高中物理说课素材：7.6《实验：探究功与速度变化的关系》(新人教必修2)
第三部分
归纳提升
1. 学生自己设计方案，再分组讨论，充分 调动学生学习的积极性，主动性，体现学生的 主体地位，体会集体的智慧。培养语言表达能 力，交往能力。 2. 三种甚至更多的方案，说明物理规律是 经得起实验检验的，培养了他们的发散思维能 力。 总之，在探究中让学生体会成功的喜悦，探 究的快乐，激发学习物理，研究物理问题的兴 趣，同时各方面素质得到全面发展。在学到知 识方法的同时，能够健康快乐的成长。
■ 分组讨论方案
六人一组，老师指导, 归纳得到一个 最为合理的方案。
■ 每组派代表汇报方案
■ 三种典型方案
方案一
•
器材： 光电门、滑块、气垫导轨 （一端有定滑轮） 、钩码 和数字毫秒计
实验原理： 将光电门分别固定在距滑块出发点为 S、2S的位置处, 让滑块在钩码的拉 力作用下由静止开始做匀加速运动, 经过两个光电门时纪录下速度,拉力 做功分别为W、2W,将光电门固定在 距滑块出发点3S、4S的位置处,保持 滑块质量和所挂钩码的质量不变，保 证绳子对滑块的拉力保持不变，让滑 块从同一位置出发,同样记录下过光 电门的速度,拉力对小车做的功分别 为3W、4W，同理可以获得其它实验 数据.实验中，拉力是不等于钩码的 重力的，但这并没有给实验结果造成 误差，因为实验中只要保证拉力不变 就可以了,拉力做的功就和拉力作用 的位移成正比.因此实验不要求勾码 的质量比滑块的质量小得多.
第二部分
探究方案设计
■ 引导功和速度的测量
设置问题引导学生设计方案： 1.用什么实验器材测量速度？怎么测？ 2.测量功需要测什么物理量，用什么实验器材 测量，怎么测？ 3.怎样通过一个实验同时测出速度和功?
■ 学生独立设计探究方案
1. 测速度：打点计时器或光电门 2. 测量功：用相同的橡皮筋的拉力做功或利 用重力做功
方案二
实验器材 打点计时器、纸带、小车和长木板、几根规格相同的橡皮筋 实验原理 用几根相同的橡皮筋的力拉动小车运动做功, 一根 橡皮筋做功为W,两根橡皮筋做功为2W,三根橡皮筋做功 为3W……，速度通过打点计时器打出的纸带计算得出。
方案三
实验器材 铁架台、打点计时器、重物，纸带
按图示连接好实验装置，先接通 电源,再释放纸带,重锤拉动纸带做 自由落体运动，打出一条纸带，按 同样的方式再打几条纸带，找出一 条点迹清晰的纸带,以左图为例,纸 带上打出的第一个点O为下落点, 用刻度尺测量出下落点到各点的距 离h1 、 h2 、 h3 、 h4 ，用w=mgh 求功.由自由落体的知识可计算出A 、 B 、 C 、 D各点的速度，如 h h 。 v 3 1
B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2T
■ 优化方案
方案一 优点：1.不需要平衡摩擦， 2.能够直接显示速度， 3.操作更方便， 4.结果更精确。 不足：1.成本较高，适合于经济条件较好的学校， 2.学生对仪器的使用不够熟练。 方案二 优点：1.学生对实验器材的使用较为熟练， 2.实验成本也较低， 3.橡皮筋的拉力是变力，为动能定的学习 奠定基础。 不足：1.很难保证每一根橡皮筋都相同，即很难 保证每一根橡皮筋做的功都相同， 2.需要平衡摩擦， 3.操作不够简便。 方案三 优点：1.不需要平衡摩擦， 2.能够直接显示速度， 3.操作更方便. 不足：1.成本较高，适合于经济条件较好的学校， 2.学生对仪器的使用不够熟练。 3，纸带与打点计时器间存在摩擦阻力。
必修二模块
7.6《探究功与速度变化的关系》
---- 说 课
主
要
内
容
第一部分 探究目的 第二部分 探究方案设计 第三部分 归纳提升
第一部分
探究目的
1. 探究合力做功与速度变化的关系，初速度为零， 实验转化为探究合力做功与末速度的关系。 2.通过实验,让学生熟悉仪器的使用，体会探究方 案设计过程,掌握研究问题的方法。 3. 本节的内容分两课时进行，本节课为第一课时
人教版高中物理必修2第七章 7.6 实验：探究功与物体速度变化的关系 课件(共32张PPT)
方案一
• 问题5：怎样计算拉力对小车做功？怎样得 到小车的速度？怎样得到功与速度变化之 间有什么关系？
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探 究的 思 路
1、测量橡皮筋对小车做的功W
2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v
3、数据处理，寻找W与v的关系
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思 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版高中物理必修2第七章
