高中物理综合实践活动的探索与实践——以探究功与速度变化的关系为例
高中物理创新实验说课探究功与速度变化的关系
《实验：探究功与速度变化的关系》说课稿人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修2当做功过程对应路径为曲线时，探究力对物体作功与动能变化的关系。
引导学生设定实验情景：什么样的曲线运动？平抛运动或圆周运动在讨论之后确定方案：小球在下落过程中受到拉力T 和重力G 的作用，但只有重力G 对小球做功，即恒力作用下的曲线运动。
探究：如何测得重力做功和物体的速度测量重力做功，需测重物质量、物体下落高度测量物体的速度，需借助光电门利用现成的DIS 数字实验室套件中的机械能守恒演示仪，并稍作调整师：演示实验，通过计算机处理实验数据生：分析数据，讨论得出结论---曲线运动中，上述结论仍然成立。
（相对误差允许的范围之内）实验方案二物体在变力作用下做直线运动变力做功实验的难点是不好定量测定做功值，但教材用当物体位移一定时，所受变力加倍，则变力做功也加倍的关系巧妙地避免了无法求解变力做功的问题，学生也学到了转换思维方式处理问题的方法；如果采用DIS数字实验室系统来进行试验，可以实时测量变力大小，并用计算机辅助求出准确变力做功的值。
问题提出：怎样的变力做功，寻找合适的施力物体答：橡皮筋，橡皮筋的弹力随形变量的变化而变化，形变量直接影响作用点的位移，即弹力随物体的位移变化而变化问：需要那些器材？如何测量变力做功值，如何测量物体速度？实验器材：朗威DISLab 数据采集器、力学传感器、位移传感器、光电门传感器、计算机、橡皮筋、天平、DISLab力学轨道和配套小车等附件实验方案探究：让小车从静止开始，在橡皮筋的拉动下沿光滑轨道做加速运动。
实验之初先探究如何平衡摩擦力。
1、橡皮筋一端连小车，一端连接力传感器，可以测得实时橡皮筋的张力；2、小车上放一位移传感器（发射端），在轨道上的小车释放处固定位移传感器（接收端），小车拉至出发点选择位移传感器通道用数字显示方式调零（接收传感器和发射传感器不需要紧靠）可以通过计算机记录位移变化数据，做出橡皮筋拉力随位移变化关系图。
物理学霸笔记24实验：探究功与速度变化的关系
24实验：探究功与速度变化的关系一、实验目的1．通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系。
2．通过实验数据分析，总结出外力做功与物体速度平方的正比关系。
二、实验原理1．改变功的大小：采用实验原理图所示的实验装置，用1条、2条、3条、…规格相同的橡皮筋将小车拉到同一位置由静止释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W、…。
2．确定速度的大小：小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。
3．寻找功与速度变化的关系：以W为纵坐标，v或v2为横坐标，作出Wv或Wv2图像。
分析图像，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。
三、实验器材小车(前面带小钩)、薄物块、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(若使用电火花计时器则不用学生电源)、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺。
四、实验步骤。
筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。
2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时木板倾角过大也会造成误差。
3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。
七、注意事项1．平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。
方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到一个合适的倾角。
2．测小车速度时，应选纸带上点迹均匀的部分，即选小车做匀速运动的部分。
3．橡皮筋应选规格一样的。
力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。
4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。
