第一篇:探究功與速度變化的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能 會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)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(diǎn)計(jì)時(shí)器來探究功與物體速度相關(guān)量變化的關(guān)系,體驗(yàn)知識(shí)的探究過程和物理學(xué)的研究方法。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀:體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣;通過親身實(shí)踐,樹立”實(shí)踐是檢驗(yàn)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(huì)利用圖像法處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法――圖像法
重點(diǎn)
會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度,小車做勻速運(yùn)動(dòng)階段測(cè)量速度較合理。
難點(diǎn)
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(shí)驗(yàn)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(shí),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(jì)預(yù)案,在課上展示設(shè)計(jì)的思路和方法: 課本方案、氣墊導(dǎo)軌加數(shù)字毫秒計(jì)方案、鐵架臺(tái)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器自由落體方案等。教師針對(duì)各種設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)方案:互動(dòng)以下面幾個(gè)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?yàn)閷?shí)驗(yàn)是以倍增的思想方法設(shè)計(jì),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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功成倍增加,即實(shí)現(xiàn)倍增,對(duì)各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的伸長(zhǎng)量有什么要求你想出了什么辦法各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的伸長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)起點(diǎn)。具體方法是:以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)小車前端的位置為基準(zhǔn),垂直運(yùn)動(dòng)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(shí),小車前端仍以此位置為基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。小車獲得的速度怎樣計(jì)算小車在橡皮筋作用結(jié)束后,做勻速運(yùn)動(dòng)。找出紙帶中點(diǎn)距相等的一段。求出點(diǎn)距相等一段的平均速度,即為小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度,即小車加速后獲得的速度。是否一定需要測(cè)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(shí)驗(yàn)中的速度為: 若令 則 即小車在第二次以后實(shí)驗(yàn)中獲得的速度可以用第一次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度的倍數(shù)來表示。實(shí)驗(yàn)完畢后,用什么方法分析橡皮筋對(duì)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(duì)小車做的功,橫坐標(biāo)表示小車獲得的速度。以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為縱軸的單位長(zhǎng)度,可以用第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的速度v為橫軸的單位長(zhǎng)度,作出W—v曲線,即功—速度曲線。
2、確立基本的實(shí)驗(yàn)方案,設(shè)計(jì)初步的實(shí)驗(yàn)步驟: A。先將木板置于水平桌面,然后在釘有鋼釘?shù)拈L(zhǎng)木板上,放好實(shí)驗(yàn)小車。B。把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板的一端,將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,紙帶一端夾緊在小車的后端,打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn),作為小車每次運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。D。使用一根橡皮筋時(shí),將小車的前端拉到O點(diǎn),接通電源,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn),釋放小車,小車離開木板前適時(shí)使小車制動(dòng),斷開電源,取下紙帶。重復(fù)本項(xiàng)前面的過程,選出點(diǎn)跡清晰的紙帶。E。換用同樣材料、粗細(xì)、長(zhǎng)度的兩根、三根、…六根橡皮筋,依照D項(xiàng)的方法,分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。F。以功為縱軸,以速度為橫軸,建立坐標(biāo)系,用描點(diǎn)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(shí)驗(yàn),教師指導(dǎo)
1、學(xué)生按確定方案開始初步實(shí)驗(yàn)。
2、教師適時(shí)提出問題,指導(dǎo)學(xué)生操作的技巧,針對(duì)問題,完善實(shí)驗(yàn)操作。小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,可以采用什么方法進(jìn)行補(bǔ)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(yùn)動(dòng),觀察紙帶的點(diǎn)距。調(diào)節(jié)木板的傾角,觀察紙帶的點(diǎn)距,直到點(diǎn)距相等,表明恰平衡摩擦力。觀察打點(diǎn)的紙帶,點(diǎn)距是如何變化的點(diǎn)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(huì)做何種運(yùn)動(dòng)應(yīng)該采用哪些點(diǎn)
板書設(shè)計(jì)
課外作業(yè)
教學(xué)后記
第二篇:6. 實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系 教學(xué)設(shè)計(jì) 教案
教學(xué)準(zhǔn)備
1.教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
(1)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)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(diǎn)計(jì)時(shí)器來探究功與物體速度相關(guān)量變化的關(guān)系,體驗(yàn)知識(shí)的探究過程和物理學(xué)的研究方法。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣;通過親身實(shí)踐,樹立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。
2.教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):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(huì)利用圖像法處理數(shù)據(jù)。
教學(xué)難點(diǎn):實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系. 2.體會(huì)探究過程和所用的方法.