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6
探究功与物体速度变化的关系
重力做功 弹簧弹力做功 合外力对物体做功
重力势能 弹性势能
动能
方案一
• 问题1：小车受的拉力就等于重物的重力大 小吗？
方案一
• 问题2：满足怎样的条件可认为小车受的拉 力等于重物的重力大小？
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【优质课件】人教版高中物理必修二7.6《实验：探究功与速度变化的关系》优秀课件.ppt
【例1】 某实验小组采用如图7－6－5所示的装置探究功与 速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板 滑行．打点计时器的工作频率为50 Hz.
图7－6－5
(1)实验中木板略微倾斜，这样做________； A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑 B．是为了增大小车下滑的加速度 C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动 (2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…合并起来挂在 小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再 释放．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1， 第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1…橡皮筋对 小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带 测出．根据第四次的纸带(如图7－6－6所示)求得小
图7－6－9
(1)实验的部分步骤如下： ①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端， 用细线连接小车和钩码； ②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖 动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，________； ③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作． (2)图7－6－10是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg时得 到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E计 数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速 度v ，请将C点的测量结果填在表中的相应位置．
(2)方案二：由重物通过滑轮牵引小车，如图7－6－2所示．
图7－6－2 改变重物的_质__量__或者改变小车运动的_距__离__ ，也就改变了 牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间 的关系．
2．平衡摩擦力：将木板一端垫高至轻推小车后小车做_匀__速___ _直__线__运动，此时，小车不要连接重物或拴橡皮筋，但应 连着_纸__带__且接通电源． 想一想 方案一实验中若不平衡摩擦力，纸带上的点会是 什么样的？平衡摩擦力后，纸带上的点又会是什么样的？ 答案 若不平衡摩擦，小车在开始时受橡皮筋的弹力和摩 擦力．拉力逐渐变小，摩擦力不变．在两个力相等前做加 速度越来越小的加速运动，两力相等时速度达到最大，之 后两力的合力方向与速度方向相反，做加速度越来越大的 减速运动，当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力，做匀减
人教版高一物理必修二第七章7.6 实验：探究功与速度变化的关系(共22张PPT)
v
V2
W 探究W与V的关系
W 探究W与V2的关系
结论：W与V2成一次函数
方案二： 用橡皮筋弹射小车
思考1. 为保证皮筋做功是合外力的功，是否需要平衡 摩擦力？ 需要平衡摩擦力 在哪段过程中，皮筋对小车做了功？
小车从释放，到脱离皮筋的过程 探究现象：皮筋做功W与小车速度V变化
思考2.
这个功W不能具体测量出来,怎样操作可以使得 做功能W、2W、3W、、、增加？
巩固训练 运动特例二、做平抛运动的物体，动能怎样变化？
例二.以大小相等的速度分别水平向左和水平向右 抛出两个质量相等的物体。 判断：抛出1s后，两个物体的动能是否相同?
速度是否相同?
