2. 功率教案2

7.6实验：探究功与速度变化的关系教学设计

黑龙江省伊春市第一中学 马婧

一、教材分析与学情分析

(1)教材分析

本节是人教版物理必修2第七章第六节的内容，通过前面几节内容的学习，学生已经建立了重力势能、弹性势能的概念，知道了重力做功、弹力做功与重力势能、弹性势能之间的关系。从内容的逻辑性来讲，接下来应该进一步研究和讨论力对物体做功与动能关系,本节和下一节在内容上可以有两种安排,第一种是按教材的编写顺序进行教学,第二种是将这节内容与下一节进行合并,当学生进行理论研究后,再完成探究外力做功与动能关系的实验设计。本节课是按照教材的顺序进行教学，探究功与速度变化的关系。

（2）学情分析

本节内容是一节实验探究课，通过以前探究实验的学习，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。学生已经掌握了平衡摩擦力，图像法处理实验数据的方法，但是还是存在一定的操作难度，对“倍增法”理解以及橡皮筋的使用会有思维台阶。因此在课下，教师应对实验有困难的学生进行指导。

二、教学目标

1.领会探究功与物体速度变化的关系实验的设计思路，经历探究学习的情感体验过程

2.知道用一根橡皮筋所做的功为“单位的功”。

3.理解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.理解实验数据处理时寻找W与V的关系的方法

三、重点难点

本节教学内容的重点是实验方案的设计，难点是通过对实验数据的分析得出功与物体速度变化的关系。

四、实验原理

1.通过平衡摩擦力，使得橡皮筋对小车的力为小车的合外力，用一根橡皮筋、测量橡皮筋对小车做的功W，用两根橡皮筋重新做实验得到2W，三根橡皮筋得到3W，四根橡皮筋得到4W ，五根橡皮筋得到5W……，用倍增法得到以功为单位的几组数据。

2.测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v，小车的运动是先加速再匀速，实验中速度为橡皮筋达到原长时的瞬时速度，测量时应选点迹均匀的点进行计算。

3.数据处理，寻找W与v的关系，采用图像法处理实验数据。

五、教学过程

（一）创设情境 激发兴趣

复习回顾：重力、弹力和重力势能、弹性势能之间的关系，本节课进步一探

索外力和动能之间的关系，引发学生猜想，根据生活中的现象，动能与哪些因素有关？如何进行探究？

注：新课标指出学生是物理学习的主体，物理学习中应激发学生的学习乐趣，注重培养学生的自主学习能力。上一节探究弹力与弹簧伸长量关系的实验中，同学们的探索欲已经被点燃，本节课通过已学的知识设置情境，将学生的探究兴趣激发，鼓励学生勇于猜想和创新。

（二）探求新知 自主合作

1.初步讨论设计

通过课前预习，参照参考案例二，以小组为单位，明确探究思路、探究器材、探究原理和探究步骤

2.小组展示

小组选一名同学把自己的讨论结果展示给大家，激发学习热情，师生共同探讨

注：本环节中，只是预习上的进一步探究，学生头脑中只有课本的实验方法和原理，最实验的目的和探究思路还不完善，根据伽利略科学的研究方法，任何探究的过程都是有猜想和假设，由实践中不断地发现问题和总结经验，所以本环节为学生体会实验阶段。教师启发学生探究思路为三方面：测量橡皮筋对小车做的功W；测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v；数据处理，寻找W与v的关系

（三）大胆创新

体会实验

1.提出探究过程中存在疑惑

这是本课重要和主体环节，以小组活动为载体，根据大屏幕中实验步骤的投影，进行实验操作，同时加以探讨，每个小组提出自己在实验中的疑惑？师生共同解决。

注：本环节为开放式教学，学生会提出各种问题，教师可提前进行预设，也可以先让几个同学提前做，积累可能出现的问题，如果学生提不出来，教师可通过观察实验过程加以提醒和点拨。

