《探究功與物體速度變化的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)（精選2篇）
《探究功與物體速度變化的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì) 篇1
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1、鞏固用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測量物體運(yùn)動(dòng)速度的方法。
2、為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可靠性對實(shí)驗(yàn)器材和方法實(shí)施控制的技能。
3、用圖像法處理數(shù)據(jù)的技能。
4、使用excel軟件處理數(shù)據(jù)的技能。
二、過程與方法
1、通過參與整個(gè)探究過程，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法和艱辛歷程。
2、通過解決變力做功問題，體會(huì)科學(xué)方法的精妙。
3、通過excel軟件的使用，再一次體會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在輔助實(shí)驗(yàn)方面的巨大作用。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過探究過程激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣，享受成功的樂趣，體會(huì)物理學(xué)研究的科學(xué)性。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1、再次體會(huì)功和能量變化關(guān)系。
2、實(shí)驗(yàn)方案的制定和實(shí)施。
3、數(shù)據(jù)的圖像處理。
【教學(xué)難點(diǎn)】
1、橡皮筋的彈力做功的處理。
2、數(shù)據(jù)的處理。
【教學(xué)方法】
師生、生生討論互動(dòng)的方法。
【教具準(zhǔn)備】
長木板（側(cè)面分別釘上兩個(gè)釘子 ）、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（包括紙帶、復(fù)寫紙、電源和導(dǎo)線）、橡皮筋若干條、直尺、計(jì)算機(jī)（裝有excel軟件）
【課時(shí)安排】
2課時(shí)（第一節(jié)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，第二節(jié)做實(shí)驗(yàn)與處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論）
【教學(xué)過程】
一、復(fù)習(xí)并引入新課
師提問：到現(xiàn)在為止，我們已經(jīng)定量研究了哪幾種能量？它們都是怎樣得出表達(dá)式的？它們與對應(yīng)力的功有什么關(guān)系？
師：對于勢能的討論我們先告一段落，從本節(jié)課開始我們要討論動(dòng)能，要得出動(dòng)能的表達(dá)式和它滿足的規(guī)律。
師提問：第一節(jié)中是怎樣給動(dòng)能下的定義？
師：動(dòng)能是與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能量，而且按照我們已經(jīng)使用過的研究思路，要得出動(dòng)能的表達(dá)式，必然也是通過探究某個(gè)力的功得出，因此本節(jié)課就通過實(shí)驗(yàn)探究功與物體速度變化的關(guān)系，今天我們一起討論建立實(shí)驗(yàn)方案，下節(jié)課分組實(shí)驗(yàn)。
板書：第6節(jié)：探究功與物體速度變化關(guān)系
二、新課教學(xué)
師提問：我們得出重力勢能表達(dá)式是通過探究重力做功得出的，得出彈性勢能表達(dá)式是通過探究彈力做功得出的，那么標(biāo)題中要探究的功是什么力的功？為什么？
教師引導(dǎo)他們說出理由，并由其他同學(xué)點(diǎn)評，最后形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)：是合力功，因?yàn)楹狭Q定了加速度，加速度是跟速度變化有關(guān)的。
師提問：求速度變化，要先測出速度，我們最熟悉的實(shí)驗(yàn)室中測速度的方法是什么？
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
師提問：那么請?jiān)O(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，能夠探究合力的功與物體速度變化的關(guān)系，先說需要什么器材，在說明怎樣安裝器材。