动能相同
速度不同（方向）
巩固训练 运动特例三：匀速圆周运动的物体，动能有什么特点？
例三、匀速圆周运动，转过半周时，物体的动能 发生怎样变化？物体的速度发生怎样的变化？
探究：物体的动能变化，用什么力做功量度呢？ 合力是物体加速运动的原因，探究合力做功
7.6探究功和速度变化的关系
1、实验目的： 探究合力做功与速度变化的关系
2、实验方法： 方案一：用重锤牵引小车运动。
思考一：怎样保证长木板上运动的小车， 受到的拉力是合外力？ 方法：平衡摩擦力 怎样确定拉力？
钩码重力远远小于车的重力时，钩码重力近似为拉力！
巩固训练
例：如图所示装置，两个质量相等的小球，都在
光滑水平面上绕O1O2做匀速圆周运动。甲图悬吊 物体质量M，小球距转轴为R；乙图悬吊物体质量 2M，小球距转轴也为R。水平面小孔处光滑。
求：甲乙两图的小球动能之比。
甲图：mv12 = Mg
O1
O1
R
乙图：mv22 = 2Mg
新人教 必修二高中物理7.6 实验：探究功与物体速度变化的关系 课件(共18张PPT)
于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计
时器电源， 释放小车。
C
? ?
BA
3、用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡
皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即 橡皮筋被拉长的长度相同。
4、在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车
开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时 的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 。
若为直线，则W与v2成正比 若为曲线
…… ……
为什么不
W-做v1图?
数 据 处 W v /(m/s) 理 1 0.80
2 1.10 3 1.28
4 1.53
5 1.76
6 1.89 00
W-v图 为什么图象会通过原点?
数
据
处 W v2/(m2·s -2)
理0
0
1 0.64
2 1.21
3 1.64
数
据
.. . . . . . . . .
记
录 实验 橡皮筋 时间间隔 匀速运动时的速度
次数 做的功 t /s
v /(m/s)
1W
2 2W
3 3W 4 4W 5 5W
弹力做功刚完毕 时小车的速度
用什么方 法处理数 据比较直
图
象 做W-v图
法
处
理 数
做W-v2图
据
做W-v3图
……
若为直线，则W与v成正比 若为曲线
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
高中物理 7.6实验：探究功与速度变化的关系(探究导学课型) 新人教版必修2
(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
整理课件
(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C为
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
2T
整理课件
2.计算小车做的功分别为W、2W、3W…时对应的v、v2、 v3、 v …的数值,填入表格。
W vn
W
2W
3W
4W
5W
v v2 v3
v
整理课件
3.逐一与W的一组数值对照,判断W与v、v2、v3、 v …的可能关 系或尝试着分别画出W与v、W与v2、W与v3、W与 v 间关系的图 像,找出哪一组的图像是直线,从而确定功与速度的正确关系。
小车的瞬时速度大小为
m/s(保留三位有效数字)。
整理课件
【标准解答】平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整
斜面倾角,使μ=tanθ,A错;为减小系统误差应使钩码质量远小
于小车质量,B错;实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸
带,由静止释放则后面点测出的动能即等于该过程的动能变化
量,便于利用实验数据进行探究。据vB=
整理课件
(2)从乙图看出W∝v2。 答案:(1)见标准解答图 (2)W∝v2
整理课件
v/(m·s- 1)
0
0
1
0.80
2
1.10
3
1.28
4
1.53
5
1.76
6
1.89 整理课件
v2/(m2·s-2) 0
0.64 1.21 1.64 2.34 3.10 3.57
人教版高中物理必修2第七章7.6 实验：探究功与速度变化的关系(共44张PPT)
(1)选取点迹清晰的纸带，选纸带上第一个点及距离第一个点较远的
点，并依次标上 0，1，2，3…
(2)测出 0 到点 1、点 2、点 3…的距离，即为对应的小车的位移 x1、
x2、x3…，利用公式
v
n
＝x
n
＋1－x 2T
n
－1求出点
1、点
2、点
3…对应的瞬
时速度 v1、v2、v3… (3)确定此纸带所挂的钩码的重力 G，利用 Wn＝Gxn，分别求出小车的位
6.不需测出橡皮筋每次做功的具体数值，而且也无法测出，原因是橡皮 筋的弹力是变力。只需每次实验做功是第一次的多少倍即可。
? ?
