲线，以及功与速度的平方的图像曲线。

（4）利用传感器演示数据采集和功与速度平方的关系的图象。

（三）随堂小结

学生进行自我反思性总结，完成自己的板书设计，并得出探究结论。

教师总结：今天这节课我们探究了橡皮筋对小车做的功与小车速度变化关系，也利用传感器探究了恒力做功与物体速度变化关系，都得出了力对物体做功与物体速度的平方成正比。从而我们可以说力对物体做功与物体速度的平方成正比。同时通过这节课的探究学习也为我们下一节课学习物理学中一个重要的定理做了铺垫。

课后请同学们再思考以下三个问题：（1）回顾课上我们进行探究时所经历的主要探究环节，体会各个探究环节对探究获得成功的重要作用；（2）在探究过程中我们始终保持小车的质量不变，如果小车的质量是变化的，我们又会得出什么样的结论？（3）小车不是从静止开始运动的，力对小车做的功又与小车的速度的变化有怎样的关系？

三、教学反思：

这节课是一节典型的科学探究课。如何上好探究课，不让科学探究流于形式，是这一节课的关键。过去我们强调的实验，主要所指为操作技能，现在的实验，除了操作技能外，希望学生更加重视实验中的科学思想与技能的学习，所以我认为让学生有目的动手参与探究活动需要教师精心引导。即：需要问题的激发和调动；需要适当的演示实验和学生实验的配合。这节课探究实验课我采用课文所述装置，简单直观，易得出结论。但缺点是不够精确，操作必须谨慎，否则会出现误差较大的情形。因此为了便于学生理解实验的目的和实验的原理，首先进行了实验前理论思想上的科学探究，我采用以问题为主线，把问题做为教学的出发点和衔接点是这节课的一大亮点；同时我又以实验为基础把实验做为解决问题的突破口，几次实验的引入目的性很强是这节课的另一大亮点。最后我提出了几个开放性的问题，让学生带着问题离开课堂，这样就将探究延伸到课后。物理教学从问题开始，还以问题结束，这样可以尽可能给学生留下余思的空间，让学生认识到科学探究是无止境的。

课上完后我感觉不足之处是整节课学生的探究活动仍有些被动。可能是由于高一的学生从事的探究实验不多，缺乏

探究功与速度变化的关系教案二

一．教学设计思路

（1）做功与物体速度变化关系的建立，为学生后续学习动能定理起到了非常重要的铺垫作用。学生在生活中易感受力对速度变化的影响，但对做功与速度变化之间的关系比较模糊。本节通过学生设计探究实验方案，师生互动研究改进方案，学生亲历实验探究过程，对实验数据进行层层推进式分析，从而得到结果，使学生体验学习乐趣和战胜困难、解决问题的成功感。

（2）人教版新教材列入此探究课题是为了使学生了解“倍增法”这种物理方法，在高二学习“库仑定律”时该方法还将出现，所以探究过程也是对学生物理思想方法的教育过程。

（3）通过探究式教学，训练学生掌握相互交流、合作的学习方式；在学习过程中鼓励学生大胆提出设想，在其他学生的参与下对实验方案提出质疑和改进建议，提高其参与意识；通过实验数据分析得到结果，也使学生体会实验在科学探究中的重要性，增强其探索意识。