經(jīng)過討論、歸納、整理得出如圖所示實(shí)驗(yàn)方案。
師：下面我們分別解決以下幾個(gè)問題
教師板書：
怎樣求合力功
怎樣求速度改變量
師提問：怎樣求小車受的合力？
（1）引導(dǎo)出要甩掉摩擦力這個(gè)麻煩，只讓繩拉力為合外力，該怎么辦？逐步引導(dǎo)出平衡摩擦力，怎樣平衡，怎樣判斷出角度是否合適。
（2）拉力的大小怎么辦？是否就等于鉤碼重力，經(jīng)過討論或者推導(dǎo)證明得出拉力小于鉤碼重力，雖然可以計(jì)算出拉力大小，但為了減輕實(shí)驗(yàn)負(fù)擔(dān)，就近似認(rèn)為鉤碼重力等于繩子拉力，條件是鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。
師提問：怎樣得出位移？
引導(dǎo)出在紙帶上確定始、末兩點(diǎn)，用尺子測量出位移大小。
師提問：怎樣確定始、末速度？
引導(dǎo)得出用中間時(shí)刻瞬時(shí)速度等于全程的平均速度得出。
師：剛才設(shè)計(jì)出的方案涉及到的問題我們在必修1中已經(jīng)解決，現(xiàn)在想用如圖所示的方案探究合力功與小車速度變化關(guān)系，以上問題如何解決？
（1）引導(dǎo)出為使橡皮筋拉力成為合力，平衡摩擦力的方法與前面一樣。
（2）拉力大小如何確定？有些學(xué)生指出皮筋的勁度可以測出，再由形變量得出拉力，再求合力，引導(dǎo)提問：目的是求拉力還是求拉力的功？發(fā)現(xiàn)拉力為變力，求功不好求。引導(dǎo)上節(jié)課彈簧彈力也是變力，但我們成功地求出了功，求皮筋這個(gè)變力的功能使用彈簧變力功的方法嗎？學(xué)生回答能用除以2求平均力或者分割、求和、逼近的微積分方法。教師引導(dǎo)提問：彈簧變力的功之所以能用上述方法是因?yàn)閯哦萲恒定，拉力f與形變量l成正比，或說拉力f隨形變量l的變化均勻增大，橡皮筋有這個(gè)特點(diǎn)嗎？即勁度k恒定不恒定？學(xué)生回答不出可引導(dǎo)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的膠皮管或者醫(yī)用膠皮管（靜脈取血）拉長后有什么變化？學(xué)生能回答出變細(xì)了，逐步引導(dǎo)出勁度系數(shù)變化了。
（3）拉力是變力，而且勁度系數(shù)也變，怎樣變也不知，彈簧變力功的方法用不了了（畫不出f-l圖像），那怎么求皮筋做的功？
由于教師一直在問怎樣求皮筋這個(gè)變力的功，學(xué)生的思維一定沿著要求出功的方向，因此至此陷入困境。
師：我們在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系時(shí)用過一種方法，不需要求出加速度具體值，也不需要求出力的具體值，只要知道兩次實(shí)驗(yàn)中力的比值和加速度的比值，就可以得出加速度與力的關(guān)系。現(xiàn)在我們要討論功與速度變化的關(guān)系，能用類似的辦法嗎？若學(xué)生仍沒有受到啟發(fā)？接著引導(dǎo)：非要算出功的具體值嗎？再用實(shí)物引導(dǎo)，展示并說明：“有許多條相同的橡皮筋”若學(xué)生還是不能提出正確方案，可以直接告知：“如果我們做兩次實(shí)驗(yàn)，知道這兩次實(shí)驗(yàn)中功的倍數(shù)關(guān)系，還知道兩次實(shí)驗(yàn)中速度的倍數(shù)關(guān)系，不也可以看出功與速度變化的關(guān)系嗎？”進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生得出：“第一次用一條橡皮筋，第二次用兩條橡皮筋……”
師：這種巧妙的方法在物理學(xué)史上是有先例的……（用幾句話簡單介紹庫侖如何解決電量大小的問題的。）
師：功的問題已經(jīng)解決，那么初位置與初速度，末位置與末速度的問題呢？
師提問：還能不能從紙帶上任意找兩個(gè)點(diǎn)作為初、末位置呢？若學(xué)生做不出判斷可進(jìn)一步問：關(guān)鍵是找到的這兩點(diǎn)的速度怎樣得出，還能用中間時(shí)刻瞬時(shí)速度等于全程的平均速度的方法得出嗎？學(xué)生很自然地發(fā)現(xiàn)是變加速，此法不通。再進(jìn)一步問那應(yīng)該怎樣選始末點(diǎn)，學(xué)生容易確定初始點(diǎn)選在頭一個(gè)點(diǎn)好，因?yàn)檫@樣初速為零，但對終了點(diǎn)不能確定，教師引導(dǎo)提問：小車加速過程中皮筋伸長量逐漸恢復(fù)，到原長后小車如何運(yùn)動(dòng)？學(xué)生容易答出勻速，紙帶上點(diǎn)間隔均勻，從而可用點(diǎn)間距除以時(shí)間間隔得到勻速速度，從而解決末速度問題（末位置無所謂，反正也用不上位移，關(guān)鍵是末速度）
師：解決了以上的實(shí)驗(yàn)原理問題，在做實(shí)驗(yàn)以前，大家再討論：為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)中要注意什么？