二、實(shí)驗(yàn)原理
讓橡皮筋拉動(dòng)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(duì)小車做的功為W、2W、3W、……通過對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶的測(cè)量計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)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(shí)驗(yàn)器材
木板、橡皮筋(若干)、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等.四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.按如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器.
2.平衡摩擦力:將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊起,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,不掛橡皮筋,接通電源,輕推小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn).
3.第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)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(shí)驗(yàn),并使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都和第一次相同,測(cè)出速度為v2、v3、v4、……橡皮筋對(duì)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(shí)驗(yàn)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(cè)量的是彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度,即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度.所以,應(yīng)該在紙帶上測(cè)量的物理量是圖中A1、A3間的距離x,小車此時(shí)速度的表達(dá)式為v=2T(x),其中T是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期.即選擇相鄰距離基本相同的若干點(diǎn)A1、A2、A3、……來計(jì)算小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度.
六、誤差分析
1.誤差的主要來源是橡皮筋的長(zhǎng)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(shí),測(cè)量不準(zhǔn)也會(huì)帶來誤差.
七、注意事項(xiàng)
1.平衡摩擦力的方法:將木板一端墊高,輕推小車,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng),找到木板的一個(gè)合適的傾角.
2.測(cè)小車速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的,也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的. 3.橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的,力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值.
4.每次釋放小車時(shí),都要讓它從同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng). 5.小車質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些. 實(shí)驗(yàn)探究
一、實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng) 例:用如圖所示的裝置,探究功與物體速度變化的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)時(shí),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(dòng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,記錄其運(yùn)動(dòng)情況.觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不勻,后面部分點(diǎn)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(shí),應(yīng)使用紙帶的________(選填“全部”“前面部分”或“后面部分”).
(3)若實(shí)驗(yàn)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(duì)小車所做的功,作出的Wv2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,這說明W與v的關(guān)系是____________________________________.【解析】
(1)為使橡皮筋對(duì)小車做的功等于合力對(duì)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)的直線”意味著縱橫坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的兩個(gè)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(shí)驗(yàn)探究
二、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
例:在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)應(yīng)畫成平滑的曲線,不能連成折線;在畫直線時(shí)盡可能使點(diǎn)落在直線上,不能落在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè).
實(shí)驗(yàn)探究
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探究
例:某同學(xué)在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn).將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過電火花計(jì)時(shí)器.先用手提著紙帶,使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方.然后接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn).得到的紙帶如圖乙所示.O點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn).該同學(xué)對(duì)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系. 2.體會(huì)探究過程和所用的方法.
二、實(shí)驗(yàn)原理 讓橡皮筋拉動(dòng)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(duì)小車做的功為W、2W、3W、……通過對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶的測(cè)量計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)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(shí)驗(yàn)器材
木板、橡皮筋(若干)、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等.四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.按如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器. 2.平衡摩擦力
3.第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)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(shí)驗(yàn),并使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都和第一次相同,測(cè)出速度為v2、v3、v4、……橡皮筋對(duì)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(xiàng)
板書
