云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機(jī)械能守恒定律教案（打包20套）新人教版必修2.zip

云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機(jī)械能守恒定律教案（打包20套）新人教版必修2.zip,云南省,峨山彝族自治縣,高中物理,第七,機(jī)械能,守恒定律,教案,打包,20,新人,必修 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識(shí)與技能 （1）會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度； （2）學(xué)習(xí)利用物理圖像探究功與物體速度變化的關(guān)系。 2、過(guò)程與方法：通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)探究功與物體速度相關(guān)量變化的關(guān)系，體驗(yàn)知識(shí)的探究過(guò)程和物理學(xué)的研究方法。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣；通過(guò)親身實(shí)踐，樹(shù)立“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。 【學(xué)情分析】 本節(jié)內(nèi)容是一節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課，實(shí)驗(yàn)探究學(xué)生以前有所接觸，如物理必修一中的“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。通過(guò)以前這一類(lèi)探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具有一定的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的能力。尤其是紙帶的處理已接觸多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法學(xué)生也已了解，至于圖線處理時(shí)從關(guān)系不明的曲線通過(guò)改變坐標(biāo)量轉(zhuǎn)化為關(guān)系較明朗的直線的方法在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”中也曾接觸，學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，但還是有一定的思維和操作難度，教學(xué)中應(yīng)注意合理的啟發(fā)。另外，以前接觸的力都是恒力，而這一節(jié)牽涉到變力問(wèn)題，這又是一個(gè)思維臺(tái)階，應(yīng)通過(guò)對(duì)話啟發(fā)學(xué)生理解感悟?qū)⒆龉υ霰洞媲缶唧w功數(shù)值的巧妙之處 【教學(xué)重點(diǎn)】 學(xué)習(xí)探究功與物體速度變化的關(guān)系的物理方法――倍增法，并會(huì)利用圖像法處理數(shù)據(jù)。 【教學(xué)難點(diǎn)】 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法――圖像法 【教學(xué)課時(shí)】 1課時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】 情景引入： 我們知道，功是力在空間上的積累效應(yīng)，是一個(gè)過(guò)程量，而速度是一個(gè)狀態(tài)量，速度變化才是過(guò)程量，所以我們必須向?qū)W生交代清楚這一點(diǎn)，并指明當(dāng)我們研究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做功時(shí)，速度變化的大小與物體獲得的速度在數(shù)值上是相同的。于是我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄苛?duì)原來(lái)靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系。 新課教學(xué) 閱讀教材，提出方法 （1）實(shí)驗(yàn)裝置：見(jiàn)右圖。配套器材：課本方案裝置 （2）實(shí)驗(yàn)思想方法：倍增法。雖為變力做功，但橡皮條做的功，隨著橡皮條數(shù)目的成倍增加功也成倍增加。這種方法的構(gòu)思極為巧妙。歷史上，庫(kù)侖應(yīng)用類(lèi)似的方法發(fā)現(xiàn)了著名的庫(kù)侖定律。當(dāng)然，恒力做功時(shí)，倍增法同樣適用。 （3）數(shù)據(jù)處理方法：圖像法。作出功－速度（W-v）曲線，分析這條曲線，得出功與速度變化的定量關(guān)系。 學(xué)生思考，提出預(yù)案 （1）學(xué)生提出多種設(shè)計(jì)預(yù)案，在課上展示設(shè)計(jì)的思路和方法： 課本方案、氣墊導(dǎo)軌加數(shù)字毫秒計(jì)方案、鐵架臺(tái)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器自由落體方案等。 （2）教師針對(duì)各種設(shè)計(jì)預(yù)案，進(jìn)行分析： 主要從合理性、科學(xué)性、可行性等方面進(jìn)行分析，略。 師生研討，初定方案 1、制定基本的實(shí)驗(yàn)方案：（師生互動(dòng)）互動(dòng)以下面幾個(gè)問(wèn)題為中心展開(kāi)： （1）探究中，我們是否需要橡皮筋做功的具體數(shù)值？不需要。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是以倍增的思想方法設(shè)計(jì)，若橡皮筋第一次做功為W，則橡皮筋第二次做功為2W，…、橡皮筋第n次做功為nW。且實(shí)驗(yàn)巧妙地將倍增的物理方法應(yīng)用于變力做功。 （2）為了達(dá)到各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功成倍增加，即實(shí)現(xiàn)倍增，對(duì)各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的伸長(zhǎng)量有什么要求？你想出了什么辦法？各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的伸長(zhǎng)量必須相同。