V《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》

《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì) 陳仕寬 佛山市順德區(qū)羅定邦中學(xué) 【設(shè)計(jì)思想】 1 、圍繞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理三個(gè)環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)探究過(guò) 程。 通過(guò)小組討論、 課件演示、 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等一系列活動(dòng)激發(fā)學(xué)生 主動(dòng)參與的積極性和和學(xué)習(xí)的熱情。 教師根據(jù)知識(shí)發(fā)生、 發(fā)展與變化的過(guò)程通過(guò) 穿針引線(xiàn)的方式積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)， 努力激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣， 培養(yǎng) 學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)和合作學(xué)習(xí)的能力。 2 、采用 “ 問(wèn)題 — 討論 — 實(shí)驗(yàn) — 歸納 ” 的探究性教學(xué)模式，使學(xué)生在獲得知 識(shí)的同時(shí)， 學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法， 經(jīng)歷伴隨著探究活動(dòng)的深入而產(chǎn)生的情感體驗(yàn)。 【教材分析】 《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》屬于廣東版高中物理（必修 2 ）第 四章第三節(jié)內(nèi)容。教材要求在本節(jié)中 （1） 要突出實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn) 科學(xué)探究的方法； （ 2）重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)； （ 3）重視對(duì)學(xué)生的理性思維的訓(xùn) 練。 根據(jù)課標(biāo)要求本節(jié)教材創(chuàng)造性地采用了實(shí)驗(yàn)探究的方法定量地研究外力對(duì)物 體做功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系， 然后從理論上進(jìn)行推導(dǎo)， 最后歸納得出結(jié)論。 動(dòng) 能定理是力學(xué)中最重要的規(guī)律之一， 它的應(yīng)用貫穿于以后的許多章節(jié)， 通過(guò)實(shí)驗(yàn) 探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系， 是對(duì)動(dòng)能定理的初步研究， 是學(xué)習(xí)整章內(nèi) 容的重要的前期準(zhǔn)備，這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)讓學(xué)生從一個(gè)新的角度思考問(wèn)題，即， 學(xué)生第一次定量的研究能量通過(guò)做功轉(zhuǎn)化成其它能量的數(shù)學(xué)描述， 開(kāi)始培養(yǎng)學(xué)生 從功和能相互聯(lián)系的角度定量分析解決力學(xué)問(wèn)題； 第一次將運(yùn)動(dòng)、 力、 功以及能 量聯(lián)系在一起， 為培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題打下基礎(chǔ)。 本節(jié)內(nèi)容豐富， 有很強(qiáng)的物 理實(shí)驗(yàn)學(xué)科特性。 【學(xué)情分析】 學(xué)生在本章的前 2 節(jié)內(nèi)容中，已經(jīng)初步樹(shù)立了功是能量變化的量度的觀念。 那么， 力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的改變量間存在著什么關(guān)系呢？這是學(xué)生急 精品資料 待解決的問(wèn)題。因?yàn)槲覀冊(cè)凇疤骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)學(xué)生已經(jīng)具有一 定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α，F(xiàn)在，用這套選擇這套裝置來(lái)探究外力做功與物體動(dòng)能變化間的 關(guān)系，不僅考慮到這樣處理容易使學(xué)生產(chǎn)生新鮮感， 進(jìn)而產(chǎn)生探究的興趣，也考 慮到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)， 開(kāi)闊學(xué)生的視野，提高科學(xué)素養(yǎng) 等方面都會(huì)產(chǎn)生積極的影響。 【教學(xué)目標(biāo)】： 1、知識(shí)與技能 (1)知道外力對(duì)物體做功可以改變物體的動(dòng)能。 (2)理解動(dòng)能定理，知道動(dòng)能定理的使用條件，會(huì)用動(dòng)能定理進(jìn)行計(jì)算。 (3)能設(shè)計(jì)并會(huì)利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究物理規(guī)律。 (4)能用學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行理論推導(dǎo)。 (5)會(huì)用動(dòng)能定理解決力學(xué)問(wèn)題，知道規(guī)范解題的一般步驟。 2、過(guò)程與方法 (1)經(jīng)歷探究的主要環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄和處理實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析、比較、歸納得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)理論分析、推導(dǎo) 與論證，得到外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系， 體會(huì)科學(xué)探究的方法。 (2)通過(guò)理論分析與論證的過(guò)程，使學(xué)生受到理性思維的訓(xùn)練。 (3)通過(guò)理論應(yīng)用使學(xué)生靈活遷移所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)與探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐能力。 (2)經(jīng)歷討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表述能力和團(tuán)結(jié)合作的學(xué)習(xí)精神。 (3)通過(guò)理論應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移和應(yīng)用能力。 【教學(xué)重點(diǎn)】：實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與篩選。 教教學(xué)難點(diǎn)】：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。 【教學(xué)資源】：多媒體錄像片段、PowerPoint課件，分組用實(shí)驗(yàn)器材有電火花打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘、紙帶、刻度尺等。 【教學(xué)手段】：分組實(shí)驗(yàn)。 【教學(xué)流程圖1: 課外 作業(yè) 【教學(xué)過(guò)程】： 精品資料 一、預(yù)習(xí)提綱： 知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)： 1、復(fù)習(xí)：勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)驗(yàn)紙帶打點(diǎn)器打 的點(diǎn)的速度計(jì)算方法。 2、復(fù)習(xí)：第一節(jié)功，第二節(jié)動(dòng)能，熟悉外力做功的計(jì)算和物體動(dòng)能的計(jì)算方 法。 問(wèn)題設(shè)置： 1、自由落體運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能如何變化？其原因是什么？ 2、自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，重力所做的功 Wg與其動(dòng)能的變化量AEk有何關(guān)系？ 3、你能否利用下面提供的器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一下重力所做的功與動(dòng)能的 變化量的關(guān)系？提供的器材有：電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、刻度尺。 4、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？為什么這樣設(shè)計(jì)？ 5、需要測(cè)量和記錄哪些數(shù)據(jù)？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。 6、如何利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算重力所做的功 Wg和動(dòng)能的變化量組? 7、如何正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果的表格。 8、請(qǐng)發(fā)揮你的想象猜測(cè)一下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是什么？ 二、課堂教學(xué)： 【教師】：播放視頻1:自然界中能引起強(qiáng)烈震撼的體現(xiàn)動(dòng)能能量的多媒體視頻 音像小片段（如龍卷風(fēng)、雪崩、熱帶風(fēng)暴等，這些資料可上網(wǎng)查找下載，也可由 電視節(jié)目中錄像得到） 播放視頻 2 ：足球世界杯賽中，足球運(yùn)動(dòng)員射門(mén)的情景。 播放視頻 3 ：奧運(yùn)會(huì)射箭比賽中，拉開(kāi)的弓把箭射出的情景。 提出問(wèn)題： 足球射門(mén)中， 運(yùn)動(dòng)員射箭時(shí)， 足球與箭的都獲得了動(dòng)能。 據(jù)測(cè)算， 足球射門(mén)時(shí)，其速度最大可達(dá)到 100m/s 左右，這些動(dòng)能是從哪里來(lái)的？ （說(shuō)明：先讓學(xué)生回答后，教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥指導(dǎo)。 ） 自由落體運(yùn)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。 指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注觀察對(duì)象， 要求學(xué)生定性分析出 合外力對(duì)物體做功，物體動(dòng)能發(fā)生怎樣的變化？ 【教師】 ：外力的功會(huì)引起物體動(dòng)能的變化。功與物體動(dòng)能的變化量間又存在著 什么關(guān)系呢？ 【學(xué)生】…… 【教師】 :我們知道，物體的動(dòng)能與它的速度是密切相關(guān)的，而物體速度的變化 又與它所受力做的功有關(guān)。 那么外力做的功與物體動(dòng)能的變化間又存在著怎樣的 關(guān)系呢？ 【學(xué)生】…… 【教師】 ：探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系時(shí)可以采用什么方法？ （ 說(shuō)明：教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到要探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，既可以 從理論的層面進(jìn)行邏輯推導(dǎo)的方法進(jìn)行研究，也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行探究。 今天，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。 ） 【教師】 ：我們應(yīng)該采用什么實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究呢？