7.利用纸带上点迹均匀的部分计算小车的速度。
8.通过实验可知W与v2成正比。
W
4W
3W
2W
W
O
v12 v22 v32 v42
v2
用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系．实验时，先 适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹 出，沿木板滑行．小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其 运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均 匀，回答下列问题：
3．数据处理 (1)速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力 做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即 小车做匀速运动的速度．所以，应该在纸带上测量的物理量是图中间隔 均匀的点 A1、A3 间的距离 x，小车此时速度的表达式为 v＝2xT，其中 T 是打点计时器的打点周期．
6
实验：探究功与速度变化的关系
重力做功
重力势能
WG＝EP1－EP2
弹力做功
WF＝EP1－EP2
人教版必修二：7.6 实验：探究功与速度变化的关系(共18张PPT)
最终停止共发生了多大的位移？
【解法二】分段应用动能定理
1—2过程：
Fs1
f s1
1 2
mv2
0
2—3过程：
f s2
0 1 mv2 2
两式相加得： Fs1 fs1 fs2 0
s Fs1 f
新
体会动能定理解题的优越性
课【例题】质量为m的物体在水平恒力的作用下，由静止开始前进s1
问题a：橡皮筋对小车做的功如何？ F为变力，做的功很难测量。
问题b：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体值？
措施： 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为W、2W、3W…
问题c：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？ 相同
2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 问题：如何测量小车的速度？（利用打点计时器打出的纸带）
新
实验：探究功与速度变化的关系
课【例题】汽车以速度v=10m/s在水平路面上行驶，车与路面的摩擦
因数为0.4，问汽车刹车后汽车还能运动多远？
【解法一】牛顿第二定律+运动学公式
【解法二】应用动能定理
v
fs
0
1 2
mv02
【答案】12.5m
新
实验：探究功与速度变化的关系
课 【例题】质量为m=5kg的小球，从高H=5m的位置自静止落
B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次 力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W ……
C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一 致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、 第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W ……
探究功与速度变化的关系说课教案及课件说课稿
7.6实验：探究功与速度变化的关系一、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。
本节内容是前面两节内容的继续，用做功与能量的关系探索另一种能量及其表达式：动能。
由于动能的问题比势能复杂些，所以本节暂不直接涉及动能，而是先找到一个与动能密切相关的物理量---速度，先研究速度与功的关系。
本节内容的主要目的是给学生增加实验探究与体验的机会，培养学生实验探究的能力，提高学生理论联系实际的水平。
本节内容是寻求动能表达式的实验探究过程，下节内容（动能和动能定理）是寻求动能表达式的理论探究过程，本节内容的实验探究为下节内容的理论探究奠定了一个实践认识基础，起到很好的铺垫作用，前后两节内容共同构成了一个较为完整的体系。
通过这两节课的学习，有利于培养和发展学生的课题意识和实验探究能力。
本节我准备用两课时完成，第一课时，通过师生间的互动与共同探究，结合适当演示的方式解决实验的设计思路问题，探讨操作技巧问题和数据处理问题，使学生对探究过程有一个初步的认识。
第二课时，以学生的实际操作为主，学生分组进行实验，教师巡回指导，对实验中出现的各种问题进行总结并通过讨论予以解决，得出结论。
（2）学情分析本节内容是一节实验探究课，实验探究学生以前有所接触，如物理必修一中的“探究小车速度随时间变化的规律”与“探究加速度与力、质量的关系”。
通过以前这一类探究实验的学习，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。
尤其是纸带的处理已接触多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法学生也已了解，至于图线处理时从关系不明的曲线通过改变坐标量转化为关系较明朗的直线的方法在“探究加速度与力、质量的关系”中也曾接触，学生有一定的基础，但还是有一定的思维和操作难度，教学中应注意合理的启发。
高一物理必修二7.6实验探究功与速度变化的关系ppt课件.ppt
于钩码、砝码和小车组成的 系统，钩砝的重力做正功，
测量点 O A B C
S/cm 0.00 1.51 3.20
_5__.0_6__
小车受摩擦阻力 做负功． D
7.15
E
9.41
12 v/(m·s－1)
0.35 0.40 0.45
_0_._4_9__
0.54 0.60
⑷实验小组根据实验数据绘出了图2中的图线（其中
过 2.将橡皮筋固定在小车前端.拉长橡皮筋使小车位于靠
程 近打点计时器处,记下小车位置.接通打点计时器电源,
释放小条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡皮 筋重做实验,保证每次释放小车的位置相同,即橡皮筋 被拉长的长度相同.