二．教学目标

1．知识与技能

（1）能够通过生活具体事例发现做功与物体速度变化之间存在一定的关系；

（2）能够设计具有可操作性的实验方案，对做功与物体速度变化之间的关系进行研究；

（3）运用不同的实验方法进行研究，能对实验数据进行合理分析（数值和图象），得出正确的结论。

2．过程与方法

（1）用纸带、打点计时器、橡皮筋等探究做功与物体速度变化的关系，体验知识的探究过程和物理学研究方法；

（2）注重实验探究方案设计的思考与改进过程。

3．情感态度与价值观

（1）能以积极的情感和认真的态度学会探究物理问题的科学方法；

（2）体会学习的快乐，激发学习兴趣；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。

三．教学重点和难点

1．教学重点

探究做功和物体速度变化关系的物理方法的提出与改进。

2．教学难点

对“倍增法”的理解及实验数据的处理与分析。

四．教学资源

1．教学硬件

笔记本电脑，大屏幕显示器，实物投影仪。

2．教学软件

PowerPoint，Excel。

3．实验仪器

铁架台1个，重锤1只，滑轨2个，小车2个，打点计时器3个，钩码1盒，气垫导轨（带滑块）1套，光电门计数器1个，托盘天平（带砝码）1套，橡皮筋若干，纸带若干。

4．教学辅助图纸

实验设计图纸，实验数据图表。

五．教学流程图

六．教学过程

1．课题引入

给出铅球运动员图片（如图1所示）。

问题1：铅球出手时的速度是如何获得的？

给出掷铅球的动作分解示意图（如图2所示），让学生注意观察。引导学生通过图片，得出“铅球速度变化与人手对其做功有关”的结论。

问题2：你是否还能想到实际生活中，做功改变物体速度的其他例子？

以学生回答为基础，教师分析总结：对物体做功可以改变物体的速度；做功与物体速度变化之间的关系，是本节课的探究主题。

2．实验方案的设计与探究

学生分组进行实验方案设计，然后进行方案的展示与交流，通过师生互动对学生方案加以改进。

学生可能提出一些不同于教材中橡皮筋做功的实验方案，尤其容易从恒力做功的角度去思考。

说明：事先发给每组一张实验设计图纸，让学生将自己设计的实验方案在图纸上画出来；再请各组派出代表，利用实物投影仪展示实验设计方案，并予以说明，请其他学生对方案可行性进行研究，提出改进意见。

实验方案1：利用自由落体实验探究重力（竖直方向恒力）做功与物体速度变化之间的关系。

注意学生对该方案中功和速度的确定方法：

（1）选取打点计时器在纸带上打出的一系列点中的某几点，测出它们与纸带上第一点之间的距离，即重力方向上的位移，与重物的重力相乘可得重力做功值。

（2）通过分析纸带上的点求得物体速度。

（3）当物体初速度为零时，实际探究的内容是功与物体速度之间的关系。

实验方案2：利用钩码通过定滑轮连接细绳拉动水平滑轨上的小车，研究水平方向恒力做功与物体速度变化之间的关系。

实验方案的研究与改进：

（1）钩码与小车一起做加速运动，钩码在竖直方向具有向下的加速度，此时细绳拉力略小于钩码重力；增加小车质量，当钩码质量远小于小车时，细绳拉力可认为等于钩码的重力。

（2）小车与轨道之间的摩擦力阻碍拉力对小车做功，应消除此摩擦的影响。为此，用小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力：将放有打点计时器的滑轨一端垫高，在小车尾部固定一条纸带，轻推小车使小车沿滑轨向下运动；若纸带打出的点距均匀，则说明纸带的运动是匀速的，小车重力沿斜面方向的分力就刚好与小车所受摩擦力平衡。

说明：使用滑轨、小车和打点计时器等对此问题进行展示研究，让学生对克服摩擦力做功的过程有一直观的认识。

教师需提醒学生：变力做功是生活中常见的做功方式，因此探究变力做功必不可少。

实验方案3：利用橡皮筋拉动位于水平滑轨上的小车，探究变力做功与物体速度变化之间的关系。

（1）实验探究中橡皮筋拉力对小车所做功的确定方法：实验中用橡皮筋弹力拉小车做功使小车获得速度，橡皮筋弹力是变力，所做功是变力功，中学没有现成公式可计算功的大小。然而，改变橡皮筋条数、保持小车相同的位移，则弹力功的大小与橡皮筋条数成正比。也就是说，在相同位移的情况下，若用一条橡皮筋做功为W，则用两条同样的橡皮筋做功就是2W，用同样的三条橡皮筋做功就是3W……这一倍增法巧妙地避开了功的计算，直接确定了橡皮筋拉力对小车做功的倍数关系。