一.猜想: 二 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 三.實(shí)驗(yàn)操作技巧(1)功的測(cè)定:相同橡皮筋、同一位置釋放(2)速度的測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)論(1)處理方法:
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:外力對(duì)物體做的功與物體速度的平方成正比
第三篇:探究功與速度變化的關(guān)系教案_物理_教學(xué)設(shè)計(jì)_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(shí)驗(yàn)教科書(人民教育版)必修物理2 【設(shè)計(jì)思想】
1、圍繞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理三個(gè)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(dòng)手實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等一系列活動(dòng)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性和和學(xué)習(xí)的熱情。教師根據(jù)知識(shí)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(shí)驗(yàn)—?dú)w納”的探究性教學(xué)模式,使學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí),學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法,經(jīng)歷伴隨著探究活動(dòng)的深入而產(chǎn)生的情感體驗(yàn)。
【教材分析】
1、知識(shí)結(jié)構(gòu)分析
從本章知識(shí)的整個(gè)體系來說,本節(jié)教材只是為下一節(jié)“動(dòng)能和動(dòng)能定理”的理論推導(dǎo)奠定一個(gè)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ),在教學(xué)中應(yīng)靈活把握。
2、知識(shí)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(shì)能的概念,清楚了重力的功與重力勢(shì)能改變量間的關(guān)系,也探究了彈性勢(shì)能的表達(dá)式。那么,力對(duì)物體所做的功與物體的動(dòng)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(shí)出發(fā)通過邏輯推導(dǎo)的方法進(jìn)行研究,也可以通過實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行探究。
3、知識(shí)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(yàn)的機(jī)會(huì),提高理論聯(lián)系實(shí)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(dòng)能定理后能比較深刻地認(rèn)識(shí)到動(dòng)能定理不僅對(duì)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(shí)驗(yàn)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(jì)中,采用橡皮筋拉小車,在使小車獲得動(dòng)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(zhǎng)度改變量間的關(guān)系是非線性的,因而橡皮筋對(duì)小車的功無法用現(xiàn)成的公式進(jìn)行計(jì)算,本實(shí)驗(yàn)的精妙之處就在于巧妙地回避了功的計(jì)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(shí)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(dòng):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(jì)意圖:引入課題。
(二)進(jìn)行新課
教師活動(dòng):用多媒體課件給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)器材。
問:如何利用所給的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(要求畫出簡(jiǎn)圖并作簡(jiǎn)要說明),請(qǐng)小組代表講解本組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案。
學(xué)生活動(dòng):學(xué)生可能設(shè)計(jì)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(dòng):引導(dǎo)學(xué)生比較各方案的特點(diǎn)小結(jié):為了使研究簡(jiǎn)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(jì)意圖:培養(yǎng)自主探究能力,小組互相交流啟發(fā)取長(zhǎng)補(bǔ)短
教師活動(dòng):教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)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(cè)出橡皮筋做功的具體數(shù)值?是否需要測(cè)出各次小車速度的具體數(shù)值?可以怎么做?
(四)實(shí)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(shí)速度為v1,試求:
(1)老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為d2的乙處時(shí)速度v2多大?(2)從甲處到乙處要用去多少時(shí)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(shí)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(shí)間,易得t?(dd)(?)1?2設(shè)計(jì)意圖:用圖象法解決物理問題,簡(jiǎn)便直觀,往往會(huì)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(shí)驗(yàn)裝置研究功與質(zhì)量、速度間的關(guān)系嗎?
請(qǐng)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(cè)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(shí)驗(yàn)?zāi)菢舆M(jìn)行操作,確定橡皮筋所做的功W,測(cè)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(diǎn)的傾斜直線,即可【板書設(shè)計(jì)】
第四篇:關(guān)于實(shí)驗(yàn)“探究功與速度變化的關(guān)系”的一種改進(jìn)方案
關(guān)于實(shí)驗(yàn)“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(shí)驗(yàn)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(yàn),盡管目的明確,構(gòu)思巧妙,取材簡(jiǎn)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(yàn)?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(jì)(核心儀器DIY),制定了可行的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞:改進(jìn)動(dòng)機(jī)
方案原型
儀器DIY 實(shí)踐過程
優(yōu)勢(shì)
正文
一、方案改進(jìn)的動(dòng)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(duì)于本實(shí)驗(yàn)來說,橡皮筋是影響實(shí)驗(yàn)效果的關(guān)鍵因素。……比較適合本實(shí)驗(yàn)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。”[1] 實(shí)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(shí)耗力、工作量大,不具備可操作性。
對(duì)于常見的物理實(shí)驗(yàn)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(shì)!