4.在上述实验中打出的5 条纸带中,分别找出小车开始 近似做匀速运动的点,并分别测出匀速运动时的速度 v1 、v2 、v3 、v4 、v5 .
量，更换纸带，重复②的操作．
⑵图1是钩码质量为0.03 kg，砝码质量为0.02 kg时 得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、 C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离
纸带运动方向
OA B C
D
E
0cm1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
S及对应时刻小车的瞬时速 度v，请将C点的测量结果填 在表1中的相应位置．
W弹
E
＝ P
1 2
kl12
1 2
kl22
外力做功W
速度
一.探究功与物体速度变化的关系
定性:在物体质量一定的前提下: 对物体做的功越多,物体的速度变化就越大.
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
高中物理新课标人教版必修2优秀教案：7.6实验：探究功与速度变化的关系
6 实验:探究功与速度变化的关系整体设计各种力做功都与其对应的某种能量有关系,研究出它们的关系,就能确立相应能量的表达式.例如通过重力做功确立了重力势能的表达式,通过弹力做功确立弹性势能的表达式.动能是物体由于运动而具有的能,物体的动能与它的速度密切相关,而物体速度的变化与它受的力有关,当物体运动而发生位移时,它所受的力又会做功,因此力对物体做的功与物体速度变化有密切的关系.本节课就是探究功与速度变化的关系,为下一节动能的学习作准备.本节是一节探究实验课.在进行实验探索、收集数据时,需要考虑什么是有价值的数据,用什么方法来获得数据,以及如何证明这些数据是可靠的.在进行实验时,操作应规范;在收集数据时,应实事求是,坚持严谨认真的科学态度.对实验所得到的结论要会判断是否科学,判断的标准就是看其是否具有重复性,即不论由哪位同学来做这个实验,也不论做几次,在允许的误差范围内结果都应该是相同的.过去我们强调的实验,主要所指为操作技能,现在强调的实验,除了操作技能外,希望学生更加重视实验中的科学思想与技能的学习.比如在探究功与速度变化的关系时,并不需要计算功的具体数值,原因是什么?在探究之前,要重点掌握本实验中的探究方法.另外用图象处理数据比较形象、直观,而且误差也小,所以这种方法必须能够熟练应用.教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法,并会利用图象法处理数据.教学难点1.实验数据的处理方法——图象法.2.实验过程中的规范操作.课时安排1课时三维目标知识与技能1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度.2.学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系.过程与方法1.通过纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验探究过程和物理学的研究方法.2.实际探究过程中如何把变力做功这个问题解决.情感态度与价值观1.体验探究的困难，享受成功的乐趣.2.通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.课前准备小车(前面带小钩),长木板(两侧适当的对称位置钉两个钉子),橡皮筋(5—6条),打点计时器及电源、纸带等.教学过程导入新课情景导入情境1 如图所示,奥运会上,某射箭运动员拉弓射箭,箭在弹力作用下,获得很大速度射出去.情境2 如下图所示,行驶中的汽车,因前方有路障而紧急刹车,汽车在阻力作用下逐渐停下来.以上两种情境有何共同特点?复习导入复习旧知：1.重力做功与重力势能:重力做功与路径无关.重力势能是物体和地球这个系统所共有的,具有相对性.重力做功等于重力势能增量的相反数,即W G =-ΔE p =mgh 1-mgh 2.2.弹力做功与弹性势能发生弹性形变的物体各部分之间存在弹性势能,和重力势能一样,弹性势能也具有相对性.利用类比和无限分割再累积的方法可以推得弹性势能的表达式.弹性势能的改变与弹力做功有关：W 弹=-ΔE p =22212121kx kx 力对物体做功与动能肯定有关系,而动能与速度直接对应,本节课我们来探究功与速度变化的关系.问题导入“在很早的时候人们就认识到,要想使物体运动是要付出代价的”,在现实生活中我们也经常遇到这样的例子:要想使汽车运动起来是要消耗汽油的;要想使火箭获得一个很大的速度,从而飞向太空,这同样要消耗大量的燃料;要想使铅球、铁饼等物体获得初速度从而把它们投掷出去,这也需要运动员耗费大量的体力.以上各种现象中,要使物体获得的速度越大,需要付出的代价也越高.这说明了什么物理问题.推进新课一、探究的思路问题探究1.阅读课文,说出该探究实验的目的、实验所需要的器材及实验的设计思路.2.课本中利用不同数目的橡皮筋拉动小车做功,对此,你有何认识?怎样选择橡皮筋才尽可能减小误差?3.实验时为何要平衡摩擦力?如何平衡?4.实验中如何来测定小车的速度?如何从纸带上分析出小车在通过B 点时的速度?点评：探究学习方式特别强调问题在学习过程中的重要性.