例1：某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，下图中是小车在一条橡皮筋作用下由静止弹出沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。
当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放，小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
《探究功与物体速度变化的关系》实验方案
《探究功与物体速度变化的关系》实验方案人教版高中物理新课标·必修2，引入“探究功与物体速度变化的关系”实验，通过实验探究对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，目的是为了让学生经历和体验探究的过程，提高理论联系实际的水平。
为下一节“动能和动能定理”的理论推导奠定一个认识基础，通过本节内容的教学，也可以促使学生在学习动能定理后能比较深刻地认识到动能定理不仅在恒力做功的条件下成立，在变力做功的条件下也是成立的。
依据实验目的可提出三种实验方案，现分别介绍如下：一、通过探究和体验橡皮筋的弹力拉动小车做功使小车获得动能，来探究橡皮筋做的功与小车速度的关系，如图1（见普通高中课程标准实验教科书物理必修2·第七章机械能守恒定律第六节实验：探究功与速度变化的关系）。
1．实验的设计思路：实验中用橡皮筋的弹力拉动小车做功使小车获得动能，探究橡皮筋做的功与小车速度的关系。
橡皮筋的弹力是变力，所做的功是变力功，没有现成的公式可以计算功的大小。
即使知道弹力功的公式也不能用它进行计算，因为橡皮筋的劲度系数也是变化的。
但是在相同的位移情况下，用一条橡皮筋做的功为W，用两条橡皮筋时做的功就是2W，依此类推可以找出功和速度的对应关系。
实验方法巧妙地避开了应用功的公式计算恒力功的大小，设计思路充分体现了探究的精神。
2．注意事项本实验中除了要平衡摩擦力（滑轮和细绳、小车和木板、打点计时器和纸带之间等）外，橡皮筋也是影响实验效果的关键因素。
因此建议选用航模专用橡皮筋。
规格1mm×1mm或2mm ×2的均可。
这种橡皮筋使用前要先用清水洗一下，然后阴干，再用适量中性润滑济（如洗发水或洗手液等）用手搓揉均匀。
用毕可用塑料袋装好放入冰箱里保存，可多次使用。
二、本实验方案是利用钩码通过定滑轮拉动小车做功（重力做功）使小车获得动能，来探究钩码做的功（重力做功）与小车速度的关系（如图2）。
通过这样处理误差来源易于消除，使变力成为了恒力，易于从数量上探究。
黄山中学高一物理资料—探究功和速度变化的关系
参考学案利用EXCLE记录实验数据
五、数据处理
法一：计算法
法二：图像法
五、成果展示、误差分析
请小组选派一名代表，展示本小组的研究成果。
六、实验结论
力对物体做的功和物体速度变化的二次方成正比关系。
七、学习体会 通过这节课的学习，你学到了什么？
黄山中学物理组
一、设计实验方案 实验目的：探究功和速度变化的关系。
选择一个合适的运动进行研究 明确要研究哪个力做功与速度变化的关系
利用什么器材可以测出功和速度变化
参考案例
二、实验器材
小车、橡皮筋、导轨、光电门
光电门 橡皮筋 皮筋对小车做的功
能确定小车做功的具体值吗？ 是否只有测出橡皮筋做功的具体值才能研究功和速度变化的关系？
2、小车速度的变化
怎样才能得到由于橡皮筋做功而使小车获得的速度？
平衡摩擦力
FN
f
G
四、实验过程
注意事项： 1、平衡摩擦力。
2、采用规格相同的橡皮筋，且每次从同一位置释放小车。
3、橡皮筋的形变量不宜过大。
4、保证小车从静止释放，测出橡皮筋恢复原长后的速度，即
为由于橡皮筋做功而使小车获得的速度。
四、实验过程
高中物理精品实验报告：实验五：探究功与速度变化的关系
实验五：探究功与速度变化的关系一、实验器材二．实验步骤1．按装置图安装好实验器材．2．平衡摩擦力：将木板固定，将 一端稍微垫高，使小车能牵引 在木板上做匀速运动．3．先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器打出的纸带测出小车前端通过两铁钉连线时小车的速度v 1，设此时橡皮筋对小车做功为W 1，将数据记入表格，用标尺记录小车的初始位置．4．改用2条、3条、4条……橡皮筋重复上述实验，让小车开始位置 ，每次橡皮筋拉开的长度 ，记录橡皮筋做功2W 、3W 、4W……情况下小车获得的速度v 2、v 3、v 4…….5．分析数据，研究W 与v 的关系当用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸长度都_____________一致，以保证第2次、第3次……橡皮筋的功是________……6．根据实验数据作个W －v 草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为很可能是W ∝v 2，就作出W －v 2曲线，如果这条曲线是 ，就可以证明你的判断是正确的．三.实验原理1.功的测定根据上图，指出(1) 在试验中橡皮筋在哪个过程中对小车做功？(2) 我们是否能直接测量橡皮筋对小车做功的具体数值？若不能，如何解决该问题？(3) 为了使弹力每次做功成倍率变化，在实验中对橡皮筋和小车释放位置有怎样的要求？2.速度的测定演示：小车被橡皮筋弹射的过程。
