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探究功与物体速度变化的关系

2024-04-13高二物理教案

探究功与物体速度变化的关系

学习目标

1.知识与技能:通过本节课的学习,学会探究功与物体速度变化关系的方法。

2.过程与方法:通过本节课的学习,学会通过建立坐标系、描点、连线寻找一些量之间的变化关系。

3.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,培养学生的逻辑思维能力。

重点】探究思路 功与速度变化的关系

难点】图像法寻求功与速度变化的关系

课前复习】前面学习了两种功能关系:

①重力做功引起重力势能的变化,并且确立了重力势能的表达式。

②弹簧弹力做功引起弹性势能的变化,并且确立了弹性势能的表达式。

本节我们研究另一种功能关系即合力做功与动能的关系。

【教学设计

一、新课引入

问题一:动能的定义是什么?与什么物理量有关?

(引导学生回答:物体由于运动而具有的能量叫做动能;速度、质量)

问题二:什么是合力的功?如何求合力的功?

(引导学生回答:物体所受合力做的功叫合力的功;若恒力做功用公式,若变力则不容易求)

问题三:探究合力的功与速度变化的关系,需要测量哪些物理量?采用什么实验方法和器材?

(引导学生回答:需要测量速度、合力的功;测速度可用打点计时器。研究物理量之间的关系可以用半定量的方法,不需要测出具体值。同时引导学生思考,如何改变合力的功)

二、新课学习

1.学生阅读教材p17-18页,明确以下几个问题。

(1)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?

(重力、支持力、摩擦力、橡皮条的弹力;将其他力平衡掉。引导学生思考平衡摩擦力的方法)

(2)实验中,是什么力对小车做功?小车做什么性质的运动?初速度是多少,末速度如何求?

(引导学生回答:橡皮条的弹力做功;现时加速度逐渐减小的加速运动,后做匀速运动;初速设为零,末速可通过处理纸带求得)

(3)如何处理实验数据,得到合力的功与速度变化的关系?

(引导学生回答:用图像法处理实验数据,通过图像可以直观的看出物理量之间的关系)

2.探究过程

(1)学生合作按教材17页图5.6-1所示将器材连接好。

(2)先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带测出小车的速度,设此时橡皮筋对小车做的功为,记入表格。

(3)用两条橡皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同,这样橡皮筋对小车做的功为,测出小车的速度,记入表格。

(4)用三条、四条……橡皮筋做实验,用同样的方法测出功和速度,记入表格。

(5)建立直角坐标系,用纵坐标表示力对物体做的功,用横坐标表示物体的速度或速度的平方,描点、连线,得出结论。

3.注意事项:根据实验过程思考。

(1)如何平衡摩擦力,平衡到什么程度,如何验证?

(让木板有一个微小的倾角;使重力沿斜面向下的分力等于阻力;轻推小车使之匀速运动。)

(2)如何做到每根橡皮条的功都相等?

(使橡皮条完全相同,且伸长量也一样。)

(3)思考纸带上打点的分布情况,如何计算末速度?

(打点之间的距离先增大后不变,通过不变的点间距求末速度。)

(4)如何通过图像处理数据?

(将图像做成直线,有利于判断物理量间的关系)

4.典型例题:

例1 如图所示,小车的运动情况可描述为、之间为_______运动,、之间为_______运动。2页,当前第112

探究功与物体速度变化的关系

例2 小车质量,使用橡皮筋1~6根,每次实验增加一根,实验中、的数据已填在表格中,试作出图像。

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1.89

3.57

--说明

探究性实验是以获取物理新知识为目的的教学方式,所以安排在学习新知识之前,这样就比验证性实验的难度要大,其中难就难在要确立哪些物理量之间的关系上。学生需要在类比、推理的前提下,确立自己研究的课题和方法。

首先在老师所设置问题的引导下,逐步展现问题并思考实验的大体方案。然后根据方案设计实验步骤,并分析步骤中的注意事项,尤其是处理数据的方法,图像法使物理量之间的关系直观,好判断。

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