强调通过问题来进行学习,把问题看作是学习的动力、起点和贯穿于学习过程的主线.上述一连串的问题由易到难,由简到繁,由小到大,层层推进,通过问题的设置,引导学生学会思考分析,学会发现问题、解决问题.学生活动:带着问题阅读课文,思考、交流、解决问题,学生代表发言.师生互动:学生代表在回答问题过程中,教师给予评价、引导,使问题的答案准确、规范.实验探究实验目的：(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.实验器材:木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等.设计思路: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∝v……(5)根据Wv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,就做出Wv2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.注意事项：1.橡皮筋拉小车时的作用力是变力,我们不能求变力做功问题,但选用相同的橡皮筋,且伸长量都一样时,橡皮条数目的关系就是做功多少的关系,因此,可以不需求出变力功的大小,就知道功的关系.2.市售的橡皮筋粗细不一,一致性差,弹力偏大.不同的橡皮筋之间的弹力差异也较大,不能满足本实验的要求.而且用至少4根以上时弹力过大,使打出的纸带点数过少,以致找不出小车不受力匀速运动时所打出的点.可选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带,要仔细地剪成单股.3.实验中的小车不可避免地要受摩擦力的作用,我们研究拉力对小车做功和速度的关系,应排除其他力的影响.可将木板的一端稍垫高,轻推小车,观察小车是否做匀速运动,使重力的分力与摩擦力相平衡,消除摩擦力的影响.4.(1)用打点计时器来测速度;(2)用频闪照相来测速度;(3)用传感器借助计算机来测速度.由于实验器材和每次操作过程的分散性,尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致,使得每次改变橡皮筋的条数以后,纸带上反映小车匀速运动阶段的点数,和这些点的位置不一定出现在事先设定的B点,可能在B点前后.这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至B点时,还可能受到其中某条橡皮筋的拉力.因此对纸带上的点要进行分析,方法是比较B点之前及B点之后若干个相邻两点间的距离是否基本相同.选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段,用这些点计算小车的速度.二、操作的技巧教师活动：利用多媒体展示问题,让学生思考、回答.问题：1.设想若不平衡摩擦,纸带上的点会是什么样的?平衡摩擦之后,做该实验纸带上的点又是什么样的?2.纸带上的点距并不都是均匀的,应该选用哪些点距来确定小车的速度?为什么?3.在改变橡皮筋的条数后,为什么要把小车拉到相同的位置释放?不这样做会出现什么现象? 学生活动:分组讨论.师生互动:学生发言,教师点评、总结.明确:1.若不平衡摩擦,小车在开始时受橡皮筋的拈力和摩擦力.拉力逐渐变小,摩擦力不变.在两个力相等前做加速度越来越小的加速运动,两力相等时速度达到最大.之后两力的合力方向与速度方向相反,合力开始做负功,做加速度越来越大的减速运动,当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力,做匀减速直线运动.故纸带上的点是两头密、中间疏,几乎找不到间距相等的点.平衡摩擦后,小车开始做加速度越来越小的加速运动,橡皮筋恢复原长后做匀速直线运动,故点迹是开始密,越来越疏,之后间距相等.2.由上述分析可知,平衡摩擦后,纸带上的点并不都是均匀的.在小车做加速运动的过程中,橡皮筋还在继续对小车做功,恢复原长,做功完毕.小车做匀速运动,因此我们要选择点距相等的点来确定小车的速度.具体做法:测出点距相等的n 个点间的位移x,v=Tn x )1( . 3.由上一节探究已经知道,弹簧或橡皮筋弹性势能为21kx 2.每次必须拉至相同位置,目的是保证每次实验每条橡皮筋的弹性势能相同,这样橡皮筋的条数与弹性势能成正比,使得做的功与橡皮筋的条数成正比.随着橡皮筋条数的增多,做功分别为W 、2W 、3W ……若不严格拉至同一位置,就不满足上述情况,造成较大误差.三、数据的处理教师活动：提出问题,让学生思考,回答.问题：1.对于实验所得到的数据,我们如何处理?2.描绘图象时我们应注意哪些问题?学生分析、思考、回答:师生互动:学生回答,教师点评,引导.明确:1.将得到的一组(W,v)值描点于W-v 坐标平面内,从点的分布情况来大致判断应该是什么样的曲线,然后分别试探画出W 与v 、W 与v 2、W 与v 3、W 与v 之间的图象.因为直线关系最容易判断两个物理量的关系,所以通过试探,找出哪一组是正比关系,最后确定功与速度的最终关系,也可借助计算机来进行分析、整理.2.数据处理同样体现了探究问题的思路,在Wv 坐标系中描绘出W 、v 的各对应点后,既要观察各点的位置关系,又要思考这些点之间应有的函数关系.