(1) 小车做什么运动？(2) 要测量小车在哪段中的运动速度？(3) 根据下图，如何测量这段的运动速度？3.平衡摩擦力 · · · · · · ·x(1) 提出问题：小车运动过程中受几个力？为使橡皮筋的拉力充当合力，其他力应怎样处理？(2) 如何平衡摩擦力？强调注意事项：平衡摩擦力时应将木板放有 的一端垫高，小车 橡皮筋，尾部固定 ，轻推小车使小车沿木板向下能做 运动。
(3) 如何判断小车做匀速运动？四、误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响；二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差；三是纸带上点的间距测量也会带来误差．练习1. (2013·福建高考)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲):①下列说法哪一项是正确的 ( )A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O 、A 、B 、C 计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,则打B 点时小车的瞬时速度大小为 m/s(保留三位有效数字)。
高中物理备课参考 实验：探究功与速度变化的关系 (2)
第七章第六节实验：探究功与速度变化的关系（1）实验目的通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系；体会探究的过程和所用的方法（2）实验器材木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等。
（3）探究思路（如图所示）①设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…②由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3…③以橡皮筋对小车做的功为纵坐标（以第一次实验时的功W为单位），小车获得的速度为横坐标，作出W—v曲线。
④如果W—v曲线是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可着手考虑是否存在下列关系：W∝v2、W∝v3、W∝……⑤根据W—v草图，大致判断两个量可能是什么关系。
如果认为很可能是W∝v2，就作出W－v2曲线，如果这条曲线是一条直线，就可以证明你的判断是正确的。
（4）注意事项①当用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持和第一次一致，以保证第2次、第3次……橡皮筋的功是2W、3W…②可参考下列方法：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上向下运动时可以保持匀速直线运动状态。
（此时小车上不挂橡皮筋）。
这时小车在向下运动时，受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
③在用纸带确定由于橡皮筋做功而使小车获得的速度时，应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以在纸带上应选用那些间距较大，具相对均匀的点来确定小车的速度。
④本探究实验中的重要方法及技巧研究两个物理量的比例关系是探究两个量数量关系的重要方法，研究比例关系可以为实验测量提供很大的方便和可能。
例如，一根橡皮条对小车做的功是很难确定的，如果改用两根橡皮条在完全相同的情况下做的功的具体数值仍是很难确定的。
但是，若以一根橡皮条对小车做的功为功的单位W，两根橡皮条做的功无疑是2W。
将问题转化以简化实验过程：探究的任务是外力对物体做的总功与速度变化的关系。
高中物理 7.6 实验：探究功与速度变化的关系
v
0.053824 0.012487 0.481664
