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视频标签：功与速度变化的关系
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视频课题：探究功与速度变化的关系_高中物理_甘肃省兰州（尹娟）说课稿
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《实验：探究功与速度变化的关系》 说课稿 |
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人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修2 |
| 高中物理 《实验：探究功与速度变化的关系》说课稿 | ||||||||||||||||||||||
| 教学基本信息 | ||||||||||||||||||||||
| 课题 | 《实验：探究功与速度变化的关系》 | |||||||||||||||||||||
| 姓名 | ||||||||||||||||||||||
| 学校 | ||||||||||||||||||||||
| 教材分析 | ||||||||||||||||||||||
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本节是人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修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。从内容逻辑性上来讲，接下来应是进一步研究和讨论力对物体所做的功与物体动能间的关系。正如教材中所说，“对于与动能相关的问题来说，对物体做功意味着物体的速度发生变化 ”，因此本节内容是通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。 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，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。 |
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| 实验安排改进 | ||||||||||||||||||||||
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由于学生已经具有一定的动力学知识基础，我打算将本节与下一节内容合并。先让学生进行理论探究：由于教材中的参考案例1属于物体在恒力作用下做直线运动，让学生从牛顿第二定律和运动学公式出发，用逻辑推理的方法进行研究，并在公式推导的基础上定义动能的概念，讨论动能定理。相当于把下节内容提前。那么我们的实验探究什么？“力对物体做的功与物体动能变化这一关系是否普遍成立？”、“变力对物体做功与动能变化是否也存在同样的关系？”“如果物体做的是曲线运动是否也成立？” 通过这样的安排，学生既增加了探究的与体验的机会，也提高了理论联系实际的水平。也会更深刻地认识到动能定理不仅适用于恒力做功，也适用于变力做功；不仅可以用于直线运动，也可以适用于曲线运动，更直观地理解动能定理的普适性。 |
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| 实验教学目标 | ||||||||||||||||||||||
| 知识与技能 |
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| 过程与方法 |
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| 情感态度价值观 | 经历实验探究过程，体会学习的快乐，激发学习的兴趣和求知欲 | |||||||||||||||||||||
| 教学重点 | ||||||||||||||||||||||
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| 教学难点 | ||||||||||||||||||||||
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| 实验原理及器材 | ||||||||||||||||||||||
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测速度：打点计时器或光电门 测量功：恒力做功——测力计测出力的大小或利用天平测质量求重力，再测位移求做功 变力做功——橡皮筋、弹簧都可以施加变力 |
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| 教学流程 | ||||||||||||||||||||||
| 创设情境 引入新课 |
回顾：上节课内容 恒力做功与动能变化的关系 W＝mv－mv 师：上述结论的推导是在恒力做功、直线运动过程中得出的。这一关系是否在任何情况下都成立？ 若做功过程对应一个曲线运动的路径，如何设计实验探究这一关系？若是变力做功，又如何设计、探究呢？ 设置问题引导学生设计实验方案： 1.用什么仪器测量速度？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？ 分组讨论方案 （学生活动，老师指导并帮学生归纳得到最为合理的方案） |
拓展理论推导（从恒力、直线运动过程拓展到变力、曲线运动过程） | ||||||||||||||||||||
| 实验方案一 | 物体在恒力做功情况下做曲线运动 | |||||||||||||||||||||
 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）   |
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| 实验方案二 | 物体在变力作用下做直线运动 | |||||||||||||||||||||
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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。 3、利用光电门测量橡皮筋已没有张力时小车的速度（即末速度） 数据处理方法探究： 1、如何处理采集好的数据？   计算机已经在实验进行的同时实时采集并绘制了橡皮筋拉力随小车位移变化的F-x图像，变力做的功可用图像与横轴所包的面积求得（此方法在第二节功里有涉及）操作：用选取工具选取有效区域，本实验位移从零开始直到力为零，点击“其他处理”中的积分功能，计算出力与位移的积分值  2、再由表格计算得出小车经过光电门时的动能，因为小车是从静止开始运动，则该值可以表示动能的变化量。在误差允许的范围内，变力所做的功与物体动能的变化相等，从而定量地验证了变力作用下动能定理同样适用。 |
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| 方案二拓展 |
实验方案二拓展： 1、将橡皮筋换成弹性碰圈（力学轨道附件，原用于动量定理变力作用实验）固定在小车的前端，其他装置与方案二装置图相似。在起始点（位移零点，）给小车初速度v0，先匀速经过光电门，接着弹性碰圈与力传感器测量钩相互作用，小车克服变化的弹力做功，当弹簧圈压缩量最大时力也最大，动能全部转化为弹性势能，此时动能为零。该过程中同时绘制“力—位移”图线，比较积分值和动能计算值。进行该实验需要注意的是小车与弹簧圈作用后会反弹，会刷新光电门对时间的记录，并且左右运动的图线会重叠，导致积分值偏差很大。所以在实际实验操作时我们应在小车反弹后及时阻止其再次经过光电门。或者当无法避免反弹造成的影响时，应在记录中找到位移最大值，将其反弹部分的数据删除，重新绘图积分，其中力的值为负值，可理解为变力做负功。  2、当然，我们还可以寻找更多的变力做功实例来验证，如两磁极作用等。 |
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| 实验效果评价 | ||||||||||||||||||||||
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本节是一节实验探究课，在进行实验探索、数据采集时，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。过去我们强调的实验，主要指操作技能，现在强调的实验，除了操作技能外，还希望学生更加重视实验中的科学思想和技能的学习。所以在动手做这节课的实验之前要启发引导学生能够明白实验目的、设计思路以及实验时应注意的事项。 |
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本次实验并没有延续教科书上变力功橡皮筋倍增法，而是改变测量手段利用传感器与计算机结合，这两种方法在物理思想和对学生思维的培养等方面有些不同。
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视频来源：优质课网 www.youzhik.com