由于实验误差,这些点的位置有可能表现为直线分布,也可能表现为曲线分布.一般呈直线分布的原因是由于橡皮筋的拉力较大,小车的速度比较大,加之实验次数少,所取的点数也少,使W 、v 各对应点近似成线性分布.可以从两方面解决:在小车上加砝码,增大小车质量,使小车速度不致过快;另外在画图时加大纵坐标的单位长度.从原点O 开始描绘图线也可以避免画成直线.画图线时应画成平滑的曲线,不能连成折线;在画直线时应尽可能使点落在直线上,不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧,如图甲、乙所示.教师活动:要求学生根据实验的设计思路,归纳进行实验的步骤.分小组进行实验,教师观看学生实验,及时给予帮助或引导.学生活动:归纳实验步骤,按步骤进行实验.问题探究问题:研究汽车的制动距离与车速的关系导思：汽车的制动性能，是衡量汽车性能的重要指标.在一次汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停止运动.下表中记录的是汽车由不同速率行驶时，制动可以根据表中的数据，分析以下问题：1.为什么汽车的速率越大，制动的距离也越大？2.让汽车载上3名乘客，再做同样的测试，结果发现制动距离加长了.试分析原因.3.设汽车在以60 km/h的匀速率行驶的时候制动，在表中填上（没有乘客时的）制动距离的近似值.试说明你分析的依据和过程.你可以运用动能定理列方程组解答，也可以通过分析表中的数据，找出车速v跟制动距离s的（比例）关系，从而求出当汽车速率为60 km/h时的制动距离.探究：以汽车为研究对象.在制动过程中，刹车产生的阻力对汽车做负功，汽车制动后的末速度是零.假设汽车制动时的阻力不变，由动能定理可知，汽车制动前的初速度（初动能）越大，制动时阻力做的功也越多，因而制动过程中经过的距离也越长.汽车载客越多，汽车的动能越大.因此，在制动过程中克服阻力做功越多，冲出的距离就越长.当公路上行驶的车辆意外发生碰撞时，它们的损坏程度和事故的严重性跟碰撞前车辆的动能大小有关，而车辆的动能则取决于车辆的质量和速度的平方.因此在公路上，尤其是在高速公路上，都有限制车速的标志.货车、客车的质量较大，对它们速度大小的限制值要比轿车小一些.如高速公路对中、重型车辆和客车的车速限制一般是100 km/h，对轿车一般是120 km/h.有的汽车（如城市中的双层客车）在设计时厂家就把车速限制在70 km/h；当汽车速度高于70 km/h时，即使驾驶员踩油门，燃油系统也不会把燃油送到发动机中，直到汽车速度低于70 km/h，才会恢复供油.例关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的是（）A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了,A错.每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后各次实验时,橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍,B错.小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差错实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确.答案：D点评：做实验前,要先了解探究的内容、思路、方法,才能对实验中存在的问题进行正确处理. 例2 某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与v的一组数据,请你对这些数据进行处理,并确定W与v之间的关系.解析：以W为纵坐标,v为横坐标,作出W-v曲线.以W为纵坐标,v为横坐标,作出W-v曲线.由图象可看出:W∝v2.点评：用图象法分析两物理量之间的关系,很直观,也很清晰.=LT1(3=某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图564所示的实验.将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器.先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方.然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点.得到的纸带如图5-6-5所示，O点为计时器打下的第1个点.该同学对数据进行了下列处理:取OA=AB=BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为v A=0.12 m/s，v B=0.17 m/s，v C=0.21m/s.根据以上数据你能否大致判断W∝v2?解答：设由O到A的过程中，重力对重物所做的功为W，那么由O到B过程中，重力对重物所做的功为2W，由O到C的过程中，重力对重物所做的功为3W.由计算可知，2A v=1.44×10-2 m 2/s 2，2B v =2.89×10-2m 2/s 2，2C v =4.41×10-2 m 2/s 2，22A B v v ≈2，22A C v v ≈3，即2B v ≈22A v ，2C v ≈32A v .