0.103041 0.033076 0.173889 0.072512
0.566569 0.645755
0.219961 0.103162 0.684836
0.279841 0.148036 0.326041 0.186169
0.727324 0.755645
则物体前进距离越大，做的功越多，物体获得的( 速度越大） • 3．设计实验 • (1)实验装置：见图7—6—1 • (2)功的得出：小车在同样的1条、2条、3条…橡皮筋的作
用下弹出，橡皮筋对小车做的功分别为( 1W、2W、3W…)
7—6—1
(3)速度的测量：由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速 度可以由纸带和打点计时器测出．
2、小车速度的测量
——用什么测量？
思考：
①平衡摩擦力后打出的点迹是怎样的？方法：判断运动
②我们应该选取纸袋上的哪部分点计算小车获得的 速度？
vv s nT
应该选后段点间距均匀的点
思考：若未平衡摩擦力，请定性画出所得纸带是怎样的？源自ABCDE
F
G
3、数据处理功与速度的关系
得到的数据应该怎么处理？
某同学在探究功与物体速度变化的关系 时得到了w-v的一组数据如下：
w 0 1W 2W 3W 4W 5W 6W
v0 v2 0
0.8 1.1 1.28 1.53 1.76 1.89 0.64 1.21 1.64 2.34 3.1 3.57
请同学们帮这位同学分析W与V之间的关系
图7—6—3
结论：过原点的直线，说明 w v2
注意：要想使合力做功等于橡皮筋拉力所做的 功，同样需要平衡摩擦力，方法也是将远离滑轮的 一端垫高，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力。
高中学生研究性学习成果展示(1)：探究功与速度变化的关系
一、实验的设计
思考（1）物体动能的变化由做功引起。那么，实 验中如何对物体作功？又怎样来表示功的大小呢？
也可以是变力做功。 可以是恒力做功。 例如：用一砝码盘牵引着小车 例如：用书上采用的通过增加每次牵 做实验，可以通过改变砝码盘 引小车的橡皮筋数目的办法来表示功 的质量，用W=FS表示功的大小。 的大小。
结束前一页
机智小组全体成员
组长：郭铭谕
组猿：杨肇焜、何健、钟永康、梁建昊、周子轩、伍思浩、 张毅航、谢兆康、马木提江、许家驹（排名不分先后)
是机智不是调皮哦~
D
D
小组：机智小学生
D
引言页 一、实验目的
1．通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系． 2．体会探究的过程和所用的方法
引言页
二．探究的思路
(1)要探究功与物体速度变化的关系，就要改变力对物体做的功， 测出力对物体做不同功时物体的速度． (2)为简化实验，可将物体初速度设置为零，利用如图7－6－2所 示的装置进行实验，通过橡皮筋来对小车做功W，通过打点计时 器在纸带上打出的点测量小车获得的速度v，然后分析功W与速度 v的关系．
下面是实验过程。。。 我们都知道只有数据是很无聊。。 所以。。。
放福利！！
学霸在讲题。。。
可Байду номын сангаас为什么大家都 这么低迷！！！
你懂的。。。
可爱的小手们~~
首先。。。
然后。。。
啊啊啊啊啊啊啊啊！！！
你到底对我家橡皮筋做了什么？！
橡皮筋君你还好吗
可怜的橡皮筋君
四、实验步骤
我会告诉你我们刚刚才组装完的吗~呵呵~！
实验分析：
1、探究的器材： 木板、小车、橡皮筋(若干）、打点计时器、电源、 纸带、钉子2枚
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２０ １５ 生
物 理
教
师
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． １ １
（ ２Ｏ １５ ）
Ｐ Ｈ Ｙ ＳＩ Ｃ Ｓ ＴＥＡ Ｃ Ｈ ＥＲ
高 中物 理 综 合 实践 活 动 的探 索与 实践
— —
以探 究 功 与 速 度 变 化 的 关 系 为 例
黄 皓
实 践来 检验 这样 做 的可行 性 和实效 性． ２ ． ２ 实 施 对 象 ６个 小 组 ， 每 组 ６到 ８ 人．
表 １
方案 ｌ （ 第 １组 ）
方案 ２ （ 第 ２组 ）
方案 ３ （ 第 ３组 ）
细 冬 一
＼ ＾ ’ ～
。
源
计 时 器 纸 带
自２ ０ １ ４年 起 ， 笔者 开 始在 高 中物 理 综 合 实 践 活动方 面进 行探 索 ， 主 要 想解 决 两 个 问题 ： （ １ ）哪 些 教 学 内容 适 合 用 综 合 实 践 活 动 的 方 式 进 行 ？ （ ２ ）采 用 什 么方 式 可 让 物理 综 合 实 践 活 动 做 到 常
