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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_高中物理课堂实录_甘肃
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探究功与速度变化关系
一、使用教材
人教版高中《物理必修2》第七章第六节《探究功与速度变化的关系》
二、实验器材
约1m长贴有标尺的导轨一根（窗帘轨道）、导轨支架一个（自制）、小球弹射架（自制）、光电门1个、数字计时器1台、沙盒1个、12mm直径钢球一枚、螺旋测微器1把。
三、实验创新点或实验不足与改进
1.恒力功改进：采用轨道+光电门组合。小球沿轨道下滑过程中使小球每次从静止开始沿轨道下滑至光电门的位移为第一次下滑位移的整数倍，这样可以使合力做的功倍增。不需要具体测量功的数值，避免了小车在木板上运动需要平衡摩擦力的操作，减小了系统误差。
2.变力功改进：采用弹射架+轨道+光电门的组合。运用自制弹射架将小球弹出，改变橡皮筋的条数使弹力做的功倍增。轻木杆与圆管摩擦力极小可以忽略，避免了平衡摩擦力，同时避免原实验方案中小车不能沿直线运动和小车碾压橡皮筋问题。
3.运用光电门测速度，极大的简化了速度计算的过程，减小了测量距离带来的偶然误差，同时也避免了打点计时器与限位孔之间的摩擦导致的系统误差。
四、实验原理/实验设计思路
课本参考案例2对功的测量采用了倍增法，可以避免直接计算功的数值，这样的处理特别的巧妙。如何在保持该思路的前提下得到功与速度变化的关系呢？改进方案一中采用了斜槽轨道与光电门的组合。小球沿轨道下滑的位移成倍增加，从而使合力做的功可以成倍增加。第一次下滑位移为x，则合力做的功为w、第二次下滑位移为2x,合力做功为2w、第三次下滑位移为3x、合力做功为3w，以此类推，测出5-6组数据。改进方案二中采用弹射器与光电门的组合，通过改变橡皮筋的条数使功倍增，一条橡皮筋的功为w，两条橡皮筋的功为2w，三条橡皮筋的功为3w，以此类推，测出5-6组数据，速度通过小球通过光电门的时间就可以得到速度。然后通过EXCEL图象研究功与速度变化的关系。
五、实验教学目标
（一） 知识与技能
1.通过具体生活实例，发现做功与速度之间存在一定关系。
2.能设计出合理的实验方案，会运用图像分析并处理实验数据，得出正确的结论。
（二）过程与方法
1.体验通过科学的探究思路设计实验方案的过程。
2.通过对变力做功问题的处理，体会科学方法的精妙，掌握图像法寻找物理规律的方法。
（三）情感态度与价值观
1.通过亲身实践体会，领略探究过程中避繁就简的方法选择，感受实验探究的快乐。
2.通过分组实验，养成合作交流意识和团队合作意识。
六、实验教学内容
本节课的重点让学生从实验中探究和体验功与速度变化的关系，让同学们利用原来学过的功的知识、自己设计可行的实验方案并展示和交流。并通过自行设计的实验方案或是教师设计的实验仪器进行实践、激发学生热情，开拓学生思路，锻炼学生能力。
七、实验教学过程及方案设计
环节一：创设情境 引入新课
教师：同步播放ppt图片，展示苹果落地，愤怒的小鸟。
提问：同学们，小时候玩过弹弓吗？如何将弹丸射出去了？想一想，怎样让弹丸获得更大速度呢？
演示：拉伸弹弓橡皮筋，再释放橡皮筋，弹丸飞出去。
设计意图：用学生喜欢的生活中做功使物体速度变化的例子（小时候玩过的弹弓游戏、熟悉的课外活动中球类运动）激发探究的欲望，使学生满怀兴趣地直入主题。
环节二：师导生学 猜想假设
提问：通过上面图片和实例的分析，我们知道了力对物体做的功越多，物体获得的速度越大。
提问：我们猜想一下，功与速度会有什么关系？
学生讨论交流后猜想：学生思考交流后会答出可能是W∝v,W∝
，W∝
，W∝
环节三：问题引导 制定方案
教师引导：怎么提供物体运动的力，怎么测得速度？
小组内部互相讨论，制定实验方案，并画在课堂练习本上。经过一段时间后，小组派代表上台展示自己的设计方案。可能的方案如下：
引导思考：方案一、方案三都属于恒力做功，怎么确定力做的功。怎么确定速度？学生都能很快得出方法？
方案二是橡皮筋弹力做功，它是变力做功。指导学生阅读教材 “探究的思路”“操作技巧”部分,学生能够得出基本的实验探究方案的步骤，但不完善，让学生思考以下问题：
1.橡皮筋在哪个阶段对小车做功？它对小车做的功怎么确定？
2. 每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？
3.小车在木板上做何运动？做功终止状态时小车速度如何测量？
这一系列问题如何解决会激起学生探究的主动性和积极性，让学生在思考，争辩中获得合理解决问题的办法。
此时教师提出：在方案一和方案二中小车在运动中会受到摩擦力，摩擦力是否会影响实验结果呢？如果会，如何来消除摩擦力对实验结果的影响，怎么判断摩擦力是否平衡掉了，层层设疑，释疑，将问题讨论引向深入。
教师提出：在方案一中，用钩码的重力代替拉力实际上是有误差的，摩擦力平衡过头和平衡不足都会带来比较大的误差，并且纸带和打点计时器的限位孔之间会存在摩擦，会带来系统误差，有没有更好的办法？
环节四：提出问题 方案改进
教师引导，学生思考，我们能不能不用测拉力做功的具体数值，不用平衡摩擦力，消除纸带与限位孔之间的摩擦？
教师出示自制实验装置。并提出期望，希望同学们课后继续思考，设计出更优秀的实验方案。这样学生的思维就不仅仅局限于课堂，思维得到了发散。
环节五：分组实验，合作探究
学生根据自己的设计方案进行实验，教师巡视学生操作，及时给与指导。
环节六：数据处理 验证猜想
学生实验进行完毕之后，关闭电源。通过坐标纸作出图像，得到结论。教师通过投影演示运用EXCEL处理实验数据，边演示边引导学生注意操作步骤。以便课后有条件的学生亲自动手操作。
| W | D(mm) | t(ms) | v | v2 |
| 0 | 0 | 0 | ||
| 1 | 12 | 22.6 | 0.53 | 0.28 |
| 2 | 12 | 15.9 | 0.75 | 0.57 |
| 3 | 12 | 13.8 | 0.87 | 0.76 |
| 4 | 12 | 11.4 | 1.05 | 1.11 |
| 5 | 12 | 10.4 | 1.15 | 1.33 |
| 6 | 12 | 9.4 | 1.28 | 1.63 |
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