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(shí)驗(yàn)測(cè)量過程較復(fù)雜,改進(jìn)如下:如圖所示,將教材實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng),到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運(yùn)動(dòng),小球做平拋運(yùn)動(dòng),測(cè)出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、…、n時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中傾斜木板會(huì)產(chǎn)生誤差
解析:小車觸碰擋板前與小球一起做加速運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)。
設(shè)小球與車一起運(yùn)動(dòng)時(shí)離地面的高度為h,平拋運(yùn)動(dòng)的水平為x,則由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知:
如果忽略一切摩擦,由動(dòng)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(shí)對(duì)應(yīng)小球的平拋距離為xn,則有:
若考慮摩擦,該實(shí)驗(yàn)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\(yùn)動(dòng)(不是推理時(shí)的平拋運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(dòng)桿間發(fā)生壓縮形變,提起時(shí)彈簧釋放能量,恢復(fù)原狀;因?yàn)榭刂萍耐恍员WC了每次實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(dòng)桿被螺桿前段約束時(shí)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(yùn)動(dòng)――將儀器固定在桌面后,在移動(dòng)桿上放置水準(zhǔn)儀來檢驗(yàn)儀器是否是水平安裝(如圖)
四、方案實(shí)踐過程
(一)實(shí)驗(yàn)器材:小鋼球、水準(zhǔn)儀(2個(gè))、彈簧(5~~6根)、重錘線、毫米刻度尺、細(xì)沙盤、固定夾(2個(gè))、核心DIY儀器
(二)實(shí)驗(yàn)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(cè)儀器水平安裝與否,保證儀器的移動(dòng)桿在水平方向運(yùn)動(dòng)。
2.用重錘線確定小球離開移動(dòng)桿瞬間在地面上的投影點(diǎn),作為小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移的測(cè)量起始點(diǎn),用刻度尺測(cè)量出小球平拋時(shí)的數(shù)值高度h
3.取下水準(zhǔn)儀,用控制件約束移動(dòng)桿,將小球放置在移動(dòng)桿上后迅速提起控制件釋放移動(dòng)桿初步確定小球的落地點(diǎn)
4.將沙盤移至初步確定的小球落地點(diǎn),重復(fù)步驟3,沙盤上小球的落地點(diǎn)用刻度尺測(cè)量小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x2,此時(shí)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(cè)得的小球的水平位移x與對(duì)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(cè)量小鋼球平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度時(shí)沒有考慮沙及沙盤的厚度
②實(shí)驗(yàn)過程中固定不牢造成小鋼球做斜拋運(yùn)動(dòng)
③實(shí)驗(yàn)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(shì)
通過平拋運(yùn)動(dòng)的橋梁作用,使數(shù)據(jù)的采集更為簡(jiǎn)便,直接將測(cè)量的位移參與到結(jié)論的歸結(jié)中,省去了計(jì)算速度的繁瑣。
來源于習(xí)題,將習(xí)題情景運(yùn)用到實(shí)踐中拉近了學(xué)生“學(xué)”與“用”的距離,教師的創(chuàng)造性勞動(dòng)更能身體力行地感染學(xué)生,在榜樣的帶動(dòng)下學(xué)生會(huì)有意識(shí)地增加學(xué)以致用的動(dòng)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(qiáng)了實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)廢物再利用的同時(shí),又讓學(xué)生感受可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵,實(shí)現(xiàn)了學(xué)科間知識(shí)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(shí)驗(yàn)教科書 物理2(必修)教師教學(xué)用書 人民教育出版社2007:107
第五篇:勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)
勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)任務(wù)分析
勻速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系是研究物體運(yùn)動(dòng)情況最重要的規(guī)律之一,也是考試重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。課標(biāo)對(duì)這部分的要求是:理解并會(huì)利用這條公式解決日常生活中的運(yùn)動(dòng)問題。
在學(xué)習(xí)的過程中,體會(huì)推導(dǎo)勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的那種心態(tài)了,速度與時(shí)間關(guān)系式是運(yùn)動(dòng)學(xué)中最基本的關(guān)系式,所以這方面的知識(shí)必須讓學(xué)生理解,領(lǐng)悟,并學(xué)會(huì)把它運(yùn)用到日常生活中。
現(xiàn)行的高中教材,知識(shí)點(diǎn)比較簡(jiǎn)單,同學(xué)們應(yīng)該徹底理解關(guān)系式,并了解各種類型題目的解題思路,最重要的就是要聯(lián)系實(shí)際來解題,因此在教學(xué)中,教師應(yīng)該注重教會(huì)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際,尊重事實(shí)。
勻速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間關(guān)系是高中運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),在以后會(huì)有更多的運(yùn)用,是高中的教學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容也是重點(diǎn)內(nèi)容,它是為以后學(xué)習(xí)位移公式、速度與位移關(guān)系以及其它運(yùn)動(dòng)學(xué)推導(dǎo)公式做好鋪墊的,因此,這個(gè)內(nèi)容也是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。
二、學(xué)生學(xué)情分析
高一學(xué)生,處于叛逆心理的后期,抽象思維慢慢的形成并加強(qiáng),在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中,他們會(huì)覺得很有新鮮感,自然的對(duì)學(xué)習(xí)就會(huì)有更多的興趣,處于高中的學(xué)生,思維敏捷,求知欲高,他們會(huì)更加深切的明白,弄清楚各個(gè)知識(shí)關(guān)系對(duì)學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的內(nèi),因此也會(huì)努力的來學(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容。我們需要更深的給他們講關(guān)于這個(gè)知識(shí)的內(nèi)在原因,啟發(fā)他們的思維,糾正他們對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的一些潛在錯(cuò)誤觀點(diǎn),以便讓他們更好地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。
三、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能
1.知道勻速直線運(yùn)動(dòng)的v—t圖象特點(diǎn),理解圖象的物理意義.