學(xué)生發(fā)表許多意見，老師注意引導(dǎo)大家自評、互評得出大家都同意的幾點(diǎn)，如對橡皮筋的要求：各條橡皮筋保證完全一樣，且勁度系數(shù)適當(dāng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)還不能超過彈性限度。對小車每次釋放的位置要一樣等。
師：若實(shí)驗(yàn)總共做6次，得到（w、v1）（2w、v2）（3w、v3）……怎樣處理這些數(shù)據(jù)，從而得到結(jié)論呢？
引導(dǎo)得出用圖像法好，可進(jìn)一步問畫什么圖？學(xué)生很容易回答出w-v圖，追問若是直線是什么意思？w與v成正比。曲線是什么意思？學(xué)生幾乎都回答拋物線，得出w與v2正比（因?yàn)閷W(xué)生接觸過的曲線基本上只有拋物線，所以容易以偏蓋全）可直接告知曲線不一定都是拋物線，即w不一定與v2成正比，即由曲線是得不出結(jié)論的，引導(dǎo)出要多畫出幾種如w-v2關(guān)系圖，w-v3關(guān)系圖，w-關(guān)系圖等，用嘗試法尋找結(jié)論。
師：圖像自己用坐標(biāo)紙畫嗎？學(xué)生容易得出用excel軟件，因?yàn)樵诒匦?時(shí)用過，教師可用以前的數(shù)據(jù)組織學(xué)生復(fù)習(xí)用excel作圖的方法。
三、課堂小結(jié)
師：以上實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)過程可以形成提綱式筆記
板書：
1、要探究的是合力的功與速度變化的關(guān)系
2、為使橡皮筋的力成為合力，要平衡掉摩擦力，怎樣平衡。
3、怎樣解決橡皮筋這個(gè)變力做功問題（k也變化），實(shí)驗(yàn)中對橡皮筋有什么要求。
4、怎樣確定初位置與初速度和末速度
5、怎樣處理數(shù)據(jù)
師：究竟合力功與速度變化有什么關(guān)系，我們做完實(shí)驗(yàn)后就會(huì)得出結(jié)論。
四、作業(yè)
思考：物體的速度變化量是僅跟合力功有關(guān)嗎？猜一猜可能還和什么有關(guān)？怎樣通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜測？
《探究功與物體速度變化的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì) 篇2
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1、領(lǐng)會(huì)探究功與物體速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)的體驗(yàn)過程。
2、理解巧妙改變做功倍數(shù)的方法。
3、知道小車做勻速運(yùn)動(dòng)階段測量速度比較合理。
4、能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
5、學(xué)會(huì)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找w與v的關(guān)系。
二、過程與方法
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)通過建立坐標(biāo)系、描點(diǎn)、連線，利用圖象尋找物理量之間的變化關(guān)系，并得到物理結(jié)論。
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，感受探究過程中避繁就簡的方法選擇，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)事求是的科學(xué)品質(zhì)。
【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】
學(xué)習(xí)探究功與速度變化關(guān)系的物理方法，并學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法──圖象法。
【教學(xué)方法】
實(shí)驗(yàn)觀察法、圖象法、遷移法、歸納總結(jié)、討論。
【教學(xué)用具】
長木板，相同橡皮筋（若干），小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
【教學(xué)過程】
一、引入新課
觀察運(yùn)動(dòng)員擲鉛球，人推車啟動(dòng)等視頻。
師：是什么改變物體運(yùn)動(dòng)速度？
生：由牛頓定律知，力是速度變化的原因。
結(jié)論：力對物體做功可以改變物體運(yùn)動(dòng)速度。
師：功與物體速度的變化有什么樣的關(guān)系呢？我們今天用實(shí)驗(yàn)的方法來探究功與物體速度變化的關(guān)系。