請(qǐng)同學(xué)們先設(shè)計(jì)一個(gè)合適的 實(shí)驗(yàn)方案。 【學(xué)生】 ：幾人一小組進(jìn)行討論交流初步提出一些實(shí)驗(yàn)方案。 【教師】 ：同學(xué)們提出了許多實(shí)驗(yàn)方案，我們應(yīng)選用什么方案比較好呢？請(qǐng)同學(xué) 們認(rèn)真考慮一下， 利用實(shí)驗(yàn)探究外力功與物體速度動(dòng)能變化的關(guān)系時(shí)需要測(cè)量哪 些物理量？ 【學(xué)生】 ：測(cè)量力對(duì)物體所做的功及力對(duì)做了這個(gè)功后物體運(yùn)動(dòng)的速度。 【教師】 ：在實(shí)驗(yàn)探究中應(yīng)如何對(duì)物體做功？又應(yīng)該怎么表示每次做功的大小 呢？ 【學(xué)生】 ：分組討論： （引導(dǎo)學(xué)生在討論中明確）既可以考慮用恒力做功，也可以 用變力做功。 若用恒力做功， W=FS 表示功的大小， 并引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣在實(shí)驗(yàn) 中具體地測(cè)出功。速度的測(cè)量可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶處理計(jì)算得出。 【教師】 ：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行選擇，當(dāng) 利弊共存時(shí)， 要辯證地選擇合適的方案， 而不是一味地追求所謂的精確。 教師總 結(jié)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案， 引導(dǎo)和提示學(xué)生， 為了研究方便， 可以自由落體運(yùn)動(dòng)中 的重力做功為例，研究重力所做的功與物體動(dòng)能改變量之間的定量關(guān)系。 【實(shí)驗(yàn)探究】 ：重力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系 1 、提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、刻度尺。 2、請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)已有的知識(shí)，結(jié)合提供的實(shí)驗(yàn)器材，在小組討論的基礎(chǔ)上，寫(xiě) 出你們的實(shí)驗(yàn)方案。討論時(shí)請(qǐng)圍繞下列問(wèn)題進(jìn)行： （ 1）如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。 （最后抽一個(gè)組學(xué)生上臺(tái)演示其實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程） 【師生探討】 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器側(cè)放于桌面上， 使限位孔伸出桌面外， 將夾有重錘的 紙帶從下向上穿過(guò)限位孔， 用一手壓住打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 另一手提住紙帶的上端， 使 紙帶豎直， 重錘緊靠在下邊的限位孔處， 先開(kāi)啟電源使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作， 然后放 手使紙帶在重錘的帶動(dòng)下自由下落， 結(jié)果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)， 利 用打了點(diǎn)的紙帶來(lái)計(jì)算重力所做的功 Wg與動(dòng)能變化量AEk的定量關(guān)系。 (2)如何計(jì)算重力所做的功 WG和動(dòng)能的變化量AEk。 【師生探討】：在打點(diǎn)好的紙帶上取兩個(gè)合適的點(diǎn)(如下圖中紙帶上的 B點(diǎn)和E 點(diǎn))，用刻度尺測(cè)出這兩點(diǎn)間的距離 Sbe ,根據(jù)功的定義可知：Wg =mgSBE ,采 用求平均速度的方法求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打 B、E兩點(diǎn)時(shí)，重錘的速度VB和VE,再 A B C D E F ■ * ■ ■ ■ ■ Sbe Sdf S~Sac 1 2 根據(jù)動(dòng)能的計(jì)算式Ek=-mv2計(jì)算打B、E兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能及其動(dòng)能的差值iEko 2 (3)需要測(cè)量和記錄哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：(實(shí)驗(yàn)后由學(xué)生用表格方式板書(shū)出來(lái)) (4)如何設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格：(學(xué)生板書(shū)并填入實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)) Sbe Sac Sdf tAC tDF 3、操作實(shí)驗(yàn)，測(cè)量和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 4、數(shù)據(jù)處理表格：（學(xué)生板書(shū)并填入數(shù)據(jù)處理結(jié)果） 5、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論: Sac v B 一 tAC v - sDF E tDF 匚 _ 1 2 EkB — — mvB 2 匚 _ 1 2 EkE — — mvE 2 △Ek = EkE —EkB Wg = mgSBE 重力做功 與物體動(dòng) 能變化關(guān) 系 【學(xué)生】：通過(guò)數(shù)據(jù)處理可知：重力所做的功Wg與物體動(dòng)能的改變量AEk在誤差 允許的范圍內(nèi)是相等的。 【教師】：現(xiàn)在我們用重力做功彳#出重力所做的功 Wg與物體動(dòng)能的改變量AEk在 誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。我們能不能用牛頓第二定律來(lái)推導(dǎo)一下看其它力對(duì) 物體做功這個(gè)結(jié)論是否成立。