2.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念,知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的特點(diǎn).
3.理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的物理意義,會(huì)根據(jù)圖象分析解決問題,4.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式,能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
過程與方法
1.培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別、分析圖象和用物理語言表達(dá)相關(guān)過程的能力.
2.引導(dǎo)學(xué)生研究圖象、尋找規(guī)律得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念.
3.引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)公式表達(dá)物理規(guī)律并給出各符號(hào)的具體含義.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.培養(yǎng)學(xué)生用物理語言表達(dá)物理規(guī)律的意識(shí),激發(fā)探索與創(chuàng)新欲望.
2.培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)、甩不同方法表達(dá)同一規(guī)律的科學(xué)意識(shí).
四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1.理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的物理意義
2.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度與時(shí)間的關(guān)系公式及應(yīng)用.
教學(xué)難點(diǎn)
1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的理解及應(yīng)用.
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間公式的理解及計(jì)算.
五、教 學(xué) 方 法 :講授法
六、教學(xué)過程
1、復(fù)習(xí)導(dǎo)入,引出課題
1)引入學(xué)生復(fù)習(xí)舊知識(shí),讓他們重溫勻速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí),以及它在v-t圖像中的表示。
2)讓同學(xué)們明白勻速直線運(yùn)動(dòng)的兩種類型,即:勻加速直線運(yùn)動(dòng),勻減速直線運(yùn)動(dòng),以及他們v-t圖像的不同之處。
3)引入今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,點(diǎn)名課題:既然勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間是均勻變化的,那么,速度隨時(shí)間的變化關(guān)系是怎么樣的呢?今天我們就來學(xué)習(xí)速度時(shí)間的關(guān)系式。
2、激發(fā)學(xué)生思維,深入講解知識(shí)。1)由a?推導(dǎo)出速度與時(shí)間的關(guān)系式:vt?v0?at
??,由?v?vt-v0,推導(dǎo)可得vt?v0?at ?t2)由于關(guān)系式中加速度a與速度v都是矢量,所以具有矢量性,只能直接應(yīng)用于直線運(yùn)動(dòng)。
3)因?yàn)榫哂惺噶啃裕虼擞?jì)算中都要先規(guī)定正方向,這樣才能清楚物體在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。一般以初速度V0方向?yàn)檎较?/p>
i.在勻加速直線運(yùn)動(dòng)中,加速度與初速度同向,計(jì)算中,a取正值
ii.在勻減速直線運(yùn)動(dòng)中,加速度與初速度反向,計(jì)算中,a取負(fù)值
4)再學(xué)習(xí)這公式的兩種特殊情形
i.ii.當(dāng)a=0時(shí),vt?v0,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)v0=0時(shí),物體是做初速度為0的勻變速直線運(yùn)動(dòng)
3、知識(shí)的理解與運(yùn)用
1)總結(jié)今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容
2)為了加深同學(xué)們對(duì)知識(shí)的理解,下面我們一起來做一道練習(xí)題。
一輛車以初速度v0=60m/s,做剎車運(yùn)動(dòng),在這個(gè)過程中可視為勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度等于-6m/s2,問12秒后物體的速度是多少?
3)講解解題過程,讓學(xué)生注意聯(lián)系實(shí)際
4、布置作業(yè)。