【教学目标】
一、知识与技能
1、领会探究功与物体速度变化关系的实验设计思路,经历探究学习的体验过程。
2、理解巧妙改变做功倍数的方法。
3、知道小车做匀速运动阶段测量速度比较合理。
4、能进行实验操作,会采集实验数据。
5、学会利用实验数据寻找w与v的关系。
二、过程与方法
通过本节课的学习,学会通过建立坐标系、描点、连线,利用图象寻找物理量之间的变化关系,并得到物理结论。
三、情感、态度与价值观
通过本节课的学习,感受探究过程中避繁就简的方法选择,培养学生逻辑思维能力和如实记录实验数据、实事求是的科学品质。
【教学重点、难点】
学习探究功与速度变化关系的物理方法,并学会实验数据的处理方法──图象法。
【教学方法】
实验观察法、图象法、迁移法、归纳总结、讨论。
【教学用具】
长木板,相同橡皮筋(若干),小车,打点计时器。
【教学过程】
一、引入新课
观察运动员掷铅球,人推车启动等视频。
师:是什么改变物体运动速度?
生:由牛顿定律知,力是速度变化的原因。
结论:力对物体做功可以改变物体运动速度。
师:功与物体速度的变化有什么样的关系呢?我们今天用实验的方法来探究功与物体速度变化的关系。
二、进行新课
实验目的:探究功与物体速度变化的关系。
师:在实验中,应如何对物体做功?又如何改变每次做功的大小呢?
(引导学生讨论后总结)既可以考虑用恒力做功,也可以用变力做功。若用恒力做功,例如用一砝码盘牵引着小车做实验,则可以通过改变砝码盘的质量及下落的高度来改变每次做功的大小。若用变力做功,可以采用容易获取的橡皮筋作为器材之一。
师:橡皮筋对小车做的功如何测量?
生:拉力为变力,做功很难直接测量。
师:橡皮筋的拉力是变力,无法直接进行测量计算。
师:那探究过程我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值?
生:不需要,知道比例关系也可以。
师:那又如何改变每次做功的大小?
生:我们用每次增加橡皮筋的条数来改变功的大小。
师:每次实验对橡皮筋的长度有什么要求?
生:拉伸长度相同,保证每根橡皮筋做功相同。
师:回答非常好,如果一条橡皮筋对小车做功为W,则两条橡皮筋做功为2W,三条为3W,依次类推,每次做功都可以用W的倍数来表达。这种处理方法,把不便于用公式计算的弹力做功转换为比值代替,是一种很好的思维方法,其精妙之处在于巧妙的回避了功的测量。
师:应如何来测量物体的速度呢?
(学生分组讨论,用打点计时器或者用气垫导轨配套光电门……)
师:介绍打点计时器。让学生讨论如何设计探究方案。
生:可以用长木板、橡皮筋、小车、打点计时器组合方案。
师:展示方案图。
师:只有橡皮筋的拉力做功吗?
生:讨论后,不是,还有摩擦力做功,可以用平衡摩擦力的办法处理掉。
师:展示图片,平衡摩擦力。
师:小车在平衡摩擦力后做什么性质的运动?
生:先加速运动,再匀速运动。
师:纸带上的点,间距并不都是均匀的,应该采用什么样的点来计算小车速度,为什么?
展示图片,取点迹清晰,间距较大且相当均匀的点来计算速度,纸带匀速运动说明拉力做功完成。
学生进行实验。
数据处理:从得到的数据可看出:W越大,V越大。
师:猜想W与V有何关系。
生:W与V成正比。
师:如何验证。
生讨论回答,师补充:以W为横坐标,V为纵坐标,描点,用平滑的线拟合这些点,若绘出的图像是过原点的直线,猜想成立。
师:若不是这样,我们可继续猜想,W与V2成正比,如何验证?
生思考,师点拨:仍以W为横坐标,V为纵坐标,若要确定猜想成立,得判断绘出的图像是二次曲线,不太容易。怎么处理?以W为横坐标,V2为纵坐标,若绘出的图像是过原点的直线,说明W与V2成正比
师:若不是这样,我们可继续猜想,W与成正比,如何验证?
生:以W为横坐标,为纵坐标,若绘出的图像是过原点的直线,说明W与成正比
……
生处理数据,得结论。
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