若使小車(chē)在橡皮筋的變力作用下產(chǎn)生的位移相同，就要有相同的運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)。具體方法是：以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)前（或后）端的位置為基準(zhǔn)，垂直運(yùn)動(dòng)方向在木板上作出一條水平線。以后改變橡皮筋的條數(shù)時(shí)，小車(chē)前（或后）端仍以此位置為基準(zhǔn)（均從靜止）運(yùn)動(dòng)。 （3）小車(chē)獲得的速度怎樣計(jì)算？小車(chē)在橡皮筋作用結(jié)束后，做勻速運(yùn)動(dòng)。找出紙帶中點(diǎn)距相等的一段。求出點(diǎn)距相等一段的平均速度，即為小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的速度，即小車(chē)加速后獲得的速度。 （4）是否一定需要測(cè)出每次加速后小車(chē)速度的數(shù)值？可以怎樣做？不一定需要。（當(dāng)然，也可以測(cè)出每次加速后小車(chē)速度的數(shù)值） 設(shè)第一次小車(chē)獲得的速度為v,小車(chē)在第一次、第二次、…、第n次實(shí)驗(yàn)中的速度為： 若令則即小車(chē)在第二次以后實(shí)驗(yàn)中獲得的速度可以用第一次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度的倍數(shù)來(lái)表示。 （5）實(shí)驗(yàn)完畢后，用什么方法分析橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)速度的關(guān)系？ 圖像法。 （6）如何在坐標(biāo)紙上建立兩軸物理量？如何確定適當(dāng)?shù)臉?biāo)度？ 縱坐標(biāo)表示橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功，橫坐標(biāo)表示小車(chē)獲得的速度。 以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為縱軸的單位長(zhǎng)度（必須用），可以用第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的速度v為橫軸的單位長(zhǎng)度（也可以根據(jù)各次實(shí)驗(yàn)中的最大速度值、坐標(biāo)紙的最大格數(shù)來(lái)確定），作出W-v曲線，即功－速度曲線。 2、確立基本的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)初步的實(shí)驗(yàn)步驟： A.先將木板置于水平桌面，然后在釘有鋼釘?shù)拈L(zhǎng)木板上，放好實(shí)驗(yàn)小車(chē)。 B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板的一端，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，紙帶一端夾緊在小車(chē)的后端，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接電源。 C.過(guò)兩釘中垂線上的適當(dāng)位置作兩釘?shù)钠叫芯€，交中垂線于O點(diǎn)，作為小車(chē)每次運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。 D.使用一根橡皮筋時(shí)，將小車(chē)的前端拉到O點(diǎn)，接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，釋放小車(chē)，小車(chē)離開(kāi)木板前適時(shí)使小車(chē)制動(dòng)，斷開(kāi)電源，取下紙帶。重復(fù)本項(xiàng)前面的過(guò)程，選出點(diǎn)跡清晰的紙帶。（求出小車(chē)獲得的速度。暫不求） E.換用同樣材料、粗細(xì)、長(zhǎng)度的兩根、三根、…六根橡皮筋，依照D項(xiàng)的方法，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（得出各次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)分別獲得的速度。暫不求） F.以功為縱軸（第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長(zhǎng)度），以速度為橫軸（第一次小車(chē)的速度為橫軸的單位長(zhǎng)度），建立坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法作出圖像，看看是否是正比例圖像，若不是，功與速度的哪種相關(guān)量（的變化量）是正比的，功就與速度的這種相關(guān)量（的變化量）具有確定的函數(shù)關(guān)系。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo) 1、學(xué)生按確定方案開(kāi)始初步實(shí)驗(yàn)。（首先完成實(shí)驗(yàn)操作方案的前四步） 2、教師適時(shí)提出問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)生操作的技巧，針對(duì)問(wèn)題，完善實(shí)驗(yàn)操作。 （1）小車(chē)運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，可以采用什么方法進(jìn)行補(bǔ)償？ 可以采用平衡摩擦力的方法。具體操作是：使木板略微傾斜，將小車(chē)（車(chē)后拴紙帶）放到木板上，輕推小車(chē)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)，觀察紙帶的點(diǎn)距。調(diào)節(jié)木板的傾角，觀察紙帶的點(diǎn)距，直到點(diǎn)距相等，表明恰平衡摩擦力（若用氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的傾角，若擋光條遮光的時(shí)間通過(guò)數(shù)字毫秒計(jì)顯示時(shí)間相等，即恰平衡摩擦力）。 （2）觀察打點(diǎn)的紙帶，點(diǎn)距是如何變化的？點(diǎn)距是否均勻？問(wèn)題出在哪里？