完成：（1）平衡摩擦力的方法和原理

（2）橡皮筋的使用和选择

（3）橡皮筋的使用方法，倍增法中应使每次橡皮筋的伸长量都相同

（4）打出的错误纸带分析

操作：教师根据学生实验情况，随机进行暂停，边做实验边总结问题，直至实验成功

2.展示本组实验及方法 小组展示本节课的实验方法，重点展示两方面：

（1）如何平衡摩擦力？（2）如何使用橡皮筋，学生可在老师的启发下，展开探

究的想象，每个小组都展示自己的实验方法，小组之间进行评价，选出最适合的实验方法。

3.对现有的实验器材有哪些改进的想法？

根据以前的实验学习，同学们各抒己见，探讨实验器材的创新，老师加以总结，例如：怎样测速度？倍增法中功的求法还可以怎样设计？图像的处理？

注：师生共同总结问题，可以将讨论延伸到课下，在下一节的教学中可以采用学生的创新想法进行实验展示，分析实验误差。

（四）重温实验 得出数据

在探究实验的方法后，选择最佳的方式进行重复实验，得出实验数据，用坐标纸根据描点法探究W-V,W-V，W-V之间的关系，分析只有得到直线规律，才能够得出结论。鼓励学生用鼓励学生采用Excel软件进行数据处理，两种方法得出结果相比较，师生共同分析，使得学生对实验探究得出的结论印象更加深刻、更加清晰。

注：本环节中，可以让学生展示不同的处理数据方法。

（五）实验的注意事项和误差分析

实验结束，师生共同分析实验的注意事项和误差分析，渗透怎样减少系统误差和偶然误差。

（六）总结和作业

小结归纳不只是知识上的总结，应该充分发挥学生的主体作用，从学生的知识、方法、体验上进行归纳，为此设计了三个问题：一，通过本节课你学习到哪些知识？二，通过本节课学***的体验是什么？三，通过本节课的你学会了哪些物理方法？将探究精神延伸到课外。

作业：分析错误纸带的原因和完善实验报告。

六、实验创新与改进

1、有滑道的铝合金长轨道代替长木板

由于阻力的来源主要是纸带和限位孔的摩擦和小车与长木板摩擦，鉴于长木板动摩擦因数大，而且小车在运动中容易偏离轨道，对平衡摩擦力带来操作上的不便，所以本次实验采用的是有滑道的铝合金长轨道，用长轨道一端已有的固定铁椎固定代替铁钉。这样减小了阻力，使实验在操作时更容易。

2、橡皮筋和细绳组合代替橡皮筋

使用的橡皮筋市场上的规格在弹性限度内最大伸长量一般为30cm左右，原长为10cm左右，长轨道大约为一米左右，实验中纸带的理想使用长度为60cm左右，如果单独使用橡皮筋很容易超出弹性限度使得“倍增法”误差较大。因此本次实验采用的是橡皮筋和细绳组合，代替橡皮筋，

3.图像处理采用Excel数据处理

课本上采用的是描点法做出W-V,W-V2，W-V3之间的关系，用传统的坐标纸做出图像，分析实验数据，这样带来的误差比较大，鉴于高考考纲对学生“描点法处理实验数据”的要求，本节课保留并设计了用坐标纸做图像展示环节。把用软23

件处理实验数据延伸到了课外，可以比较两种方法的不同之处，鼓励学生接受新事物，新方法。

4.使用橡皮筋方法上的启发与创新

课堂中设计了体会实验环节，在橡皮筋的使用上不拘泥于课本的使用方法，鼓励学生根据身边现有的实验器材去创新不同的使用方法，而实验的原则不变：一是橡皮筋每次的伸长量都相同，二是保证橡皮筋的力为小车的合外力。课堂上以学生小组为单位，每个小组都展示自己的实验设计，师生共同探讨设计的优缺点，找出一个最佳的实验设计。

七、实验教学效果与评价

学生热情高涨，根据课本上的实验为基础，想出了很多橡皮筋的使用方法，并且小组展示，分析各种方法的优缺点,为了达到功加倍的目的,最后讨论出用铁夹子夹橡皮筋的方法最佳。实验数据处理的过程中,小组活动讨论出了可以用位移代替速度，不用测速度也可以得出实验结论。本实验学生的操作比较多，学生在实际的操作过程中会出现许多教师意料之外，应鼓励学生勇于说出自己的实验设计，敢于创新。在下节课的教学中，应该适当的对实验操作有困难的学生加以指导，完善实验报告。