二、進(jìn)行新課
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄抗εc物體速度變化的關(guān)系。
師：在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)如何對物體做功？又如何改變每次做功的大小呢？
（引導(dǎo)學(xué)生討論后總結(jié)）既可以考慮用恒力做功，也可以用變力做功。若用恒力做功，例如用一砝碼盤牽引著小車做實(shí)驗(yàn)，則可以通過改變砝碼盤的質(zhì)量及下落的高度來改變每次做功的大小。若用變力做功，可以采用容易獲取的橡皮筋作為器材之一。
師：橡皮筋對小車做的功如何測量？
生：拉力為變力，做功很難直接測量。
師：橡皮筋的拉力是變力，無法直接進(jìn)行測量計(jì)算。
師：那探究過程我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值？
生：不需要，知道比例關(guān)系也可以。
師：那又如何改變每次做功的大小？
生：我們用每次增加橡皮筋的條數(shù)來改變功的大小。
師：每次實(shí)驗(yàn)對橡皮筋的長度有什么要求？
生：拉伸長度相同，保證每根橡皮筋做功相同。
師：回答非常好，如果一條橡皮筋對小車做功為w，則兩條橡皮筋做功為2w，三條為3w，依次類推，每次做功都可以用w的倍數(shù)來表達(dá)。這種處理方法，把不便于用公式計(jì)算的彈力做功轉(zhuǎn)換為比值代替，是一種很好的思維方法，其精妙之處在于巧妙的回避了功的測量。
師：應(yīng)如何來測量物體的速度呢？
（學(xué)生分組討論，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或者用氣墊導(dǎo)軌配套光電門……）
師：介紹打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。讓學(xué)生討論如何設(shè)計(jì)探究方案。
生：可以用長木板、橡皮筋、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器組合方案。
師：展示方案圖。
師：只有橡皮筋的拉力做功嗎？
生：討論后，不是，還有摩擦力做功，可以用平衡摩擦力的辦法處理掉。
師：展示圖片，平衡摩擦力。
師：小車在平衡摩擦力后做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？
生：先加速運(yùn)動(dòng)，再勻速運(yùn)動(dòng)。
師：紙帶上的點(diǎn)，間距并不都是均勻的，應(yīng)該采用什么樣的點(diǎn)來計(jì)算小車速度，為什么？
展示圖片，取點(diǎn)跡清晰，間距較大且相當(dāng)均勻的點(diǎn)來計(jì)算速度，紙帶勻速運(yùn)動(dòng)說明拉力做功完成。
學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
數(shù)據(jù)處理：從得到的數(shù)據(jù)可看出：w越大，v越大。
師：猜想w與v有何關(guān)系。
生：w與v成正比。
師：如何驗(yàn)證。
生討論回答，師補(bǔ)充：以w為橫坐標(biāo)，v為縱坐標(biāo)，描點(diǎn)，用平滑的線擬合這些點(diǎn)，若繪出的圖像是過原點(diǎn)的直線，猜想成立。
師：若不是這樣，我們可繼續(xù)猜想，w與v2成正比，如何驗(yàn)證？
生思考，師點(diǎn)撥：仍以w為橫坐標(biāo)，v為縱坐標(biāo)，若要確定猜想成立，得判斷繪出的圖像是二次曲線，不太容易。怎么處理？以w為橫坐標(biāo)，v2為縱坐標(biāo)，若繪出的圖像是過原點(diǎn)的直線，說明w與v2成正比
師：若不是這樣，我們可繼續(xù)猜想，w與成正比，如何驗(yàn)證？
生：以w為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，若繪出的圖像是過原點(diǎn)的直線，說明w與成正比
……
生處理數(shù)據(jù)，得結(jié)論。
課后感
探究性實(shí)驗(yàn)是以獲取物理新知識(shí)為目的的教學(xué)方式，所以安排在學(xué)習(xí)新知識(shí)之前，這樣就比驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的難度要大，其中難就難在要確立哪些物理量之間的關(guān)系上。學(xué)生需要在類比、推理的前提下，確立自己研究的問題和方法。
首先在老師所設(shè)置問題的引導(dǎo)下，逐步展現(xiàn)問題并思考實(shí)驗(yàn)的大體方案。然后根據(jù)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并分析步驟中的注意事項(xiàng)，尤其是處理數(shù)據(jù)的方法，圖像法使物理量之間的關(guān)系直觀，好判斷。