若恰能平衡摩擦力，試分析小車(chē)會(huì)做何種運(yùn)動(dòng)？應(yīng)該采用哪些點(diǎn)距來(lái)計(jì)算小車(chē)的速度？ 先增大，后減小。不均勻（不是勻加速）。沒(méi)有平衡摩擦力。就要用到補(bǔ)償法。先加速（但非勻加），后勻速。應(yīng)采用小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)那一段的點(diǎn)距來(lái)計(jì)算速度。因?yàn)閯蛩俚乃俣染褪窍鹌l對(duì)小車(chē)作用的最終速度；由于小車(chē)在橡皮條變力作用下做非勻加速運(yùn)動(dòng)，最終速度不能用勻變速運(yùn)動(dòng)紙帶的處理方法得到，但可以用勻速運(yùn)動(dòng)紙帶的處理方法得到。 （3）使木板略微傾斜，調(diào)節(jié)木板的傾角，經(jīng)檢驗(yàn)恰好平衡摩擦力?？梢宰鲆幌盗械仄叫芯€，選適當(dāng)?shù)奈恢米鳛锳，重新標(biāo)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的初始位置A。（體現(xiàn)完善實(shí)驗(yàn)的過(guò)程） （4）確立可操作實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)步驟： A.先將木板置于水平桌面，然后在釘有鋼釘?shù)拈L(zhǎng)木板上，放好實(shí)驗(yàn)小車(chē)。 B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板的一端，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，紙帶一端夾緊在小車(chē)的后端，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接電源。 C.使木板略微傾斜，調(diào)節(jié)木板的傾角，測(cè)量紙帶點(diǎn)距直到相等，表明恰好平衡摩擦力。 D.過(guò)兩釘中垂線上的適當(dāng)位置作兩釘?shù)钠叫芯€，交中垂線于A點(diǎn)，作為小車(chē)每次運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。 E.使用一根橡皮筋時(shí)，將小車(chē)的前（或后）端拉到A點(diǎn)，接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，釋放小車(chē)，小車(chē)離開(kāi)木板前適時(shí)使小車(chē)制動(dòng)，斷開(kāi)電源，取下紙帶。重復(fù)本項(xiàng)前面的過(guò)程，選出清晰的紙帶。記下點(diǎn)距相等后t=0.1s的位移m，求出小車(chē)獲得的速度v=10m/s。 F.換用同樣材料、粗細(xì)、長(zhǎng)度的兩根、三根、…六根橡皮筋，依照D項(xiàng)的方法，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。記下各次實(shí)驗(yàn)中點(diǎn)距相等后t=0.1s的位移m,求出小車(chē)分別獲得的速度m/s。 G.以功為縱軸（用第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長(zhǎng)度），以速度為橫軸（可以用適當(dāng)?shù)乃俣戎禐閱挝婚L(zhǎng)度，也可以用第一次小車(chē)的速度為橫軸的單位長(zhǎng)度），建立坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法作出圖像，看看是否是正比例圖像，若不是，功與速度的哪種相關(guān)量（的變化量）是正比的，功就與速度的這種相關(guān)量（的變化量）具有確定的函數(shù)關(guān)系。 處理數(shù)據(jù)，得出規(guī)律 1、 采集橡皮條分別為一根、兩根……、六根時(shí)的數(shù)據(jù)（勻速運(yùn)動(dòng)階段，例如在0.1s內(nèi)的位移），記在自己設(shè)計(jì)的表格中。 2、 記錄數(shù)據(jù)的方式示例 結(jié)論：功與速度的平方成正比。（本實(shí)驗(yàn)為便于探究，設(shè)初速度為零。） 結(jié)論推廣：初速度不為零時(shí)，功與速度平方的變化量成正比。 課堂練習(xí) 本課實(shí)驗(yàn)應(yīng)用倍增思想得到了橡皮筋對(duì)小車(chē)做的變力功與速度的平方成正比。這使我們想到：恒力對(duì)物體做的恒力功與速度的平方成正比，你如何應(yīng)用倍增思想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證？ 課堂總結(jié) （1）本實(shí)驗(yàn)用倍增思想設(shè)計(jì)，探究變力做功與速度的相關(guān)量的變化之間的關(guān)系。體現(xiàn)了探究過(guò)程采用的物理方法－倍增方法，用這種方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是非常精妙的。 （2）但本實(shí)驗(yàn)中，還需要用到紙帶的分析、速度的測(cè)量、力的平衡等相關(guān)的知識(shí)與技能。 （3）實(shí)驗(yàn)探究能更強(qiáng)烈地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)；并通過(guò)親身實(shí)踐，樹(shù)立起“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。 （4）本課的主線，是分析論證實(shí)驗(yàn)預(yù)案、確定完善課本方案并在實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得出結(jié)論。 板書(shū)設(shè)計(jì)： 7．6探究功與物體速度變化的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 探究功與速度變化的關(guān)系． 儀器及器材 長(zhǎng)木板、橡皮筋(若干)、小車(chē)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶紙帶、復(fù)寫(xiě)紙等)、橡皮筋、電源、導(dǎo)線、刻度尺、木板． 注意事項(xiàng)： 1．橡皮筋的選擇． 2．平衡摩擦力． 3．誤差分析． 4．橡皮筋的條數(shù)． 5．實(shí)驗(yàn)裝置的選?。? 教學(xué)反思： - 6 -