由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的.也可以根据W-v 2的曲线来判断. 课堂训练1.本节是一个探究性实验,探究的目的是（ ）A.探究力与物体运动速度的关系B.探究力与物体运动加速度的关系C.探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D.探究力对物体做的功与物体速度变化的关系答案：D2.对于橡皮筋做的功来说,直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决,只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是（ ）A.用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为l 、2l 、3l ……进行第1次、第2次、第3次……实验时,力对小车做的功就是W 、2W 、3W 、……B.让小车通过相同的距离，第1次力为F ，第2次力为2F 、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W 、2W 、3W……C.选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W 、2W 、3W……D.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F ，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离l ，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W 、2W 、3W……答案：C3.在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用,在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使木板略微倾斜.对于木板的倾斜程度，下面说法中正确的是（ ）A.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B.木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C.如果小车在滑行的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的D.其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的答案：BC4.在探究功与物体速度变化的关系实验中作出Wv 图象如图所示,符合实际的是（ ）答案：C5.在探究功与物体速度变化关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带,这条纸带上的点两端较密，中间稀疏.出现这种情况的原因可能是( )A.电源的频率不稳定B.木板倾斜程度太大C.没有使木板倾斜或倾斜角太小D.小车受到的阻力较大答案：CD课堂小结通过本节探究实验,我们学会了一种巧妙的方法:橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算,然而改变橡皮筋的条数,保持小车相同的运动距离,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比.实验过程影响实验结果的原因主要是平衡摩擦是否恰当.轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以.通过对数据的处理得知W∝v2.布置作业1.阅读教材中“做一做”,有条件的同学可以在自家电脑上练习.2.尝试改进实验装置,说出你的实验原理.板书设计6 实验:探究功与速度变化的关系一、实验目的:探究功与速度变化的关系二、实验原理:橡皮筋拉小车做功,可用橡皮筋的条数来确定,小车获得的速度由打点计时器测出.三、操作步骤:(略)四、注意事项:平衡摩擦力五、W∝v2.活动与探究课题：人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,车仍能继续向前运动.探究外力对车做的功与车速度的关系.探究方法：运动过程中受到的阻力可认为大小不变.步骤：1.使自行车获得某一速度后，停止蹬车，让自行车沿着平直路面前进，用停表测出自行车从停止蹬车到停止运动所用的时间t，用皮尺测出自行车停止蹬车后运动的距离s.2.设自行车无动力后受到的阻力为f，则这一过程阻力所做的功W f=fs，自行车的初速度v0=2=2s/t.3.重复实验步骤1可以得到多组t和s的值.4.通过作Wv图象或者计算的方法可以得到Wv的关系.设计点评物理学是以观察和实验为基础的学科,本节就是一节探究实验课.为了能使学生在自己动手实验前能够明白实验的目的、设计思路及实验时应注意的事项,本教学设计采用了问题探究式教学.由教师提出一串问题,学生分组讨论、思考、解答,使学生在交流和讨论中,借助集体的智慧提高了自身的素质.问题由浅及深,层层推进,虽有一定的难度,但学生稍加思考就能解决,在解决问题的过程中学生就会产生自信心,乐于学习.。