教師用幻燈片，顯示用牛頓第二定律來(lái)推導(dǎo)動(dòng)能定 理的一些條件，抽學(xué)生代表上黑板推導(dǎo)。 【學(xué)生】：外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化。 【教師】結(jié)論的推廣：合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。即： W合=旦=Ek2 說(shuō)明：上面的表達(dá)式是物理學(xué)中一個(gè)非常重要的定理一一動(dòng)能定理。 【教學(xué)反思】 粵教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理必修n中引入“探究外力做功與物 體動(dòng)能變化的關(guān)系 ” 內(nèi)容的目的在于給學(xué)生增加探究體驗(yàn)的機(jī)會(huì)， 提高學(xué)生理論 聯(lián)系實(shí)際的水平。 但對(duì)教師來(lái)說(shuō)， 這是一節(jié)非常難以駕馭的內(nèi)容， 無(wú)論是教學(xué)設(shè) 計(jì)，還是實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，都有相當(dāng)?shù)碾y度。盡管探究的目的非常明確，無(wú)非是為了得 出功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系， 明確探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處 理。 但為什么要設(shè)計(jì)一個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn)？通過(guò)探究活動(dòng)， 學(xué)生在思維的發(fā)散與聚合 的層次上、在分析考慮問(wèn)題的能力上、在對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行分析與綜合的水平上， 將經(jīng)歷一些怎樣的情感體驗(yàn)？會(huì)有一些什么收獲？能夠達(dá)到什么層次？所有的 這些， 都是教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)該認(rèn)真考慮并進(jìn)行積極突破的問(wèn)題， 也是非常棘 手的問(wèn)題。 這節(jié)課， 教師深感難以駕馭的就是如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極的思考， 使 學(xué)生既能發(fā)揮好創(chuàng)造性思維， 也能夠圍繞本節(jié)的重點(diǎn)把探究過(guò)程深入下去， 并讓 學(xué)生在親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中獲得情感的體驗(yàn)， 產(chǎn)生能力層次的遞進(jìn)。 這樣 的教學(xué)， 才與新課改所倡導(dǎo)的探究發(fā)現(xiàn)、 合作學(xué)習(xí)的理念相和諧， 也跟高中生的 心理特點(diǎn)和認(rèn)知水平相吻合。 但要真正達(dá)到探究的目的， 關(guān)鍵還在于要確保實(shí)驗(yàn) 的成功。 這就需要教師積極開(kāi)動(dòng)腦筋， 在刻意進(jìn)行實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上， 積極引導(dǎo) 學(xué)生圍繞探究的目標(biāo)， 抓住探究過(guò)程中所要測(cè)定的物理量為中心， 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方 案的設(shè)計(jì)與選擇、 實(shí)驗(yàn)儀器的組裝、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析的過(guò)程中， 努力把學(xué) 生的注意力吸引到分析解決問(wèn)題上來(lái)， 通過(guò)連續(xù)不斷地向?qū)W生拋出一些逐層遞進(jìn) 的問(wèn)題， 讓學(xué)生在經(jīng)歷思考與討論的過(guò)程中， 在實(shí)驗(yàn)操作中獲得真切的體驗(yàn)與感 受。 本教學(xué)設(shè)計(jì)采用“問(wèn)題一討論一實(shí)驗(yàn)一歸納”的探究性教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生 圍繞本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容通過(guò) “提出課題一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一分組實(shí)驗(yàn)一數(shù)據(jù)處理一得 出結(jié)論”的方式逐漸逼近問(wèn)題的核心，最終求得了問(wèn)題解決的方法，符合新課改 倡導(dǎo)的“重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行自主、探究和合作學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)”的理念，對(duì)活躍課堂 氣氛，激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力來(lái)說(shuō)都是很有 意義的，也使師生的雙邊活動(dòng)得以有效的開(kāi)展， 學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位得到了 充分地發(fā)揮，學(xué)生的個(gè)性和能力也得以張揚(yáng)，也使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維能 力得到了訓(xùn)練和培養(yǎng)。但是，由于受到課堂教學(xué)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)器材的限制，在組織 學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的過(guò)程中，學(xué)生的自主活動(dòng)還不能得到充分的保障， 圍繞課題 研究而進(jìn)行的發(fā)散性思維也無(wú)法更好地展開(kāi)，從而使課堂活動(dòng)的開(kāi)放性程度受到 了一定的制約。 Welcome To Download !!! 歡迎您的下載，資料僅供參考!