自 己 的 生 活 中 主 动 地 发 现 问 题 并 独 立 解 决 问 题 的
建立合 作 小组 ， 以小组 为 单位 ， 使综 合 实 践 活 动与 “ 机械能守恒 定律” 全 章 的 教 学 融 合 在 一 起
进行 ．
３ 实 施 过 程
３ ． １ 第 １课 时
自学 并 明确 探 究 目的 ： 恒 力 对 物 体 做 功 与 物
体速度变化的关 系， 自主 设 计 探 究 方 案． 教 师 提
态度 和 能 力 ， 养 成合 作 、 分享、 积 极 进 取 等 良好 的 个性 品质 ． 当他 把 未 来 人 生 的方 向扎 根 在 他 心 里 的 时候 ， 就 会 从 内心深 处 获 得 强 大 持 久 的学 习动 力 和对社 会 、 对 自我 的 责任 感 ， 就 能够 为 自己 的成
态 实施 ？ 下面 就 以“ 探 究 功 与 速度 变 化 的关 系 ” 为 例 说 明笔 者 的实践 ．
笔 者 基本 完 成 了对 这 些综 合 实 践活 动 的教 学并 积 累 了一 些经 验 、 教训． 现 在 笔 者 开 始尝 试 把部 分 高 中实验 改 编 成 物 理 综 合 实 践 活 动 ， 希 望 通 过 教 学
了浓厚 的兴趣 ．
在 现行 苏 科 版 初 中物 理 教 材 中 ， 编 者 在 原 有
教 学 内容 的 基 础 上 精 心 设 计 了一 些 综 合 实 践 活 动． 这 些综 合 实 践 活 动 多 数 取 材 自传 统 的分 组 实 验 或演 示 实验 ． 自２ ０ １ ２年 起 ， 经 过 两 年多 的探 索 ，
电 火 花 棒
沙 桶 … ｝ ｆ 实 验 ／ 小 车打 点 时 器
【
白 － － 重 物
方案 ６ （ 第 ６组 ）
方案 ４ （ 第 ４组 ）
方案 ５ （ 第 ５组 ）
８
，
而 ｘ ２ ｘ ３ ｘ ４ 恐
＿
，
：＝：＝ ：＝＝＝：＝＝
，
－ 、
耸
一
３１ —
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． １ １
（２ Ｏ１ ５）
物 理 教 师
Ｐ Ｈ Ｙ ＳＩ Ｃ Ｓ Ｔ Ｅ Ａ Ｃ Ｈ ＥＲ
第３ ６卷 第 １ １ 期
２０１ ５焦
２ ． ３ 实施 时 间 共 ２ 课 时． ２ ． ４ 实 施 方 式 动 中 曾
综 合 实 践 活 动 的 常 态 实 施．
关 键 词 ：物 理 综 合 实 践 活 动 ； 选择 ； 多元 评价
１ 问 题 的 提 出
２ 实施情 况概 述
２ ． １ 活 动 成 因
自新 课程 全 面实施 以来 ， 增 强 课 程 的综 合 性 ， 培养 学生 实 践 创 新 、 解 决 问 题 的能 力 是 课 程 发 展 的一 大趋 势 ． 在 教 学实 践 中 ， 笔者 对 “ 登 山型 ” 课 程 和刘 炳 舁教 授 倡 导 的物 理综 合 实 践 活动 逐渐 产 生
长 负责．
示 设 计 时需 注 意 的 问题 ： （ １ ）研 究 对 象 是 哪 个 物 体 ？（ ２ ）恒力 是 指 什 么力 ？ （ ３ ）如 何 得 到速 度 变
化情况？
学生用 各种 方式 获 取 相关 信 息 ， 设计方案， 讨 论 可 行性再 修 正方案 ， 共形 成 ６种 方案 ， 详见表 １ ． 方案 １ 、 ２ 、 ４ 、 ６比较 常见 ， 笔 者 不做 赘 述． 方案 ３的
人， 他经 历 怎 样 的 过 程 才 能 确 定 自己未 来 的 职业 方 向和人 生 方 向？笔 者 以 为 ， 他 必 须 在 大 量 亲 身
参 与 的选 择 和 尝试 过 程 中 得 到 各 种 体 验 ， 在 这 个
过 程里 面他 不 断 地 形 成 和 深 化 自己 的思 想 ， 发 展 实 践 能力 ， 发展对 知 识 的综 合 运 用 和创 新 能 力． 在 不断地 选 择 和 尝 试 中 他 逐 渐 清 楚 自己 真 正 的 需 要， 逐 渐 明确 自己该 向那 个方 向发 展 ， 逐渐 形 成 从
（ 无锡市第一女 子中学 ， 江苏 无锡 ２ １ ４ ０ ０ ２ ）
摘 要 ：本 文 介 绍 了高 中 物理 综合 实 践 活 动 的 一个 案 例 —— 探 究 功 与 速 度 变 化 的 关 系 ， 强调 物理综 合实践 活 动 的具 体 目标 应定 位 在 为 学 生 提 供 尽 可 能 多 的 自由选 择 和 尝 试 的 机 会 ， 指 出 成 功 实 施 活 动 的 要 素 有 目标 选 择 、 载体选择 、 资源选择 、 多 元评 价 等 ４点 ， 要 求执 教 者 敢 于 进 行 大 胆 而 执 着 的 尝试 ， 从 而完善理 论 ， 真 正 做 到 物 理